化工儀器網(wǎng)
詳細介紹
西門子G120變頻器75千瓦
追求，追求精確
要通過“嚴格”的檢驗程序，以可編程控制器（PLC）產(chǎn)品為例，在整個生產(chǎn)過程中針對該類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測節(jié)點就超過20個。視覺檢測是數(shù)字化工廠*的質(zhì)量檢測方法，相機會拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像作比對，一點小小的瑕疵都逃不過SIMATIC IT品質(zhì)管理模塊的“眼睛”。對比傳統(tǒng)制造企業(yè)的人工抽檢，這顯然要可靠又快速得多。”
S7-200 SMART CPU之間的以太網(wǎng)通信
S7-200 SMART CPU 固件版本 V2.0 及以上版本的 CPU 可實現(xiàn)CPU、編程設(shè)備和HMI（觸摸屏）之間的多種通信：
— CPU與編程設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。
— CPU與HMI之間的數(shù)據(jù)交換。
— CPU與其他S7-200 SMART CPU之間的PUT/GET通信。
S7-200 SMART CPU 以太網(wǎng)連接資源如下：
— 1個連接用于與STEP7 Micro/Win SMART軟件的通信。
— 8個連接用于CPU與HMI之間的通信。
— 8個連接用于CPU與其他S7-200 SMART CPU之間的PUT/GET主動連接
— 8個連接用于CPU與其他S7-200 SMART CPU之間的PUT/GET被動連接
PUT/GET 指令格式
S7-200 SMART CPU提供了PUT/GET 指令，用于S7-200 SMART CPU之間的以太網(wǎng)通信（PUT/GET 指令格式見 表 1）。PUT/GET 指令只需要在主動建立連接的 CPU 中調(diào)用執(zhí)行，被動建立連接的 CPU不需要進行通信編程。PUT/GET 指令中TABLE 參數(shù)用于定義遠程CPU的 IP地址、本地CPU和遠程 CPU的數(shù)據(jù)區(qū)域以及通信長度（TABLE 參數(shù)定義見 表 2）。
表 1 PUT和GET 指令：
LAD/FBD | STL | 描述 |
| PUT TABLE | PUT 指令啟動以太網(wǎng)端口上的通信操作，將數(shù)據(jù)寫入遠程設(shè)備。PUT 指令可向遠程設(shè)備寫入多 212 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 |
| GET TABLE | GET 指令啟動以太網(wǎng)端口上的通信操作，從遠程設(shè)備獲取數(shù)據(jù)。GET 指令可從遠程設(shè)備讀取多 222 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 |
表 2 PUT和GET 指令的TABLE參數(shù)定義：
字節(jié)偏移量 | Bit 7 | Bit 6 | Bit 5 | Bit 4 | Bit 3 | Bit 2 | Bit 1 | Bit 0 |
0 | D1 | A2 | E3 | 0 | 錯誤代碼4 | |||
1 |
遠程 CPU的 IP地址 | |||||||
2 | ||||||||
3 | ||||||||
4 | ||||||||
5 | 預留（必須設(shè)置為0） | |||||||
6 | 預留（必須設(shè)置為0） | |||||||
7 |
指向遠程 CPU 通信數(shù)據(jù)區(qū)域的地址指針 | |||||||
8 | ||||||||
9 | ||||||||
10 | ||||||||
11 | 通信數(shù)據(jù)長度5 | |||||||
12 |
指向本地 CPU 通信數(shù)據(jù)區(qū)域的地址指針 | |||||||
13 | ||||||||
14 | ||||||||
15 | ||||||||
1 D ：通信完成標志位，通信已經(jīng)成功完成或者通信發(fā)生錯誤。
2 A ：通信已經(jīng)激活標志位。
3 E ：通信發(fā)生錯誤，錯誤原因需要查詢 錯誤代碼4。
4 錯誤代碼 ：見表 3 PUT 和 GET 指令TABLE 參數(shù)的錯誤代碼。
5 通信數(shù)據(jù)長度 ：需要訪問遠程 CPU通信數(shù)據(jù)的字節(jié)個數(shù)，PUT 指令可向遠程設(shè)備寫入多 212 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，GET 指令可從遠程設(shè)備讀取多 222 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
