西門子6ES7151-3AA23-0AB0

  SIMATIC S7 和 SIMOTION編程設備功能 STATUS/FORCE-VAR 和 SIMATIC S7 一起使用SIMATIC條形碼掃描儀通過 USB 直接連接和分析 SITOP UPSPLC 的顯示選項支持 PLC 的操作員命令提示使用 MS Pocket Intern e t Explorer / WinCC flexible 2007或以上版本演示HTML 文檔VB腳本，通過運用一些新功能，其中包括與變量（比較運算、循環(huán)等）鏈接，從而具備良好的靈活性幫助文本用于過程圖像、報警和日志算術函數(shù)極限值監(jiān)控用于輸入和輸出的可靠過程控制*性窗口；固定的上半個屏幕區(qū)域用于輸出與屏幕無關的信息（如重要的過程變量、數(shù)據(jù)和時間）可以通過如下方法簡單地進行維護和組態(tài)

• S7-300 可以實現(xiàn)空間節(jié)省和模塊式組態(tài)。除了模塊，只需要一條 DIN 安裝軌用于固定模塊并把它們旋轉到位。

• 這樣就實現(xiàn)了堅固而且具有 EMC 兼容性的設計。

• 隨用隨建式的背板總線可以通過簡單的插入附加的模塊和總線連接器進行擴展。S7-300 系列豐富的產(chǎn)品既可以用于集中擴展，也可用于構建帶有 ET 200M 的分布式結構；因此實現(xiàn)了經(jīng)濟高效的備件控制。

• 擴展選件

• 如果自動化任務需要超過 8 個模塊，S7-300 的*控制器 (CC) 可以使用擴展裝置 (EU) 擴展。中心架上*多可以有 32 個模塊，每個擴展裝置上*多 8 個。接口模塊 (IM) 可以同時處理各個機架之間的通訊。如果工廠覆蓋范圍很寬，CC/EU 還可以相互間隔較長距離安裝（*長 10m）。

• 在單層結構中，這可以實現(xiàn) 256 個 I/O 的**組態(tài)，在多層結構中*多可以達到 1024 個 I/O。在帶有 PROFIBUS DP 的分布式組態(tài)中，可以有 65536 個 I/O 連接（*多 125 個站點，如通過 IM153 連接的 ET200M）。插槽可自由編址，因此無需插槽規(guī)則。

• S7-300 模塊種類豐富，還可以用在分布式自動化解決方案中。

• 與 S7-300 具有相同結構的 ET 200M I/O 系統(tǒng)通過接口模塊不僅可以連接到 PROFIBUS 上還可以連接到 PROFINET 上

•  

  二、存儲器容量的估算 
  存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 
  存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

  
   

  首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。 

  
  三、控制功能的選擇 
  該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 
  (一)運算功能 
  簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。

  (二)控制功能 
  控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉換單元等。 
  (三)通信功能 
  大中型PLC系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網(wǎng)絡。 
  PLC系統(tǒng)的通信接口應包括串行和并行通信接口

  

  （RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合標準，通信距離應滿足裝置實際要求。 
  PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡中，上級的網(wǎng)絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網(wǎng)絡；3）PLC網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）PLC網(wǎng)絡（各廠商的PLC通信網(wǎng)絡）。 
  為減輕CPU通信任務，根據(jù)網(wǎng)絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。 
  (四)編程功能 
  離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 

   

  五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 
  (五)診斷功能 
  PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。
   

  西門子S7-300 PLC選型 

  
   

  一西門子S7-300 PLC選型要點
  　　S7-300 PLC的選型原則是據(jù)生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進行選型，并考慮維護的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴展和有無特殊功能等要求。選型時具體注意以下幾方面：
  　　(1)有關參數(shù)確定。一是輸入/輸出點數(shù)(I/O點數(shù))確定。這是確定PLC規(guī)模的一個重要依據(jù)，一定要根據(jù)實際情況留出適當余量和擴展余地。二是PLC存儲容量確定。注意當系統(tǒng)有模擬量信號存在或要進行大量數(shù)據(jù)處理時，其存儲容量應選大一些。

