CP 1243-1 通信处理器用于通过远程网络和服务协议(DNP3、IEC 60870-5-104、TeleControlBasic)将 SIMATIC S7-1200 连接到服务中心,并用于通过基于 IP 的网络实现安全通信。
该通信处理器具有以下特性:
至 TeleControl Server Basic 的以太网连接(例如,通过因特网)
测量值、控制变量或报警等的数据传输针对远程控制系统进行了优化设计
自动发送提醒电子邮件
蕞多 64,000 个值的数据缓冲可在发生临时连接故障时确保数据库安全
通过 VPN 连接进行基于 IPSec 的安全通信
通过状态检测防火墙提供访问保护
支持 SINEMA Remote Connect 自动配置。
LED 指示灯布局清晰,可进行快速、方便的诊断
具有 S7-1200 设计形式的紧凑工业外壳,可安装到标准安装导轨上
可使用 STEP 7 方便地组态,调试十分快速
优势
数据安全
CP 1243-1 有一个可以存放几千个数据值的大缓冲区。因此,可以桥接传输链路出现的停机时间。
全自动时间戳
为了在以后正确地归档控制系统中的过程数据,所有数据帧均有一个始发点时间戳。
高速、灵活的数据通信
操作员可以快速获得来自过程的报警、状态和过程值信息;此外,也可以随时通过输入命令或设定值对过程控制施加影响作用。
简便、经济的工程组态
周期性或事件控制器的测量,设定值或报警的传输可以在几个步骤中实现,无需进行任何编程。
远程诊断
由于通过因特网进行具有成本效益的远程编程、诊断、控制和监视,节约了差旅费用和维护成本。
工业安全
通过以下措施防止工厂网络受到非授权访问:
例如,通过验证网络工作站,在一个自动化单元中实现任意设备的集中访问保护
通过数据加密 (VPN) 以及检查数据的完整性,可通过因特网进行安全远程访问。 通过 CP 1243-1 (SecurityIntegrated) 实现 SIMATIC S7-1200 单元保护,例如,安全访问 S7-1200 以进行工程组态
使用 TeleControl Server Basic 连接到控制中心
借助于 CP 1243-1,服务应用中基于 S7-1200 的远程站点可经由基于 IP 的网络直接连接到 TeleControlServer Basic 使用附加路由器(例如,用于通过移动无线方式或 DSL 进行通信的 SCALANCEM),可通过其它介质进行连接。 以 S7-1200 作为 RTU 的服务应用,通过 DSL 连接到含有 TelecontrolAdd On 的 PCS7 控制中心
通过“设备对象组态"实现可全面可组态的应用
使用 STEP 7 中的“设备对象组态"功能,无需编程即可将数据传输到控制中心。
与控制中心相关的 CPU 数据可通过 STEP 7中用户友好的内容浏览功能来选择。随后即可在布局清晰的菜单中,向以这种方式选择的设备对象分配数据传输参数。只需少数几步操作,即可循环传输或在发生特定事件时传输测量值、设定值或报警,无需进行任何编程。
数据后备
产品中集成的数据缓冲机制可防止数据丢失。
连接失败时,可以缓冲存储蕞多 64000 个带时间标记的值。重新建立连接后,缓冲的值将按正确顺序自动传输到控制中心。
DNP3 协议
与控制中心的通信基于 DNP3 规范 2 (2007/2009) 的成熟标准。
由于支持规范中定义的对象和传输机制,可确保与PCS7、WinCC(使用相应的远程控制包)以及市场上的所有其它控制中心系统兼容。
全面支持 DNP3 标准中定义的通过主干网进行安全数据传输的安全机制。
IEC 60870 标准
与控制中心之间的通信基于符合 IEC 60870-5-104标准的成熟通信标准。这确保了无需进行任何基础性的调整开发,即可实现来自西门子或其它供应商的远程控制、仪表与控制设备和系统可以相互之间进行通信。此标准提供的变化形式允许采用不同的厂商相关标准(如,使用的框架类型和功能)。借助互操作性表,各种配置文件可以相互协调地工作。此标准已得到广泛采用,尤其在欧洲和亚洲。IEC60870-5-104 远程控制协议也适合用于现场总线或站总线。用于站总线时,可以使得各个设备之间直接进行通信。
电邮发送提醒
为了及时向服务或维护人员提供站的状态信息,可以组态电子邮件提醒。如果发生事先定义的事件(如违反了阈值),则会通过电子邮件自动发送与相关的信息。
诊断
CP1243-1 提供了全面的诊断功能,可用于快速分析站的状态和 VPN 连接。基本诊断信息直接通过 CP 上的 LED灯来指示。
