化工儀器網(wǎng)
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西門子西北代理商
上海盟疆工業(yè)自動化設(shè)備有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域致力于為客戶提供高品質(zhì)的服務(wù)，追求客戶的滿意是我們始終如一的目標(biāo)。在中國，工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域擁有一支技術(shù)過硬、經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師隊(duì)伍，為客戶提供7x24小時(shí)全天候服務(wù)。專業(yè)的服務(wù)人員和遍布全國的服務(wù)及備件網(wǎng)絡(luò)將對客戶的服務(wù)需求迅速作出響應(yīng)，將由設(shè)備故障引起的損失降低到小的程度。
設(shè)計(jì)
SIMATIC S7-1200 系列包括以下模塊：
- 性能分級的不同型號緊湊型控制器，以及豐富的交/直流控制器。
- 各種信號板卡（模擬量和數(shù)字量），用于在 CPU 上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的模塊化控制器擴(kuò)展，同時(shí)節(jié)省安裝空間。
- 各種數(shù)字量和模擬量信號模塊。
- 各種通信模塊和處理器。
- 帶 4 個(gè)端口的以太網(wǎng)交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/li>
- SIWAREX 稱重系統(tǒng)終端模塊
- PS 1207 穩(wěn)壓電源裝置，電源電壓 115/230 V AC，額定電壓 24 VDC
機(jī)械特性
- 堅(jiān)固、緊湊的塑料機(jī)殼
- 連接和控制部件易于接觸，并由前蓋板提供保護(hù)
- 模擬量或數(shù)字量擴(kuò)展模塊也具有可拆卸的連接端子
設(shè)備特性
- 標(biāo)準(zhǔn)：
SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL、CSA 和 FM（I 類，類別 2；危險(xiǎn)區(qū)組別 A、B、C 和 D，T4A）。生產(chǎn)質(zhì)量管理體系已按照 ISO 9001 進(jìn)行認(rèn)證。
通信
SIMATIC S7-1200 支持各種通信機(jī)制：
- 集成 PROFINET IO 控制器接口
- 帶 PROFIBUS DP 主站接口的通信模塊
- 帶 PROFIBUS DP 從站接口的通信模塊
- GPRS 模塊，用于連接到 GSM/G 網(wǎng)絡(luò)
- LTE 模塊，用于在第四代 LTE（長期演進(jìn)）網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。
- 通信處理器，可通過以太網(wǎng)接口連接到 TeleControl Server Basic 控制中心軟件，并借助于基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全通信。
- 通信處理器，可連接到服務(wù)應(yīng)用的控制中心。
- RF120C，可連接到 SIMATIC Ident 系統(tǒng)。
- 模塊 SM1278，用于連接 IO-Link 傳感器和執(zhí)行器。
- 通過通信模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)連接。
PROFINET 接口
通過集成 PROFINET 接口，可與以下設(shè)備通信：
- 編程設(shè)備
- HMI 設(shè)備
- 其它 SIMATIC 控制器
- PROFINET IO 自動化組件
支持以下協(xié)議：
- TCP/IP
- ISO-on-TCP
- S7 通信
可連接以下設(shè)備：
- 通過標(biāo)準(zhǔn) 5 類電纜連接現(xiàn)場編程器和 PC。
在編程器和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之間建立連接
- SIMATIC HMI 精簡面板
