（南京）中国西门子PLC模块代理商

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 1. 安全电路设计准则

  (1) 安全性标准。电气设备的安全性，在所有机电设备中占有至高无上的地位，必须引起设计人员的高度重视。为了统一设备的安全性标准，1995年欧洲共同体颁布了"89/392/EWG有关成员国设备标准倾向统一的法令"，即zhuming的"设备法令"。该法令从1995年1月1日起，开始对欧洲共同体流通的所有设备具有约束力，它是所有生产制造商必须执行的基本安全要求，以法律形式进行强制。所有生产制造商必须声明其产品符合"设备法令"中相关标准的规定，并对此负法律责任。此外，设备必须配有"CE"标志，表明设备已经符合标准的要求。

  在89/392/EWG"设备法令"中，对安全性的定义是"……在实现设备功能的过程中，不引起伤害或有利于健康……”。设备安全性标准分以下3类：

  1) A类标准：安全基础标准。它涉及设备安全性、基本概念等，是适用于所有设备的通用设计导则。主要标准有EN292-1、EN292-2、EN1050等。

  2) B类标准：安全类组标准。标准分类、分组规定了安全性设计的具体要求，分为B1和B2两类。B1类主要是特殊成套装置的安全性标准，如EN60204-1"设备的安全，电气配套装置"等；B2类主要是安全操作装置及设计方面的具体要求，如EN547"双手操作的电路"，EN418"紧急分断装置"等。

  3) C类标准：安全产品标准。它针对特殊产品的安全性标准，如prEN616~620“手动操作装置与系统”的安全性；prEN692"机械式压力机"的安全性；prEN693"液压式压力机"的安全性等。

  "设备法令"强调"设备设计人员的职责是：从一开始就应选择合适的结构特征来避免设备的危害性，或者降低这种危害性"；"控制系统在结构设计上应做到：不允许个别故障而引起的安全功能的丧失，必须识别故障，不允许设备继续运行”。

  (2) 安全触点的使用。电气控制系统中用于安全回路的“主令元件”类(如紧急分断按钮、超程保护开关等)触点元件，必须满足EN60947-5-1(IEC947-5-1)标准的规定。

  应特别注意标准中的"强制释放"要求，即安全触点"必须依靠形位配合，不能用弹簧零件"使其动作。就是说用于紧急分断、超程保护的按钮、开关，必须使用由操作件或手动直接作用的“动断”触点，而不可以使用动合触点信号。

  采用“动断”触点的优点是：即使触点发生“熔焊”，通过直接作用力产生的机械变位，仍然可以有效断开"熔焊"，保证安全回路的正常动作。

  标准还规定"用于紧急分断的操作件，必须能保持在操作(紧急分断)的位置上；只允许使用手或者工具直接作用于紧急分断操作电器上，才能解除操作"，也就是说，不允许使用自动"复位"的普通按钮和限位开关。

  简言之，用于设备紧急停止的按钮、超程保护的开关等，只能使用"动断"触点；而且紧急停止的按钮、超程保护的开关必须具有“自锁”功能，即应采用具有安全功能的行程开关(如Siemens SIGUARD 3SE2/3SE3系列行程开关，见图5-6)和旋转复位或拉/压复位的"急停"按钮(见图5-7)。

  (3) 双手操作电器的使用。机械设备中有可能对人体产生伤害与危险的部件(如夹具等)，在电气控制系统设计中，必须采用“双手操作”的电器与控制电路，以确保操作人员能将自己的双手远离危险区域(相关标准：EN547，DIN24980，VDI0113，EN60204-112/97，IEC204-11/98)。

  “双手操作”的电路设计应达到以下要求；只有通过“双手”同时操作，使得两个按钮的触点同时接通并保持0.5s以上，才能使得信号输出动作；释放任意一个(或者两个)按钮，即可使输出中断。同时，只有在释放了两个按钮后，才允许进行再次输出。从而使得操作者使用“单手”或“单臂”操作不仅不允许，而且不可能。

  图5-6 具有安全功能的行程开关

  图5-7 双手操作按钮组合件

  “双手操作”一般都需要特殊的控制继电器，按钮可以根据标准要求进行布置，或采用图5-7所示的Siemens公司的SIGUARD3SB38系列双手操作按钮与“急停”按钮的组合产品。用于“双手操作”控制的继电器典型产品有Siemens公司的3TK2811/3TK2834“双手”接触器安全组合装置，PLC公司的P2HZX系列“双手操作”控制继电器等。