表 3 PUT 和 GET 指令TABLE 參數(shù)的錯誤代碼：
錯誤代碼 | 描述 |
0 | 通信無錯誤 |
1 | PUT/GET TABLE參數(shù)表中存在非法參數(shù)：
|
2 | 同一時刻處于激活狀態(tài)的 PUT/GET 指令過多（僅允許 16 個） |
3 | 無可以連接資源，當前所有的連接都在處理未完成的數(shù)據(jù)請求（S7-200 SAMRT CPU主動連接資源數(shù)為 8 個）。 |
4 | 從遠程 CPU 返回的錯誤：
|
5 | 與遠程 CPU 之間無可用連接：
|
6-9 | 預留 |
通信資源數(shù)量
S7-200 SMART CPU 以太網(wǎng)端口含有 8 個PUT/GET 主動連接資源和 8 個PUT/GET 被動連接資源。例如：CPU1 調(diào)用 PUT/GET 指令與 CPU2 ~ CPU9 建立8主動連接的同時，可以與 CPU10 ~ CPU17 建立8被動連接（CPU10 ~ CPU17 調(diào)用 PUT/GET 指令），這樣的話 CPU1 可以同時與16臺 CPU（CPU2 ~ CPU17）建立連接。關(guān)于主動連接資源和被動連接資源的詳細解釋如下：
1、主動連接資源和被動連接資源
- 調(diào)用 PUT/GET 指令的CPU 占用主動連接資源數(shù)；相應(yīng)的遠程 CPU 占用被動連接資源。
2、8 個PUT/GET 主動連接資源
- S7-200 SMART CPU 程序中可以包含遠多于 8個PUT/GET 指令的調(diào)用，但是在同一時刻多只能激活 8 個 PUT/GET 連接資源。
- 同一時刻對同一個遠程 CPU 的多個 PUT/GET 指令的調(diào)用，只會占用本地 CPU的一個主動連接資源和遠程 CPU的一個被動連接資源。本地 CPU 與遠程 CPU之間只會建立一條連接通道，同一時刻觸發(fā)的多個 PUT/GET 指令將會在這條連接通道上順序執(zhí)行。
- 同一時刻多能對8個不同 IP 地址的遠程 CPU 進行 PUT/GET 指令的調(diào)用，第9個 遠程CPU的PUT/GET 指令調(diào)用將報錯，無可用連接資源。已經(jīng)成功建立的連接將被保持，直到遠程 CPU斷電或者物理斷開。
3、8 個PUT/GET 被動連接資源
- S7-200 SMART CPU 調(diào)用 PUT/GET 指令，執(zhí)行主動連接的同時也可以被動地被其他遠程 CPU 進行通信讀寫。
- S7-200 SMART多可以與被8個不同 IP 地址的遠程 CPU 進行 建立被動連接。已經(jīng)成功建立的連接將被保持，直到遠程 CPU斷電或者物理斷開。
指令編程舉例
在下面的例子中，CPU1 為主動端，其 IP 地址為192.168.2.100，調(diào)用 PUT/GET 指令；CPU2 為被動端，其 IP 地址為192.168.2.101，不需調(diào)用 PUT/GET 指令，網(wǎng)絡(luò)配置見圖 1 。通信任務(wù)是把 CPU1 的實時時鐘信息寫入 CPU2 中，把CPU2 中的實時時鐘信息讀寫到 CPU1 中。
圖 1 CPU通信網(wǎng)絡(luò)配置圖
1、CPU1 主動端編程
CPU1 主程序中包含讀取 CPU 實時時鐘、初始化 PUT/ GET 指令的 TABLE 參數(shù)表、調(diào)用 PUT 指令和 GET 指令等。
網(wǎng)絡(luò)1：讀取 CPU1 實時時鐘，存儲到 VB100 ~ VB107 。
圖 2 讀取 CPU1 實時時鐘
注：READ_RTC 指令用于讀取 CPU 實時時鐘指令，并將其存儲到從字節(jié)地址 T 開始的 8 字節(jié)時間緩沖區(qū)中，數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼。
網(wǎng)絡(luò)2：定義 PUT 指令 TABLE 參數(shù)表，用于將 CPU1 的VB100 ~ VB107 傳輸?shù)竭h程 CPU2 的VB0 ~ VB7。
圖 3 定義 PUT 指令 TABLE 參數(shù)表
- a.定義通信狀態(tài)字節(jié)
- b.定義 CPU2 IP 地址
- c.定義 CPU2 的通信區(qū)域 ，從 VB0 地址開始
- d.定義通信數(shù)據(jù)長度
- e.定義 CPU1 的通信區(qū)域，從 VB100 地址開始
