西门子海东PLC模块总代理商
SIMATIC ET 200 分布式I/O
PROFIBUS 协议的优点在于:
● PROFIBUS 通讯速率快,高可达12 MB/s,8 个节点的网络的总线循环时间快可至0.2ms,尤其适合于高实时性和高动态响应要求的应用。
●每个总线节点的单帧大数据传输长度可达244B,通讯效率高。当与驱动装置、机器人、PLC等进行整个参数的传输时能确保在一个数据帧内完成,从而确保设备启动的性和快速响应能力。
● 网络中如有一处节点发生故障,不影响网络中其它节点的正常工作,且网络无需重新初始化,从而避免了短时的通讯中断。
● 支持总线型、星型、环形、树型等网络拓扑结构,适用于各种工业现场布局和特殊工艺要求。
● 网络规模大,采用光纤可构建100 公里范围的工业网络。
● 特有的两线传输和**技术,有效**,实现佳的S 磁兼容性。
● PROFIBUS提供强大的级故障诊断能力,从总线的任意一点可通过PROFIBUS-DP进行诊断、编程、和控制。采用PROFIBUS诊断中继器可以实时定位故障发生点和在线监控通讯负荷,并可通过人机界面即时显示。
● 符合IEC 61158-3 Ed 2 和EN 50170 。
● 能以1 μs 度的实现等时的DP 循环周期。
● 在操作中/ 停止DP 从站。
使用SIMATIC S7-400/300 控制器和ET 200 系列远程I/O所构成的基于现场总线的集成解决方案,用户可以大可能的兼容性和通讯一致性。
● 可以使用统一的用户数据模型和协调一致的数据资源,多个之间数据传输的复杂性、通讯瓶颈和发生错误的可能性?可以使用统一的编程、组态和诊断工具,工程师的工作量和培训费用支出。
● 使用 STEP7配置和参数化不需要额外的,统一的通讯组件和内置的多种功能强大的通讯功能块能够替代繁重、复杂的通讯编程工作
● 西门子S7-400+ET 200方案可以实现的CIR (运行中修改、添加分布式I/O)功能,实现生产的高度柔性化和可用性。
西门子分布式 I/O 的技术特点:
西门子CPU模块6ES7400-0HR50-4AB0
● 可提供全系列适用不同应用的I/O 类型,各种应用: ET 200M(模块化高密度型)、ET 200S(按位模块化、高度可扩展型)、ET 200L(紧凑型)、ET 200pro/eco (IP65/67高防护等级、无柜式设计)、ET200R(机器人)。
● 抗振动性能优越,IP20防护等级的ET 200抗振指标也高达5 g,远远超出同类I/O 的指标。
● 耐酸性好。
● 高性能的I/O模块支持热拔特性,减小故障停机时间。
● ET 200S 和ET 200pro 支持连接电机启动器、变频器和气动元件模块,实现分布式驱动配置。
● 丰富的技术功能模块,支持串行通讯,高速计数,脉冲发生等功能。
●强大的诊断能力,支持诊断。站级,模板级和通道级。每一个输入输出通道都支持短路,断线诊断和保护功能。诊断功能的直接目的是在发生或者将要发生故障的情况下,帮助工程技术人员和工程师迅速发现、分析和排除故障。西门子的分布式I/O设备具有强大的诊断能力。
SIMATIC S7-400 是一种通用控制器:
具有很高电磁兼容性以及抗冲击性和抗振性,拥有*的工业适用性。
可以带电连接和断开各模块。
在自动化技术的许多领域中,对自动化系统的可用性(从而故障安全性)的需求在不断提高。在许多领域中,设备停机会产生*的成本。此时,只有冗余系统才能满足可用性要求。
容错型 SIMATIC S7-400H即能满足这些要求。在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时,也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让 SIMATICS7-400H 尤其适用于以下应用领域:
控制器发生故障后重启会产生很高费用的过程(通常在过程工业中)。
停产的代价十分高昂的过程。
涉及贵重材料的过程(例如在制药工业中)。
无人监视的应用
涉及较少维护人员的应用
订货数据
关于 S7-400H 组件的订货数据,请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
SIMATIC S7-400F/FH故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH具有两种基本设计:
S7-400F:故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下,生产过程会切换到安全状态并中断。
S7-400FH:故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下,冗余控制部分将发挥作用,继续控制生产过程。
通过使用标准模块,可以建立一个全集成控制系统,可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
SIMATIC S7-400 有多个型号:
S7-400:中、性能的功能强大的 PLC,具有模块化结构和免风扇的设计。
S7-400H:采用冗余设计的容错自动化系统,适用于故障安全型应用。
S7-400F/FH:采用冗余设计的故障安全自动化系统,也具备高可用性。