在精簡面板和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之間建立連接
- 其它 SIMATIC S7-1200 控制器
通過 CSM 1277 以太網(wǎng)交換機(jī)連接多臺設(shè)備
點(diǎn)到點(diǎn)接口，可自由編程的接口模式
通信模塊可通過點(diǎn)到點(diǎn)連接進(jìn)行通信。采用 RS232 和 RS485 物理傳輸介質(zhì)。在 CPU 的“自由口 (Freeport)”模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。采用面向位的用戶特定通信協(xié)議（例如，ASCII 協(xié)議、USS 或 Modbus）。
可以連接任何具有串行接口的終端設(shè)備，如驅(qū)動、打印機(jī)、條碼讀碼器、調(diào)制解調(diào)器等。
在可編程接口模式下，通過 CM 1241 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)連接
S120的特點(diǎn)
SINAMICS S120是西門子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。SINAMICS S120具有模塊化設(shè)計(jì)，可以提供高性能的單軸和雙軸驅(qū)動，功率范圍涵蓋0.12 kW – 4500 kW，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。由于其具有很高的靈活性能，SINAMICS S120可以*的滿足應(yīng)用中日益增長的對驅(qū)動系統(tǒng)軸數(shù)量和性能的要求。它具有以下特點(diǎn)：
“高度靈活”的模塊化設(shè)計(jì)
允許不同功率等級與控制性能的單元自由組合，所有系統(tǒng)組件之間都具有高度的兼容性，同時(shí)還可通過簡單并聯(lián)就可實(shí)現(xiàn)功率的增容。
“一網(wǎng)到底”的通訊技術(shù)
上位通訊支持標(biāo)準(zhǔn)的 PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線或新一代高速工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) PROFINET，可以方便地集成到工廠 IT 環(huán)境，傳動組件之間采用*的DRIVE-CLiQ通訊。
“一心多用”的多機(jī)控制技術(shù)
一個(gè)控制單元就可同時(shí)控制多達(dá)四臺逆變和一臺整流，所需數(shù)據(jù)都保存在控制單元中，在控制單元內(nèi)就能建立軸間連接和控制，保證系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行。
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智能化的驅(qū)動組件鏈路——DRIVE-CLiQ
基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全新傳動串行通訊，用于傳動組件之間的通訊。DRIVE-CLIQ 組件都有一個(gè)電子銘牌，各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)都將自動裝載到控制單元中，從而讀取拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) SINAMICS 驅(qū)動系統(tǒng)的自動配置。
裝置并聯(lián)的“無環(huán)流設(shè)計(jì)”
由于選用了新一代高性能 IGBT 和*的均流控制技術(shù)，裝置并聯(lián)增容時(shí)，只需滿足短電機(jī)電纜的要求就可，而無需笨重而昂貴的平衡電抗或輸出電抗器。
四象限運(yùn)行的“IGBT智能整流”
全新的 IGBT 整流 ——SLM，在實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行的基礎(chǔ)上，成功避免了換流故障，又免除了傳統(tǒng)晶閘管正反橋整流/回饋所需的自耦變壓器，大大提高了傳動系統(tǒng)的可靠性。
1. 提出問題
圖1
問題1：M10.2能否被置位？