網(wǎng)絡(luò)3：定義 GET 指令 TABLE 參數(shù)表，用于將遠程 CPU2 的VB100 ~ VB107 讀取到 CPU1 的 VB0 ~ VB7。
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圖 4 定義 GET 指令 TABLE 參數(shù)表
- a.定義通信狀態(tài)字節(jié)
- b.定義 CPU2 IP 地址
- c.定義 CPU2 的通信區(qū)域 ，從 VB100 地址開始
- d.定義通信數(shù)據(jù)長度
- e.定義 CPU1 的通信區(qū)域，從 VB0 地址開始
網(wǎng)絡(luò)4：調(diào)用 PUT 指令和 GET 指令。
圖 5 調(diào)用 PUT 指令和 GET 指令
2、CPU2 被動端編程
CPU2 的主程序只需包含一條語句用于讀取 CPU2 的實時時鐘，并存儲到 VB100 ~ VB107，如圖 6 所示。
圖 6 讀取 CPU2 實時時鐘
工業(yè)以太網(wǎng)連接器
在S7-200 SMART CPU 本體集成了一個RJ45以太網(wǎng)端口，該端口連接到工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中需要以下主要部件：
● 工業(yè)以太網(wǎng)電纜：電纜型號有多種，其中常用通信電纜為IE FC TP標準電纜GP 2×2（訂貨號6XV1 840-2AH10）
● 網(wǎng)絡(luò)連接器：網(wǎng)絡(luò)連接器也有多種形式，如出線角度不同等等
IE FC RJ45 Plug 2x2
工業(yè)以太網(wǎng) FC RJ45 Plug 2x2 用于直接連接長達 100m 的 IE FC 2x2 電纜而不使用接插工藝。
4個集成的夾緊-穿刺接線柱使得 IE FC 2x2 電纜(100MBit/s)的連接簡單而可靠。打開插頭外殼后， 觸點蓋板上的彩色標記可方便用戶將電纜中的導線連接到IDC插針。
表1.FC RJ45 Plug 2x2型號
| 型號 | IE FC RJ45 Plug 180 2x2 | E FC RJ45 Plug 90 2x2 | IE FC RJ45 Plug 145 2x2 |
| 圖片 |  |  |  |
| 訂貨號 | 6GK1901-1BB10-2AA0(1件) 6GK1901-1BB10-2AB0(10件) 6GK1901-1BB10-2AE0(50件) | 6GK1901-1BB20-2AA0(1件) 6GK1901-1BB20-2AB0(10件) 6GK1901-1BB20-2AE0(50件) | 6GK1901-1BB30-0AA0(1件) 6GK1901-1BB30-0AB0(10件) 6GK1901-1BB30-0AE0(50件) |
制作非交叉電纜時 IE FC RJ45 Plug 2x2 的針腳分配和 IE FC 2x2 電纜四種顏色導線之間的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。
表2.IE FC RJ45 Plug針腳分配
| 針腳序號 | 導線顏色 | 功能 |
| 1 | 黃 | Tx+ |
| 2 | 橙 | Tx- |
| 3 | 白 | Rx+ |
| 6 | 藍 | Rx- |
IE FC RJ45 Plug 4x2
工業(yè)以太網(wǎng) FC RJ45 Plugs 4x2 用于直接連接長達 85m 的 IE FC 4x2 (AWG24) 標準電纜(訂貨號：6XV1 878-2A)和長達 55m 的 IE FC 4x2 (AWG24) 柔性電纜(訂貨號：6XV1 878-2B)。
8個集成的夾緊-穿刺接線柱使得 IE FC 4x2 和 2x2 電纜的連接簡單而可靠。 打開插頭外殼后， 觸點蓋板上的彩色標記可方便用戶將電纜中的導線連接到IDC插針。
表3.FC RJ45 Plug 4x2型號
| 型號 | IE FC RJ45 Plug 180 4x2 |
| 圖片 |  |
| 訂貨號 | 6GK1901-1BB11-2AA0(1件) 6GK1901-1BB11-2AB0(10件) 6GK1901-1BB11-2AE0(50件) |
制作非交叉電纜時 IE FC RJ45 Plug 4x2 的針腳分配和 IE FC 4x2 電纜8種顏色導線之間的對應(yīng)關(guān)系如表4所示。
表4.IE FC RJ45 Plug 4x2針腳分配
針腳序號 | 導線顏色 | 1000BaseT 功能 | 10BaseT, 100BaseTX 功能 |
1 | 綠 / 白 | D1+ | Tx+ |
2 | 綠 | D1- | Tx- |
3 | 橙 / 白 | D2+ | Rx+ |
4 | 藍 | D3+ | - |
5 | 藍 / 白 | D3- | - |
