西門子6SE6440-2UD31-1CA1

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一、S7 Open IE通訊概述
可以通過S7-300/400 PLC集成的 PROFINET 接口使用基于工業(yè)以太網(wǎng)的開放式通信與Simotion設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，下列通信協(xié)議支持開放式通訊：

? TCP
? UDP

PLC 通過工業(yè)以太網(wǎng) OPEN IE 通信方式下的 TCP IP 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，需要使用以下程序塊：

? FB65 "TCON" 建立連接
? FB66 "TDISCON" 中止連接
? FB63 "TSEND" 發(fā)送數(shù)據(jù)
? FB64 "TRCV" 接收數(shù)據(jù)

這些通信功能塊可以在函數(shù)庫 Standard Library -> Communication Blocks 中找到。 用于連接 TCP IP 端點(diǎn)的參數(shù)存儲于一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體中。在本程序示例中，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體 UDT65 "TCON_PAR"，用戶將對這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行參數(shù)化。不需要在 NetPro 中配置通信連接。UDT65的創(chuàng)建需要使用 Open IE向?qū)硗瓿伞?/p>

一、S7－200 PLC結(jié)構(gòu)

S7-200 CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型PLC， 在下載了程序之后，S7-200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備。

①I/O接線端子排；

②輸出 LED指示；

③前蓋：模式選擇開關(guān)（RUN/STOP）；模擬電位器；擴(kuò)展端口（適用大部分CPU）

④狀態(tài)LED：系統(tǒng)錯(cuò)誤/診斷（SF/DIAG）；RUN（運(yùn)行）；STOP（停止）

⑤可選卡插槽：存儲卡；時(shí)鐘卡；電池卡

⑥通訊口

⑦輸入 LED指示

⑧擴(kuò)展電纜

⑨用于裝上標(biāo)準(zhǔn)（DIN）導(dǎo)軌的夾片

電氣安裝：
變頻器必須接地。
為了保證變頻器的安全運(yùn)行，必須由經(jīng)過認(rèn)證合格的人員進(jìn)行安裝和調(diào)試，這些人員應(yīng)*按照本使用說明書中規(guī)定的警告進(jìn)行操作。
要特別注意遵守關(guān)于在危險(xiǎn)電壓設(shè)備上工作的常規(guī)和地方性安裝和安全導(dǎo)則(例如，EN 50178)，而且要遵守有關(guān)正確使用工具和人身防護(hù)裝置的規(guī)定。禁止在與變頻器連接的電纜上使用高壓絕緣測試設(shè)備。
即使變頻器不處于運(yùn)行狀態(tài)，其電源輸入線、直流回路端子和電動機(jī)端子上仍然可能帶有危險(xiǎn)電壓。因此，斷開開關(guān)以后還必須等待 5 分鐘，保證變頻器放電完畢，再開始安裝工作。
如果卸下了前面的蓋板(僅指框架尺寸為 FX和 GX的 MM 440 變頻器)，風(fēng)機(jī)的葉片便顯露出來。當(dāng)風(fēng)機(jī)正在轉(zhuǎn)動時(shí)，存在著造成人身傷害的危險(xiǎn)。

電磁干擾(EMI)的防護(hù)：
變頻器的設(shè)計(jì)允許它在具有很強(qiáng)電磁干擾的工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行。通常，如果安裝的質(zhì)量良好，就可以確保安全和*的運(yùn)行。如果您在運(yùn)行中遇到問題，請按下面指出的措施進(jìn)行處理。
確信機(jī)柜內(nèi)的所有設(shè)備都已用短而粗的接地電纜可靠地連接到公共的星形接地點(diǎn)或公共的接地母線上。
確信與變頻器連接的任何控制設(shè)備(例如 PLC)也像變頻器一樣，用短用粗的接地電纜連接到同一個(gè)接地網(wǎng)或星形接地點(diǎn)上。
由電動機(jī)返回的接地線直接連接到控制該電動機(jī)的變頻器的接地端子(PE)上。
優(yōu)先使用扁平導(dǎo)體，因?yàn)樗鼈冊诟哳l時(shí)阻抗較低。
電纜末端的端接處應(yīng)盡可能整齊，保證未經(jīng)屏蔽的線段盡可能短。
控制電纜的布線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離供電電源線，使用單獨(dú)的走線槽；在必須與電源線交叉時(shí)，相互應(yīng)采取 90°直角交叉。
無論何時(shí)，與控制回路的連接線都應(yīng)采用屏蔽電纜。
確信機(jī)柜內(nèi)安裝的接觸器應(yīng)是帶阻尼的，即是說，在交流接觸器的線圈上連接有 R-C 阻尼回路；在直流接觸器的線圈上連接有‘續(xù)流’二極管。安裝壓敏電阻對抑制過電壓也是有效的。當(dāng)接觸器由變頻器的繼電器進(jìn)行控制時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。
接到電動機(jī)的連接線應(yīng)采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，并用電纜接線卡子將屏蔽層的兩端接地。

命令和頻率給定值的選擇 P0719：
參數(shù) P0719代表了兩個(gè)參數(shù) P0700和 P1000功能的組合?？梢酝ㄟ^參數(shù)變更切換命令源及頻率給定值源。同參數(shù) P0700和 P1000相反，對參數(shù) P0719，下級(較低級)的 BICO參數(shù)并不更改。該特性通過 PC工具專門用于短暫檢索傳動系統(tǒng)的控制權(quán)限而無需更改現(xiàn)有的 BICO參數(shù)設(shè)置。參數(shù)P0719“命令和頻率給定值的選擇"包含有命令源(Cmd)和頻率給定值(給定值)。