圖2
問題2：S_CU計(jì)數(shù)有無問題，M6.2能否被置位?
先來了解一下都有哪幾個(gè)計(jì)時(shí)器，以及它們的特性如何
圖3
2. 計(jì)時(shí)器描述
從以圖3可以看出5個(gè)計(jì)時(shí)器的基本特性，可以簡單的從中挑選與控制工藝相符合的計(jì)時(shí)器使用，如果想了解計(jì)時(shí)器的詳細(xì)信息，可以選擇計(jì)時(shí)器，并按F1看幫助信息中的具體邏輯圖。
以計(jì)時(shí)器SD為例，參見圖4
圖4
我們從中可以知道，當(dāng)觸發(fā)端S的信號為上升沿時(shí)，觸發(fā)計(jì)時(shí)器開始運(yùn)行，時(shí)間結(jié)束后計(jì)時(shí)器輸出端為1，S信號為下降沿時(shí)，計(jì)時(shí)器輸出端為0
那么根據(jù)此情況，以圖1為例，咱們可以把剛才的梯形圖程序通過時(shí)序圖表示如下圖5
其中a,b之間是在掃描此段程序兩個(gè)周期之間的間隙。
圖5
3. 計(jì)時(shí)器與循環(huán)程序的關(guān)系
經(jīng)過分析，可以看出，M10.2(S)是可以被置位的，那為什么沒有看見其被置位呢？
大家注意，這里t的時(shí)間是8s，我們知道，一個(gè)程序的掃描周期很短，可能才十幾----幾十毫秒，在線時(shí)候可以監(jiān)控到Scan Cycle Time。如圖6
圖6
那這個(gè)時(shí)間不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了掃描周期么？
我們又知道，如果程序掃描周期大于大掃描周期監(jiān)控時(shí)間Scan Cycle Monitoring Time，那么將會觸發(fā)中斷，甚至造成CPU進(jìn)入STOP狀態(tài)。
其實(shí)，計(jì)時(shí)器的執(zhí)行是異步于OB1循環(huán)掃描的，只要計(jì)時(shí)器運(yùn)行后，在每一周期掃描到計(jì)時(shí)器的觸發(fā)端S信號如果為1，那么計(jì)時(shí)器就將在此周期繼續(xù)計(jì)時(shí)。因此，它對于大周期監(jiān)控時(shí)間并沒有太大的影響，只是調(diào)用語句時(shí)占用了少許us的時(shí)間。
怎么來驗(yàn)證這個(gè)說法呢？就是說計(jì)時(shí)器的執(zhí)行并不同步于OB1程序掃描周期。
1，可以在程序中加入若干SFC47增大程序掃描周期（保證小于Scan Cycle Monitoring Time），通過監(jiān)控計(jì)時(shí)器的時(shí)間，可以看出，計(jì)時(shí)器的時(shí)間是跳躍式的變化的，也就是說，也就是說，當(dāng)程序掃描完計(jì)時(shí)器，繼續(xù)往下進(jìn)行時(shí)，計(jì)時(shí)器滿足觸發(fā)條件進(jìn)行計(jì)時(shí)，此周期往后的計(jì)時(shí)是一直在進(jìn)行的。
2，可以通過在中斷來證明
3，通過程序死循環(huán)監(jiān)視計(jì)時(shí)證明
4，通過多個(gè)計(jì)時(shí)器監(jiān)視時(shí)間來證明等等各種方法
那說明了是異步的有何作用呢？
說明了剛才咱們分析程序所作的時(shí)序圖有一定的問題，因?yàn)樵蹅兊姆治鍪前凑粘绦蛞徊讲酵逻M(jìn)行的，相當(dāng)于是同步進(jìn)行的。而實(shí)際在程序執(zhí)行時(shí)，掃描周期是比較短的，所以計(jì)時(shí)器是在其中的某一個(gè)周期里計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)輸出被置位為1，那么因?yàn)檫@樣，所以對我們編寫程序就會有一定的要求。也就有了下面一個(gè)問題
4. 計(jì)時(shí)器動作的時(shí)刻
計(jì)時(shí)器的輸出端是什么時(shí)候被置位呢，什么時(shí)候起作用呢，比如
？
是等到重新掃描到計(jì)時(shí)器塊，計(jì)時(shí)器執(zhí)行完畢才置位，還是不用重新掃描到計(jì)時(shí)器？程序中直接掃描的T40節(jié)點(diǎn)，它就已經(jīng)被置位了呢？
1，我們可以設(shè)置OB35的看門狗時(shí)間為2000ms, 如圖7