  (4) 控制线路的“互锁”。当两个电器执行元件(如电动机正/反转控制接触器)同时动作、可能引起串源短路、机械部件损坏的，为了保证控制系统的工作可靠性，在继电器-接触器控制系统中，需要通过接触器触点进行可靠的电气“互锁”。

  在使用PLC控制的系统中，如果这些执行元件是通过PLC的输出进行控制的，那么在设计时不仅要在PLC程序中保证这些执行元件不可能同时动作，而见还必须同时通过线路中的电磁执行机构(或机械连锁架置)进行电气(或机械)"互锁"，保证这些执行元件不存在同时动作的可能性(见图5-8)。

  图5-8 “互锁”设计的要求

  (5) 紧急分断。根据EN60204-1标准规定，用于工业设备的电气控制装置，在出现危险情况时必须能通过紧急分断电路，尽快地使主机停止运行，以免造成对人员或设备的伤害。

  标准规定，紧急分断的实现方法可以有如下两种：

  1) 通过安装紧急分断开关分断。用于紧急分断的开关可以是手动的，也可以是通过控制回路的分断进行远距离控制。

  2) 经过控制电路的设计，使得紧急分断可以通过唯一的主令开关，就能分断全部有关的主电路。作为紧急分断的操作部件，有如下要求：

  ●用于紧急分断的操作元件必须能够保持在“紧急分断”的位置，且只能通过手动或工具(例如通过旋转复位、拉拔复位、使用钥匙等)直接作用于操作元件才能进行解除。

  ●紧急分断操作元件的动合、动断触点必须满足"强制执行"条件，即动合、动断触点不允许有"重叠接触”的现象。

  ●紧急分断操作元件的"动断"触点至少已经获得Zui小的断开间隙(完全断开)，且可能的"动合"触点都已经处于闭合状态，连锁才能生效。

带有不同接口模块的 ET 200M 系统可用于 S7-300 I/O 模块的分布式应用。取决于应用目标，您可选择成本和功能为适合的IM:

IM153-1 标准

IM153-1 是一款价格合理的版本，于制造环境中的大多数应用。它允许使用多达 8 个的 S7-300 I/O 模块。

IM153-2 型

IM153-2 型可满足制造业的更高要求，如 F 技术或与时钟同步相关的。此接口模块也可用于过程领域中的 PCS 7。该 IM 可冗余使用，支持那些在控制现场所需的典型功能。例如，这样的功能包括时钟同步以及精度达到1ms的时间戳。

应用

需要 IM 153-1 / IM 153-2 HF 接口模块，以把模块化的 I/O 设备 ET 200M 连接到 PROFIBUS DP 现场总线。

这些首部模块可应用于许多场合。

PCS 7的特殊功能和模块

IM 153-2 具有特殊功能，例如时钟同步、时间戳或 I&M 功能。 此外，考虑到在过程施工中不断增加的诊断需求，还有一些可用的特殊模块。例如，数字量输入模块可连接 NAMUR 传感器，具有断线探测器，通过“0”和“1”信号，并具有整平监控和脉冲展宽功能。为获得一个合理的通道价格，可能会采用8-通道 HART 模块。

高可用性系统

高可用性系统可用于系统不允许出现停止或因意外停机后系统重启等会造成高昂损失的应用场合。例如，典型的应用场合包括发电、配电、隧道系统、机场行李运输系统、石油平台、炼油厂、特种玻璃制造商、半导体行业等。

通过与高可用的 S7-400H PLC（冗余 CPU）相结合，ET 200M 能够以单通道模式（标准可用性）或开关模式（增强可用性）进行连接。

此外，IM 153-2 也可用于采用 S5-155H、S7-300 / S7-400的软件冗余应用以及PNO标准化冗余应用。

面临爆炸危险的范围

在爆炸危险范围内，不同数字量和模拟量模块用作本安型。这意味着这些模块本身可高性价比地安装在Zone 2区域，但其传感器和执行器可安装在Zone1区。例如，可用于化工和制药行业、石油钻探平台、或普通制造工厂（如印刷工业或汽车工业的喷漆车间）。可以按通道隔离处理 Ex zone 1区信号。对于非防爆区域，模块通道隔离电压为250 V AC。另外，还提供有具有 HART 功能的模拟量模块。

安全型系统

产生错误时，故障安全型 PLCs 进入安全状态，并确保操作人员、机器和环境的安全，例如出现挤压时的自动化系统或乘客运输。不同的信号模块可用于连接故障安全信号和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根据连接类型提供等级 SIL 2 或 SIL 3。