BICO 技術(shù)：
利用 BICO 技術(shù)(Binector Connector Technology)，過程數(shù)據(jù)可利用“標(biāo)準(zhǔn)"傳動參數(shù)設(shè)置自由地互相連接。在這種情況下，可以自由互連的所有值(如頻率給定值、頻率實(shí)際值、電流實(shí)際值等)可以定義為“連接器"，而可以自由互連的所有數(shù)字信號(如一個(gè)數(shù)字輸入的狀態(tài)、ON/OFF、一個(gè)限幅違法時(shí)的信息功能等)可以定義為“開關(guān)量連接器"。在一個(gè)傳動裝置中存在很多輸入和輸出量以及在閉環(huán)控制中能夠互連的量。利用 BICO技術(shù)可以使傳動系統(tǒng)適應(yīng)各種要求。
一個(gè)開關(guān)量連接器是一個(gè)不帶任何單位的數(shù)字(開關(guān)量)信號，它的值只為 0或 1。開關(guān)量連接器總是涉及到細(xì)分的開關(guān)量連接器輸入和開關(guān)量連接器輸出的功能。在這種情況下，總是用一個(gè)帶“BI"屬性的“P"參數(shù)作為開關(guān)量連接器輸入(如：P0731 BI：功能，數(shù)字量輸入 1)，而用一個(gè)帶“BO"屬性的“r"參數(shù)代表開關(guān)量連接器輸出(如：r0751 BO：ADC狀態(tài)字)。
從上面的例子可以看出，開關(guān)量連接器參數(shù)在參數(shù)名前面有以下縮寫：BI 開關(guān)量連接器輸入，信號接收器(“P"參數(shù))
→ 通過將開關(guān)量連接器輸出(BO參數(shù))的參數(shù)號作為值輸入 BI參數(shù)的方式，可以使 BI參數(shù)同一個(gè)開關(guān)量連接器輸出作為源互連(如用“BI"參數(shù) P0731同“BO"參數(shù) r0751互連，則 P0731 = 751)。
BO 開關(guān)量連接器輸出，信號源(“r"參數(shù))
→ BO參數(shù)可用作為 BI參數(shù)的源。對于實(shí)際互連，BO參數(shù)號必須輸入 BI參數(shù)中(如：用“BI"參數(shù) P0731同“BO"參數(shù) r0751互連，則 P0731 = 751)。

模擬量的值被限制在 10 V或 20 mA。折算到相應(yīng)的參考值上的一個(gè) 100%的最大值可被輸出/輸入，只要 DAC/ADC尚未定標(biāo)(工廠設(shè)定)。
通過串行接口的給定值和實(shí)際值信號：
? 當(dāng)傳送正使用的 PZD部分，它們被限制為值 7FFF h。這就是最大值折算到參考值為 200%的理由。
? 當(dāng)傳送正使用的 PKW部分，它們將傳送有關(guān)數(shù)據(jù)類型和單位。
參數(shù) P1082(最大頻率)將變頻器頻率限制在同參考頻率無關(guān)的值上。當(dāng)變更 P1082時(shí)(工廠設(shè)定：50 Hz)，P2000也總是要調(diào)整的(工廠設(shè)定：50 Hz)。如對于一臺 NEMA電機(jī)，參數(shù)設(shè)定為 60 Hz并且 P2000也不變更，則模擬給定值/實(shí)際值被限定在 100%或 4000 h的給定值/實(shí)際值信號被限制為 50 Hz。

、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作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(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)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱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從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過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，近年來對大型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、存儲器
存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。
存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。
C、電源
PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+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，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(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以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(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)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號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) 用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(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，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(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，在用戶程序執(zhí)行過程中，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)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶程序結(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)行的過程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。
這兩個(gè)例子說明：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)間對整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
一般來說，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。
所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時(shí)間。其短的I/O響應(yīng)時(shí)間與長的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I/O響應(yīng)時(shí)間
SIEMENS PLC在中國的產(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，下面就簡單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
S7-200
針對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，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，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)。

西門子6SE6440-2UD31-1CA1

5 OS編譯和組態(tài)

5.1 在SIMATIC Manager中選擇Options – ‘Compile Multiple OSs’ Wizard – Start，進(jìn)行OS編譯和傳送。如圖13

圖13

5.2 在Select network connection中為SIMATIC 300 Station的CPU選擇TCP/IP作為WinCC unit。如圖14

圖14

5.3在Select network connection中為PC Station的WinLC RTX選擇Named Connection作為WinCC unit。如圖15

圖15

5.4 執(zhí)行編譯和傳送，默認(rèn)選擇Scope中的Entire OS，再次編譯可以選擇Changes。如圖16

圖16

5.5 在SIMATIC Manager中， 打開SIMATIC PC Station的WinCC Application中的OS。如圖17

圖17

5.6 在WinCC Explorer中，可以看到SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE已經(jīng)自動添加到Tag Managerment中，SIMATIC 300 Station的CPU和SIMATIC PC Station的WinLC RTX中DB Block的部分?jǐn)?shù)據(jù)也已經(jīng)傳送到TCP/IP通道和Named Connections通道中。如圖18和圖19

圖18

圖19