OB35里觸發(fā)計(jì)時(shí)器T40，
的開點(diǎn)給線圈M6.0，如圖8
OB1里
的開點(diǎn)給線圈M6.1，M6.0開點(diǎn)給線圈M6.2，如圖9
經(jīng)過試驗(yàn)，觀察看到，當(dāng)T40的Timer運(yùn)行結(jié)束后M6.1立刻就被置位了，而M6.0和M6.2會等到再次掃描到OB35，才會被置位。
可得出結(jié)論，當(dāng)計(jì)時(shí)器T40計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，CPU掃描到
時(shí)，它就已經(jīng)為1了，不需要等到掃描計(jì)時(shí)器S_ODT(SD)。
圖7
圖8
圖9
2，也可以在OB1里調(diào)用多個(gè)“wait”代碼讓OB1的掃描周期足夠大，如5s，先調(diào)用一個(gè)SD T2 1s，然后調(diào)用若干“wait”，大概持續(xù)2s，用T2開點(diǎn)觸發(fā)一個(gè)線圈如M10.0，再調(diào)用若干“wait”，大概1s，然后再調(diào)用一個(gè)SD T3，可以看出再T3還沒有開始計(jì)數(shù)時(shí)，M10.0已經(jīng)被置位了。
計(jì)時(shí)器在OB30—OB38里呢？
是一樣的。
可以在OB35里使用SD計(jì)時(shí)器，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)程序調(diào)用OB35時(shí)，計(jì)時(shí)器開始運(yùn)行，把OB35執(zhí)行時(shí)間和計(jì)時(shí)器時(shí)間設(shè)置大些，可以發(fā)現(xiàn)，只要每次在掃描的計(jì)時(shí)器觸發(fā)端時(shí)，條件滿足，計(jì)時(shí)器就開始運(yùn)行，直到下一次掃描OB35時(shí)再掃描到此條件為止。
可以把計(jì)時(shí)器時(shí)間設(shè)置足夠大，當(dāng)計(jì)時(shí)未結(jié)束前把它的觸發(fā)端變?yōu)?，那么其計(jì)時(shí)停止，直到再次觸發(fā)。
可以得出計(jì)時(shí)器的運(yùn)行只與每次掃描到它的觸發(fā)端有關(guān)。掃描完觸發(fā)端后，計(jì)時(shí)器的運(yùn)行就與觸發(fā)端無關(guān)了，直到下一次再次掃描到此觸發(fā)端。
5. 分析程序
了解了以上的一些基本知識，咱們再來看看剛才圖1中的程序。
一個(gè)CPU的掃描周期是可以計(jì)算的，根據(jù)不同的配置和數(shù)據(jù)的讀取，可以計(jì)算出不同的周期，在PLC運(yùn)行時(shí)，每個(gè)周期的大小也是不一樣的，可以大致計(jì)算出范圍，可以根據(jù)每條語句來計(jì)算程序的執(zhí)行時(shí)間，再加上相應(yīng)的循環(huán)周期檢測點(diǎn)，周期中斷，訪問過程映像區(qū)，通信負(fù)載等。這些時(shí)間的長短與CPU型號及使用方式有關(guān)。
使用PS307 5A，CPU315-2PN/DP (315-2EH13-0AB0 V 2.6.50)為例。以下所有時(shí)間都以此配置為標(biāo)準(zhǔn)。
我們把圖1的梯型圖換成語句表來分析指令執(zhí)行的過程。
圖10
一個(gè)CPU的掃描周期的計(jì)算可以根據(jù)以下幾個(gè)過程來進(jìn)行
圖11
A.操作系統(tǒng)初始化循環(huán)時(shí)間監(jiān)視
B.掃描PIO
C.掃描PII
D.執(zhí)行用戶程序，并執(zhí)行程序中定義的操作
E.掃描周期檢測點(diǎn)操作系統(tǒng)時(shí)間（周期結(jié)束時(shí)執(zhí)行掛起的任務(wù)，如裝載和刪除塊）
F .CPU返回到周期開始的時(shí)間點(diǎn)，并重新開始循環(huán)周期監(jiān)視
在以上的步驟中都是有時(shí)間的，雖然很小，但是也占用時(shí)間?？梢愿鶕?jù)不同的硬件組態(tài)，參照
CPU Specifications手冊進(jìn)行計(jì)算，
為了便于計(jì)算和理解，咱們以理想狀態(tài)來計(jì)算。假設(shè)CPU周期中的A，B，C，E，F(xiàn)的時(shí)間為固定的數(shù)值X us。