  
  　　(2)系統(tǒng)軟硬件選擇。一是擴展方式選擇，S7-300 PLC有多種擴展方式，實際選用時，可通過控制系統(tǒng)接口模塊擴展機架、Profibus-DP現(xiàn)場總線、通信模塊、運程I/O及PLC子站等多種方式來擴展PLC或預留擴展口；二是PLC的聯(lián)網(wǎng)，包括PLC與計算機聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因S7-300 PLC的工業(yè)通信網(wǎng)絡淡化了PLC與DCS的界限，聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多，用戶可根據(jù)企業(yè)的要求選用；三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統(tǒng)資源的關鍵，選擇時必須根據(jù)控制系統(tǒng)對CPU的要求(包括系統(tǒng)集成功能、程序塊數(shù)量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有  PROFIBUS-DP主從接口、RAM容量、溫度范圍等)，并好在西門子公司的技術支持下進行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對CPU的支持狀況，我們的體會是：STEP7 V4.0對有些型號的CPU不支持，硬件組態(tài)時會發(fā)生故障出錯，而STEP7V5.0則不存在這種問題。 

  二設計及使用
       1. 設計注意事項
  　　設計時主要應注意以下幾方面：
  　　(1)PLC輸出電路中沒有保護，因此在外部電路中應設置串聯(lián)熔斷器等保護裝置，以防止負載短路造成PLC損壞。熔斷器容量一般為0.5A。
  　　(2)PLC存在I/O響應延遲問題，因此在快速響應設備中應加以注意。MPI通信協(xié)議雖簡單易行，但響應速度較慢。
  　　(3)編制控制程序時，好用模塊式結構程序。這樣既可增強程序的可讀性，方便調(diào)試和維護工作；又能使數(shù)據(jù)庫結構統(tǒng)一，方便WinCC組態(tài)時變量標簽的統(tǒng)一編制和設備狀態(tài)的統(tǒng)一顯示。
  　　(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統(tǒng)可靠性。如PLC電源配電系統(tǒng)要配備冗余的UPS不間斷電源，以排除停電對全線運行的不利影響。又如對電機的控制回路要進行繼電器隔離，以消除外部負載對I/O模塊的可能損壞。另外，系統(tǒng)設備要采用獨立的接地系統(tǒng)，以減少雜波干擾。
   
  　　2. 使用要點
  　　(1)抗干擾措施。來自電源線的雜波，能造成系統(tǒng)電壓畸變，導致系統(tǒng)內(nèi)電氣設備的過電壓、過負荷、過熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設備誤動作。所以，在電源入口處好應設置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設施。其中，電源濾波器的地要以短線路接到*保護地。對于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。
  　　(2)保護接地。可采取用不小于10mm2的保護導線接好配電板的保護地；相鄰的控制柜也應良好接觸并與地可靠連接。同時要做好防雷保護接地，通?？刹扇】偩€電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地，或模擬信號電纜采取兩層屏蔽，外層屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應雷進入系統(tǒng)，可采用浪涌吸收器。
  　　(3)做好信號屏蔽。信號的屏蔽非常關鍵，一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號。注意對多個模擬信號共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時，信號間一定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。
  　　(4)當現(xiàn)場沒有或無法設置硬點時，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方式選擇等問題。此外，與變頻器、智能儀表等的連接，好還是采用信號線直接相連的方式。
  　　(5)應合理配置PLC的使用環(huán)境，提高系統(tǒng)抗干擾能力。具體采取的措施有：遠離高壓柜、高頻設備、動力屏以及高壓線或大電流動力裝置；通信電纜和模擬信號電纜盡量不與其他屏 (盤)或設備共用電纜溝；PLC柜內(nèi)不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業(yè)現(xiàn)場，但使用中也應盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應用；避免導電性雜物進入控制器。

•  西門子6ES7151-3AA23-0AB0

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  SIMATIC HMI 基礎面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個新控制器以及強大的集成工程組態(tài)兼容，可確保實現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動、監(jiān)控和高等級的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動化系統(tǒng)的效率提升到一個*的水平。 

