西門子6ES7516-3UN00-0AB0

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應(yīng)用

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

這些首部模塊可應(yīng)用于許多場(chǎng)合。

PCS 7的特殊功能和模塊

IM 153-2 (銅) 配有特殊功能，如時(shí)鐘同步、時(shí)間戳或 I&M 功能。此外，考慮到在過(guò)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(cè)器，通過(guò)“0"和“1"信號(hào)，并具有整平監(jiān)控和脈沖展寬功能。為獲得一個(gè)合理的通道價(jià)格，可能會(huì)采用8-通道 HART 模塊。

容錯(cuò)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(jī)后系統(tǒng)重啟等會(huì)造成高昂損失的應(yīng)用場(chǎng)合。例如，典型的應(yīng)用場(chǎng)合包括發(fā)電、配電、隧道系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)行李運(yùn)輸系統(tǒng)、石油平臺(tái)、煉油廠、特種玻璃制造商、半導(dǎo)體行業(yè)等。

通過(guò)與高可用的 S7-400H（冗余 CPU）相結(jié)合，ET 200M 能夠以單通道模式（標(biāo)準(zhǔn)可用性）或開(kāi)關(guān)模式（增強(qiáng)可用性）進(jìn)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(yīng)用以及PNO標(biāo)準(zhǔn)化冗余應(yīng)用。

面臨爆炸危險(xiǎn)的范圍

在爆炸危險(xiǎn)范圍內(nèi)，不同信號(hào)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(jià)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(tái)、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(hào)。對(duì)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(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)，故障安全型控制器進(jìn)入安全狀態(tài)，并確保操作人員、機(jī)器和環(huán)境的安全，例如出現(xiàn)擠壓時(shí)的自動(dòng)化系統(tǒng)或乘客運(yùn)輸。不同的信號(hào)模板可用于連接故障安全信號(hào)和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根據(jù)連接類型提供SIL 2 或 SIL 3。

對(duì)于面向安全的 I/O 模塊的應(yīng)用場(chǎng)合，必須使用 IM 153-2 HF 接口模塊。

高動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過(guò)程

在高精度生產(chǎn)和加工過(guò)程中，用于控制高速機(jī)械的分布式解決方案日益重要，例如用于驅(qū)動(dòng)控制。在這種情況下，分布式 I/O 設(shè)備捕獲信號(hào)與執(zhí)行器作出相應(yīng)反應(yīng)之間的時(shí)間必須盡量縮短，并可精確復(fù)制。SIMATIC 自動(dòng)化解決方案通過(guò)這種方式與同步PROFIBUS 的同步連接被稱作“時(shí)鐘同步"，并由不同的 ET 200M 信號(hào)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(dòng)機(jī)之類的設(shè)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(yīng)采用同一點(diǎn)接地，以保證各單元間等電位。當(dāng)然，一臺(tái)PLC的I/O單元如果有的分散在較遠(yuǎn)的現(xiàn)場(chǎng)(超過(guò)100 m)，則是可以分開(kāi)接地的。

    (3) PLC的輸入、輸出信號(hào)線采用屏蔽電纜時(shí)，其屏蔽層應(yīng)用一點(diǎn)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(hào)隨噪聲波動(dòng)，可以連接一個(gè)0.1～0.47μF/25 V的電容器到接地端。

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

設(shè)計(jì)

• 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(dòng)化系統(tǒng)的模塊產(chǎn)品系列中，最多 8個(gè)或12個(gè) 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(dǎo)軌上；在安裝期間，用總線連接器把 I/O模塊相互連接起來(lái)并與 IM 153 接口模塊連接。

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

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

應(yīng)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(yuǎn)離高壓柜、高頻設(shè)備、動(dòng)力屏以及高壓線或大電流動(dòng)力裝置；通信電纜和模擬信號(hào)電纜盡量不與其他屏 (盤)或設(shè)備共用電纜溝；PLC柜內(nèi)不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，但使用中也應(yīng)盡量避免直接震動(dòng)和沖擊、陽(yáng)光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過(guò)多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。