通过 STEP 7,可以调出大量信息,如连接历史记录、总线状态和传输的测量值。
远程维护
从控制中心对子站进行远程访问时,除了可进行过程操作外,通信处理器还提供了一个远程维护端口。这样就可确保对固件更新或程序更改进行监视。支持SINEMA Remote Connect 自动配置。
接口
CP1243-1 具有一个以太网接口。可借助于现有网络或其它介质,通过使用附加路由器(例如,用于移动无线通信的 SCALANCEM)来直接连接 S7-1200。
电源
无需对通信处理器电源进行额外接线。电源是直接从 S7-1200 的背板总线提供的
高速计数器与一般计数器不同之处在于,计数脉冲频率更高可达2kHz/7kHz,计数容量大,一般计数器为16位,而高速计数器为32位,一般计数器可读可写,而高速计数器一般只能作读操作。
在S7-200CPU中有4个32位累加器,即AC0~AC3,用它可把参数传给子程序或任何带参数的指令和指令块。此外,PLC在响应外部或内部的中断请求而调用中断服务程序时,累加器中的数据是不会丢失的,即PLC会将其中的内容压入堆栈。因此,用户在中断服务程序中仍可使用这些累加器,待中断程序执行完返回时,将自动从堆栈中弹出原先的内容,以恢复中断前累加器的内容。但应注意,不能利用累加器作主程序和中断服务子程序之间的参数传递。
S7-200系列PLC是模块式结构,可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。
S7-200的扩展配置是由S7-200的基本单元和扩展模块组成。其扩展模块的数量受两个条件约束:一个是基本单元能带扩展模块的数量;另一个是基本单元的电源承受扩展模块消耗DC5V总线电流的能力。
编址举例
由CPU222组成的扩展
由CPU222组成的扩展配置可以由CPU222基本单元和zui多两个扩展模块组成,CPU222可以向扩展单元提供的DC5V电流为340mA。
例1:若扩展单元为16DI/16DO的EM223模块,查得该模块耗DC5V总线电流为150/160mA。小于CPU222可以提供DC5V的电流,所以这种配置是可行的。
S7-200的扩展配置是由S7-200的基本单元和扩展模块组成。其扩展模块的数量受两个条件约束:一个是基本单元能带扩展模块的数量;另一个是基本单元的电源承受扩展模块消耗DC5V总线电流的能力。
编址举例
CPU224组成的扩展
由CPU224组成的扩展配置可以由CPU224基本单元和zui多7个扩展模块组成,CPU224可以向扩展单元提供的DC5V电流为660mA。
例:若扩展单元为4个16DI/16DO继电器输出EM223模块和2个8DI的EM221模块组成。查得:EM223继电器输出模块耗DC5V总线电流为150mA,EM221模块耗DC5V总线电流为30mA,总消耗电流为660mA,等于CPU222可以提供DC5V的电流,所以这种配置还是可行的。
S7-200设置了中断功能,用于实时控制、高速处理、通信和网络等复杂和特殊的控制任务。中断就是终止当前正在运行的程序,去执行为立即响应的信号而编制的中断服务程序,执行完毕再返回原先被终止的程序并继续运行。
中断源即发出中断请求的事件,又叫中断事件。为了便于识别,系统给每个中断源都分配一个编号,称为中断事件号。S7-200系列可编程控制器zui多有34个中断源,分为三大类:通信中断、输入/输出中断和时基中断。)通信中断
在自由口通信模式下,用户可通过编程来设置波特率、奇偶校验和通信协议等参数。用户通过编程控制通讯端口的事件为通信中断。
(2)I/O中断
I/O中断包括外部输入上升/下降沿中断、高速计数器中断和高速脉冲输出中断。S7-200用输入(I0.0、I0.1、I0.2或I0.3)上升/下降沿产生中断。这些输入点用于捕获在发生时必须立即处理的事件。高速计数器中断指对高速计数器运行时产生的事件实时响应,包括当前值等于预设值时产生的中断,计数方向的改变时产生的中断或计数器外部复位产生的中断。脉冲输出中断是指预定数目脉冲输出完成而产生的中断。
)时基中断
