块保护:
通过来防止非法访问用户程序
集成的 HMI 服务:
用户只需为HMI设备定义数据源和目的地。 这些数据通过系统周期地以及自动地进行传输。
集成的通讯功能:
PG/OP 通讯
全局数据通讯
S7 标准通讯
S7 通讯
可编程属性
STEP 7 工具“Hardware Configuration”可用于对 S7-400(含 CPU)的性能和响应进行参数化,例如:
多点MPI接口:
定义节点地址
启动/循环行为
循环时间和通讯负荷的规定
地址分配:
I/O 模块的编址
保持区域:
定义保持性位存储器、计数器、定时器和时钟存储器。
过程映像、局部数据的大小
诊断缓存区的长度
保护级:
设置访问程序和数据的权限
系统诊断:
确定诊断信息的处理方法和范围
实时中断:
设定周期
显示功能与信息功能
状态和故障指示灯:
LED 指示内部和外部故障和运行模式(如 RUN、STOP、重启、测试功能等)
测试功能:
编程器可用于显示程序执行过程中的信号状态,于用户程序而修改过程变量,读取堆栈存储器的内容,运行各个程序步,并禁止程序组件。
信息功能:
编程器可为用户提供存储器容量、CPU 的运行模式以及工作存储器及装载存储器的当前利用率等信息。
CPU 412-1 和 CPU 412-2 的特点:
功能强大的处理器:
CPU 对每个二进制指令的执行时间可短到 0.75 μs。
CPU 412-1:288 KB RAM (其中,程序和数据各使用 144 KB);
CPU 412-2:512 KB RAM (其中,程序和数据各使用 256 KB);
快速 RAM 用于执行部分用户程序
灵活扩展:
65536 个数字量以及 4096 个模拟量输入/输出。
MPI多点接口:
通过 MPI,可将多 32 个站连成简单网络,数据传输速率高达 12 Mbit/s。CPU 可与通讯总线(C 总线)和 MPI 的站之间建立多 16 个连接。
模式选择开关:
波动开关设计。
诊断缓冲区:
后的120个故障和中断事件保存在一个环形缓冲器中,用于进行诊断。可以对输入数目进行设定。
实时时钟:
日期和时间附加在 CPU 的诊断消息后面。
存储卡:
用于扩展内置的装载存储器。存储在装载存储器中的信息包括S7-400参数数据以及程序,因此需要2倍的存储空间。其结果是:
内置装载存储器的容量显著提高,因此,基本上不需要存储器卡。
CPU 412-2 还具有:
PROFIBUS-DP 接口和组合的MPI/DP 接口:
通过 PROFIBUS DP 主站接口,可以实现分布式自动化组态,从而提高了速度,便于使用。对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程).
组合式配置:
SIMATIC S5和SIMATIC S7可以作为PROFIBUS主站符合EN 50 170规范。
CPU 412-1满足中等控制规模的低成本解决方案。 可用于具有少量I/O配置的较小型系统中。 具有组合的MPI/DP接口,可在PROFIBUS DP网络中运行。
CPU 412-2 适用于中等性能范围的应用,它具有两个PROFIBUS DP主站系统。
SIMATIC S7-1200 CPUSIMATIC S7-1200 的 CPU 有三种不同型号:CPU 1211C、CPU 1212C 和 CPU1214C。每一种都可以根据您机器的需要进行扩展。任何一种 CPU 的前面都可以一块板,以扩展数字或模拟 I/O,而不必改变控制器的体积。模块可以连接到 CPU 的右侧,以进一步扩展其数字或模拟 I/O 容量。CPU 1212C 可连接 2 个模块,CPU 1214C 则可连接 8 个。所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 都可以配备多3 个通讯模块(连接到控制器的左侧)以进行点到点的串行通讯。安装简单方便
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都具有内置夹,能够方便地安装在一个的 35 mmDIN 导轨上。这些内置的夹子可以咬合到某个伸出位置,以便在需要进行面板安装时提供安装孔。SIMATIC S7-1200 硬件可进行安装或水平安装。这些集成功能在安装中为用户提供了大的灵活性,同时也使得 SIMATIC S7-1200 成为众多应用的选择。
紧凑的结构
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件在设计时都力求紧凑,以节省控制面板中的空间。例如,CPU 1214C 的宽度仅有 110 mm,CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度也仅有90 mm。通讯模块和模块的体积也十分小巧,使得这个紧凑的模块化大大节省了空间,从而在安装中为您提供了高的效率和灵活性。
SIMATIC S7-1200 I/O模块
模块和通讯模块具有大量可供选择的板,可量身定做控制器以需求,而不必其体积。
西门子EMDR16模块西门子EMDR16模块
多达8个模块可连接到扩展能力高的CPU。一块板就可连接至所有的 CPU,由此您可以通过向控制器添加数字或模拟量输入/输出来量身定做 CPU,而不必改变其体积。
SINAMICS S120 驱动器是一种模块化,用于机械制造和设备工程中的高性能应用。SINAMICS S120 为广泛的工业应用提供高性能的单轴和多轴驱动器。凭借可升级性和灵活性,SINAMICS S120 是可以更多轴、更高性能不断增长的要求的。SINAMICS S120 支持灵活的机器设计,可以更为快速地执行定制的驱动器解决方案。可以不断增长的要求。必须以较底的成本建造现代机器,但要输出更大的生产率。SINAMICS S120 驱动器概念可以应用这些挑战!它易于组态,因此,有助于缩短项目完工时间。它出色的动态响应和精度允许大生产率的更高循环速率。
不同性能级别的 2 种 CPU:
SIPLUS CPU 1510SP-1 PN
SIPLUS CPU 1512SP-1 PN
SIPLUS CPU 1510SP-1 PN 的 SIPLUS ET 200SP 基于SIPLUS-S7-1500 CPU 1511-1 PN
用于采用 ET 200SP 的高性能控制解决方案
增强了和设备的可用性
用于多 64 个 IO 设备的 PROFINET IO 控制器
PROFINET I-Device,用于连接作为智能 PROFINET 设备、带 SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器的 CPU
适用于 4 个控制器的 PROFINET 共享智能设备
PROFINET IO IRT 接口,带 3 个端口集成交换机
经由 PROFINET 的等时同步
具有多种通信功能:
PG/OP 通信、PROFINET IO 通信、开放式 IE 通信(TCP、ISO-on-TCP 和 UDP)、Web 器和 S7 通信(带可装载的函数块)
可选 PROFIBUS DP 主站,用于 125 个 PROFIBUS DP 从站(带 CM DP 模块 6ES7545-5DA00-0AB0)
可选 PROFIBUS DP 从站(带 CM DP 模块 6ES7545-5DA00-0AB0)
组态控制(选项处理)
集成运动控制功能,可以控制速度控制轴和定位轴,支持外部编码器
CPU 1510SP-1 PN 是经济型入门级 CPU,用于不连续生产技术中对处理速度和响应速度要求不高的应用。CPU 1510SP-1 PN 可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能(PROFINET 智能设备)。集成式 PROFINET IO IRT 接口的设计形式为 3 端换机,这样就可以在中通过端口 1 和 2 建立总线型拓扑,并且也可通过端口 3 来连接编程设备/PC 或 HMI 设备。
全新的S7-200 SMART 带来两种不同类型的CPU 模块,标准型和经济型,满足不**业、不同客户、不同设备的各种需求。
标准型作为可扩展CPU 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CPU 模块直接通过单机本体满足相对简单的控制需求。
S7-200 SMART
S7-200 SMART家族提供各种各样的模块以扩展CPU的性能。通过扩展模块,您可以很*的扩展控制器的本地I/O,
以满足您的应用需求。我们分别提供了数字/模拟模块以提供额外的数字/模拟 I/O通道。
S7-200 SMART-扩展模块
西门子模拟量输入模块EMAE04西门子模拟量输入模块EMAE04
提供不同类型、I/O点数丰富的CPU模块,单体I/O点数可达60点,可满足大部分小型自动化设备的控制需求。另外,CPU
模块配备标准型和经济型供用户选择,对于不同的应用需求,产品配置更加灵活,限度的控制成本。新颖的信号板设计可扩
展通信端口、数字量通道、模拟量通道、在不额外占用电控柜空间的前提下,信号板扩展能更加贴合用户的实际配置,提升
产品的利用率,同时降低用户的扩展成本。配备西门子高速处理器芯片,基本指令执行时间可达0.15μs,在同级别小型
PLC中遥遥。一颗强有力的“芯”,能让您在应对繁琐的程序逻辑,复杂的工艺要求时表现的从容不迫。CPU模块本体标
配以太网接口,集成了强大的以太信功能。一根普通的网线即可将程序下载到PLC中,方便快捷,省去了编程电缆
通过以太网接口还可与其他CPU模块、触摸屏、计算机进行通讯,轻松组网。CPU模块本体多集成3路高速脉冲输出,频
率高达100KHz,支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式,可自由设置运动包络。配以方便易用的向导设置功能,快速实
现设备调速,定位等功能。本机继承Micro SD卡插槽,使用市面上通用的Micro SD卡即可实现程序的更新和PLC固件升级,
较大地方便了客户对终用户的服务支持,也省去了因PLC固件升级返厂服务的不便。在继承西门子编程软件强大功能
的基础上,融入了更多的人性化设计,如新颖的带状式菜单,全式界面窗口,方便的程序注释功能,强大的保护等。
在体验强大功能的同时,大幅提高开发效率,缩短产品上市时间。
全新的S7-200 SMART 带来两种不同类型的CPU 模块,型和经济型,不**业、不同客户、不同设备的各种需求。
型作为可扩展CPU 模块,可对I/O 规模有较大需求,逻辑控制较为复杂的应用;而经济型CPU模块直接通过单机本
体相对简单的控制需求。
网络通信
S7-200 SMART 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 板,其通信端口数量
可增至3 个,可小型自动化设备与屏、变频器及其它第三方设备进行通信的需求。
西门子模拟量输入模块EMAE04
运动控制基本功能
型晶体管输出CPU 模块,ST40/ST60 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 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(运动控制)中,输出脉冲可以组态为多种工作,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