 　　調(diào)試要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
　　(1)常規(guī)檢查。在通電之前要耐心細(xì)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(xiǎn)檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序?qū)λ心K進(jìn)行檢查)。
　　(2)系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試可按離線調(diào)試與在線調(diào)試兩階段進(jìn)行。其中離線調(diào)試主要是對(duì)程序的編制工作進(jìn)行檢查和調(diào)試，采用STEP7能對(duì)用戶編制程序進(jìn)行自動(dòng)診斷處理，用戶也可通過(guò)各種邏輯關(guān)系判斷編制程序的正誤。而在線調(diào)試是一個(gè)綜合調(diào)試過(guò)程，包括程序本身、外圍線路、外圍設(shè)備以及所控設(shè)備等的調(diào)試。在線調(diào)試過(guò)程中，系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下運(yùn)行，可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、隨時(shí)解決問(wèn)題，從而使系統(tǒng)逐步完善。因此，一般系統(tǒng)所存在的問(wèn)題基本上可在此過(guò)程中得到解決。 
　　在線調(diào)試設(shè)備開(kāi)停時(shí)，必須先調(diào)試空開(kāi)關(guān)的運(yùn)行情況；如果設(shè)備設(shè)有運(yùn)行監(jiān)視開(kāi)關(guān)，則可把監(jiān)視開(kāi)關(guān)強(qiáng)制為"１"(正式運(yùn)行時(shí)，撤銷強(qiáng)制)。調(diào)試單臺(tái)設(shè)備時(shí)可針對(duì)性地建立該設(shè)備的變量表，對(duì)該設(shè)備及其與該設(shè)備相關(guān)的變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。這樣既可判斷邏輯操作是否正確，對(duì)模擬量的變化也可一目了然。比如調(diào)試電動(dòng)執(zhí)行器時(shí)，可建立一變量表，對(duì)執(zhí)行器的位置信號(hào)、限位信號(hào)、過(guò)力矩信號(hào)及輸出命令信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，便可非常直觀地觀測(cè)執(zhí)行器的動(dòng)作情況。 

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡 (8 MB)

        緊湊型 CPU，可用于具有分布式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。集成數(shù)字量 I/O，支持與過(guò)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(jìn)行快速預(yù)處理，也可以用作帶下位現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的上位控制器。

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

這里我們插入的一個(gè)CPU315-2DP，作為主站；一個(gè)CUP317-2作為從站，并且使用317-2的*個(gè)端口MPI/DP端口配置成DP口來(lái)實(shí)現(xiàn)和315-2DP的通訊。然后分別對(duì)每個(gè)站進(jìn)行硬件組態(tài)：首先對(duì)從站CPU317-2進(jìn)行組態(tài)：將317的*個(gè)端口MPI/DP端口組態(tài)為PROFIBUS類型，并且創(chuàng)建一個(gè)不同于CPU自帶DP口的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，設(shè)定地址。在操作模式頁(yè)面中，將其設(shè)置為DPSLAVE模式，并且選擇“Test,commissioning,routing"，是將此端口設(shè)置為可以通過(guò)PG/PC在這個(gè)端口上對(duì)CPU進(jìn)行監(jiān)控，以便于我們?cè)谕ㄓ嶆溌飞线M(jìn)行程序監(jiān)控。下面的地址用默認(rèn)值即可。

然后選擇Configuration頁(yè)面，創(chuàng)建數(shù)據(jù)交換映射區(qū)。這里我們創(chuàng)建了2個(gè)映射區(qū)，圖中的紅色框選區(qū)域在創(chuàng)建時(shí)是灰色的，包括上面的圖中的Partner部分創(chuàng)建時(shí)也是空的，在主站組態(tài)完畢并編譯后，才會(huì)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(shí)，不需要?jiǎng)?chuàng)建新的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，選擇從站建立的第二條（也就是準(zhǔn)備用來(lái)進(jìn)行通訊的MPI/DP端口創(chuàng)建的那條）PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)即可。組態(tài)好其它硬件，確認(rèn)CPU的DP口處于主站模式，從窗口右側(cè)的硬件列表中的已組態(tài)的站點(diǎn)中選擇CPU31X，拖放到主站的PROFIBUS總線上，

