西門(mén)子CPU模塊6ES7318-3EL01-0AB0

  PLC概念
1、PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC
2、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實(shí)質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示：
a. 中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可*性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。
b、存儲(chǔ)器
存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。
存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。
C、電源
PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可*得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶(hù)程序執(zhí)行階段
在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線(xiàn)圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線(xiàn)圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線(xiàn)圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
比較下二個(gè)程序的異同：
程序1：
程序2：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣，但在PLC中執(zhí)行的過(guò)程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對(duì)%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對(duì)%M4的刷新。
這兩個(gè)例子說(shuō)明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。
一般來(lái)說(shuō)，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。
二. PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間
為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，提高其可*性，PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線(xiàn)路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個(gè)主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿(mǎn)的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。
所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。其短的I/O響應(yīng)時(shí)間與長(zhǎng)的I/O響應(yīng)時(shí)間如圖所示：
第(n-1)個(gè)
掃描周期
短I/O響應(yīng)時(shí)間：
長(zhǎng)I/O響應(yīng)時(shí)間
SIEMENS PLC在中國(guó)的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡(jiǎn)單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
S7-200
針對(duì)低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它多可有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線(xiàn)，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過(guò)編程器PG訪(fǎng)問(wèn)所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。
其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個(gè)比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過(guò)AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個(gè)設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。

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G150出現(xiàn)了故障：

1. 首先我將CU320進(jìn)行了復(fù)位，還是不能恢復(fù)故障。

2. 然后就單獨(dú)關(guān)閉G150柜子電源，因?yàn)楣褡右P(guān)閉電源才能打開(kāi)，柜子電源關(guān)了但CU320的電源是另外給的。

3. 再送電變頻器電源還是存在，干脆把CU320電源也關(guān)了，把AOP面板電源也關(guān)了，然后在一個(gè)一個(gè)送電，故障還是不能解除，而且PLC上有BF,SF報(bào)警。

4. 我就通過(guò)工控機(jī)的SCOUT軟件在線(xiàn)查找G150結(jié)果只查到S120的，而G150通信不上，當(dāng)然也就查不到故障信息，用STEP7軟件做在線(xiàn)硬件G150也是DP斷線(xiàn)的。

5. G150上的AOP面板上有ALARM在閃爍，也不能在面板上執(zhí)行故障清除。

什么原因，此時(shí)我關(guān)閉G150柜子電源然后用SCOUT軟件在線(xiàn)查找結(jié)果可以找到G150驅(qū)動(dòng)器，但是只要一送電就斷網(wǎng)，真是怪。

6. 幾個(gè)小時(shí)過(guò)去了，想換CU320試試，但是有些不干心，心里想要不要讓設(shè)備總電源全關(guān)了，讓CU320,AOP,G150柜子電源同時(shí)送電讓AOP自行LOAD參數(shù)了一下。

于是我就這樣做了，AOP自行LOAD參數(shù)了一下G150也就正常了。

啟初我沒(méi)有關(guān)總電源，沒(méi)有讓G150和CU320,AOP同時(shí)送電浪費(fèi)了時(shí)間，要深刻檢討。

因 kdrjl的要求我今天查了記錄分享如下：

歷史記錄是由于軟件出錯(cuò)。

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通過(guò)故障信息我選擇了DI一種方法，如果當(dāng)時(shí)我能在線(xiàn)查到就好，不過(guò)也讓我學(xué)到了經(jīng)驗(yàn)。

應(yīng)用

數(shù)字量輸入模塊允許將控制器與過(guò)程中的數(shù)字信號(hào)連接。

這為用戶(hù)提供了下列優(yōu)勢(shì)：

• 優(yōu)秀適應(yīng)性：
  使用可以根據(jù)需要混合的信號(hào)模塊，用戶(hù)可以使其控制器準(zhǔn)確地滿(mǎn)足相關(guān)任務(wù)的要求。這可以避免產(chǎn)生不必要的投資?？梢允褂脦в?8 個(gè)、16 個(gè)和 32 個(gè)輸入/輸出通道的模塊。
• 靈活性：
  如果任務(wù)后續(xù)有所擴(kuò)展，可以升級(jí)控制器。更新用戶(hù)程序非常簡(jiǎn)單。

報(bào)文通信

V90 PN可以通過(guò)PROFINET通信與PLC連接，通過(guò)PROFIDrive報(bào)文實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)V90的通信控制。

可以選擇的 PROFIDrive 報(bào)文，SINAMICS V90 PN 目前支持的報(bào)文如下：

? 標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文 1：速度控制 
? 標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文 2：速度控制 
? 標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文 3：速度/位置控制(1200配置TO時(shí)使用) 
? 標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文 102：速度/位置控制 
? 標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文 5/105(DSC)：速度/位置控制(1500(T)配置TO時(shí)使用) 
? 西門(mén)子報(bào)文 111(EPOS)：1200/1500通過(guò)FB284控制V90 EPOS定位
僅在 V90 PN 與 S7-1500/1500T 連接時(shí)才能使用 5 號(hào)以及 105（DSC） 號(hào)報(bào)文！

PROFINET RT/IRT 通信的區(qū)別

PROFINET IO 是一種基于以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)協(xié)議，在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中作為高級(jí)網(wǎng)絡(luò)使用。網(wǎng)絡(luò)包括以 下設(shè)備：
● IO 控制器：典型的是 PLC，用于控制整個(gè)系統(tǒng)
● IO 設(shè)備：一個(gè)分散式 IO 設(shè)備（例如，編碼器，驅(qū)動(dòng)器），通過(guò) IO 控制器控制
PROFINET 提供兩種實(shí)時(shí)通信，PROFINET IO RT（實(shí)時(shí)）和 PROFINET IO IRT（等時(shí)實(shí)時(shí)）。
在 PROFINET IO RT 通道中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)優(yōu)先以太網(wǎng)幀進(jìn)行傳輸。沒(méi)有特殊的硬件要求?；谠搩?yōu)先級(jí)別，其循環(huán)周期可達(dá)到 4 ms。S7-1200連接V90 PN采用RT通信。
IRT 通道適用于傳輸具有更加精確時(shí)間要求的數(shù)據(jù)，其循環(huán)周期可達(dá) 2 ms，S7-1500連接V90 PN采用IRT通信，必須采用帶DSC功能的通信報(bào)文5/105。

常問(wèn)問(wèn)題

V90在EPOS工作模式下好使用哪個(gè)通信報(bào)文？

西門(mén)子報(bào)文111。

1200PLC連接V90PN，如果組態(tài)工藝對(duì)象應(yīng)該用哪個(gè)報(bào)文？

位置軸控制采用3號(hào)報(bào)文

1500PLC連接V90PN，如果組態(tài)工藝對(duì)象應(yīng)該用哪個(gè)報(bào)文？

采用105號(hào)報(bào)文，帶DSC功能。

在博途中組態(tài)V90 PN時(shí)為什么找不到111報(bào)文？

需要使用 V90的GSD文件組態(tài)，使用HSP組態(tài)找不到111報(bào)文。

 V90 PN 設(shè)置報(bào)文時(shí)為什么找不到111報(bào)文？

需要使用V-Assistant軟件把 V90 驅(qū)動(dòng)器的控制模式設(shè)置為"基本位置控制(EPOS)"，之后才可以設(shè)置111報(bào)文。