西门子CPU 1512SP F-1 PN模块6ES7512-1SM03-0AB0

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PLC网络概述

  随着全球经济的发展，制造业领域大规模集约化生产的趋势对生产自动化程度的要求越来越高。自动控制系统也从传统的集中式控制向分布式网络化控制发展。这就要求构成控制系统的PLC必须有通信及网络控制功能，能够互相连接，远程通信，从而构成网络。这些市场的需求促使各PLC的生产厂商纷纷给自己的产品增加通信及联网的功能，研制开发自己的PLC网络产品。如西门子公司的SINECH3网,OMRON 公司的SYSMAC网，三菱公司的 MELSEC NET网等。目前，市场上的PLC产品，即使是微型和小型的PLC也都具有网络通信的接口。今后的PLC网络的总体发展趋势是向高速、多层次、大信息吞吐量、高可靠性和开放式发展。

  本章将先介绍数据通信及网络基础，循序渐进地介绍 S7-200系列PLC的通信与网络，Zui后介绍 S7-200系列PLC的网络gaoji应用。

  数据通信及网络基础

  模拟信号与数字信号

  在数字通信中，信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式。电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为模拟信号(Analogsignal)。模拟信号的信号电平是连续变化的，其波形如图6-1(a)所示。计算机所产生的电信号是用两种不同的电平来表示Obit、1bit 序列的电压脉冲信号，这种电信号称为数字信号(Digitalsignal)。数字信号的波形如图6-1(b)所示。按照在传输介质上传输的信号类型，可以相应地将通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。

  串行通信与并行通信

  数据通信按照字节使用的信道数，可以分为两种:串行通信和并行通信。在计算机中，通常是用8位的二进制代码来表示一个字符。在数据通信中，按图6-2(a)所示的方式，将待传送的每个字符的二进制代码按由低位到高位的顺序，依次发送。这种方式称为串行通信。

  在数据通信中，如果按图6-2(b)所示的方式，将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8条并行的通信信道发送出去，每次发送一个字符代码，这种工作方式称为并行通信。

  显然，采用串行通信方式只需要在收发双方之间建立一条通信信道；采用并行通信方式，收发双方之间必须建立并行的多条通信信道。对于远程通信来说，在同样传输速率的情况下，并行通信在单位时间内所传送的码元数是串行通信的n倍(此例中n=8)。由于需要建立多个通信信道，并行通信方式的造价较高；因此在远程通信中，人们一般采用串行通信方式。

  单工通信、半双工通信与全双工通信

  数据通信按照信号传送方向与时间的关系，可以分为3种:单工通信、半双工通信、全双工通信。

  单工通信方式如图6-3(a)所示，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变信号的传送方向。只能向一个方向传送的通信信道，只能用于单工通信方式中。

  半双工通信方式如图6-3(b)所示，信号可以双向传送，但必须是交替进行，一个时间只能向一个方向传送。可以双向传送信号，但必须交替进行的通信信道，只能用于半双工通信方式中。

  全双工通信方式如图6-3(c)所示，信号可以同时双向传送。只有可以双向同时传送信号的通信信道，才能实现全双工通信，自然也就可以用于单工或半双工通信。

PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。

整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大,且维修方便,一般于较复杂的控制系统。

通过IM360/361扩展，可扩展3个机架，机架(CR)到扩展机架(ER)及

在工控领域，公司以精益求精的经营理念，从产品、方案到服务，致力于塑造一个“行业"品牌，以实现可的发展。

多年以来，公司坚持“以客户为本，与客户共同发展"的思想，全力以赴为工矿用户、设计单位、工程公司提供高性价比、高性、高可靠性的整体解决方案。

华东西门子总代理

具有不同的性能等级，不同的应用领域。（4）在取下RAM模块之前，检查一下模块电池是否正常工作，如果电池故障灯亮时取下模块RAM内容将丢失；用于各种性能范围。一个控制器可包括多个CPU，以加强性能。

4、编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

5、安装简单，维修方便

PLC不需要的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。
由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

西门子S7-300模块代理

1、逻辑控制

2、定时控制

3、计数控制

4、步进(顺序)控制

5、PID控制

6、数据控制：PLC具有数据处理能力。

7、通信和联网

8、其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。

S7-1200PLC属于S7家族中新一代小型PLC，它结构紧凑、功能全面、扩展方便，其CPU模块集成有工业以太网通信接口和多种工艺功能，可以作为一个组件集成在完整的综合自动化系统中。

  S7-1200PLC主要由CPU模块(简称CPU)、信号板、信号模块、通信模块和编程软件组成，各种模块安装在标准导轨上。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信。

  (2)CPU模块

  ①型号与规格 S7-1200 PLC现有3种型号的CPU模块。此外还有计划中在开发的CPU1215C和CPU1217C。②CPU的共性

  a.集成的24V传感器/负载电源可供传感器和编码器使用，也可以用作输入回路的电源。b.2点集成的模拟量输入(0～10V)，输入电阻100kΩ，10位分辨率。c.2点脉冲列输出(PTO)或脉宽调制(PWM)输出，高频率100kHz。

  d.每条位运算、字运算和浮点数数学运算指令的执行时间分别为0.1μs、12μs和18μs。e.多可以设置2048B有掉电保持功能的数据区(包括位处理器、功能块的局部变量和全局数据块中的变量)。