這時(shí)會(huì)彈出鏈接窗口，選擇以組態(tài)的從站，點(diǎn)擊Connect按鈕，然后進(jìn)入Configuration頁(yè)面，可以看到前面在從站中設(shè)定的映射區(qū)域，逐條進(jìn)行編輯（Edit…），確認(rèn)主從站之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。主站的輸入對(duì)應(yīng)從站的輸出，主站的輸出對(duì)應(yīng)從站的輸入。至此，硬件的組態(tài)完成，將各個(gè)站的組態(tài)信息下載到各自的CPU中。通過(guò)NetPro可以看到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖。

2.編寫程序。

硬件組態(tài)完畢，下載，PLC運(yùn)行之后，數(shù)據(jù)并不會(huì)自動(dòng)交換。需要通過(guò)程序來(lái)執(zhí)行。在組態(tài)中，input和output區(qū)域，也并不是實(shí)際硬件組態(tài)中的硬件地址，也就是說(shuō)，input和output并不代表I/O模塊的地址和數(shù)據(jù)。但是映射區(qū)域組態(tài)用到的input和output地址，同時(shí)也占用了I/O模塊的組態(tài)地址，就是說(shuō)，映射區(qū)的地址和I/O地址是并行的，不能重復(fù)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(jù)交換是通過(guò)系統(tǒng)功能塊SFC14（DPRD_DAT——ReadConsistentDataofaStandardDPSlave）和SFC15（DPWR_DAT——WriteConsistentDatatoaStandardDPSlave）實(shí)現(xiàn)的。SFC14和SFC15是成對(duì)使用的，一個(gè)發(fā)送一個(gè)接收，缺一不可。數(shù)據(jù)的通訊也是交互的，可以相互交換數(shù)據(jù)。本例中，我們通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證通訊結(jié)果。

首先，我們?cè)诔绦蛑胁迦霐?shù)據(jù)區(qū)DB1，前面我們只建立了2個(gè)字（2Word）的映射區(qū)，于是我們建立如下內(nèi)容的DB1，為了查看的方便，DB1的前半部分作為接收數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)，后半部分用作發(fā)送數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(duì)應(yīng)的是硬件的映射區(qū)組態(tài)時(shí)本站的LocalAddr中的地址，從站的LocalAddr我們組態(tài)的是0，對(duì)應(yīng)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(jìn)制的格式來(lái)表示的，我們組態(tài)時(shí)是用10進(jìn)制表示的。

完成之后，我們?cè)诟髡局胁迦隣B82、OB86、OB122等程序塊，這些是為了保證當(dāng)通訊的一方掉電時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致另一方的停機(jī)。完成之后，將所有的程序分別下載到各自的CPU中，個(gè)站切換到運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)PLC監(jiān)控功能，設(shè)定數(shù)據(jù)之后，我們監(jiān)控的結(jié)果如下：上面的表格內(nèi)容為主站315的數(shù)據(jù)，下面的是從站317的數(shù)據(jù)?？梢钥吹剑瑑蓚€(gè)站都分別將各自的DBB4—DBB7數(shù)據(jù)發(fā)送出去并被另一方成功接收后存儲(chǔ)在各自的DBB0—DBB3中。驗(yàn)證中，我們將一個(gè)站的CPU切換到STOP狀態(tài)，可以看到，另一個(gè)站的CPU硬件SF指示燈報(bào)警，但PLC正常運(yùn)行不停機(jī)。待該站恢復(fù)之后，報(bào)警自動(dòng)消失。

擴(kuò)展問(wèn)題：在一個(gè)站的CPU掉站之后，另一個(gè)站的接收數(shù)據(jù)區(qū)顯示的仍然是后一次接收到的數(shù)據(jù)，并且，即使在這種狀態(tài)下，居然仍然無(wú)法修改該數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容。這樣就存在一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)前站需要知道當(dāng)前接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)容是否是實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。如何判斷。

