西門子6ES7214-2AS23-0XB8參數(shù)詳細

 本文主要論述西門子基于PC 自動化產(chǎn)品WinAC，WinCC 及面板式工業(yè)PC機紡織生產(chǎn)線上應(yīng)用特點，以及與傳統(tǒng)PLC 控制相比所體現(xiàn)出*性。
關(guān)鍵詞： WinAC: 西門子基于PC 機自動化控制產(chǎn)品，分為Soft PLC 及Slot PL 兩種類型。Soft PLC 又分為基本型及實時型兩種，它們是bbbbbbs NT 或2000 操作系統(tǒng)下一個運行軟件，而Slot PLC 則是插PC 機內(nèi)板卡式PLC，又分為Slot 412 和Slot 416兩種。
IL70: 西門子嵌入式觸摸面板工業(yè)PC 機。
WinCC: 西門子工業(yè)組態(tài)軟件。
ET200: 西門子S7 系統(tǒng)中遠程I/0，或稱之為分布式I/0。
PROFBUS: 現(xiàn)場總線。
OPC: 用于過程控制對象鏈接和嵌入。
本文論述這條紡織生產(chǎn)線是青島宏大紡織機械有限責任公司新近研制開發(fā)產(chǎn)品。該公司是中國紡機行業(yè)著名企業(yè)，梳棉機，落筒機，清梳聯(lián)等是其主要產(chǎn)品。近年來，紡織行業(yè)發(fā)展，該公司不斷開發(fā)具備高新技術(shù)，能與國外產(chǎn)品相媲美新產(chǎn)品。而該生產(chǎn)線正是青島宏大紡織機械有限責任公司這一、二年來重點項目，目前正處于優(yōu)化調(diào)試階段，將于今年底面市，本文論及該生產(chǎn)線時，略去了各設(shè)備名稱及其主要工藝，主要描述西門子產(chǎn)品該項目上所體現(xiàn)特點，以及作者使用中體會。
該生產(chǎn)線由五種不同類型設(shè)備組成，分別稱之為A、B、C、D、E。工藝流程。SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 423其中A 為主要設(shè)備，該設(shè)備停止運行則整個生產(chǎn)線停止生產(chǎn)。而B、C、D、E 等設(shè)備則可以紡織廠不同產(chǎn)品工藝要求獨立運行或停止，B、C、D 設(shè)備可以一臺運行，也可以兩臺相同設(shè)備同時運行。E 設(shè)備則可以有更多數(shù)量同時運行。電氣控制上要求將生產(chǎn)線生產(chǎn)狀況實時反映到車間級及廠級管理層，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)存檔。同時要求整個生產(chǎn)線上所有設(shè)備運行狀態(tài)必須傳送到一個操作員站及一個工程師站上實時顯示，所有設(shè)備工藝參數(shù)設(shè)置由操作員站完成。另外，生產(chǎn)線上各設(shè)備分散距離較遠，考慮到設(shè)備手動調(diào)試時可操作性，要求設(shè)備手動調(diào)試必須就近連接操作面板，一旦手動調(diào)試停止，即拆除連接操作面板。
選擇控制系統(tǒng)時，最初有兩種設(shè)計方案：
第一種設(shè)計方案：
SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 424A 設(shè)備選用S7-400 系列PLC，CPU 為CPU412-2DP；C 設(shè)備，D 設(shè)備選用S7-300系列PLC，CPU 分別為CPU314，CPU315-2DP；B 設(shè)備和E 設(shè)備選用S7-200 系列PLC，CPU 為CPU224 并帶EM277 PROFIBUS 擴展板，將B 設(shè)備和E 設(shè)備分別作為D 設(shè)備智能PROFIBUS 從站。A 設(shè)備上S7-400 系統(tǒng)中配置一塊CP443-1 工業(yè)以太網(wǎng)通訊卡，與工程師站聯(lián)接，并與車間級及廠級管理層聯(lián)網(wǎng)。A、C、D 設(shè)備及操作員站TP37 用MPI聯(lián)網(wǎng)，各設(shè)備互相之間邏輯互鎖及數(shù)據(jù)交換MPI 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。C 設(shè)備，D 設(shè)備將生產(chǎn)狀況及運行狀態(tài)傳送給A 設(shè)備，由A 設(shè)備以太網(wǎng)傳送給工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò)。同時，B 設(shè)備，E 設(shè)備PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)將信息傳送給D 設(shè)備，D 設(shè)備傳送給A 設(shè)備，并向上一級傳送。系統(tǒng)中配置TP37 觸摸屏作為操作員站，為各設(shè)備設(shè)置參數(shù)，并顯示部分運行數(shù)據(jù)。A、C、D 設(shè)備手動調(diào)試利用一個TP170B MPI 網(wǎng)絡(luò)就近聯(lián)接各PLC 來完成。
