西门子通信模块6SE64001PB000AA0

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SIMOREG DC-MASTER 6RA70

 

技术数据一览

 

特点

 

 

西门子通信模块6SE64001PB000AA0

可编程自动化控制器PAC的在工控领域的特点和优势

PAC目前锁定的**应用领域仍是工控，而来自工厂的实时数据可以令管理阶层拥有更丰富的信息资源，以便借此进行决策，但是要安装能够提供工厂数据的系统可能相当困难。企业系统通常会通过ODBC、ADO及XML等标准输入来自自动化系统的数据。PLC的做法是通过OPC之类的标准提供通信能力，也就是说，必须加入PC才能使用
OPC来取得数据，并且使用ODBC、ADO和刀ilL之类的标准将数据反馈给企业。而PAC可 以有效地将工厂数据整合至ERP系统中，让控制系统能够直接和外部数据库通信。而当控制系统连接至数据库及网站时，安全性的问题开始出现。为了获得**高的安全性，许多厂商选择不要将自动化系统与企业连接。但是大致上来说，连接的优点远超过安全问题，虽然PLC可以保护它不被工厂的入侵者偷窃，但是PLC难以对抗以以太网络连接端口未受保护封包为目标的黑客。PAC可以在利用网络传输数据之际进行编码，因此而保护资料。虽然这在今天可能不是关注的焦点，但是在将来，它可能会是影响PAC进驻工厂的主要因素。
一机多用节省成本。就成本配置来看，在小型的数字控制应用中，控制器的价格可能比VO模块的价格更高。对这些应用环境而言，一个仅控制数字VO线路的微型PLC可能是理想 的解决方案。但是，如果系统需要视觉或仪器控制，就必须为这些功能另外购置独立的控制器。PLC控制器并非为了仪器控制所需的高速模拟νo或视觉应用所需的高速数据传输速度而设计，因此PLC没有视觉或仪器控制模块，必须为这些应用配置独立的控制器，从而提高成本。而以PAC的状况来看，一部控制器和机架就可以处理数字及模拟VO、动作、视觉及仪器，因此节省多部控制器的费用，每当控制系统需要多重功能时， PAC相比之下成本**。
在工厂中，震动常常是造成PC死机的原因，这也是PLC的长项，大部分的PLC是采用NEMA封装。在这种环境中，具备额外冷却设计、坚固外壳、加强震动及冲撞规格的P泪平 台可以提供近似于PLC的可靠性，不过此类的PXI平台上面无法配置硬盘，而用内存来取代，以避免震动所带来的不稳定。目前，甚至有厂商将软件刻录在FPGA上来取代硬盘，如此一来可完全将机械运作排除于PAC之外，增强稳定性。
目前自动化控制在设备的升级或变动的弹性方面也相当受重视，当厂商改用具变通性的自动化功能来满足不断变动的客户需求时，希望能够推出模块化、具有弹性而且可扩展性的控制系统。虽然在νo用途上限制于数字及操作， PLC系统也具备扩展性，但是即使想要加入视觉、仪器管制或高速模拟功能， PAC系统仍然具有扩展性。多部PC可以通过以太网络连接，并依需求向上下扩展。而在换机时，工厂的工程师必须将关机时间限制在**程度。当控制系统必须升级，或是要替换VO模块时，必须能够在**短的时间内更换或加入模块。PLC的模块化本质能够达到这个目的。
储存能力与数字模拟能力。储存能力也是PAC相对于PLC的优势之一，传统PLC仅有控制器的功能，并无内建硬盘或Flash，而PAC被视为PC的延伸，因此Storage的配置早已被视为标准规格之一，因此使用PAC时，可以决定何时、如何记录数据，以及采用何种格式对于数据进行采集、汇总、整理甚至分析。对于需要使用海量存储器的高速应用(例如机器状况监视)而言，拥有高速处理器及海量存储器是很重要的。因为PAC系统使用的是市面上现有的硬件，因此PAC控制器可以采用Pentium 4处理器配备1GB内存。
在数字与模拟的处理方面，传统的PLC是惟一能够以正确的电压及电流为工业传感器及致动器提供数字ν0的平台。但是新的模块提供24V数字VO，**高可达5∞mA电流驱动及光学隔绝，同时也提供各种功能，诸如看门狗(watchdog)定时器，可程序化的运转状态及输入过滤器，以提高安全性和稳定性，其价格可低到每个通道5美元。传统上，模拟νo一直是PC平台的强项，主要是由于PCI总线的速度。现在有些PLC提供模拟VO模块，但是在设置 时相当麻烦，而且没有高分辨率及数据流通能力， PAC提供的模拟输入速度高达每秒2亿个样本，分辨率可高达24位。
实时运算**联网。在应用部分，高数据传输速率一直是在PLC平台上加入视觉功能的绊脚石。今天，模拟、数字及FireWire摄影机的影像捕捉器已经可以供PXI平台上的视觉应用程序使用，无论是要查看汽车零件或验证药品的包装都可。形态匹配、光学字符辨识、色彩匹配、测量及色彩侦测是可以整合至控制程序中许多算法的一部分。仪器控制也是PAC锁定的重点发展对象，**近燃料处理公司开始将测试功能整合至自动化系统中，为客户提供一个完整的测试及自动化方案。需要ν0的仪器包括数字器、数据来源与任意波形产生器等等，这些vo类型需要大量的数据流通量，只有PAC平台才能提供。
具备网络功能的PLC在这几年被炒起来， PLC目前多采用各式工业总线，如FoundationFieldbus、DeviceNet、C且也 Modbus、Ethernet、Profibus及串行端口等来提供连接。而PAC不 但作为分布式νo模块的中心，也可以扮演受控制者，成为现有系统的一部分，在以太网络的连接方面， PAC也比PLC要容易。
RT Linux、PharlapS、QNX以及VxWorks都是PAC上常见的实时操作系统，实时系统 一向难以用程序设置，目前市面仍以Linux、Windows CEo net、VxWorks为主，其中WindowsCEo net因为**为用户所熟悉，所以也**为普及，不过稳定性仍是一大障碍。Linux目前也开始 有多家厂商开始采用，至于VxWorks市面上则相当少见。实时控制系统开发工具虽然传统的梯式逻辑程序设计适合用于设计数字VO，但是在处理模拟vo、动作或视觉时可能略嫌笨拙。PAC可采用C与C+十来作为程序语言，值得注意的是NI的Lab VIEW R巳al- Time一类的软件 已经改变了工程师对于实时控制系统开发的看法。