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件:
电源模块 (PS):用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24V DC 电源电压。
CPU:配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号,这些 CPU也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口,多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将多256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU均可处理极大型的配置。在一个中央控制器中的多重计算模式下,多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU处理速度快且具有确定性响应时间,可实现较短机器循环时间。
用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)
通信处理器 (CP),例如,用于总线连接和端到点连接
功能模块 (FM):用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的模块。
根据具体要求,也可使用下列模块:
接口模块 (IM):用于连接中央控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的中央控制器可带有多 21个扩展单元运行。
SIMATIC S5 模块:在相关 SIMATIC S5 扩展单元中,可以寻址 SIMATICS5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。在 S5 EU 或者直接在 CC 中(使用适配器)都可以使用SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。
扩展
若用户需要在应用中使用一个以上中央控制器时,则可以对 S7-400 进行扩展:
多 21 个扩展单元:可将多 21 个扩展单元 (EU) 连接到中央控制器 (CC)。
接口模块 (IM) 的连接:通过发送和接收 IM 来连接 CC 和 EU。发送 IM 插到 CC 中,相关的接收 IM 插到下游EU 中可将多 6 个发送 IM 插到 CC 中(其中多 2 个带 5-V 电源),并可将多 1 个 IM 插到 EU 中。每个发送IM 均有 2 个接口,每个接口用于连接 1 条线路。可将多 4 个 EU(不带 5-V 电源)或 1 个 EU(带 5-V电源)连接到发送 IM 的每个接口。
电源模块的固定插槽:必须始终将电源模块插在 CC 和 EU 中的左侧。
通过 C 总线进行的数据交换受限制:通过 C 总线进行的数据交换只能在 CC 和 6 个 EU(EU 1 至EU 6)之间进行。
集中扩展:建议用于小型配置和机器上的控制柜。也可以提供 5-V 电源。
CC 和一个 EU 之间的线路距离:1.5 m(带 5 V 电源)、3 m(不带 5 V电源)。
通过 EU 进行分布式扩展:建议在面积很大工厂内采用,其中,多个 EU 位于各个位置。可以使用 S7-400 EU 或SIMATIC S5 EU。
CC 和一个 EU 之间的线路距离:对于 S7 EU,约 100 m;对于 S5 EU 约600 m。
注意 将 S5 扩展单元分布式连接到:IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用,IM 314 在 S5EU 中使用。可将以下S5 EU 连接到 S7-400:
EG 183U
EG 185U
EG 186U
ER 701-2
ER 701-3
连接类型 | (总)电缆长度 |
本地链路,具有 5-V电源,通过 IM 460-1 和 IM 461-1 实现 | 1.5 m |
本地链路,无 5-V 电源,通过IM 460-0 和 IM 461-0 实现 | 5 m |
远程链路,通过IM 460-3 和 IM 461-3 实现 | 102.25 m |
远程链路,通过IM 460-4 和 IM 461-4 实现 | 605 m |
连接类型
(总)电缆长度
本地链路,具有 5-V 电源,通过 IM 460-1 和 IM 461-1 实现
1.5 m
本地链路,无 5-V 电源,通过 IM 460-0 和 IM 461-0 实现
5 m
远程链路,通过 IM 460-3 和 IM 461-3 实现
102.25 m
远程链路,通过 IM 460-4 和 IM 461-4 实现
605 m
ET 200 的分布式扩展:建议用于面积很大的工厂。通过 CPU 的 PROFIBUS DP 接口,可以连接含有多125 个总线节点的总线。CC 与总线上一个节点之间的距离:23 km(使用光缆)。
SIMATIC S7-400 具有不同的通信选项:
组合了多点接口和 DP 主站,集成在所有CPU 中:用于连接编程器/PC、HMI 系统、S7-200 和 S7-300系统以及其它 S7-400 系统。
