西門子6ES7516-3UN00-0AB0

應用

需要 IM 153-1 / IM 153-2 HF 接口模塊，以把模塊化的 I/O 設備 ET 200M 連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線。

這些首部模塊可應用于許多場合。

PCS 7的特殊功能和模塊

IM 153-2 (銅) 配有特殊功能，如時鐘同步、時間戳或 I&M 功能。此外，考慮到在過程施工中不斷增加的診斷需求，還有一些可用的特殊模塊。例如，數(shù)字量輸入模板可連接 NAMUR 傳感器，具有斷線探測器，通過“0"和“1"信號，并具有整平監(jiān)控和脈沖展寬功能。為獲得一個合理的通道價格，可能會采用8-通道 HART 模塊。

容錯系統(tǒng)

高可用性系統(tǒng)可用于系統(tǒng)不允許出現(xiàn)停止或因意外停機后系統(tǒng)重啟等會造成高昂損失的應用場合。例如，典型的應用場合包括發(fā)電、配電、隧道系統(tǒng)、機場行李運輸系統(tǒng)、石油平臺、煉油廠、特種玻璃制造商、半導體行業(yè)等。

通過與高可用的 S7-400H（冗余 CPU）相結合，ET 200M 能夠以單通道模式（標準可用性）或開關模式（增強可用性）進行連接。

此外，IM 153-2 也可用于采用 S5-155H、S7-300 / S7-400的軟件冗余應用以及PNO標準化冗余應用。

面臨爆炸危險的范圍

在爆炸危險范圍內，不同信號和模擬量模板用作本安型版本。這意味著這些模塊本身可高性價比地安裝在Zone 2區(qū)域，但其傳感器和執(zhí)行器可安裝在Zone1區(qū)。例如，可用于化工和制藥行業(yè)、石油鉆探平臺、或普通制造工廠（如印刷工業(yè)或汽車工業(yè)的噴漆車間）?？梢园赐ǖ栏綦x處理 Ex zone 1區(qū)信號。對于非防爆區(qū)域，模塊通道隔離電壓為250 V AC。還有帶 HART 能力的模擬量模板。

安全型系統(tǒng)

產生錯誤時，故障安全型控制器進入安全狀態(tài)，并確保操作人員、機器和環(huán)境的安全，例如出現(xiàn)擠壓時的自動化系統(tǒng)或乘客運輸。不同的信號模板可用于連接故障安全信號和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根據連接類型提供SIL 2 或 SIL 3。

對于面向安全的 I/O 模塊的應用場合，必須使用 IM 153-2 HF 接口模塊。

高動態(tài)生產過程

在高精度生產和加工過程中，用于控制高速機械的分布式解決方案日益重要，例如用于驅動控制。在這種情況下，分布式 I/O 設備捕獲信號與執(zhí)行器作出相應反應之間的時間必須盡量縮短，并可精確復制。SIMATIC 自動化解決方案通過這種方式與同步PROFIBUS 的同步連接被稱作“時鐘同步"，并由不同的 ET 200M 信號模板提供支持。

(1) PLC的接地采用的接地極。如不可能，也可與其他盤板共用接地系統(tǒng)，但須用自己的接地線直接與公共接地極相連。不允許與大功率晶閘管裝置和大型電動機之類的設備共用接地系統(tǒng)。

    (2) PLC的接地極離PLC越近越好，即接地線越短越好。如果PLC由多單元組成，則各單元之間應采用同一點接地，以保證各單元間等電位。當然，一臺PLC的I/O單元如果有的分散在較遠的現(xiàn)場(超過100 m)，則是可以分開接地的。

    (3) PLC的輸入、輸出信號線采用屏蔽電纜時，其屏蔽層應用一點接地，并用靠近PLC這一端的電纜接地，電纜的另一端不接地。如果信號隨噪聲波動，可以連接一個0.1～0.47μF/25 V的電容器到接地端。