第二種設(shè)計方案：
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整個控制系統(tǒng)由PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)組成。A 設(shè)備選用S7-400 系列PLC，CPU 為CPU412-2DP，作PROFIBUS 主站，其自身I/0 由ET200M 組成；C 設(shè)備，D 設(shè)備，選用ET200M 遠程I/0 方式作A 設(shè)備PROFIBUS 從站；B 設(shè)備和E 設(shè)備選用S7-200系列PLC，并配EM277，直接作為A 設(shè)備智能從站。A 設(shè)備與工程師站聯(lián)接及與管理層聯(lián)網(wǎng)方式同方案一，操作員站同樣選用TP37。A、C、D 設(shè)備手動調(diào)試利用一個TP170B 就近聯(lián)接完成。
第一種設(shè)計方案，各設(shè)備控制系統(tǒng)獨立性較強，可單獨運行或停止，調(diào)試方便，但問題也是顯而易見：
1. 數(shù)據(jù)傳送問題
B、C、D、E 各設(shè)備信息都必須A 設(shè)備傳送到工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò)，B、C、D、E 設(shè)備數(shù)據(jù)傳送到工程師站實時性較差。TP37 作為操作員站，同時要與A、C、D 三種設(shè)備通訊，同樣需要較長數(shù)據(jù)更新周期。
2. 通訊能力問題
C，D 設(shè)備選用是S7-300 系列PLC 中CPU314，CPU315-2DP，它們SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 426S7 固定連接數(shù)量受到限制，如C 設(shè)備，它必須同時與一個A 設(shè)備，兩個D 設(shè)備，一個TP37 及一個TP170B 連接，這個連接數(shù)超過了它S7 固定連接數(shù)量?？梢訟設(shè)備再與D 設(shè)備連接，或建立動態(tài)連接等方法來解決問題，但顯然不方便。A、C、D 設(shè)備之間邏輯連鎖控制，如上述兩種方法解決，實時性很差，工藝上也是不允許。
3. 互換性較差
用這種方案時，A 設(shè)備，兩臺C 設(shè)備，兩臺D 設(shè)備，都有不同MPI 址。生產(chǎn)廠提供設(shè)備給紡織廠時，必須對相同設(shè)備CPU 下載不同配置，相同設(shè)備之間無法互換，給設(shè)備安裝及銷售管理增加麻煩。
第二種方案則解決了第一種方案所遇到技術(shù)問題。C、D 設(shè)備是A 設(shè)備分布式I/0 站，所有生產(chǎn)信息及運行狀態(tài)都CPU412-2DP 中，這些設(shè)備信息同時傳送到工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò)上。TP37 也只和一個CPU 通訊，數(shù)據(jù)更新快，存各設(shè)備之間通訊能力問題。同時，C、D 設(shè)備PROFIBUS 網(wǎng)上從站址可以直接接口模板IM153 上設(shè)置，，C 設(shè)備之間或D 設(shè)備之間可以互換，設(shè)備安裝維修更方便。這種方案中，C、D 設(shè)備必須依賴A 設(shè)備運行才能運行，但本來生產(chǎn)工藝上，當A 設(shè)備停止時，C、D 設(shè)備就不能運行，，C、D 設(shè)備獨立運行沒有必要，僅為設(shè)備調(diào)試方便，相對而言意義不大。