大概思路：

方法1，用以前的方法，在每個(gè)數(shù)據(jù)接收周期開(kāi)始前，將已接收數(shù)據(jù)清空。這樣當(dāng)接收周期內(nèi)接收不到新的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以察覺(jué)到。但是問(wèn)題是，SFC14和SFC15沒(méi)有接收是否完成、是否成功等標(biāo)識(shí)位，并且，在接收不到新的數(shù)據(jù)時(shí)，原有數(shù)據(jù)不能修改。此方法不通。

方法2，通過(guò)別的方式方法檢測(cè)兩個(gè)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(jù)流的控制權(quán)。只要它擁有訪問(wèn)總線權(quán)（令牌），主站就可在沒(méi)有外部請(qǐng)求的情況下發(fā)送信息。在PROFIBUS協(xié)議中，主站也被稱作主動(dòng)節(jié)點(diǎn)。從站：從站是簡(jiǎn)單的輸入、輸出設(shè)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(huì)擁有總線的訪問(wèn)*。從站只能確認(rèn)收到的信息或者在主站的請(qǐng)求下發(fā)送信息。從站也被稱作被動(dòng)節(jié)點(diǎn)。另外，SIEMENS對(duì)SFC14/15的描述也分別是：用于讀取Profibus從站的數(shù)據(jù)/用于將數(shù)據(jù)寫入Profibus從站

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人機(jī)界面的設(shè)計(jì)過(guò)程可分為以下幾個(gè)步驟：

3.1 創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)計(jì)模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)和過(guò)程性描述，界面設(shè)計(jì)一般只作為附屬品，只有對(duì)用戶的情況（包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個(gè)性、種族背景等）有所了解，才能設(shè)計(jì)出有效的用戶界面；根據(jù)終端用戶對(duì)未來(lái)系統(tǒng)的假想(簡(jiǎn)稱系統(tǒng)假想）設(shè)計(jì)用戶模型，zui終使之與系統(tǒng)實(shí)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(duì)系統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時(shí)要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息，系統(tǒng)映象必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的語(yǔ)法和語(yǔ)義信息?？傊?，只有了解用戶、了解任務(wù)才能設(shè)計(jì)出好的人機(jī)界面。

3.2 確定為完成此系統(tǒng)功能人和計(jì)算機(jī)應(yīng)分別完成的任務(wù)

任務(wù)分析有兩種途徑。一種是從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)對(duì)原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應(yīng)用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機(jī)界面上執(zhí)行的一組類似的任務(wù)；另一種是通過(guò)研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說(shuō)明，導(dǎo)出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調(diào)的用戶任務(wù)。

逐步求精和面向?qū)ο蠓治龅燃夹g(shù)同樣適用于任務(wù)分析。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù)，直至對(duì)每個(gè)任務(wù)的要求都十分清楚；而采用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)可識(shí)別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對(duì)象以及與對(duì)象關(guān)聯(lián)的動(dòng)作。

3.3 考慮界面設(shè)計(jì)中的典型問(wèn)題

設(shè)計(jì)任何一個(gè)機(jī)界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、用戶求助機(jī)制、錯(cuò)誤信息處理和命令方式四個(gè)方面。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨zui多的問(wèn)題，除了響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短外，用戶對(duì)不同命令在響應(yīng)時(shí)間上的差別亦很在意，若過(guò)于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機(jī)制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項(xiàng)指南而不得不瀏覽大量無(wú)關(guān)信息；錯(cuò)誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準(zhǔn)確的術(shù)語(yǔ)描述，同時(shí)還應(yīng)盡可能提供一些有關(guān)錯(cuò)誤恢復(fù)的建議。此外，顯示出錯(cuò)信息時(shí)，若再輔以聽(tīng)覺(jué)（鈴聲）、視覺(jué)（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(gòu)造界面原型，并真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型軟件模型一旦確定，即可構(gòu)造一個(gè)軟件原形，此時(shí)僅有用戶界面部分，此原形交用戶評(píng)審，根據(jù)反饋意見(jiàn)修改后再交給用戶評(píng)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