    (4)接地線截面積應大于2 mm2，接地線一般最長不超過20 m。PLC接地系統(tǒng)的接地電阻一般應小于40Ω

設計

• IM 153-1/153-2 接口模塊被用作為 ET 200M 的首部模塊（IM；接口模塊）。 S7-300自動化系統(tǒng)的模塊產品系列中，最多 8個或12個 I/O 模塊可以與該接口模塊相連。

• 接口模塊和必需的 I/ 模塊安裝在 S7?300 的 異型導軌上；在安裝期間，用總線連接器把 I/O模塊相互連接起來并與 IM 153 接口模塊連接。

• 在冗余模式中，兩個 IM 153-2 安裝在 BM IM/IM總線模塊上。 特種異型導軌可用來安放總線模塊。

• 在為 IM153 配備 S7-300 模塊時，不必考慮插槽規(guī)則。

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。

 　　調試要點及注意事項
　　(1)常規(guī)檢查。在通電之前要耐心細致地作一系列的常規(guī)檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序對所有模塊進行檢查)。
　　(2)系統(tǒng)調試。系統(tǒng)調試可按離線調試與在線調試兩階段進行。其中離線調試主要是對程序的編制工作進行檢查和調試，采用STEP7能對用戶編制程序進行自動診斷處理，用戶也可通過各種邏輯關系判斷編制程序的正誤。而在線調試是一個綜合調試過程，包括程序本身、外圍線路、外圍設備以及所控設備等的調試。在線調試過程中，系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下運行，可隨時發(fā)現(xiàn)問題、隨時解決問題，從而使系統(tǒng)逐步完善。因此，一般系統(tǒng)所存在的問題基本上可在此過程中得到解決。 
　　在線調試設備開停時，必須先調試空開關的運行情況；如果設備設有運行監(jiān)視開關，則可把監(jiān)視開關強制為"１"(正式運行時，撤銷強制)。調試單臺設備時可針對性地建立該設備的變量表，對該設備及其與該設備相關的變量進行實時監(jiān)視。這樣既可判斷邏輯操作是否正確，對模擬量的變化也可一目了然。比如調試電動執(zhí)行器時，可建立一變量表，對執(zhí)行器的位置信號、限位信號、過力矩信號及輸出命令信號等進行實時監(jiān)視，便可非常直觀地觀測執(zhí)行器的動作情況。 

CPU 運行需要 SIMATIC 微型存儲卡 (8 MB)

        緊湊型 CPU，可用于具有分布式結構的系統(tǒng)。集成數(shù)字量 I/O，支持與過程的直接連接；PROFIBUS DP 主站/從站接口支持與分布式 I/O 的連接。因此，CPU 313C-2 DP 既可以用作分布式單元進行快速預處理，也可以用作帶下位現(xiàn)場總線系統(tǒng)的上位控制器。

1.首先，在STEP7中新建一個Project，分別插入2個S7-300站。

這里我們插入的一個CPU315-2DP，作為主站；一個CUP317-2作為從站，并且使用317-2的*個端口MPI/DP端口配置成DP口來實現(xiàn)和315-2DP的通訊。然后分別對每個站進行硬件組態(tài)：首先對從站CPU317-2進行組態(tài)：將317的*個端口MPI/DP端口組態(tài)為PROFIBUS類型，并且創(chuàng)建一個不同于CPU自帶DP口的PROFIBUS網絡，設定地址。在操作模式頁面中，將其設置為DPSLAVE模式，并且選擇“Test,commissioning,routing"，是將此端口設置為可以通過PG/PC在這個端口上對CPU進行監(jiān)控，以便于我們在通訊鏈路上進行程序監(jiān)控。下面的地址用默認值即可。

