西门子CPU 1513-1 PN模块6ES7513-1AL02-0AB0

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本系统采用西门子公司的S7-300系列产品。在设计当中，根据设备测控点的情况和厂方用户的要求，系统以S7314-2DP控制器为核心，通过PROFIBUS-DP线与2个ET200M远程站相连（如图2示），用于采集现场仪表数据信息和控制算法的实现。在现场实际应用中，数字量输入输出，、模拟量输入输出都留有部分备用，已备系统将来扩充的需要。西门子公司的ET200系列是采用PROFIBUS-DP协议的分布式I/O，应用时，S7PLC作为DP主站，通过带有集成DP接口的CPU315-2DP接到PROFIBUS线，而ET200作为DP从站接到PROFIBUS。整个控制系统采用两个控制柜（主柜和副柜）。S7主站、#1ET200M从站放在主柜，采集系统的模拟信号；#2ET200M从站放在副柜，用来采集工段的电动机执行机构阀位反馈信号及输出执行机构的驱动信号。系统采用主站加从站的结构，可使系统造价降低，并且扩展灵活。

设计和功能设计S7-300可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，需要一条DIN安装轨用于固定模块并把它们旋转到适合的位置。这样就实现了稳固而且具有EMC兼容性的设计。随用随建式的背板线可以通过简单的加入附加的模块和线连接器进行扩展。S7-300系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有ET200M的分布式结构；因此实现了经济效果高的备件控制。

SIMATICHMI新一代精简面板经济的精简系列面板，专为设备级简单可视化任务量身打造。这一系列设备凭借其的性能与实惠的价格倍受设备级应用的青睐。设计简单大方：4到12英寸可调背光宽屏显示，5万色高分辨率（可组态为竖屏显示）触屏操作与可任意组态的按键，支持各种组合操作通过USB连接进行项目传输、数据归档、键盘与鼠标连支持PROFIBUS或PROFINET通优势纵览：接线与安装工作量降低可达60直接连接急停按钮或其它故障安全信轻松集成自动化解决方优势纵览：创新性图形化界面，使用效率显著提启动与数据记录归档速度大幅提与S7-1200控制器*协小贴士西门子集成SIMATICS7-1200或LOGO!控制器的入门级套件，可实现智能控制与成本的大幅降低。“事实上，在我们公司只需一位员工即可完成有工程组态任务。对此，TIA博途功不可没。”

CPU设计模式选择器有：MRES=模块复位功能；STOP=停止模式，程序不执行；RUN=程序执行，编程器只读操作；RUN-P=程序执行，编程器可读可写操作。状态指示器：SF，BATF=电池故障；DC5V=内部5VDC电压指示；FRCE=表示至少有一个输入或输出比强制；RUN=当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存储器复位请求时慢速闪烁，正在执行复位时快速闪烁。MPI接口用来连接到编程设备或其他设备，DP接口用来直接连接到分布式I/O。西门子PLCS7-400同西门子PLCS7-300的区别主要是规模和性能上更强大，启动类型有冷启动（CRST）和热启动（WRST）之分，其他基本一样。他还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池是可以向RAM提供后备电源。

 PLC通过输入模块接收外来的输入信号，通过输出模块驱动外部执行机构，而各种信号之间的逻辑控制关系则是通过用户程序来实现的。PLC本质上是一台计算机，和其他的计算机一样，它按照分时工作的原理进行工作。也就是说，它在每一个时刻只能进行一项操作，按照既定的顺序一步一步地完成各种操作。S7CPU的工作过程如图3-1所示。

  ①启动(Start Up)

  如S7-PLCCPU从STOP状态转入RUN状态时执行一次完全重启动(CompleteRestart)，包括清除1、Q和非保持性的M、T、C，调用启动组织块OB100;然后进入扫描循环。

  ②扫描循环(Scan Cycle) 在扫描循环的开始，刷新循环监控时间(Watch Dog Timer)，如对S7-300CPU缺省的循环监控时间是150ms;然后按顺序进行输入处理、程序处理和输出处理，这三项处理在设定的循环监控时间内完成，也就是在上述的150ms时间内完成;然后再回去刷新循环监控时间，如此反复。

  a.输入处理。输入处理是以批处理的方式，读入输入模块中各个输入点的通/断状态，以1/0的方式写在输入过程映像表PII。在程序执行过程中，即使输入点的状态改变，输入过程映像表的内容也不会变化，直到下一个扫描周期再一次做输入处理的时候，新的变化才得以写入。

  b.程序处理。程序处理是以扫描方式逐一处理OB1中的程序。逻辑运算的结果涉及输出的，把结果写到输出过程映像表(ProcessImage Output Table)。

  c.输出处理。输出处理是以批处理的方式，把输出过程映像表(PIQ)的内容抄到输出模块的输出锁存缓冲区，真正影响输出点的通/断。

  完成一个循环的时间称为扫描周期(Scan CycleTime)。实际上，在一个扫描周期中，除了上述三项处理外，还要留一段时间给操作系统完成其他的任务。另外，西门子公司在定

  (d)数据块DB(Data Block);

  (e)系统功能块 SFB(System Function Block);(f)系统功能 SFC(SystemFunction)。

  义扫描周期的时候，把输出处理和输入处理排在一起，如图3-2所示。

  这样定义，并没有改变CPU的工作顺序，只是改变了扫描周期的起算点。

在PLC的应用中，往往需要定时地采集模拟量以便于实现PLC的实时控制。模拟量定时采集的梯形图与语句表程序如图6-79所示。

  图6-79 模拟量的定时采集的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  对典型中断的处理

  中断是计算机(PLC)在实时处理和实时控制中不可缺少的一项技术，应用十分广泛。所谓中断，是指当控制系统执行正常程序时，系统中出现了某些急需处理的异常情况或特殊请求，这时系统暂时停止执行当前程序，转去对随机发生的紧迫事件进行处理(执行中断服务程序)，当该事件处理完毕后，系统自动回到原来被中断的程序继续执行。

  中断事件的发生具有随机性，中断在PLC应用系统中的人机联系、实时处理、通信处理和网络中都非常重要。

  1. 处理输入/输出中断

  在PLC控制中，经常会用到需要及时处理PLC某些端口的输入数据，这时利用I/O中断就很容易实现。PLC处理输入/输出中断的梯形图与语句表程序如图6-80所示。

  图6-80 PLC处理输入/输出中断的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  根据输入口10.0来实现0~255的计数。当输入I0.0置为1，则程序减计数；如果将输入I0.0置为0.则程序加计数。在程序运行中如果输入IO.0的状态改变，则将立即激活输入/输出中断程序，中断程序0或1分别将存储器位 M0.0置成1或0。

  2. 处理定时中断

  在工程应用中的很多情况下需要多次使用中断，而且在使用中需要断开某些中断，也就是说在不同的条件下需要关闭某些中断而连接另外的中断。

  处理定时中断的梯形图与语句表程序如图6-81所示。

  图6-81 处理定时中断的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表