附加 PROFIBUS DP 接口,集成在多个 CPU 中,用于经济实用连接分布式 I/O 系统(例如,ET 200)。
PROFINET CPU 上的集成式 PROFINET 接口,用于连接到分布式 I/O 系统或与其它控制器和 PC系统通信。
通信处理器,用于连接到 PROFIBUS 总线系统和工业以太网。
通信处理器,用于功能强大的点到点连接。
通过 PROFIBUS DP 进行过程通信
通过 S7-400-CPU 的集成式 PROFIBUS DP接口(可选),可将 SIMATIC S7-400 作为主站连接到PROFIBUS DP。
以下设备均可作为 PROFIBUS DP 上的主站进行连接:
SIMATIC S7-400(CPU、CP 443-5)
SIMATIC S7-300 (CPU、CP 342-5 DP 或 CP 343-5)
SIMATIC C7(通过配有 PROFIBUS DP 接口的 C7,或通过 PROFIBUS DP CP)
配有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站,但它们仅使用也部分通过PROFIBUS DP 运行的 PG 和OP 功能。
以下设备可作为从站连接:
分布式 I/O 设备,例如ET 200
现场设备
SIMATIC S7-200、S7-300
C7-633/P DP、C7-633 DP、C7-634/P DP、C7-634 DP、C7-626 DP
SIMATIC S7-400(仅通过 CP 443-5)
通过多点接口 (MPI) 实现数据通信
多点接口 (MPI) 是集成在 SIMATIC S7-400的 CPU 中的通信接口。
它用于:
编程和参数设置
HMI
建立涉及对等通信伙伴的简单网络拓扑
可选择的连接选项:MPI 可以实现多 32 个节点的连接:
编程器/PC
HMI 系统
S7-200(作为从站)
S7-300
S7-400
C7
内部通信总线(C 总线);通过 S7-400 的 C 总线以及 CPU 的 MPI 或 DP 接口,可以寻址带有 C总线接口的通信处理器和功能模块。这样就可以从编程器直接访问 C 总线上连接的模块。通过接口模块,可将多 6 个扩展单元连接到 C总线。
MPI 的性能数据:
多 32 个 MPI 节点
数据传输速率高达 12 Mbps
灵活的安装选件:使用性能可靠的组件建立 MPI 通信:PROFIBUS 和“分布式 I/O”产品系列中的总线电缆、总线连接器和RS 485 中继器 (12 Mbps)。可通过组件实现调整以满足具体要求。例如,任意两个 MPI节点之间多可以串入 9 个中继器以连接更大距离。
DP 主站:也可将 S7-400 的 MPI 配置为 DP 主站。随后可以连接多 32 个传输速率为 12 Mbps 的 DP从站。从而保留编程功能和人机界面功能。
通过 CP 实现数据通信(点到点)
通过 CP 441 通信处理器,可以实现功能强大的点到点连接。
通信
CPU 和通信处理器支持以下通信类型:
过程通信;通过总线(AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET)对 I/O模块进行循环寻址(交换过程映像)。从循环执行级调用过程通信
数据通信;在自动化系统之间或 HMI与多个自动化系统之间进行数据交换。数据通信可循环进行,或在发生特定事件时通过块从用户程序调用。
数据通信
SIMATIC S7-400 拥有不同的数据通信机制:
通过全局数据通信 (GD) 实现联网的 CPU 之间的数据包循环交换。
通过通信功能进行事件驱动型通信。
通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 实现网络连接。
全局数据 (GD)
通过 MPI 以及“全局数据通信”服务,联网的 CPU 可以相互循环交换数据(多可达 16 个 GD 数据包,每个循环的 GD数据包大小为 64 字节)。例如,CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有S7-300,则数据交换限制为 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式CR2 安装机架中,两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。
通信功能
通过系统内集成的块,可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。
这些服务包括:
通过 MPI 和 PROFIBUS S7 进行的 S7 通信。
通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。
通过可加载的块,可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通信。
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通信(通过 PROFIBUS/工业以太网进行的开放式用户通信)。
与全局数据不同的是,必须建立通信连接才能实现通信功能。
集成到 IT 环境中