S7-200 CPU22X 系列PLC I/O 点数扩展和编址

S7-200 CPU22X 系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块。如图所示，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。输入与输出模块的地址不会冲突，模拟量控制模块地址也不会影响数字量。

    编址方法是同样类型输入或输出点的模块在链中按所处的位置而递增，这种递增是按字节进行的，如果CPU或模块在为物理I/0点分配地址时未用完一个字节，那些未用的位也不能分配给I/O链中的后续模块。

    例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入／输出点数为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。

本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种，图2所示为其中的一种模块连接形式。表1所示为其对应的各模块的编址情况。

    表1  各模块的编址

● 同类型输入或输出的模块按顺序进行编制。 
● 数字量模块总是保留以8位（1个字节）递增的过程映象寄存器空间。如果模块没有给保留字节中每一位提供相应的物理点，那些未用位不能分配给I/O链中的后续模块。对于输入模块，这些保留字节中未使用的位会在每个输入刷新周期中被清零。
● 模拟量I/O点总是以两点递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给I/O链中的后续模块。

电气控制线路原理图绘制原则举例说明

电气控制线路原理图绘制示意图 

（1）电路绘制 

原理图一般分为电源电路、主电路、控制电路、信号电路及照明电路绘制。 

原路图可水平布置，也可垂直布置。水平布置时，电源电路垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器和断电器的线圈、信号灯、照明灯等）要画在电路的**右方。垂直布置时，电源电路水平画，其他电路垂直画，控制电路中的耗能元件要画在电路的**下方。 