，第二種設(shè)計方案也有之處。A、B、C、D、E 各設(shè)備信息都必須一塊CP443-1 以太網(wǎng)卡傳送到工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò)，存一個數(shù)據(jù)通訊瓶頸問題，數(shù)據(jù)交換實時性及速度都受到限制。另外，鑒于TP37 能力，操作員站只能用于參數(shù)設(shè)置及少量數(shù)據(jù)顯示用，而無法完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計、存檔、報表生成等進一步數(shù)據(jù)處理功能，圖形動態(tài)顯示效果理想。而西門子WinAC 產(chǎn)品特點正好解決了這些問題。WinAC 僅是一個可編程序控制器，它將自動化控制和人機界面集成一個PC 平臺上，進行自動化控制同時，完成大量數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)處理及可視化處理?；谏鲜鲈?，對第二種設(shè)計方案進行了改進。首先，考慮到生產(chǎn)線運行安全性及穩(wěn)定性，用WinAC 產(chǎn)品中插槽型PLC Slot 412 代替原來S7-400PLC CPU412-2DP，配合使用電源擴展板，并外接24 伏直流電源，使控制系統(tǒng)可獨立于PC 機操作系統(tǒng)，保證系SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 427統(tǒng)運行高可靠性。其次選用西門子嵌入式觸摸面板工業(yè)PC 機IL70 作為PC 平臺，其集成TCP/IP 以太網(wǎng)口直接與工程師站及管理層聯(lián)網(wǎng)，另外IL70 上運行WinCC 人機界面軟件，使操作員站能完成更強大功能。
最終設(shè)計方案：
WinAC Slot 412 作為系統(tǒng)中央控制器是整個控制系統(tǒng)PROFIBUS-DP 主站，完成設(shè)備A、C、D 控制任務(wù)。C、D 設(shè)備使用ET200M 作為遠程分布式I/0 站，直接連接到Slot 412 集成DP 口上。B，E 設(shè)備使用CPU224，并配置EM277 PROFIBUS 擴展板作為Slot 412 智能從站，將數(shù)據(jù)信息傳送給Slot 412。電源擴展板上外接24 伏直流電源及后備電池保證PC 機斷電情況下，Slot 412 仍能正常工作。
IL70 作為WinAC Slot 412 運行平臺，同時也作為操作員站，并集成TCP/IP網(wǎng)口與工程師站及管理層聯(lián)網(wǎng)。IL70 上運行WinCC 人機界面軟件OPC 客戶機方式從WinAC OPC 服務(wù)器端存取控制引擎中數(shù)據(jù)。WinAC、WinCC 一個PC平臺上，這種數(shù)據(jù)交換方式速度快，數(shù)據(jù)量大，實時性好。SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 428
WinCC 作為人機操作接口，完成整個控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及實時數(shù)據(jù)顯示，實現(xiàn)用戶提出復雜動畫顯示功能，并對生產(chǎn)數(shù)據(jù)及各設(shè)備運行狀態(tài)進行存檔，生成報表，提供報警信息以及設(shè)備維護信息。
工程師站是一臺普通PC 機，以太網(wǎng)與操作員站聯(lián)接。工程師站上也運行一套WinCC 軟件，DCOM 配置，同樣以O(shè)PC 方式從WinAC 存取數(shù)據(jù)，某些權(quán)限比操作員站上高。操作員站上使用了WinCC 工業(yè)組態(tài)軟件，使管理層從該生產(chǎn)線獲取生產(chǎn)信息非常方便。WinCC 具備多種方式進行網(wǎng)上數(shù)據(jù)交換，如可以運用WinCC 客戶機/服務(wù)器方式，或WinCC Web 瀏覽器功能等等，為將來用戶廠聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)管理提供多種選擇。
一臺移動式TP170B 操作面板，C 或D 設(shè)備上ET200M 接口模板IM153 上PROFIBUS 三通接頭直接聯(lián)接到系統(tǒng)PROFIBUS 網(wǎng)上，對網(wǎng)上任何一臺C 設(shè)備或D 設(shè)備進行手動操作，使調(diào)試人員能設(shè)備邊上直接進行手動調(diào)試。TP170B 上集成了生產(chǎn)線上所有A、C、D 各設(shè)備手動調(diào)試畫面，一臺TP170B 可完成所有設(shè)備手動調(diào)試工作。