6ES7288-1SR20-0AA0,CPU SR20,标准型 CPU 模块,继电器输出,220 V AC 供电,12 输入/8 输出
6ES7288-1SR40-0AA0,CPU SR40,标准型 CPU 模块,继电器输出,220 V AC 供电,24 输入/16 输出
6ES7288-1ST40-0AA0,CPU ST40,标准型 CPU 模块,晶体管输出,24 V DC 供电,24 输入/16 输出
6ES7288-1SR60-0AA0,CPU SR60,标准型 CPU 模块,继电器输出,220 V AC 供电,36 输入/24 输出
6ES7288-1ST60-0AA0,CPU ST60,标准型 CPU 模块,晶体管输出,24 V DC 供电,36 输入/24 输出
6ES7288-1CR40-0AA0,CPU CR40,经济型 CPU 模块,继电器输出,220 V AC 供电,24 输入/16 输出
6ES7288-2DE08-0AA0,EM DI08,数字量输入模块,8 x 24 V DC 输入
6ES7288-2DR08-0AA0,EM DR08,数字量输出模块,8 x 继电器输出
6ES7288-2DT08-0AA0,EM DT08,数字量输出模块,8 x 24 V DC 输出
6ES7288-2DR16-0AA0,EM DR16,数字量输入/输出模块,8 x 24 V DC 输入/8 x 继电器输出
6ES7288-2DT16-0AA0,EM DT16,数字量输入/输出模块,8 x 24 V DC 输入/8 x 24 V DC 输出
6ES7288-2D-0AA0,EM D,数字量输入/输出模块,16×24 V DC 输入/16 x 继电器输出
6ES7288-2DT32-0AA0,EM DT32,数字量输入/输出模块,16 x 24 V DC 输入/16 x 24 V DC 输出
6ES7288-3AE04-0AA0,EM AI04,模拟量输入模块,4 输入
6ES7288-3AQ02-0AA0,EM AQ02,模拟量输出模块,2 输出
6ES7288-3AM06-0AA0,EM AM06,模拟量输入/输出模块,4 输入/2 输出
6ES7288-3AR02-0AA0,EM AR02,热电阻输入模块,2 通道
6ES7288-5CM01-0AA0,SB CM01,通信信号板,RS485/RS232
6ES7288-5DT04-0AA0,SB DT04,数字量扩展信号板,2 x 24 V DC 输入/2 x 24 V DC 输出
6ES7288-5AQ01-0AA0,SB AQ01,模拟量扩展信号板,1 x 12 位模拟量输出
6AV6648-0BC11-3AX0,Smart 700 IE,7 寸,64 K 色真彩显示,集成以太网接口
西门子200SMART EMDR16
可编程控制器由于抗干扰能力强,可靠性高,编程简单,性能价格比高,在工业控制领域得到越来越广泛应用。
工业年月机作为控制单元,配有组态软件,选用大屏幕实时监视界面,实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动,还可显示查询历史事件记录,系统各主要部件累计运行时间,各装置工艺流程图,各装置结构图等。控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换,通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式,较常距离可选用光纤通讯,更长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制,根据控制对象的多少,控制对象的范围,可选用一台或多台PLC进行控制,PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器,实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时具有很高的可靠性,且编程简单、灵活,因此越来越受到人们重视。
2、控制系统可靠性降低的主要原因
虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性,但如果输入给PLC的开关量信号出现错误,模拟量信号出现较大偏差,PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作,这些都可能使控制过程出错,造成无法挽回的经济损失。
影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有:
1)造成传输信号线短路或断路(由于机械拉扯,线路自身老化,特别是鼠害),当传输信号线出故障时,现场信号无法传送给PLC,造成控制出错;
2)机械触点抖动,现场触点虽然只闭合一次,PLC却认为闭合了多次,虽然硬件加了滤波电路,软件增加微分指令,但由于PLC扫描周期太短,仍可能在计数、累加、移位等指令中出错,出现错误控制结果;
3)现场变送器,机械开关自身出故障,如触点接触不良,变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等,这些故障同样会使控制系统不能正常工作。
影响执行机构出错的主要原因有:
1)控制负载的接触不能可靠动作,虽然PLC发出了动作指令,但执行机构并没按要求动作;
2)控制变频器起动,由于变频器自身故障,变频器所带电机并没按要求工作;
