西门子PLC控制器模块CPUSR30 安装调试
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关 键 词:西门子PLC控制器模块CPUSR30
行 业:电气 工控电器 DCS/PLC系统
发布时间:2021-03-25
即处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。主要有运算器,控制器,寄存器以及实现它们之间联系的数据,控制及状态总线构成。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及戒定时器的状态,并能用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时,先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
至此已经配置完成了Smart 1000 IE与S7-200 SMART CPU的PPI通信。 04启动操作画面 给Smart 1000 IE设备上电时屏幕会短暂出现启动画面,三个按钮代表的含义如下。 Transfer:HMI设备设置为“传送”模式。 Start:启动装载在HMI设备上的项目。 Control Panel:点击该按钮后进入HMI设备的控制面板,用户在控制面板可以选择传输模式,添加等。 05项目文件 要将配置好的项目到Smart 1000 IE设备上,先要保证HMI设备的通信口处于状态,可通过HMI设备的“Control Panel”>“Transfer”进行设置,如果选择串口方式项目,先需要勾选“Serial”右侧的“Enable Channel”。 其次,要使用Siemens原装的PPI编程电缆项目,RS-232/PPI电缆(订货号6ES7 901-3CB30-0xA0)和USB/PPI电缆(订货号6ES7 901-3DB30-0xA0)都可以。当使用的电缆是USB/PPI时,要求其E-STAN本是05或更高版本。 接着在WinCC flexible 软件的菜单栏选择“项目”>“传送”>“传输”,单击“传输”即可打开“选择设备进行传送”窗口,在“选择设备进行传送”窗口,用户可以选择传输模式为“串行”或“串口(通过USB-PPI电缆)”,在此选择后者进行传输。 给Smart 1000 IE设备断电再上电后,HMI设备将会出现启动画面,单击Transfer按钮,使HMI设备处于“传送”模式。 接着在WinCC flexible软件中选择“项目”>“传送”>“传输”,“传送”按钮,待HMI设备中的传送状态显示为“传输完成”时,至此已成功通过串口模式将项目传送到HMI设备。
至此已经配置完成了Smart 1000 IE与S7-200 SMART CPU的PPI通信。 04启动操作画面 给Smart 1000 IE设备上电时屏幕会短暂出现启动画面,三个按钮代表的含义如下。 Transfer:HMI设备设置为“传送”模式。 Start:启动装载在HMI设备上的项目。 Control Panel:点击该按钮后进入HMI设备的控制面板,用户在控制面板可以选择传输模式,添加等。 05项目文件 要将配置好的项目到Smart 1000 IE设备上,先要保证HMI设备的通信口处于状态,可通过HMI设备的“Control Panel”>“Transfer”进行设置,如果选择串口方式项目,先需要勾选“Serial”右侧的“Enable Channel”。 其次,要使用Siemens原装的PPI编程电缆项目,RS-232/PPI电缆(订货号6ES7 901-3CB30-0xA0)和USB/PPI电缆(订货号6ES7 901-3DB30-0xA0)都可以。当使用的电缆是USB/PPI时,要求其E-STAN本是05或更高版本。 接着在WinCC flexible 软件的菜单栏选择“项目”>“传送”>“传输”,单击“传输”即可打开“选择设备进行传送”窗口,在“选择设备进行传送”窗口,用户可以选择传输模式为“串行”或“串口(通过USB-PPI电缆)”,在此选择后者进行传输。 给Smart 1000 IE设备断电再上电后,HMI设备将会出现启动画面,单击Transfer按钮,使HMI设备处于“传送”模式。 接着在WinCC flexible软件中选择“项目”>“传送”>“传输”,“传送”按钮,待HMI设备中的传送状态显示为“传输完成”时,至此已成功通过串口模式将项目传送到HMI设备。
矩阵式交—交控制方式VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。《S7-200系统手册》上给出的数据是一个网段50m,这是在符合规范的网络条件下,能够保证的通讯距离。凡超出50m的距离,应当加中继器。加一个中继器可以延长通讯网络50米。