对于面向安全的 I/O 模块的应用场合，使用 IM 153-2 HF 接口模块。

高动态生产过程

在生产和加工过程中，用于控制高速机械的分布式解决方案日益重要，例如用于驱动控制。在这种情况下，分布式 I/O 设备捕获信号与执行器作出相应反应之间的时间尽量缩短，并可复制。SIMATIC 自动化解决方案通过这种方式与同步 PROFIBUS 的同步连接被称作“时钟同步”，并由不同的 ET 200M 信号模块提供支持。

设计

IM 153-1/153-2 接口模块作为 ET 200M 端头模块（IM；接口模块）。S7-300 自动化系统的模块产品系列中多有8个或12个 I/O 模块可以连接到接口模块。

接口模块和必要的 I/O 模块装配在 S7-300 DIN 导轨上。组装期间， I/O 模块使用总线连接器和 IM 153 接口模块相互连接。

冗余运行时，两个IM 153-2 安装在 BM IM/IM 总线模块上。可以使用的 DIN 导轨来安装总线模块。

为 IM153 配备 S7-300 模块时，不必考虑插槽规则。

PLC循环扫描工作及中断处理过程

 当PLC处于正常运行时，它将不断重复图2-10中的扫描过程，不断循环扫描地工作下去。为方便进一步分析上述扫描过程，暂不考虑远程I/O特殊模块和其他通信服务，这样扫描工作过程就只剩下输入采样、程序执行、输出刷新3个阶段，并用图2-11表示。

  (1)输入采样阶段PLC在输入采样阶段，扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段，在程序执行阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。

  (2)程序执行阶段根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右、先上后下的顺序逐句扫描，但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。

  当指令中涉及I/O状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”上一阶段采入的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(软继电器)的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(软继电器)的状态会随着程序执行过程而变化。

  (3)输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通/断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。

  PLC的中断处理

  ，外部信号的输入总是通过PLC扫描由“输入传送”来完成，这就不可避免地带来了“逻辑滞后”。PLC能不能像计算机那样采用中断输入的方法，即当有中断申请信号输入后，系统会中断正在执行的程序而转去执行相关的中断子程序；系统若有多个中断源时，它们之间按重要性是否有一个先后顺序的排队；系统能否由程序设定允许中断或禁止中断等。PLC关于中断的概念及处理思路与一般计算机系统基本是一样的，但也有特殊之处。

  1)中断响应问题

  一般计算机系统的CPU，在执行每一条指令结束时去查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请和在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程序以块式结构组成，则在每块结束或实行块调用时处理中断。

  2)中断源先后顺序及中断嵌套问题

  在PLC中，中断源的信息是通过输入点而进入系统的，PLC扫描输入点是按输入点编号的先后顺序进行的，因此，中断源的先后顺序只要按输入点编号的顺序排列即可。系统接到中断申请后，顺序扫描中断源，它可能只有一个中断源申请中断，也可能同时有多个中断源申请中断。系统在扫描中断源的过程中，就在存储器的一个特定区建立起“中断处理表”，按顺序存放中断信息，中断源被扫描过后，中断处理表亦已建立完毕，系统就按该表顺序先后转至相应的中断子程序入口地址去工作。

  说明的是，多中断源可以有顺序，但无嵌套关系。即中断程序执行中，若有新的中断发生，不论新中断的顺序如何，都要等执行中的中断处理结束后，再进行新的中断处理。因此，在PLC系统工作中，当转入下一中断服务子程序时，并不自动关闭中断，所以，也没有必要去开启中断。

  3)中断服务程序执行结果信息输出问题

  PLC按巡回扫描方式工作，正常的I/O在扫描周期的一定阶段进行，这给外设希望及时响应带来了困难。采用中断输入，解决了对输入信号的高速响应。当中断申请被响应，在执行中断子程序后有关信息应当尽早送到相关外设，而不希望等到扫描周期的输出传送阶段，就是说对部分信息的I/O要与系统CPU的周期扫描脱离，可利用的硬件模块(如快速响应I/O模块)或通过软件利用指令使某些I/O立即执行来解决。

6ES7211-1BE40-0XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1HE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7212-1BE40-0XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
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6ES7214-1BG40-0XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
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6ES7215-1BG40-0XB0	CPU 1215C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
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6ES7215-1HG40-0XB0	CPU 1215C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0	CPU 1217C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO