西门子哈尔滨PLC模块总代理

S7-1500 CPU 1518-4 PN/DP中央处理器，带4MByte工作存储器用于程序和20MByte用于数据，第1个接口：PROFINET IRT带双端交换机，第2接口：PROFINET RT，第3接口：以太网， 第4个接口：PROFIBUS， 1ns比特性能表现，需要SIMATIC存储卡

2.组态

2.1配置PC站的硬件机架

PC站的硬件机架配置参见表2.

序号 说明 图示
1. SIMATIC NET软件成功安装后，在任务栏（Taskbar）中会有Station Configuration Editor图标2. 双击图标打开Station Configuration Editor 配置对话框3. 选择1号插槽，鼠标右键选择Add添加4. 在添加组件窗口中选择OPC Server，点击OK即完成5. 选择3号槽，鼠标右键选择Add添加6. 在添加组件窗口中选择CP5611，点击OK7. CP5611的参数设置：

a) 地址设置为 4

b) 波特率设置为187.5K

c) Bus profile设置为

Standard

8. 点击Station name按钮，PC站的名称。这里命名为“MPIOPC”。点击OK

表2

2.2 在Step7中组态PC Station

在Step7中组态PC Station参见表3.

序号 说明 图示
1. 创建新项目并在项目中插入PC站点2. 将PC Station默认名称“SIMATIC PC Station(1)”，修改为“MPIOPC”，必需与Station Configuration Editor中所命名的Station Name名称相同3. 打开硬件组态4. 在硬件目录窗口中，鼠标左键选择与安装的Simatic net软件版本相符的硬件，拖拽到与在Station Configuration Editor配置的PC 硬件机架相对应的1号插槽中。5. 在硬件目录中，鼠标左键选中要组态的CP5611，拖拽到与在Station Configuration Editor配置的PC 硬件机架相对应的3号插槽中。6. 配置CP5611网络参数。在CP5611属性对话框中，选择与Station Configurator中相同的MPI地址4，单击OK。7. 双击CP5611，在弹出的CP5611属性对话框的Interface Type下拉框中选择MPI，点击Properties8. 在接口设置对话框的Address下拉框中选择4，点击Properties9. 在MPI属性对话框中，Network Settings标签下选择187.5K，10. 编译保存PC站点硬件组态11. 从菜单栏Option下Configure Network命令进入网络组态界面12. 如右图所示，右键单击OPC Server，在弹出对话框中选择Insert New Connection命令，插入一个新连接13. a) 选择Unspecified连接伙伴，

b) 连接类型菜单中选择S7 connection，单击OK按钮，弹出S7 connection属性对话框

14. S7 connection属性对话框设置：

设置伙伴S7-200PLC的MPI地址2，点击Address Details按钮

15. Address Details对话框中设置机架号和插槽号如右图（Rack/Slot）必须是0，通信伙伴的TSAP必须为03.00。设置完成后点击OK确认16. 确认所有对话框后，已建好的S7连接就会显示在连接列表中。点击编译存盘按钮，如得到No error的编译结果，则正确组态完成

表3.

2.3组态下载

组态的下载参见表4.

序号 说明 图示
1. 打开设置PG/PC接口，选择PC internal（local）2. NetPro中的站点出现黄色箭头标识3. 在NetPro窗口点击功能按钮栏中下载按钮将组态下载到PC站中4. 下载完成后，可以打开Station Configuration Editor窗口检查组件状态。右图为正确状态显示画面。OPC Server插槽Conn一栏出现连接图标，说明OPC server下至少组态了一个连接。

表4.

2.4数据通讯的测试—OPC Scout

OPC Scout工具随Simatic Net软件一起提供，当完成PC Station组态下载后，可用此工具进行OPC Server和PLC的数据通讯测试。参见表5.