电阻小的物质称为电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。 应小于屏蔽层电阻的1/10。 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆 电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层,有时还加有防止水份侵入的严密内护层,或还加机械强度大的外护层,结构较为复杂,截面积较大的产品叫做电缆。 ,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。 (3)I/O端的接线 输入接线:输入接线一般不要太长。但如果环境***较小,电压降不大时,输入接线可适当长些;输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开;尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。 输出连接:输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压,但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子 端子通常指由铜材等冲制而成的连接器接触件。
端子是连接电气线路的常用元件,主要在器件与组件、组件与机柜、系统与子系统之间起电连接和***传递的作用,并且尽量保持系统与系统之间不发生***失真和能量损失的变化. 板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板。采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生***,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管 晶体管是由三层杂质半导体构成的器件,有三个电极,所以又称为半导体三极管,晶体三极管等,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、***调制和许多其它功能。 晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;1957年美国通用电器公司开发出 ** 上款晶闸管产品,并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极; 晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
接口模板(IM):
用于连接控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400的控制器工作时可支持多达21个扩展单元。 SIMATIC S5 模块:
在相关的SIMATIC S5扩展单元中可以寻址SIMATIC S5-115U/-135U/-155U的所有输入/输出模块。此外,在S5 EU 或者直接在CC(借助适配器套接件)中都有可能使用SIMATIC S5的特定IP和WF模块。
扩展
当用户需要在应用中使用一个以上的控制器时,可以对S7-400进行扩展:
-多 21 个扩展单元:
控制器(CC)上-多可以连接21个扩展单元(EU)。 接口模块(IM)的连接:
控制器(CC)和扩展单元(EU)是通过发送接口模块(IM)和接收接口模块(IM)完成连接的。发送接口模块插在控制器(CC)上,相应的接收接口模块则插在串行连接的扩展单元(EU)上。控制器(CC)上-多可以插接6个发送接口模块(IM)(其中-多有2个配5-V传输器),扩展单元(EU)上则只能插接1个接收接口模块(IM)。每个发送接口模块均有2个接口,每个接口均用于连接1条线路。发送接口模块的每个接口均可以连接至多4个扩展单元(无5-V传输器)或者至多1个扩展单元(配5-V传输器)。 电源模块的固定插槽:
在控制器(CC)和扩展单元(EU)的-左侧必须始终连接电源模块。 C总线受限数据交换:
C总线数据交换仅用于控制器(CC)和6个扩展单元(EU)
(EU 1 - EU 6)之间。 扩展:
**用于直接安装在机床旁边的小型装置或者小型控制柜。也可以选择提供5-V电源。 控制器(CC)和-后一个扩展单元(EU)之间的-大单线距离:
使用5 V传输器时为1.5 m;无5-V传输器时为3 m。 用EU进行分布式扩展:
**用于占地面积较大、在同一个位置安装多个扩展单元(EU)的工厂。甚至于可以使用S7-400 EU或者SIMATIC S5 EU。 控制器(CC)和-后一个扩展单元(EU)之间的-大单线距离:
对于S7 EU为100 m,对于S5 EU为600 m。 注意 用于S5扩展单元至某个S7-400的分布式连接:
IM 463-2可以用于S7-400的控制器(CC),IM 314则用于S5-EU。以下S5 EU可连接S7-400: EG 183U EG 185U EG 186 U ER 701-2 ER 701-3 通过EU 200实现的分布式扩展:
**用于占地面积极大的工厂。使用CPU的PROFIBUS DP接口,单条线路可以连接多达125个总线节点。控制器与-后一个节点之间的单线-大距离:23 km(使用光缆)。6ES7414-3XJ00-0AB0 6ES7414-4HJ00-0AB0 6ES7416-2XK02-0AB0
DI(Digital Input)开关量输入, 亦称数字量输入。以开关状态为输出的传感器,如水流开关、风速开关、压差开关等,将高/低电平(相当于开关)两种状态输入到控制器,控制器将其转换为数字量1或0,进而对其进行逻辑分析和计算,这种控制器通道即为DI通道。