6 | 橙 | D2- | Rx- |
7 | 棕 / 白 | D4+ | - |
8 | 棕 | D4- | - |
CPU外形結(jié)構(gòu)
CPU外形結(jié)構(gòu)
圖1.CPU外形結(jié)構(gòu)
電源及傳感器輸出電源
在安裝或拆何電氣設(shè)備之前，請確保已切斷該設(shè)備的電源。在安裝和拆卸CPU之前，必須采取合適的安全預防措施并確保切斷該CPU的電源。
將CPU連接至電源，下圖顯示了直流和交流型CPU的接線。
圖2.直流安裝
圖3.交流安裝
如果在通電情況下嘗試安裝CPU或相關(guān)設(shè)備或者對他們進行接線，則可能會觸電或?qū)е略O(shè)備錯誤運行。如果在安裝和拆卸過程中未切斷CPU和相關(guān)設(shè)備的所有電源，則可能導致人員死亡、重傷、或設(shè)備損壞。
傳感器輸出電源：每一個CPU（除CRs）模塊都有一個24VDC傳感器電源（CPU的電源都在右上方，而右下方是傳感器電源。），它為本機輸入點和擴展模塊繼電器線圈提供24VDC。如果電源要求超出了CPU模塊24VDC電源的定額，你可以增加一個外部24VDC電源來供給擴展模塊的24VDC。
CPU輸入電壓范圍
直流DC：20.4-28.8 VDC
交流AC：85-264VAC（47-63Hz）
S7-200 SMART 電源需求與計算
S7-200 SMART CPU模塊提供5VDC和24VDC電源：
CPU有一個內(nèi)部電源，用于為CPU、擴展模塊、信號板提供電源和滿足其他24 VDC用戶電源需求。請使用以下信息作為指導，確定CPU可以為組態(tài)提供多少電能（或電流）。
請參見特定CPU的技術(shù)規(guī)范，確定24 VDC傳感器電源功率預算，CPU提供的5 VDC 邏輯預算，以及擴展模塊和信號板5 VDC功率要求。請參考計算功率預算來確定CPU可以為您的組態(tài)提供多少電能（或電流）。
CPU為系統(tǒng)中的所有擴展模塊提供5 VDC邏輯電源。請?zhí)貏e注意系統(tǒng)配置，確保CPU可提供所選擴展模塊要求的5 VDC電源。如果組態(tài)要求的電源超出CPU提供的電源范圍，則必須拆下一些模塊。
如果超出CPU功率預算，則可能無法連接CPU允許的大數(shù)量模塊。
CPU還提供了 24V傳感器電源，該電源可以為輸入點、擴展模塊上的繼電器線圈電源或其他需求提供24V電源。必須手動將不同電源的公共端（M）連接在一起。
如果需要外部24 VDC電源，則確保該電源未與CPU的傳感器電源并聯(lián)。為提高電氣噪聲保護能力，建議將不同電源的公共端（M）連接在一起。
將外部24 VDC電源與CPU的24 VDC傳感器的電源并聯(lián)會導致這兩個電源之間有沖突，因為每個電源都試圖建立自己可以選擇]的輸出電壓電平。該沖突可能導致一個電源或兩個電源的壽命縮短或立即發(fā)生故障，從而導致PLC系統(tǒng)意外運行。意外運行可能導致人員 死亡、重傷或設(shè)備損壞。CPU的直流傳感器電源和任何外部電源應(yīng)給不同點供電。允許將多個公共端連接到一起。
S7-200 SMART 系統(tǒng)中的一些24 VDC電源輸入端口是互連的，并且通過一個公共邏輯電路連接多個M端子。例如，在數(shù)據(jù)表中為“非隔離”時，以下電路是互連的：CPU的24 VDC、EM的繼電器線圈的電源輸入或非隔離模擬輸入的電源。所有非隔離的M端必須連接到同一個外部參考電位。
將非隔離的M端子連接到不同參考電位將導致意外的電流，該電流可能導致PLC和任何連接設(shè)備損壞或允許不確定。不遵守這些準則可能會導致設(shè)備損壞或運行不確定，而后者可能導致死亡、人員重傷和財產(chǎn)損失。務(wù)必確保S7-200 SMART系統(tǒng)中的所有非隔離M端子都連接到同一個參考電位。
表1. S7-200 SMART CPU V1.0 版本供電能力
| CPU型號 | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC(傳感器電源) | |
| CPU SR20 | 740mA | 300mA |
| CPU ST40 | 740mA | 300mA |
| CPU SR40 | 740mA | 300mA |
| CPU CR40 | -- | 300mA |
| CPU ST60 | 740mA | 300mA |
| CPU SR60 | 740mA | 300mA |
表2. S7-200 SMART CPU V2.0及以上版本供電能力
| CPU型號 | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC(傳感器電源) | |
| CPU SR20/ST20 | 1400mA | 300mA |