序号 说明 图示
1. 按照以下路径打开OPC Scout：Start→All Programs→Simatic→SIMATIC NET→OPC Scout2. 在OPC Scout界面，双击“OPC.SimaticNET”3. 在随之弹出的“Add Group”对话框中输入组名，本例命名为“OPC_MPI”。点击OK确认4. 双击已添加的连接组5 在弹出的OPC Navigator对话框中双击S7，再双击S7 connection_1，然后双击objects，即出现可访问的对象树（objects tree）6 双击任意所需访问的PLC数据区都可以建立标签变量。这里以DB区为例。双击“New Definition”，“Define New Item”对话框即被打开。7 在“Define New Item”对话框中定义标签变量与数据类型。

a)：Datatype设置数据类型

b)：Address设置首地址

c)：No.Value设置数据长度。定义完成后，点击OK确认。

8 新定义的条目显示在OPC Navigator的中间窗口。点击“→”就可将此条目移到OPC-Navigator的右侧窗口，再点击OK按钮就可将此条目连接到OPC Server9 上一步确认后，所定义的条目（Item）即嵌入到OPC Scout中。如果“”显示“good”，则OPC Server与PLC的S7连接已经建立，也就意味着可以对标签变量进行读写操作。10 双击条目的“Value”栏，即可在“Write Value(s) to the Item(s)”窗口中对有关条目进行写操作。

 6ES7521-1BH00-0AB0

STEP7结合使用时，每个CPU都会提供基于密码的知识保护，可防止未经授权而读出并更改程序块的内容。
复制保护加强了安全防护，防止未经授权而复制程序块。可以将具体程序块链接至存储卡的序列号，以便只有在将组态的存储卡插到CPU中之后，才会执行该程序块。
并且，控制器具有四个不同的安全访问级别，以便向不同用户组分配不同的访问权限。
由于操作保护得到改进，因此，控制器可以检测到数据更改或未经授权的组态数据传输。
以太网通信处理器(CP 1543-1)通过防火墙为用户提供了附加访问保护，并可建立安全VPN连接(V12SP1及更高版本)。
设计与操作
所有SIMATIC 西门子S7-1500 CPU都配有一个显示屏。通过该显示屏，用户可以读取所连接的任何模块的订货号、固件版本和序列号等信息;另外，无需使用编程设备，即可在本地调整CPU的IP地址以及其它网络设置。
错误消息以普通文本形式显示在显示屏上，从而有助于缩短停机时间。
所有模块采用统一的前连接器，集成式电压跳线可形成灵活的电压组，简化了库存。
由于西门子S7-1500安装导轨中集成了标准安装导轨，可方便地安装自动熔断器、继电器等附加组件。
在集中配置中，可通过信号模块对SIMATIC 进行扩展。这样，通过节省空间的扩展，就可以灵活适应每种应用。在将此款控制器推向市场时，市场上已有各种不同的模拟量和数字量模块。
使用用于数字量信号模块的系统电缆套件，可以快速、清晰地连接现场传感器和执行器(*模块化连接，包括前连接器模块、连接线和连接模块以及在开关柜内进行简便接线(灵活连接，包括带有预组装的单线芯的前连接器。

在系统手册和入门指南中，对 SIMATIC S7‑1500、ET 200MP、ET 200SP 和 ET 200AL 系统的组态、安装、接线和调试进行了详细介绍。对于 CPU 1516pro‑2 PN，可参见相应的操作说明。STEP 7 在线帮助则为用户提供有关组态和编程方面的技术支持。

S7-1500 导轨上集成有 DIN 导轨：
快速、方便地安装小型断路器、继电器等附加组件
通过信号模块进行集中扩展：
可根据任何应用的要求进行灵活调整
数字量信号模块的系统电缆连接：
可快速、清晰地进行安排，以连接至现场的传感器和执行器并在控制柜中进行简便接线
电源：
负载电源模块（电源模块）为模块提供 24 V 电源
电源模块可通过背板总线向模块内部电路供电
分布式扩展：
通过 PROFINET 接口模块 IM 155-5，可针对 ET 200MP I/O 系统使用多 30 个信号模块、通信模块和工艺模块
在集中和分布式运行的操作和系统功能方面没有差别
集成系统诊断
CPU 的集成系统诊断，默认情况下已激活：
在显示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 服务器中以普通文本形式一致地显示系统诊断信息，甚至可显示变频器消息。即使 CPU 处于停止状态，也会更新消息。
系统诊断功能集成在 CPU 固件中。无需由用户进行组态。组态发生改变时，会自动对诊断信息进行更新。
对 SIMATIC ProDiag S7-1500 的支持能力
ProDiag 是一个轻松创建机器诊断与工厂诊断的概念。它提升了可用性，并支持就地的故障分析和故障排除功能。
数据记录（归档）和配方
SIMATIC 存储卡：
插入式装载存储器
可进行固件更新
STEP 7 项目（包括注释和符号）、附加文档或 csv 文件（用于配方和归档）的存储选项
通过 SD 读卡器并使用 Office 工具，可方便地访问与设备相关的运行数据和组态数据（与控制器之间的双向数据交换）

