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西門子PLC S7-400系列可編程控制器

Overview

CBE30-2 通信板可用于為 SIMOTION D4x5-2 DP/PN 提供另一個 PROFINET 接口。

另一個 PROFINET 接口的應用如下：

• 兩個獨立網(wǎng)絡（例如，一個本地網(wǎng)絡和一個上層網(wǎng)絡）
• 地址空間可加倍為 2 × 4 KB
• 可連接的設備的大數(shù)量可加倍為 2 × 64
• 分離為高速和低速總線系統(tǒng)/執(zhí)行系統(tǒng)是為了高效利用控制器容量（僅適用于 SIMOTION D435-2 DP/PN、D445-2 DP/PN 和 D455-2 DP/PN）

CBE30-2 通信板具備以下功能：

• PROFINET IO 控制器、智能設備（也可同時支持控制器和設備）
• 100 Mbps 全雙工/自動交叉
• 支持 PROFINET IO 的實時類別：
  • RT（實時）
  • IRT（等時同步實時）
• 將分布式 I/O 作為 PROFINET IO 設備集成
• 按照 V4 規(guī)范，通過 PROFIdrive 將各變頻器作為 PROFINET IO 設備集成
• 支持標準以太網(wǎng)通信，例如
  • 與 SIMOTION SCOUT 接口
  • 連接 HMI 系統(tǒng)
  • 通過 TCP/IP 或 UDP 通信與任何其它設備通信
• 集成式 4 端口交換機，帶 4 個 RJ45 接口。因此，無需附加交換機即可組態(tài)佳拓撲（總線型、星型、樹型）。
• 支持介質(zhì)冗余 (MRP/MRPD)。

CBE30-2 通信板插在 SIMOTION D4x5-2 DP/PN 的選件插槽中。

注意

CBE30-2 通信板只能與 SIMOTION D4x5-2 DP/PN 控制單元結(jié)合使用。

該通信板與 SIMOTION D425、D435、D445-1 和 D4x5-2 DP 不兼容。

• 用于故障安全SIMATIC S7系統(tǒng)的數(shù)字量輸出
• 兩種型號(1 x 源/源輸出，1 x 源/漏輸出)
• 用于連接電磁閥、DC 接觸器和指示燈
• 具有安全集成功能，用于安全運行
• 用于故障安全模式
  • 集中式：帶 S7-31xF DP、S7-31xF PN/DP
  • ET200M 分布式：帶 SIMATIC IM 151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-41xF-2 及 S7-400F/FH

故障安全型數(shù)字量輸出模塊具有以下機械特性：

• 設計緊湊：
  • 每個輸出有兩個連接器，用于單通道或冗余執(zhí)行器控制
  • 綠色 LED，用于指示輸出的信號狀態(tài)
  • 一個綠色 LED 指示安全模式
  • 1個紅色組故障指示燈
  • 插入式設備，用于前連接器，通過前蓋保護
  • 前蓋上的標簽區(qū)
• 安裝方便：
  安裝方法與ET 200M的其它 I/O 模塊相同
• 通過前連接器進行用戶友好接線

這些模塊以集中形式被用于 SIMATIC S7-31xF-2 DP，或與 SIMATIC IM151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-416F-2 和 S7-400F/FH 一起在 ET 200M 分布式 I/O 設備中使用。

0 - 20 mA 和 4 - 20 mA 電流變送器（也包括 HART）可作為編碼器連接。

S7-200系列 PLC的數(shù)據(jù)存儲器尋址

在S7-200PLC中所處理數(shù)據(jù)有三種，即常數(shù)、數(shù)據(jù)存貯器中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對象中的數(shù)據(jù)。

1．常數(shù)及類型

    在S7-200的指令中可以使用字節(jié)、字、雙字類型的常數(shù)，常數(shù)的類型可指定為十進制、

十六進制（6#7AB4）、二進制（2#10001100）或ASCII字符（‘SIMATIC’）。PLC不支持數(shù)據(jù)類型的處理和檢查，因此在有些指令隱含規(guī)定字符類型的條件下，必須注意輸入數(shù)據(jù)的格式。

2．數(shù)據(jù)存貯器的尋址

（1）數(shù)據(jù)地址的一般格式  數(shù)據(jù)地址一般由二個部分組成，格式為：Aal.a2。其中：A區(qū)域代碼（I，Q，M，SM，V），al字節(jié)首址，a2位地址（0~7）。例如I10.1表示該數(shù)據(jù)在I存儲區(qū)10號地址的第1位。