系統(tǒng)控制軟件，B、E 設(shè)備控制程序由自身CPU224 完成。A、C、D 設(shè)備控制程序由WinAC Slot 412 完成。其中A 設(shè)備中有兩路高速計數(shù)要求，由兩塊FM350-1 高速計數(shù)模板完成。每個D 設(shè)備中有兩路壓力PID 調(diào)節(jié)，系統(tǒng)中一共有4 路PID 調(diào)節(jié)，鑒于Slot 412 高速指令執(zhí)行速度，用S7 軟件PID 功能塊就可以要求。系統(tǒng)控制軟件中一個重要部分是完成用戶多種工藝選擇要求。紡織廠自己產(chǎn)品工藝要求可以隨意組建生產(chǎn)線。如可以只購買A、B、C、D 各1 套設(shè)備及若干E 設(shè)備組成一條生產(chǎn)線；或購買A、B 及C 設(shè)備各1 套，D 設(shè)備2 套及若干E 設(shè)備組成一條生產(chǎn)線；或購買1 套A 設(shè)備，B、C、D 設(shè)備各2 套，運行時可自由選擇是否開1 套C 設(shè)備，或同時開2 套C 設(shè)備等等。而生產(chǎn)線生產(chǎn)廠家為保證產(chǎn)品管理統(tǒng)一性，要求只用一套控制軟件來完成生產(chǎn)線各種可能配置控制任務(wù)。也就是對他們所有紡織廠用戶只提供一套控制軟件，由用戶自己操作員站上設(shè)置生產(chǎn)線實際配備。這就出現(xiàn)了一個問題，即控制軟件必須包括生產(chǎn)線最大可能配置所有設(shè)備控制任務(wù)以及
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組態(tài)配置，但當某個設(shè)備生產(chǎn)線上實際不存時，又必須保證整個PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)運行不出現(xiàn)故障。
西門子STEP7 軟件提供了一種方法可以用戶程序，使PROFIBUS 從站自由從網(wǎng)上斷開而不影響主站運行。
首先，控制程序中，必須編制組織塊OB84、OB86、OB87、OB122，這些組織塊系統(tǒng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，或I/0 尋址故障時，由CPU 直接調(diào)用?？刂瞥绦驔]有包括這些組織塊，當系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中有從站斷開，CPU 會直接進入停止運行狀態(tài)。，Slot 412控制程序中裝入了OB84、OB86、OB87、OB122。其次，STEP7 提供了一個系統(tǒng)標準塊SFC12，利用SFC12，控制程序可以讀取DP從站狀態(tài)，禁止DP 從站或激活DP 從站。當CPU 啟動時，是冷啟動或暖啟動，系統(tǒng)配置中所有DP 從站被自動激活。熱啟動時，DP 從站保持原有狀態(tài)，即原來是激活狀態(tài)則保持激活，原來是禁止狀態(tài)則保持禁止。如前所述，生產(chǎn)線控制程序及配置是，也就是配置是生產(chǎn)線可能最大配置做，實際設(shè)備配置與控制軟件中不同，下載后CPU 會出現(xiàn)故障。，生產(chǎn)線按裝完成第一次正常通電時，初始化程序?qū)⑺蠸lot 412 PROFIBUS 從站調(diào)用SFC 12 禁止掉，等Slot 412 正常運行后，由操作員操作員站上WinCC 人機界面軟件做出實際需要配置?？刂瞥绦虼_認這些配置后，再將存或選用設(shè)備一一激活，以后當CPU 重新啟動時就會保持這種配置狀態(tài)，而無需再做激活或禁止工作。以上兩個處理，控制系統(tǒng)能任何不同配置下正常工作。
目前，該項目調(diào)試正接近尾聲，所有控制軟件已基本調(diào)試完成，并達到了預(yù)期目標。這個項目可以發(fā)現(xiàn)，PC 機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)現(xiàn)場快速發(fā)展，基于PC 自動化產(chǎn)品解決了傳統(tǒng)PLC 不足之處，它大容量實時數(shù)據(jù)處理，大容量系統(tǒng)資源，方便網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，強大可視化功能，快速指令處理等能力，會使該類產(chǎn)品工業(yè)自動化領(lǐng)域中到越來越多應(yīng)用。