DO(Digital Output)开关量输出, 亦称数字量输出,它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平,通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作,也可驱动指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
AI(Analogy Input)模拟量输入, 模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等,这些物理量由相应的传感器感应测得,往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输。
AO(Analogy Output)模拟量输出, 模拟量输出的信号是电压(如0~5V、0~10V间的电压)或电流(如0~10mA间的电流),其输出电压或电流的大小由控制软件决定。
SMART 小型自动化解决方案西门子 SIMATIC 自动化产品与 SINAMICS 驱动产品更优结合,高性价比的 SIMATIC S7-200 SMART PLC,SIMATIC SMART LINE 触摸屏,SINAMICS V20 变频器及 SINAMICS V90 伺服系统,为机器制造商带来更优的小型自动化解决方案,覆盖用户对于人机交互、自动化控制以及驱动的需求。该解决方案有利于用户提升机器设备的性能,降低开发成本,大幅缩短机器设备的上市时间,真正有效地提高用户的市场竞争力。
客户程序执行阶段在客户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序顺序地扫描客户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点产生的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点产生的控制线路进行逻辑运算,然后按照逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是不是要执行该梯形图所规定的功能指令。即,在客户程序执行流程中,仅有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生改变,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生改变,并且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
(三) 输出刷新阶段
当扫描客户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新全部的输出锁存电路,再经输出电路推动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。
比较下二个程序的异同:
这两段程序执行的结果完全一样,但在PLC中执行的流程却不同。
※ 程序1只用一次扫描周期,就可完成对%M4的刷新;
※ 程序2要用四次扫描周期,才能完成对%M4的刷新。
这两个例子说明:相同的若干条梯形图,其排列次序不同,执行的结果也不一样。另外,也可看到:采用扫描客户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区分。当然,如果扫描周期所占用的时间对整个运行来讲可以忽略,那么二者之间就没有什么区分了。
通常情况下,PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等,如下图所示,即一个扫描周期相当于自诊断、通讯、输入采样、客户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。
二. PLC的I/O响应时间
为了提高PLC的抗干扰能力,提高其可*性,PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。
为了可实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制,PLC使用了不同于一般微型电脑的运行方法(扫描技术)。
以上两个主要原因,导致PLC得I/O响应比一般微型电脑产生的工业控制系统满的多,其响应时间少相当于一个扫描周期,一般均高于一个扫描周期甚至更长。
所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统相关输出端信号的改变所需的时间。其短的I/O响应时间与长的I/O响应时间如图所示
SIEMENS PLC在的产品,按照规模和性能的大小,主要包括 S7-200 S7-300 和S7-400三种,下面就简单简介一下该三种产品的一些特性。
针对低性能需求的摸块化小控制系统,它多可有7个模块的扩展能力,在模块中集成背板总线,它的网络连接有RS-485通讯接口和Profibus两类,可通过编程器PG访问所有模块,带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。
其中的扩展模块(EM)有以下类别:数字量输入模块(DI)——24VDC 和 120/230VAC;数字量输出(DO)——24VDC 和 继电器;模拟量输入模块(AI)——电压、电流、电阻和热电偶;模拟量输出模块——电压和电流。 还有一个比较的模块-通讯处理器(CP)——该块的功能是可以把S7-200作为主站连接到AS-接口(传感器和执行器接口),经过AS-接口的从站可以控制多达248个设备,如此就能显著的扩展S7-200的输入和输出点数。