  通过可选的SIMATIC存储卡，可以方便地将程序传输到其他CPU。存储卡还可以用来存储各种文件或更新PLC系统的固件。f.过程映像输入、输出各1024B。数字量输入、输出各1024B。

  数字量输入电路的电压额定值为DC24V，输入电流4mA。1状态允许的小电压/电流为DC15V/2.5mA，0状态允许的大电压/电流为DC5V/1mA。可组态输入延迟时间(0.2～12.8ms)和脉冲捕获功能。在过程输入信号的上升沿或下降沿可以产生快速响应的中断输入。

  继电器输出的电压范围为DC5～30V或5～250V。大电流2A，白炽灯负载为DC30W 或AC200W。

  DC/DC/DC型MOSFET的1状态小输出电压为DC20V，输出电流0.5A;0状态允许的大电压为DC0.1V。大白炽灯负载为5W。

  g.可以扩展3块通信模块和一块信号板，CPU可以用信号板扩展一路模拟量输出或高速数字量输入/输出。

  h. 4个时间延迟与循环中断，分辨率为1ms。

  i.硬件实时时钟的缓存时间典型值为10天，小值6天，25℃时的大误差为60s/月。j.集成的带隔离的PROFINET以太网接口，可使用TCP/IP和ISO-on-TCP两种协议。支持S7通信，可以作服务器和客户机，传输速率10Mbit/s或100Mbit/s，可建立多16个连接。自动检测传输速率，RJ-45连接器有自协商和自动交叉网线(Auto-Cross-Over)功能。后者是指用一条直通网线或者交叉网线都可以连接CPU和其他以太网设备或交换机。

  k.可以使用梯形图设备和功能块图这两种编程语言。

  1.可以用可选的SIMATIC存储卡扩展存储器的容量和更新PLC系统的固件，还可以用存储卡来方便地将程序传输到其他CPU。

  m.有16个参数自整定的PID控制器。

  n.可选的仿真器(小开关板)为数字量输入点提供输入信号来测试用户程序。③CPU的技术规范每种CPU有板有3种具有不同电源电压和输入、输出电压的版本。图2-111是CPU 1214CAC/DC/Relay(继电器)型的外部接线图。输入回路一般使用CPU内置的DC24V电源，此时需要去除外接DC电源，将输出回路的1M端子与24V电源的端子连接起来，将24V电源的L端子接到外接触点的公共端。

  CPU 1214C DC/DC/Relay 的电源电压为DC24V。

  CPU 1214C DC/DC/DC的接线图见图2-112，其电源电压、输入/输出回路电压均为DC24V。输入回路也可以使用内置的DC24V电源。

  ④ CPU集成的工艺功能 S7-1200 PLC集成了高速计数与频率测量、高速脉冲输出、PWM控制、运动控制和PID功能。

  a.高速计数器。S7-1200的CPU多有6个高速计数器，用于对来自增量式编码器和其他设备的频率信号计数，或对过程事件进行高速计数。3点集成的高速计数器的高频率为100kHz(单相)或80kHz(互差90°的AB相信号)。其余各点的高频率为30kHz(单相)或20kHz(互差90°的AB相信号)。

  b.高速输出。S7-1200集成了两个100kHz的高速脉冲输出，组态为PTO时，它们提供高频率为100kHz的50%占空比的高速脉冲输出，可以对步进电动机或伺服驱动器进行开环控制和定位控制，通过两个高速计数器对高速脉冲输出进行内部反馈。组态为PWM输出时，将生成一个具有可变占空比、周期固定的输出信号，经滤波后，得到与占空比成正比的模拟量，可以用来控制电动机速度和阀门位置等。

  c.PLCopen运动功能块。S7-1200支持使用步进电动机和伺服驱动器进行开环速度控制和位置控制。通过一个轴工艺对象和STEP7Basic中通用的PLCopen运动功能块，就可以实现对该功能的组态。除了返回原点和点动功能外，还支持位置控制、相对位置控制和速度控制。

  STEP7 Basic中的驱动调试控制面板简化了步进电动机和伺服驱动器的启动和调试过程。它为单个运动轴提供了自动和手动控制以及在线诊断信息。

  d.用于闭环控制的PID功能。S7-1200支持多达16个用于闭环过程控制的PID控制回路(S7-200只支持8个回路)。

  这些控制回路可以通过一个PID控制器工艺对象和STEP7Basic中的编程器轻松地进行组态。除此之外，S7-1200还支持PID参数自调整功能，可以自动计算增益、积分时间和微分时间的佳调节值。

  STEP7Basic中的PID调试控制面板简化了控制回路的调试过程，可以快速地调节PID控制回路。它除了提供自动调节和手动控制方式之外，还提供用于调试过程的趋势图。