（2）數(shù)據(jù)類型符的使用  在使用以字節(jié)、字或雙字類型的數(shù)據(jù)時，除非所用指令已隱含有規(guī)定的類型外，一般都應使用數(shù)據(jù)類型符來指明所取數(shù)據(jù)的類型。數(shù)據(jù)類型符共有三個，即B（字節(jié)），W（字）和D（雙字），它的位置應緊跟在數(shù)據(jù)區(qū)域地址符后面。例如對變量存貯器有VBl00、VW100、VDl00。同一個地址，在使用不同的數(shù)據(jù)類型后，所取出數(shù)據(jù)占用的內(nèi)存量是不同的。

3．數(shù)據(jù)對象的尋址

數(shù)據(jù)對象的地址基本格式為：An，其中A為該數(shù)據(jù)對象所在的區(qū)域地址。A共有6種：T（定時器），C（計數(shù)器），HC（高速計數(shù)器），AC（累加器），AIW（模擬量輸入），AQW（模擬量輸出）。

• SIMOTION CX32-2 控制器擴展模塊
• CBE30-2 通信板
• TB30 端子模板

SIMOTION CX32-2 控制器擴展模塊是一個 SINAMICS S120 書本型變頻調(diào)速柜模塊。通過此模塊，可將 SIMOTION D4x5-2 控制單元的驅(qū)動端計算性能加以擴展。

通過集成驅(qū)動器計算性能，SIMOTION D4x5-2 控制單元可以操作多 6 個伺服軸、6 個矢量軸或 12 個 V/f 軸。

利用 SIMOTION CX32-2 控制器擴展模塊，通過多 6 個附加伺服軸、6 個矢量軸或 12 個 V/f 軸將驅(qū)動器計算性能進行擴展。這樣就可以根據(jù)應用要求來增加多軸系統(tǒng)的軸數(shù)。

如果需要，還可在一個 SIMOTION D4x5-2 控制單元上操作多個 CX32-2 控制器擴展模塊。

• CX32-2 控制器擴展模塊的寬度為 25 mm，只需要很小的空間，因此非常適合在結(jié)構(gòu)緊湊的機器上使用。
• CX32-2 控制器擴展模塊通過 DRIVE-CliQ 連接到 SIMOTION D4x5-2，所以無需附加模塊，便可實現(xiàn)驅(qū)動器的高性能、等時同步閉環(huán)控制。SIMOTION D4x5-2 模塊上的通訊接口可用于其它連接。
• 控制器擴展模塊的尋址與 PROFIBUS/PROFINET 上的尋址無關。這對于模塊化機器概念十分有利。
• 簡便的布線與組態(tài)
• 來自與 SIMOTION D4x5-2 相連的饋入部分的“控制運行”信號可極為方便地與 CX32-2 控制器擴展模塊的驅(qū)動器互連。
• CX32-2 控制器擴展模塊不需要有自己的 CF 卡。數(shù)據(jù)是在 SIMOTION D4x5-2 控制單元的 CF 卡上集中管理的。這樣做有以下優(yōu)勢：
  • 模塊更換簡便（無需在 CX32-2 上進行操作，例如，更換存儲卡）
  • 在固件升級期間，CX32-2 控制器擴展模塊會自動通過 SIMOTION D4x5-2 控制單元的集成驅(qū)動器進行升級。
  • 通過 SIMOTION D4x5-2 進行集中許可證處理

Design

實例:12 軸系統(tǒng)，配有 SIMOTION D4x5-2 和 SIMOTION CX32-2 控制器擴展模塊

SIMOTION CX32-2 控制器擴展模塊通過 DRIVE-CLiQ 連接到 SIMOTION D4x5-2。

這樣就可實現(xiàn)非常緊湊的多軸系統(tǒng)，例如，帶有 12 個伺服軸。

如果需要，還可在一個 SIMOTION D4x5-2 控制單元上操作多個 SIMOTION CX32-2 控制器擴展模塊。

• 一個 SIMOTION D425-2 上多可操作 3 個 CX32-2
• 一個 SIMOTION D435-2、D445-2 或 D455-2 上多可操作 5 個 CX32-2