只分析程序里的”D” --用戶程序中的命令執(zhí)行。
程序是順序掃描的，從Network 1—3依次進(jìn)行，
以*個(gè)周期開始時(shí)來分析，首先掃描Network 1中T3計(jì)時(shí)器為0，因此閉點(diǎn)使能，T2開始計(jì)時(shí)（0－8S），但此時(shí)掃描T2輸出為0，
因此掃描到Network 2中T2開點(diǎn)不使能，掃描到T3不執(zhí)行，
Network 3中T3開點(diǎn)不使能，M10.2為0。
到此過程[0.4+0.3+2.4+0.3+0.3+2.4+0.3+0.2(或0.9)] us = 6.6 (或7.3) us。
注意：T2一直在累加時(shí)間，相當(dāng)于此時(shí)T2計(jì)時(shí)也到達(dá)6.6（或7.7）us。
然后加上剛才的時(shí)間X us，那么一個(gè)周期可以認(rèn)為是t=X+6.6 (7.7) us。X大于7 us，可以看出語句的執(zhí)行是在很短的時(shí)刻進(jìn)行，所以大家在編程時(shí)常用的每個(gè)計(jì)時(shí)器都會經(jīng)過若干個(gè)程序掃描周期。
因?yàn)門imer是異步的，所以T2的時(shí)間應(yīng)該在一個(gè)周期里也為t=X+6.6 (7.7) us，那么根據(jù)上面的程序看，因?yàn)門2設(shè)置為8s，所以應(yīng)該在大概m=8s/[ X+6.6 (7.7)]us個(gè)周期時(shí)，T2執(zhí)行完畢。
T2 假設(shè)優(yōu)秀情況下，T2執(zhí)行完畢的時(shí)刻是在第m個(gè)周期內(nèi)，
A．如果發(fā)生在Network2的T2開點(diǎn)之前，那么掃描到此 T2開點(diǎn)的語句時(shí)，T2的輸出變?yōu)?，執(zhí)行下一條語句T2開點(diǎn)就會閉合，T3開始計(jì)時(shí)。
B．如果T2執(zhí)行完畢的時(shí)刻是程序掃描到T2開點(diǎn)語句之后才發(fā)生的，那么因?yàn)楹竺娴某绦驔]有對T2的操作，只有在下一個(gè)m+1周期，才能檢測到T2的變化。T3開始計(jì)時(shí)。
T3開始計(jì)時(shí)的前提條件是T2開點(diǎn)閉合，假設(shè)在第m個(gè)周期里，T3開始計(jì)時(shí)，那么同樣，要經(jīng)過大概m個(gè)周期左右，T3才能執(zhí)行完畢，到此時(shí)，已經(jīng)經(jīng)過了2m個(gè)周期，因?yàn)镸10.2線圈是由T3開點(diǎn)的閉合信號來置位的，那么現(xiàn)在就來分析一下什么時(shí)候可以發(fā)生此動作。
注意：在此例子程序中，在Network1-3中都有對T3的操作
T3 假設(shè)在優(yōu)秀情況下，T3執(zhí)行完畢的時(shí)刻是在第2m個(gè)周期。在第2m周期內(nèi)
A．如果發(fā)生在Network1的T3閉點(diǎn)之前，那么在程序掃描到T3閉點(diǎn)的時(shí)候，T3的輸出值已經(jīng)變?yōu)?了，閉點(diǎn)變?yōu)殚_點(diǎn)，T2輸出變?yōu)?，往下掃描到Network2的T2開點(diǎn)變?yōu)?，T3的SD輸出也變?yōu)?，繼續(xù)掃描到Network3，T3開點(diǎn)為0，那么M10.2未被置位。
B．如果發(fā)生在Network1的T3閉點(diǎn)之后，Network3的T3開點(diǎn)之前，（則T2是保持為1的），在掃描到T3開點(diǎn)時(shí)，T3的輸出值變?yōu)?，T3開點(diǎn)變?yōu)殚]點(diǎn)，M10.2被置位。
C．如果發(fā)生在Network3的T3開點(diǎn)之后，那么在此周期內(nèi)對m10.2不會產(chǎn)生置位，在下一周期（2m+1）,T3輸出值變?yōu)?了，所以在Network1里T3閉點(diǎn)變?yōu)殚_點(diǎn)，T2輸出變?yōu)?，掃描到Network2里，T2開點(diǎn)變?yōu)?，導(dǎo)致T3輸出值變?yōu)?，掃描到Network3里，T3開點(diǎn)變
。
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