   

  信號模塊可以連接到CPU的右側，進一步擴展數(shù)字或模擬輸入/輸出能力。CPU 1212C接受兩個，CPU1214C接受八個信號模塊。 

   

  大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可提供每種任務所需的輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報警功能等方面有所不同。 對于在此列舉的所有模塊系列，SIPLUS 部件也可應用在擴展溫度范圍 -25 - +60℃ 以及腐蝕性環(huán)境/冷凝環(huán)境中。 

   

  信號模塊 

   

  集成PROFINET接口 

   

  SimaticS7-1200的新CPU固件2.0版本支持與作為Profinet IO控制器的Profinet IO設備之間的通信。通過集成的Web服務器，可以通過CPU調(diào)用信息，通過標準網(wǎng)絡瀏覽器處理數(shù)據(jù)，也可以在運行時間從用戶程序中對數(shù)據(jù)進行歸檔。 

   

  利用已建立的TCP/IP標準，SIMATIC S7-1200集成的PROFINET接口可用于編程或者與HMI設備和額外的控制器之間的通信。作為PROFINET IO控制器，SIMATIC S7-1200現(xiàn)在支持與PROFINET IO設備之間的通信。

   該接口包含一個具有自動交叉功能的抗噪聲的RJ45連接器，它支持以太網(wǎng)網(wǎng)絡，其數(shù)據(jù)傳輸速率高達10/100 Mbit/s。 

   

  與第三方設備之間的通訊 

   

  在SIMATIC S7-1200上采用集成PROFINET接口可以實現(xiàn)與其他制造商生產(chǎn)的設備之間的無縫集成。利用所支持的本地開放式以太網(wǎng)協(xié)議TCP/IP和TCP上的ISO，可以與多個第三方設備進行連接和通訊。

   這種通信能力與集成工程系統(tǒng)SIMATIC STEP 7 Basic支持的標準T-Send/T-Receive說明共同配置，為您在設計您的自動化解決方案中提供更高水平的靈活性。 

   

  簡易通訊模塊 

   

  在SIMATIC S7-1200的CPU上多可以增加3個通訊模塊。

  RS485和RS232通訊模塊適用于串行、基于字符的點到點連接。在SIMATIC STEP 7 Basic工程系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)包含了USS驅動器協(xié)議以及Modbus RTU主、從協(xié)議的庫函數(shù)。 

   

  S7-1200通訊模塊 

   

  SIMATIC STEP 7 Basic 的設計理念是直觀、易學和易用。這種設計理念可以使您在工程組態(tài)中實現(xiàn)z高效率。一些智能功能，例如直觀的編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能檢測）工具，可讓您的工程組態(tài)進行的更加迅速。 

   

  這款新軟件的體系結構源于對未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗，因此 SIMATIC STEP 7 的設計是以未來為導向的。 

   

   

  模擬量輸出模板 

   

   

  診斷信息 

   

  可能的錯誤原因 

      

  診斷信息 

   

  可能的錯誤原因 

   

  無外部電壓  模板L+無電壓  對地短路  輸出過載輸出QV與MANA

  短路  

  組態(tài)/參數(shù)錯誤  傳向模板的參數(shù)錯誤  斷線  執(zhí)行器阻抗太高模擬與執(zhí)行

   器之間斷線通道開路  

   

  2、過程中斷 

   

  通過過程中斷，可以對過程信號進行監(jiān)視和響應。 

   

  （1）數(shù)字量輸入模板 

   

  根據(jù)設置的參數(shù)，模板可以對每個通道組進行過程中斷，可以選擇信號變化的上升沿、下降沿或兩個沿均可。CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB40)。信號模板可以對每個通道的一個中斷進行暫存。 

   

  （2）模擬量輸入模板 

   

  通過上限值和下限值定義一個工作范圍。模板將對測量值與這些限制值進行比較。如果超限，則執(zhí)行過程中斷。CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB40)。 

   

  六、S7-300PLC編程軟件和工具軟件 

   