以下是可维修的故障类型：
1、200系列CPU模块不通讯、接错电烧坏、故障灯亮、SF/DIAG灯亮、不通电、不启动、不运行、点无输入、点无输出、灯闪烁维修
2、300系列CPU模块 MPI不通讯、DP不通讯、接错电烧坏、SF灯亮、不通电、不启动、BF灯亮、DC5V灯不亮、BATF灯亮维修、RUN灯不亮、FRCE灯亮、灯闪烁维修。
3、数字量输入模块点无输入、输入灯不亮、输入端不能控制、继电器坏更换、保险烧毁维修，点无输入、点无输出、输入输出灯不亮 、灯一直亮维修
4、 模拟量输入模块输入不正常、SF灯亮维修 模拟量输出模块点无输出、输出不受控制维修 模拟量输入输出模块输入不正常、点无输出、SF灯亮维修
5、400电源模块内部烧坏、冒烟、灯不亮、不能开机、BATTF灯亮、BAF灯亮、INTF灯亮、DC5V灯不亮、DC24V灯不亮、不能运行维修
6、CP模块、通讯模块、接口模块、网络模块 SF灯亮、BUF灯亮、不能通讯、不能联网、RX/TX灯不亮、不通电维修
7、功能模块不通电、SF灯亮、不能通讯、不能连上编码器维修

1引言

　　近年来随着城市轨道交通自动化系统的快速发展，很多大型设备的监视和控制都选用微型plc进行改造。对某些控制点少而控制逻辑又较复杂的小型设备来说，微型可编过程控制器紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、强大的指令以及较高的可靠性和简便的维护近乎完美的满足了小规模的控制要求。如750v直流开关柜的测控单元开关整流器的监视单元和400v开关柜的测控单元等均采用了plc可编程程控制器，给安装、运行、维护带来诸多的便利。以下给出的就是s7-200plc在北京轨道交通五号线直流牵引监控系统中的一个典型应用实例。

2 需求分析

　　2.1控制网络

　　城市轨道交通供电系统是自成体系的配电系统，包含有传统的交流供电系统和直流牵引供电系统两部分。为了实现整体系统的安全可靠运行，必须实现电力系统的调度、运营和管理的自动化。变电站综合自动化系统是轨道交通供电自动化的基本组成，是实现电力监控系统功能的基本单元。轨道交通变电站内各层之间的信息可充分共享，并通过通信接口与外系统交换信息。设计一个快速、稳定、可靠的控制网络是轨道交通变电站自动化控制系统的基本要求之一，是实现轨道交通供电系统运行管理功能的前提。

　　2.2网络结构

　　整个上来讲，轨道交通变电站综合自动化系统划分为站级管理层，网络通信层，间隔层：

　　（1）站级管理层为设置在控制信号盘内的冗余热备的通信控制器、通用测控装置和一体化监视计算机。

　　（2）间隔层包括分散安装于供电一次设备中的各种微机保护测控单元、信息采集设备、智能测控单元以及采用硬接点接入的现场设备。设备包括400v及10kv交流保护测控单元、750v直流保护测控单元、变压器温控器、轨电位限制装置、制动能量吸收装置、杂散电流监控单元、ups直流屏、电度表、上网隔离开关、跟随所负荷开关等。

　　（3）网络通信层即为所内通信网络和接口设备，间隔单元通过所内通信网络层与站级管理层进行数据交换。

　　整个系统面向变电所通盘考虑，通过间隔单元与一次开关设备、ct/pt等设备接口，实现对变电所设备的控制、监视、测量、继电保护及数据管理、远程通信等综合自动化管理，以保证供电系统的安全可靠运行。