原則上，也可連接第 4 個或第 6 個 CX32-2 控制器擴展模塊。在此情況下，不能再將變頻器/變頻器組件連接至 SIMOTION D4x5-2 的集成驅(qū)動控制。所有變頻器隨后必須通過所連接的 控制器擴展模塊來運行。例如，這在實現(xiàn)分布式、模塊化機器概念時十分有用。

通過 SINAMICS S110/S120 控制單元以及 PROFIBUS 或 PROFINET，可執(zhí)行附加驅(qū)動控制。

注意

SIMOTION CX32-2 控制器擴展模塊只能與 SIMOTION D4x5-2 控制單元配套使用。不能與 SIMOTION D4x5 控制單元一起使用。

SIMOTION CX32 控制器擴展模塊應用于 SIMOTION D435 和 D445-1 控制單元（訂貨號 6SL3040-0NA00-0AA0）。

模擬量輸入模塊將來自過程的的模擬量信號轉(zhuǎn)換為可在控制器中進行內(nèi)部處理的數(shù)字量信號。

該模塊具有如下特點：

• 分辨率為 9-15 位 + 符號位（具有不同的轉(zhuǎn)換時間），可以設置。
• 各種量程；
  電流/電壓的默認設置是使用量程模塊以機械方式設置的，可通過編程器和 STEP 7 的“Hardware configuration”進行細調(diào)。
• 中斷能力；
  該模塊將診斷和限值中斷發(fā)送到控制器的 CPU。
• 診斷；
  該模塊將綜合診斷信息發(fā)送到 CPU。

在生產(chǎn)工程中，針對分布式故障安全應用而特別開發(fā)了SIMATIC S7故障安全型CPU和故障安全信號模塊SIMATIC ET200S、ET200pro、ET200eco和ET200M。 故障安全I/O具有模塊化結(jié)構(gòu)，只有在實際需要時才能使用安全技術。 新系統(tǒng)替換了傳統(tǒng)的機電部件，例如：

• 可自由編程，可安全地將傳感器連接到執(zhí)行器
• 可選擇地安全關斷執(zhí)行器
• 在一個站中可采用故障安全模塊和標準模塊混合安裝結(jié)構(gòu)
• 單總線理念；
  通過一個總線(PROFIBUS DP、PROFINET)可以傳送故障安全信號和標準信號

全集成自動化(TIA)

安全技術(安全集成)是全集成自動化的一個組件，它提供全集成的安全自動化和標準自動化(SIMATIC S7)。

當今，標準自動化(傳統(tǒng)的PLC)和安全自動化(機電結(jié)構(gòu))是彼此分開的，這兩種自動化正成長為一個統(tǒng)一的、集成的整體系統(tǒng)。

西門子作為一個自動化技術完整提供商，可以提供全面的自動化系統(tǒng)。

• 用于故障安全SIMATIC S7系統(tǒng)的數(shù)字量輸入
• 對于連接：
  • 開關和 2 線制接近開關
  • NAMUR傳感器和機械觸點以及危險區(qū)域信號
• 具有安全集成功能，用于安全運行
• 用于故障安全操作
  • 集中式：帶有 S7-31xF-2 DP
  • ET200M 分布式：帶 SIMATIC IM 151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-416F-2 和 S7-400F/FH
• 在標準操作中，可以像 S7-300 模塊一樣使用

S7-200系列 PLC的存儲器空間

S7-200 PLC的存儲器空間大致分為三個空間，即程序空間、數(shù)據(jù)空間和參數(shù)空間。

1．程序空間

該空間主要用于存放用戶應用程序，程序空間容量在不同的CPU中是不同的。另外CPU中的RAM區(qū)與內(nèi)置EEPROM上都有程序存儲器，但它們互為映像，且空間大小一樣。

2．數(shù)據(jù)空間

該空間的主要部分用于存放工作數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)存儲器，另外有一部分作寄存器使用稱為數(shù)據(jù)對象。

（1）數(shù)據(jù)存儲器 它包括變量存儲器（V），輸入信號緩存區(qū)（輸入映象存儲器I），輸出信號緩沖區(qū)（輸出映象存儲區(qū)Q），內(nèi)部標志位存儲器（M）又稱內(nèi)部輔助繼電器，特殊標志位存儲器（SM）。除特殊標志位外，其他部分都能以位、字節(jié)、和雙字的格式自由讀取或?qū)懭搿?/span>