  使用基本的STEP7或STEP7-Lite軟件包，以及高級的集成軟件包STEP7 Professional便可對S7-300進行編程，并能以簡單，用戶友好的方式利用S7-300的全部功能。該工程軟件還包含自動化項目中所有階段(從項目組態(tài)到調(diào)試，測試以及服務)的功能。 

  西門子PLC S7-1500系列是西門子PLC系列的創(chuàng)新產(chǎn)品，它在性價比，運行能力，通訊功能，擴展性能，響應速度，顯示功能等方面，相比西門子PLCS7-300系列，西門子PLC S7-400系列都有了大幅提升。從而為用戶在自動化控制系統(tǒng)的配置中提供了更加的解決方案。西門子PLC S7-1500為用戶準備了工藝模塊，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場需求進行選擇，以便組成更加合理的控制系統(tǒng)。本文下面就來介紹一下西門子PLC S7-1500系列的工藝模塊，為您在選擇時提供參考。 西門子PLC S7-1500系列的工藝模塊，分為計數(shù)工藝模塊和位置工藝模塊兩種，下面來分別進行說明：

   

  1. 計數(shù)工藝模塊

   

  西門子PLC S7-1500系列的計數(shù)工藝模塊，可以實現(xiàn)高速計數(shù)和測量，并能對快速信號進行預處理;它可以在西門子PLC S7-1500的CPU中進行集中操作，也能在ET200分布式I/O中操作。計數(shù)模塊可以連接信號增量式編碼器，24V非對稱，帶有或不帶方向信號的脈沖編碼器，正向或反向脈沖編碼器等。它可以實現(xiàn)頻率，周期，速度的測量，每個計數(shù)通道有3個DI，用來啟動，停止，捕獲及同步，2個DQ用于計數(shù)比較器和極限值;

   

  2. 位置工藝模塊

   

  西門子PLC S7-1500系列的位置工藝模塊，可以連接

  模擬量擴展模塊

  模擬量擴展模塊提供了模擬量輸入/輸出的功能，優(yōu)點如下：

  1、適應性

  可適用于復雜的控制場合

  2、直接與傳感器和執(zhí)行器相連，12位的分辨率和多種輸入/輸出范圍能夠不用外加放大器而與傳感器和執(zhí)行器直接相連，例如EM231 RTD模塊可直接與PT100熱電阻相連

  3、靈活性

  當實際應用變化時，PLC可以相應地進行擴展，并可非常容易的調(diào)整用戶程序。

  定位模塊

  EM 253是一個用于簡單定位任務的功能模塊（1軸）。可以將它連接到步進電機和伺服電機，通過高頻脈沖輸入從Micro Stepper連接到高性能伺服驅動器。

  EM 253定位模塊以與擴展模塊相同的方式進行安裝，通過一體化連接電纜連接到S7 - 200擴展總線。

  連接之后，從CPU自動讀出配置數(shù)據(jù)

  該模塊具有以下特點：

  -用于來自過程信號的5位輸入

  -驅動器直接激活用24脈沖輸出（向前/向后或者速度/方向）

  -2控制輸出（DIS；CLR）。

  -12個狀態(tài)LED

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  稱重模塊

  SIWAREX MS是一種多用途稱重模塊，用于各種簡單稱重和力測量任務。在SIMATIC S7-200自動化系統(tǒng)中可以很容易安裝地緊湊型模塊?？梢栽赟IMATIC CPU中直接訪問實際重量的數(shù)據(jù)，無需任何額外接口。

  1、使用65000件高分辨率和0.05％的準確度測量重量或者力

  2、通過RS232接口，使用SIWATOOL MS PC程序簡便地調(diào)整規(guī)模支持更換模塊，無需更新規(guī)模調(diào)整

  3、針對在Ex 2區(qū)使用，通過Ex接口為1區(qū)供電的本質(zhì)安全測壓元件

  熱電偶模塊EM231（模擬模塊）

  熱電偶模塊EM231是一個采用標準熱電偶和高精度溫度傳感器。在±80 mV范圍內(nèi)也可能檢測到低電平模擬信號。熱電偶模塊EM231可以與CPU 222，224和226配套使用。