时基中断包括定时中断和定时器T32/T96中断。定时中断用于支持一个周期性的活动。周期时间从1毫秒至255毫秒,时基是1毫秒。使用定时中断0,必须在SMB34中写入周期时间;使用定时中断1,必须在SMB35中写入周期时间。将中断程序连接在定时中断事件上,若定时中断被允许,则计时开始,每当达到定时时间值,执行中断程序。定时中断可以用来对模拟量输入进行采样或定期执行PID回路。定时器T32/T96中断指允许对定时间间隔产生中断。这类中断只能用时基为1ms的定时器T32/T96构成。当中断被启用后,当前值等于预置值时,在S7-200执行的正常1毫秒定时器更新的过程中,执行连接的中断程序。 S7-200有PTO、PWM两台高速脉冲发生器。 PTO脉冲串功能可输出个数、周期的方波脉冲(占空比50%);PWM功能可输出脉宽变化的脉冲信号,用户可以脉冲的周期和脉冲的宽度。若一台发生器给数字输出点Q0.0,另一台发生器则给数字输出点Q0.1。当PTO、PWM发生器控制输出时,将禁止输出点Q0.0、Q0.1的正常使用;当不使用PTO、PWM高速脉冲发生器时,输出点Q0.0、Q0.1恢复正常的使用,即由输出映像寄存器决定其输出状态。
由表1可知,CPU22X 系列具有不同的技术性能,使用于不同要求的控制系统:
CPU 221:用户程序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,适合用于点数少的控制系统。
CPU222:和CPU221相比,它可以进行一定模拟量的控制,可以连接2个扩展模块,应用更为广泛。
CPU224:和前两者相比,存储容量扩大了一倍,有内置时钟,它有更强的模拟量和高速计数的处理能力,使用很普遍。
CPU 226:和CPU224相比,增加了通信口的数量,通信能力大大增强,可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。
CPU226XM:它是西门子公司推出的一款增强型主机,主要在用户程序和数据存储容量上进行了扩展,其他指标和CPU226相同
中断指令有4条,包括开、关中断指令,中断连接、分离指令。指令格式如表1所示。
1. 开、关中断指令
开中断(ENI)指令全局性允许所有中断事件。关中断(DISI)指令全局性禁止所有中断事件,中断事件的每次出现均被排队等候,直至使用全局开中断指令重新启用中断。
PLC转换到RUN(运行)模式时,中断开始时被禁用,可以通过执行开中断指令,允许所有中断事件。执行关中断指令会禁止处理中断,但是现用中断事件将继续排队等候。
逻辑运算是对无符号数按位进行与、或、异或和取反等操作。操作数的长度有B、W、DW。指令格式如表1所示。
1. 逻辑与(WAND)指令:将输入IN1,IN2按位相与,得到的逻辑运算结果,放入OUT的存储单元。
2. 逻辑或(WOR)指令:将输入IN1,IN2按位相或,得到的逻辑运算结果,放入OUT的存储单元。
3. 逻辑异或(OR)指令:将输入IN1,IN2按位相异或,得到的逻辑运算结果,放入OUT的存储单元。
4. 取反(INV)指令:将输入IN按位取反,将结果放入OUT的存储单元。
本例说明了利用S7-200的集成“接通延迟"(ON-Delayed)定时器,能够方便地产生断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)及扩展脉冲(ExtendedPulse)。
为了在输出端Q0.0得到断开延迟信号,Q0.0端的输出信号的置位时问要比I0.0端的输入信号长一段定时器的时间。
为了在输出端Q0.1得到脉冲信号,I0.1端的输入信号被置位之后,信号会在输出端Q0.1停留一段定时器的时间;但是,如果输入I0.1被复位,那么输出端Q0.1脉冲信号也将被复位。
为了在输出端Q0.2得到扩展脉冲信号,一旦输入I0.2己经置位,无论输入I0.2是否复位,那么在预置定时器时问内Q0.2端输出信号将一自处于置位状态。
程序和注释
下列程序分为3部分,每部分都相互独立,用来实现断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)和扩展脉冲(ExtendedPulse)。
一、断开延迟(OFF-Delay)
当接通输入I0.0时,输出Q0.0被置位。如果输入I0.0被复位(下降沿),
T33,运行5秒钟后,定时器T33置位,同时使标志位M0.0和输出Q0.0
则启动定时器复位。
二、脉冲(Pulse)
当接通输入I0.1时,输出Q0.1和标志位M0.1被置位。通过对标志位M0.1置位使定时器T34启动,运行5秒钟后或输入旧.1复位,就立即使输出Q0.1复位。
三、扩展脉冲(Extended Pulse)
当接通输入I0.2时,输出Q0.2和标志位M0.2被置位。通过对标志位M0.2置位,使定时器T35启动,运行5秒钟后,立即使输出Q0.2复位
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