然后選擇Configuration頁面，創(chuàng)建數(shù)據交換映射區(qū)。這里我們創(chuàng)建了2個映射區(qū)，圖中的紅色框選區(qū)域在創(chuàng)建時是灰色的，包括上面的圖中的Partner部分創(chuàng)建時也是空的，在主站組態(tài)完畢并編譯后，才會出現(xiàn)圖中所示的狀態(tài)。由于我們這里只是演示程序，所以創(chuàng)建的交換區(qū)域較小。組態(tài)從站之后，再組態(tài)主站。插入CPU時，不需要創(chuàng)建新的PROFIBUS網絡，選擇從站建立的第二條（也就是準備用來進行通訊的MPI/DP端口創(chuàng)建的那條）PROFIBUS網絡即可。組態(tài)好其它硬件，確認CPU的DP口處于主站模式，從窗口右側的硬件列表中的已組態(tài)的站點中選擇CPU31X，拖放到主站的PROFIBUS總線上，

這時會彈出鏈接窗口，選擇以組態(tài)的從站，點擊Connect按鈕，然后進入Configuration頁面，可以看到前面在從站中設定的映射區(qū)域，逐條進行編輯（Edit…），確認主從站之間的對應關系。主站的輸入對應從站的輸出，主站的輸出對應從站的輸入。至此，硬件的組態(tài)完成，將各個站的組態(tài)信息下載到各自的CPU中。通過NetPro可以看到整個網絡的結構圖。

2.編寫程序。

硬件組態(tài)完畢，下載，PLC運行之后，數(shù)據并不會自動交換。需要通過程序來執(zhí)行。在組態(tài)中，input和output區(qū)域，也并不是實際硬件組態(tài)中的硬件地址，也就是說，input和output并不代表I/O模塊的地址和數(shù)據。但是映射區(qū)域組態(tài)用到的input和output地址，同時也占用了I/O模塊的組態(tài)地址，就是說，映射區(qū)的地址和I/O地址是并行的，不能重復使用。所以在硬件的I/O模塊全部組態(tài)完畢之后再組態(tài)映射區(qū)。

西門子CPU6ES7313-6CG04-0AB0映射區(qū)的數(shù)據交換是通過系統(tǒng)功能塊SFC14（DPRD_DAT——ReadConsistentDataofaStandardDPSlave）和SFC15（DPWR_DAT——WriteConsistentDatatoaStandardDPSlave）實現(xiàn)的。SFC14和SFC15是成對使用的，一個發(fā)送一個接收，缺一不可。數(shù)據的通訊也是交互的，可以相互交換數(shù)據。本例中，我們通過簡單的數(shù)據來驗證通訊結果。

首先，我們在程序中插入數(shù)據區(qū)DB1，前面我們只建立了2個字（2Word）的映射區(qū)，于是我們建立如下內容的DB1，為了查看的方便，DB1的前半部分作為接收數(shù)據的存儲區(qū)，后半部分用作發(fā)送數(shù)據的存儲區(qū)。在317和315中我們插入同樣的DB1，然后分別在OB1中編寫通訊程序。其中，程序的LADDR地址，對應的是硬件的映射區(qū)組態(tài)時本站的LocalAddr中的地址，從站的LocalAddr我們組態(tài)的是0，對應的PartnerAddr也就是主站的地址是4。需要注意的是這里的地址是需要用16進制的格式來表示的，我們組態(tài)時是用10進制表示的。

完成之后，我們在各站中插入OB82、OB86、OB122等程序塊，這些是為了保證當通訊的一方掉電時，不會導致另一方的停機。完成之后，將所有的程序分別下載到各自的CPU中，個站切換到運行狀態(tài)，通過PLC監(jiān)控功能，設定數(shù)據之后，我們監(jiān)控的結果如下：上面的表格內容為主站315的數(shù)據，下面的是從站317的數(shù)據?？梢钥吹剑瑑蓚€站都分別將各自的DBB4—DBB7數(shù)據發(fā)送出去并被另一方成功接收后存儲在各自的DBB0—DBB3中。驗證中，我們將一個站的CPU切換到STOP狀態(tài)，可以看到，另一個站的CPU硬件SF指示燈報警，但PLC正常運行不停機。待該站恢復之后，報警自動消失。