功能
在标准化环境中,通过编程器/PC 的串行接口并使用西门子的 USS 协议对西门子变频器进行调试、参数设置和诊断
可在 Windows 操作系统 Windows 2000/XP/7 和 Windows 2003/2008 Server 中运行
使用 RS-232/RS-485 协议并通过编程器/PC 的串行 COM 接口以及 OPC,在编程器/PC 与变频器之间进行数据传输
可以在线(与变频器连接)和离线(不与变频器连接,例如,在办公环境中)进行参数设置
管理参数组(上传、下载、比较、打印)
在屏幕提示下,对 MASTERDRIVES VC 和 MC 设备以及 SIMOREGDC-Master 进行图形化调试
可方便地读出内部状态变量(使用跟踪功能进行记录)并以数字式存储示波器上的显示方式进行显示
可为 MASTERDRIVES 系列的选件卡(如 PROFIBUS 板 CBP2)下载固件
MASTERDRIVESMC 的图形化在线诊断画面用于组态速度控制器、位置控制器、基本定位 (EPOS) 和同步操作
工艺设计及电控触摸屏和PLC控制思路:
1、在本次在离心机热能回收系统的升级改造中,使用了SMART系列PLC的SR60型号CPU作为控制器,通过对现场设备的IO控制以及MODBUS协议通信控制,实现了热回收系统的自动控制功能,并通过以太信实现了与中控室上位机的连接,实现了对温度,压力,流量的显示,以及必要的修改操作。本次改造,充分发挥了SR60型号CPU的系统功能,来实现对设备的控制和,也使我对小型机的功能有了新的认识。
2、IO表设计及PLC选型
根据现场设备,汇总需要输入点13个,输出点12个,其中两个输出点为220V交流输出驱动接触器动作,所以选择继电器输出型的PLC,根据IO点数要求,我们选择了S7-200 SMART系列的SR40型号CPU(实际采用SR60),并根据需求设计了IO表。
3、其它主要电气设备选型4、确定通讯方案
1)、MODBUS通讯方案
①英威腾CH100A变频器提供modbus 协议地址表,能够方便地接入系统。
②英威腾CH100A变频器参数设置
通信种类:2:MODBUS RTU形式
机器地址:1
传送速度:1:9600bps
数据长度:1:8位
校验形式:0:无校验
编程与调试
1、IO控制程序编程与调试
热水回收系统工艺流程比较简单,采用过程和分时段送水控制,这里采用了时序控制。
利用hmi 读取和设定PLC时钟在面板显示,以达到时钟一致不变。设定不同时段的送水激活指令以达到自动满足条件送水的目的。
2、MODBUS通信程序编程与调试:
samrt 200 plc自带modbus 库指令,组态应用变得简
3、上位机组态
上位机首先与PLC通过网线连接,然后在软件中添加新设备。然后建立相关的变量连接
PLC的基本概念
可编程控制装置(Programmable Controller)是电脑家族中的一员,是为工业控制应用所设计制造的。早期的可编程控制装置称作可编程逻辑控制装置(Programmable Logic Controller),一般称作PLC,它通常作为代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,所以,今天这种装置称作可编程控制装置,一般称作PC。但是为了杜绝与个人电脑(Personal Computer)的一般称作混淆,所以将可编程控制装置一般称作PLC
2、PLC的基本结构PLC实质是一种于工业控制的电脑,其硬件结构基本上与微型电脑相同,如图所示:
a. 处理单元(CPU)
处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的客户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,可以诊断客户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方法接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从客户程序存储器中逐条读取客户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等全部的客户程序执行完成之后,后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据输送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可*性,近些年来对大型PLC还采用双CPU产生冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。如此,即便某个CPU发生故障,整个系统依然能正常运行。b、存储器存放系统软件的存储器叫作系统程序存储器。
存放应用软件的存储器叫作客户程序存储器。
C、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个优良的、可*得电源系统是无法工作正常的,所以PLC的生产商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