3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开,该关的没能关到位,由于执行机构没能按PLC的控制要求动作,使系统无常工作,降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性,必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性,否则PLC应能及时发现问题,用声光等办法提示给操作人员,尽除故障,让系统安全、可靠、正确地工作。
3、设计完善的故障系统
在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示系统,1级设置在控制现场各控制柜面板,用指示灯指示设备正常运行和故障情况,当设备正常运行时对应指示灯亮,当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况,设置了故障复位/灯测试按钮,系统运行任何时间持续按该按钮3s,所有指示灯应全部点亮,如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏,应立即更换,改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上,当设备出现故障时,有文字显示故障类型,工艺流程图上对应的设备闪烁,历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内,当设备出现故障时,信号箱将用声、光方式提示工作人员,及时处理故障。在处理故障时,又将故障进行分类,有些故障是要求系统停止运行的,但有些故障对系统工作影响不大,系统可带故障运行,故障可在运行中排除,这样就大大减少整个系统停止运行时间,提高系统可靠性运行水平。
4、输入信号可靠性研究
要提高现场输入给PLC信号的可靠性,首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关,防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序,增加输入信号的可信性。
在现场输入触点后加一定时器,定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定,一般在几十ms,这样可保证触点确实稳定闭合后,才有其它响应。模拟信号滤波可采用图2b 程序设计方法,对现场模拟信号连续采样3次,采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中,当后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉大和小值,保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。
提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点,利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制,由于储罐的尺寸是已知的,进液或出液的阀门开度和压力是已知的,在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的,如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大,判断可能是液位计故障,通过故障系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护,当开关动作时发出信号给PLC,这个信号是否真实可靠,在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比,如果液位计读数也在极限位置,说明该信号是真实的;如果液位计读数不在极限位置,判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障,同样通过系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法,大大提高了输入信号的可靠。
5、执行机构可靠性研究
当现场的信号准确地输入给PLC后,PLC执行程序,将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作,当执行机构没有按要求工作,怎样发现故障?我们采取以下措施:当负载由接触器控制时,启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制,启动时接触器是否可靠吸合,停止时接触器是否可靠释放,这是我们关心的。
X0为接触器动作条件,Y0为控制线圈输出,X1为引回到PLC输入端的接触器常开触点,定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位,R0为ON表示有故障,做处理;R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能,由故障复位按钮清除。
当开启或关闭电动阀门时,根据阀门开启、关闭时间不同,设置延时时间,经过延时检测开到位或关到位信号,如果这些信号不能按时准确返回给PLC,说明阀可能有故障,做阀故障处理。程序设计如图3b 所示。X2为阀门开启条件,Y1为控制阀动作输出,定时器定时时间大于阀开启到位时间,X3为阀到位返回信号,R1为阀故障位。
6、结论
我们在胜利油田胜利采油厂胜砣注聚站自动控制系统设计中采用了以上方法,经过近2年的运行这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之有效的。