擴展問題：在一個站的CPU掉站之后，另一個站的接收數(shù)據區(qū)顯示的仍然是后一次接收到的數(shù)據，并且，即使在這種狀態(tài)下，居然仍然無法修改該數(shù)據區(qū)內容。這樣就存在一個問題，當前站需要知道當前接收數(shù)據存儲區(qū)的內容是否是實時的數(shù)據。如何判斷。

大概思路：

方法1，用以前的方法，在每個數(shù)據接收周期開始前，將已接收數(shù)據清空。這樣當接收周期內接收不到新的數(shù)據時，就可以察覺到。但是問題是，SFC14和SFC15沒有接收是否完成、是否成功等標識位，并且，在接收不到新的數(shù)據時，原有數(shù)據不能修改。此方法不通。

方法2，通過別的方式方法檢測兩個站之間的通訊狀態(tài)。在SIEMENS的文檔中，有這樣的描述：主站：主站掌握總線中數(shù)據流的控制權。只要它擁有訪問總線權（令牌），主站就可在沒有外部請求的情況下發(fā)送信息。在PROFIBUS協(xié)議中，主站也被稱作主動節(jié)點。從站：從站是簡單的輸入、輸出設備。典型的從站為傳感器，執(zhí)行器以及變頻器。從站也可為智能從站，入S7-300/400帶集成口的CPU等。從站不會擁有總線的訪問*。從站只能確認收到的信息或者在主站的請求下發(fā)送信息。從站也被稱作被動節(jié)點。另外，SIEMENS對SFC14/15的描述也分別是：用于讀取Profibus從站的數(shù)據/用于將數(shù)據寫入Profibus從站

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人機界面的設計過程可分為以下幾個步驟：

3.1 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設計模型主要是考慮軟件的數(shù)據結構、總體結構和過程性描述，界面設計一般只作為附屬品，只有對用戶的情況（包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個性、種族背景等）有所了解，才能設計出有效的用戶界面；根據終端用戶對未來系統(tǒng)的假想(簡稱系統(tǒng)假想）設計用戶模型，zui終使之與系統(tǒng)實現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象（系統(tǒng)的外部特征）相吻合，用戶才能對系統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息，系統(tǒng)映象必須準確地反映系統(tǒng)的語法和語義信息?？傊?，只有了解用戶、了解任務才能設計出好的人機界面。

3.2 確定為完成此系統(tǒng)功能人和計算機應分別完成的任務

任務分析有兩種途徑。一種是從實際出發(fā)，通過對原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機界面上執(zhí)行的一組類似的任務；另一種是通過研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說明，導出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調的用戶任務。

逐步求精和面向對象分析等技術同樣適用于任務分析。逐步求精技術可把任務不斷劃分為子任務，直至對每個任務的要求都十分清楚；而采用面向對象分析技術可識別出與應用有關的所有客觀的對象以及與對象關聯(lián)的動作。

3.3 考慮界面設計中的典型問題

設計任何一個機界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應時間、用戶求助機制、錯誤信息處理和命令方式四個方面。系統(tǒng)響應時間過長是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨zui多的問題，除了響應時間的長短外，用戶對不同命令在響應時間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導致用戶求助某項指南而不得不瀏覽大量無關信息；錯誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準確的術語描述，同時還應盡可能提供一些有關錯誤恢復的建議。此外，顯示出錯信息時，若再輔以聽覺（鈴聲）、視覺（顏色）刺激，則效果更佳；命令方式是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。

3.4 借助CASE工具構造界面原型，并真正實現(xiàn)設計模型軟件模型一旦確定，即可構造一個軟件原形，此時僅有用戶界面部分，此原形交用戶評審，根據反饋意見修改后再交給用戶評審，直至與用戶模型和系統(tǒng)假想*為止。一般可借助于用戶界面工具箱作