通过 S7-400,可方便地将现代 IT 环境与自动化环境链接。使用插入式 CP443-1 Advanced,可以实现下列功能:
使用任何 HTML 工具创建自己的 Web 页面。方便地将 S7-400 的过程变量分配给 HTML 对象。
使用标准浏览器并通过这些 Web 页面监控 S7-400。
通过 FC 调用,从S7-400 的用户程序发送电子邮件。
由于 TCP/IP 具有的 WAN 特性,可进行远程编程,甚至可通过网(如ISDN)。
带有 PROFINET 接口的 S7-400-H CPU 配有集成式 Web 服务器。可以使用标准 Web 浏览器读出S7-400 站的信息:
CPU 常规信息
诊断缓冲区的内容
变量表
变量状态
模块状态
消息
有关工业以太网的信息
OUC 连接诊断
PROFINET 节点拓扑
通过用户定义的 Web 页面显示过程数据和用户数据
可通过使用用户权限并支持 HTTPS 协议在 Web 服务器内提供安全机制。
等时同步模式
通过等时同步模式系统功能,可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环,以实现:
分布式信号采集
信号传输
程序执行
创建自动化解决方案,以恒定间隔时间(恒定总线周期时间)来捕捉并处理输入和输出信号。创建*的部分过程图像。
西门子海东PLC模块总代理商
(1)安装机架UR2-H。
(2)在机架上安装PS407电源模块,在电池槽内放入2块锂电池,拨码拨到2BATT。
(3)设置冗余CPU的机架号,安装冗余CPU到机架。
CPU V3版本,通过同步子模板上的开关设置;
CPU V4以上版本,通过CPU 背板上的开关设置;
本实例中的CPU为6ES7 414-4HJ04-0AB0机架号设置在CPU的背面,将左手边CPU的机架号设为0(拨码拨到下方),右手边CPU的机架号设为1(拨码拨到上方),CPU通电后此机架号生效。
(4)将同步子模板插到CPU前面板的两个IF插槽中,并固定。
(5)连接同步光缆。
将两个位于上部的同步子模板相连;
将两个位于下部的同步子模板相连;
在打开电源或启动系统之前要确保CPU的同步光缆已经连接,同步光纤的连接如图2所示。
图2 S7-400H 同步光纤的连接
(6)安装CP443-1以太网网卡。利用网线将2个安装好的CP443-1以太网网卡以及安装有Step 7或者PCS7的电脑连接到一个交换机上,完成硬件互联。
(7)通电后CPU自检查。
CPU**次通电时,将执行一次RAM 检测工作,约需10分钟。这段时间内CPU 不接收通过通讯接口传来的数据,并且STOP LED灯闪烁。如果有备用电池,通电时不再做此项检查工作。
(8)启动CPU,将CPU拨码拨到RUN状态,此刻两CPU保持STOP。
2.2硬件组态
1.双击“SIMATIC Manager”图标,打开SIMATICManager并新建一个S7-400H的单项目,在项目中插入一个“SIMATIC HStation”,插入结束,左侧树形目录下会出现一个“SIMATIC H Station(1)”,操作如下图所显示。
图3 插入一个400H站
2.点中SIMATIC H Station(1) 后,双击右侧“Hardware”组态硬件进入HW Config编辑器。
?在组态中添加两个UR2-H的机架,添加路径为:SIMATIC 400 > RACK-400 > UR2-H(6ES7400-2JA00-0AA0)
?分别在两个机架中添加PS407电源模块,路径为:SIMATIC 400 > PS-400 > PS 40710A(6ES7 407-0KR02-0AA0)
图4 在硬件组态中为400H站添加机架和电源模块
?分别在两个机架中添加CPU单元,添加路径为:SIMATIC 400 > CPU 400 > CPU 400-H> CPU 414-4H > 6ES7 414-4HJ04-0AB0 >V4.0,在添加CPU的过程中,需要为CPU上集成的DP接口设置地址并且创建所归属的Profibus DP总线,如下图所示:
图5 创建Profibus DP网络
为CPU 414-4H CPU添加同步模块(所选择同步模块的距离类型要保持一致),如下图所示:
图6 添加同步模块
同理,以一样的方式为Rack1添加CPU。
?分别在两个机架中添加CP443-1以太网通讯模块,路径:SIMATIC 400 > CP-400 >Industrial Ethernet > CP 443-1 > 6GK7 443-1EX11-0xE0 >V2.6;
为CP 443-1设置参数,创建并选择“Ethernet(1)”;
勾选“Set MAC address/use ISOprotocol”,并且为该网卡设置MAC地址(网卡出厂预设MAC地址可以在CP网卡上看到),取消选择“IP protocolis being used”项。如图7所示:
图7 CP443-1修改MAC参数
以同样的方式,为Rack 1添加CP443-1并设置 MAC地址,选择子网“Ethernet(1)”。
图8 硬件组态结束后的结构
利用以上步骤就完成了硬件的组态,或者也可以先组态好Rack0及所需插入的所有模块,将其拷贝,生成Rack1及其所需插入的所有模块,在此操作中请注意修改新生成的Profibus网络参数以及Ethernet网络参数,设置方法请参考前文叙述。