| CPU SR30/ST40 | 1400mA | 300mA |
| CPU SR60/ST60 | 1400mA | 300mA |
| CPU CR40/CR60 | -- | 300mA |
| CPU CR20/30/40/60 s | -- | -- |
表3. CPU上的數(shù)字量輸入所消耗的電流
| CPU上的數(shù)字量 | 電流需求 | |
|---|---|---|
| ＋5VDC | +24VDC | |
| 每點輸入 | - | 4mA/每輸入 |
表4. 數(shù)字擴展模塊所消耗的電流
| 數(shù)字擴展模塊型號 | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| EM DE08 | 105mA | 8*4mA |
| EM DT08 | 120mA | -- |
| EM DR08 | 120mA | 8*11mA |
| EM DT16 | 145mA | 輸入：8*4mA |
| EM DR16 | 145mA | 輸入：8*4mA |
| EM DT32 | 185mA | 輸入：16*4mA |
| EM DR32 | 180mA | 輸入：16*4mA |
表5.模擬擴展模塊所消耗的電流
| 模擬擴展模塊型號 | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| EM AE04 | 80mA | 40mA（無負載） |
| EM AE08 | 80mA | 70mA（無負載） |
| EM AQ02 | 60mA | 50mA（無負載） |
| EM AQ04 | 60mA | 75mA（無負載） |
| EM AM03 | 60mA | 30mA（無負載） |
| EM AM06 | 80mA | 60mA（無負載） |
表6. RTD、TC擴展模塊所消耗的電流
| RTD/TC擴展模塊型號 | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| EM AR02 | 80mA | 40mA |
| EM AR04 | 80mA | 40mA |
| EM AT04 | 80mA | 40mA |
表7. 信號板和DP擴展模塊所消耗的電流
| 模擬擴展模塊型號 | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| SB AQ01 | 15mA | 40mA（無負載） |
| SB DT04 | 50mA | 2*4mA |
| SB RS485/RS232 | 50mA | 不適用 |
| SB AE01 | 50mA | 不適用 |
| EM DP01 | 150mA | 30 mA；通信端口激活時 60 mA；通信端口加90mA/5V負載時 180 mA；通信端口加120mA/24V負載時 |
功率要求計算示例
下表給出了包括以下模塊的CPU系統(tǒng)的功率要求計算例子：
? CPU SR40 AC/DC/ 繼電器 (固件版本V1.0)
? 3個 EM 8 點繼電器型數(shù)字量輸出（EMDR08）
? 一個 EM 8 點數(shù)字量輸入（EM DE08）
該安裝共有32點輸入40點輸出
該CPU已分配驅(qū)動CPU內(nèi)部繼電器線圈所需的功率。功率計算中無需包括內(nèi)部繼電器線圈功率要求。
本例中的CPU提供了足夠5VDC電流，但沒有通過傳感器電源為所有輸入和擴展繼電器線圈提供足夠的24VC電流。I/O需要392mA，但CPU提供了300mA。該安裝額外需要一個至少為92mA的24VDC電源以運行所有包括的24 VDC輸入和輸出。
表8.電源計算示例
| CPU功率預算 | 5 VDC | 24 VDC |
|---|---|---|
| CPU SR40 AC/DC/繼電器 | 740mA | 300mA |
| 減去 | ||
| 系統(tǒng)要求 | 5 VDC | 24 VDC |
| CPU SR40 ，24點輸入 | -- | 24*4mA=96mA |
| 插槽0：EM DR08 | 120mA | 8*11mA=88mA |
| 插槽1：EM DR08 | 120mA | 8*11mA=88mA |
| 插槽2：EM DR08 | 120mA | 8*11mA=88mA |
| 插槽3：EM DE08 | 105mA | 8*4mA=32mA |
| 總要求 | 465mA | 392mA |
| 等于 | ||
| 電流差額 | 5 VDC | 24 VDC |
| 總電流差額 | 275mA | （92mA） |
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