　　一般来讲，轨道交通供电系统分为高压电源系统，直流牵引供电系统，动力、照明、信号电源三个系统。在轨道交通五号线供电系统中，作为轨道交通变电所自动化系统间隔层非常重要的组成部分，直流牵引供电系统直接给列车提供动力，其好坏直接影响整个地铁供电系统质量的高低。如果牵引供电系统出现问题，小则影响某个变电站、几个供电区间的输送电，大则引起整个牵引供电系统崩溃，给地铁列车的安全、运营造成影响。

　　轨道交通牵引供电系统是直接为地铁列车提供动力的系统，可以保证地铁列车高速、安全、可靠、经济节电地运行。目前北京轨道交通五号线牵引供电的运行采用双机组双边供电方式，即每个牵引变电站2台牵引机组带2台总闸，并列向直流母线供电运行，直流母线下设4台分闸，即馈线开关（加上备用共5台），分别向上行、下行车辆进行主备供电，两个相邻的牵引变电站同时向站内同一馈电区间供电。

3 s7-200 plc具体实现功能

　　r1、r2为整流器装置，60、70为直流进线隔离开关，10、20、30、40和50为馈线断路器，61和71为进线断路器，65和75为负极断路器，14、24、34和44为旁路隔离开关，而16、26、36和46为上网隔离开关，813和824为越区隔离开关，除了旁路隔离开关和上网隔离开关之外，所有的保护和测控工作一般均由直流保护装置（如dpu96）进行监视和控制，而对于旁路隔离开关和上网隔离开关的监视和控制工作将是由s7-200plc来完成，对于每一个馈线开关来讲，均配置一个型号为“6es7 277-0aa2-0xa0”的s7-200plc，该plc主要有8个字节的输出和8个字节的输入，

4 s7-200plc与上位机通信过程

　　以北京轨道交通五号线为例，变电所自动化系统采用的是南瑞的rt21-sas系统，而750v直流开关柜测控单元s7-200plc与上位机rt21-sas系统的通信接口采用就是profibus-dp规约与南瑞的c101通信控制器profibus主站进行连接，c101通信控制器除了s7-200plc进行主从连接外，还提供另一路profibus-dp接口与750v直流开关柜直流保护测控单元dpu96，每个站设置2套协议及光电转换模块，实现profibus-dp信息的接入。此外，10kv的整流器监控单元与rt21-sas系统的通信接口方案也是经过profibus-dp规约与c101通信控制器实现互联。

　s7-200plc作为dp从站，与c101通信控制器实现互联通信。c101通信控制器为南瑞自主研发的遵循en50170标准的profibus-dp主站，它主要完成profibus协议转换成与总控通信的can2.0b协议。s7-200plc作为c101的从站，主要用于750v直流馈线柜的旁路隔离开关和上网隔离开关的监控、数据采集等功能。从通信流程上来讲，s7-200plc主要是通过em 277将s7-200 plc cpu作为dp从站连接到profibus-dp现场总线网络中，此外，s7-200plc的em 277还用来作为西门子step7 v5.3对s7-200 plc进行组态，主要是通过s7-200plc的mpi通讯口与装有西门子step7 v5.3的计算机来对step s7软件进行组态。为了使s7-200 plc的em 277profibus-dp模块可以与主站通讯，s7-200 plc与主站必须工作在相同的波特率下。当em 277profibus-dp模块用作mpi通讯时，其mpi主站必须使用dp模块的站址向s7-200发送组态信息，发送到em 277dp模块的mpi组态信息，将会被传送到s7-200 plc上，从而达到对s7-200 plc组态的目标。

　整体上，所有的现场profibus-dp通信设备均使用profibus-dp规约接入南瑞自主研发的c101通信控制器，c101通信控制器主要目的就是利用profibus-dp通信规约采集底层现场设备的数据，并通过双can现场总线规约送往南瑞的pscada总控系统c302，另外，c101还将接受c302的各种控制、查询命令，对底层profibus-dp现场设备进行实时监控，从而满足了北京地铁五号线的750v直流测控的实时数据采集、监控、继电保护等各种功能。