3、PLC的工作方式
一. 扫描技术当PLC投入运行后,其工作流程一般分为三个阶段,即输入采样、客户程序执行和输出刷新三个阶段。完成以上三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行以上三个阶段。(一) 输入采样阶段
在输入采样阶段,PLC以扫描方法顺序地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入客户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即便输入状态和数据发生改变,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不改。所以,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必需超过一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
SIMATIC S7-200 SMART 可编程控制器,SIMATIC SMART LINE 触摸屏和SINAMICS V20 变频器整合,为OEM 客户带来高性价比的小型自动化解决方案,满足客户对于人机交互、控制、驱动等功能的需求。
CPU 模块编辑
全新设计,性能
全新的S7-2 0 0 S M A R T 带来两种不同类型的C P U 模块,标准型和经济型,满足不同行业、不同客户、不同设备的各种需求。标准型作为可扩展C P U 模块,可满足对I / O 规模有较大需求,逻辑控制较为复杂的应用;而经济型C P U 模块直接通过单机本体满足相对简单的控制需求。
信号板编辑
对于少量的 I/O 点数扩展及更多通信端口的需求,全新设计的信号板能够提供更加经济、灵活的解决方案。
网络通信编辑
丰富的通信端口,集成强大的以太信
S7-200 SMAR T CPU 模块本体集成1 个以太网接口和1 个RS485 接口,通过扩展CM01 信号板,其通信端口数量多可增至3 个。可满足小型自动化设备连接触摸屏、变频器等第三方设备的众多需求。
以太信
所有CPU 模块标配以太网接口,支持西门子S7 协议、TCP/IP 协议、有效支持多种终端连接:
· 可作为程序下载端口(使用普通网线即可)
· 与SMART LINE HMI 进行通信
· 通过交换机与多台以太网设备进行通信,实现数据的快速交互
· 多支持4 个设备通信
串口通信
S7-200 SMART CPU 模块均集成1 个RS485 接口,可以与变频器、触摸屏等第三方设备通信。如果需要额外的串口,可通过扩展CM01 信号板来实现,信号板支持RS232/RS485 自由转换,多支持4 个设备。
串口支持下列协议:
· Modbus-RTU
· PPI
· USS
· 自由口通信
与上位机的通信
通过PC Access,操作人员可以轻松通过上位机读取S7-200 SMART 的数据,从而实现设备或者进行数据存档管理。
(PC Access 是为S7-200 系列PLC 开发的OPC 服务器协议,用于小型PLC 与上位机交互的OPC 软件)
运动控制编辑
三轴 100 kHz 高速脉冲输出,实现定位
运动控制基本功能
· 标准型晶体管输出CPU 模块,ST40/S T60 提供3 轴100 kHz高速脉冲输出,支持PWM(脉宽调制)和PTO 脉冲输出
· 在PWM 方式中,输出脉冲的周期是固定的,脉冲的宽度或占空比由程序来调节,可以调节电机速度、阀门开度等
· 在PTO 方式(运动控制)中,输出脉冲可以组态为多种工作模式,包括自动寻找原点,可实现对步进电机或伺服电机的控制,达到调速和定位的目的
· CPU 本体上的Q0.0,Q0.1 和Q0.3 可组态为PWM 输出或高速脉冲输出,均可通过向导设置完成上述功能
PWM 和运动控制向导设置
为了简化您应用程序中位控功能的使用,STEP7- Micro/WIN SMART 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM、PTO 的组态。该向导可以生成位控指令,您可以用这些指令在您的应用程序中对速度和位置进行动态控制。
PWM 向导设置根据用户选择的PWM 脉冲个数,生成相应的PWMx_R UN 子程序框架用于编辑。
运动控制向导多提供3 轴脉冲输出的设置,脉冲输出速度从2 0 H z 到1 0 0 k H z 可调。
运动控制功能特点
· 提供可组态的测量系统,输入数据时既可以使用工程单位(如英寸或厘米),也可以使用脉冲数
· 提供可组态的反冲补偿
· 支持、相对和手动位控模式
· 支持连续操作
· 提供多达32 组运动动包络,每组包络多可设置16 种速度
· 提供4 种不同的参考点寻找模式,每种模式都可对起始的寻找方向和终的接近方向进行选择
运动控制的
为了帮助用户开发运动控制方案,S TEP 7- Micro/WIN SMART 提供运动控制面板。其中的操作、组态和包络组态的设置使用户在开发过程的启动和测试阶段就能轻松运动控制功能的操作。
· 使用运动控制面板可以验证运动控制功能接线是否正确,可以调整组态数据并测试每个移动包络
· 显示位控操作的当前速度、当前位置和当前方向,以及输入和输出LED(脉冲LED 除外)的状态
· 查看修改在CPU 模块中存储的位控操作的组态设置