變量存儲器（V）是保存程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果，所有的V存儲器都可以存儲在存儲器區(qū)內(nèi)，其內(nèi)容可在與EEPROM或編程設備雙向傳送。

輸入映象存儲器（I）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對應于一個數(shù)字量輸入結(jié)點。在每個掃描周期開始，PLC依次對各個輸入結(jié)點采樣，并把采樣結(jié)果送入輸入映象存儲器。PLC在執(zhí)行用戶程序過程中，不再理會輸入結(jié)點的狀態(tài)，它所處理的數(shù)據(jù)為輸入映象存儲器中的值。

輸出映象存儲器（Q）是以字節(jié)為單位的寄存器，它的每一位對應于一個數(shù)字輸出量結(jié)點。PLC在執(zhí)行用戶程序的過程中，并不把輸出信號隨時送到輸出結(jié)點，而是送到輸出映象存儲器，只有到了每個掃描周期的末尾，才將輸出映象寄存器的輸出信號幾乎同時送到各輸出結(jié)點。使用映象寄存器優(yōu)點：①同步地在掃描周期開始采樣所有輸入點，并在掃描的執(zhí)行階段凍結(jié)所有輸入值；②在程序執(zhí)行完后再從映象寄存器刷新所有輸出點，使被控系統(tǒng)能獲得更好穩(wěn)定性；⑧存取映象寄存器的速度高于存取I/O速度，使程序執(zhí)行的更快；④I/O點只能以位為單位存取，但映象寄存器則能以位、字節(jié)、雙字進行存取。因此，映象寄存器提供了更高的靈活性。另外對控制系統(tǒng)中個別I/O點要求實時性較高的情況下，可用直接I/O指令直接存取輸入/輸出點。

內(nèi)部標志位（M）又稱內(nèi)部線圈（內(nèi)部繼電器等），它一般以位為單位使用，但也能以字、雙字為單位使用。內(nèi)部標志位容量根據(jù)CPU型號不同而不同。

特殊標志位（SM）用來存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量和有關控制信息，特殊標志位分為只讀區(qū)和可寫區(qū)，具體劃分隨CPU不同而不同。

（2）數(shù)據(jù)對象  數(shù)據(jù)對象包括定時器、計數(shù)器、高速計數(shù)器、累加器、模擬量輸入/輸出。

定時器類似于繼電器電路中的時間繼電器，但它的精度更高，定時精度分為lms，10ms和100ms三種，根據(jù)精度需要由編程者選用。定時器的數(shù)量根據(jù)CPU型號不同。

計數(shù)器的計數(shù)脈沖由外部輸入，計數(shù)脈沖的有效沿是輸入脈沖的上升沿或下降沿，計數(shù)的方式有累加1和累減1兩種方式。計數(shù)器的個數(shù)同各CPU的定時器個數(shù)。

高速計數(shù)器與一般計數(shù)器不同之處在于，計數(shù)脈沖頻率更高可達2kHz/7kHz，計數(shù)容量大，一般計數(shù)器為16位，而高速計數(shù)器為32位，一般計數(shù)器可讀可寫，而高速計數(shù)器一般只能作讀操作。

在S7-200CPU中有4個32位累加器，即AC0～AC3，用它可把參數(shù)傳給子程序或任何帶參數(shù)的指令和指令塊。此外，PLC在響應外部或內(nèi)部的中斷請求而調(diào)用中斷程序時，累加器中的數(shù)據(jù)是不會丟失的，即PLC會將其中的內(nèi)容壓入堆棧。因此，用戶在中斷程序中仍可使用這些累加器，待中斷程序執(zhí)行完返回時，將自動從堆棧中彈出原先的內(nèi)容，以恢復中斷前累加器的內(nèi)容。但應注意，不能利用累加器作主程序和中斷子程序之間的參數(shù)傳遞。

模擬量輸入/輸出可實現(xiàn)模擬量的A/D和D/A轉(zhuǎn)換，而PLC所處理的是其中的數(shù)字量。

3．參數(shù)空間

用于存放有關PLC組態(tài)參數(shù)的區(qū)域，如保護口令、PLC站地址、停電記憶保持區(qū)、軟件濾波、強制操作的設定信息等，存貯器為EEPROM。