电源电路画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3由上而下排列，中线N和保护地线PE画在相线之下。直流电源则正端在上，负端在下画出。  

主电路是指受电的动力装置及保护电器，它通过的是电动机的工作电流，电流较大，主电路要垂直电源电路画在原理图的左侧。控制电路是指控制主电路工作状态的电路。信号电路是指显示主电路工作状态的电路。照明电路是指实现机床设备局部照明的电路。这些电路通过的电流都较小，画原理图时，控制电路、信号电路、照明电路要依次垂直画在电路的右侧。

（2）元器件绘制 

①原理图中，各电器的触头位置都按电路未通电或电器未受外力作用时的常态位置画出。

②原理图中，各电器元件不画实际的外形图。而采用国家规定的统一国标符号画出。  

③原理图中，同一电器的各元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其在线路中所起作用分画在不同电路中，但它们的动作却是相互关联的，必须标以相同的文字符号。  

（3）电器元件布置图 

电器元件布置图主要是表明机械设备上所有电气设备和电器元件的实际位置，是电气控制备制造、安装和维修必不可少的技术文件。 

（4）接线图 

接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。它表示了设备电控系充各单元和各元器件间的接线关系，并标注出所需数据，如接线端子号、连接导线参数等。实际应用中通常与电路图和位置图一起使用。

利用定时器与计数器设计一PLC控制的长延时电路

利用定时器与计数器设计一PLC控制的长延时电路（1000秒）。

如图1所示为定时器与计数器控制的梯形图。

图中，X001是定时器的定时条件，当条件满足时，定时器T1开始定时，10秒后定时器线圈输出，同时定时器T1复位、计数器C1开始计数一次。利用定时器的常闭触点，使定时器T1每隔10秒产生一个计数脉冲，当计满100次后，计数器C1线圈输出，将输出继电器Y000置“1”。X002为计数器C1的复位条件。只要复位条件满足，不管计数是否计满，随时都可以使计数器复位，体现复位优先原则。

程序清单：

LD  X001

ANI  T1

OUT  T1

K   100

LD   T1

OUT   C1

K    100

LD   C1

OUT  Y000

LD   X002

RST   C1

END

如图1所示是二分频电路的梯形图和时序图。

待分频的脉冲信号加在X000端，设M101和Y000的初始状态为“0”。当**个脉冲信号的上升沿到来时，M101产生一个单脉冲（如图所示），Y000被置“1”，当M101置“0”时，Y000仍保持置“1”；当第二个脉冲信号的上升沿到来时，M101又产生一个单脉冲（如图所示），M101常闭触点断开，使Y000由“1”变“0”，当M101置“0”时，Y000仍保持置“0”直到第三个脉冲到来。当第三个脉冲到来时，重复上述过程。由此可见，X000每送两个脉冲，Y000产生一个脉冲，完成对输入信号的二分频。

程序清单：

LD    X000

PLS   M101

LD    M101

ANI   Y000

LDI    M101

AND   Y000

OUT   Y000

END

图1  分频电路梯形图及时序图

PLC系统的故障率曲线和故障分布 ——西门子S7-300PLC组织块OB及其应用

系统故障率曲线

1．早期故障期

2．随机故障期

3．耗损故障期

可编程控制器系统的故障分布

系统故障：整个控制系统失效的总故障。

外部故障：系统与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载等部分的故障。

内部故障：可编程控制器本身的故障。

只有10%的故障发生在可编程控制器中。90%的故障发生在I/O模板中，

要提高系统的可靠性，在系统设计中要注意外部设备的选择，在可编程序控制器中我们要提高I/O模板的维修能力，缩短平均维修时间。 

故障的分类

1．外部设备故障

外部设备就是与实际过程直接联系的各种开关、传感器、执行机构、负载等。这部分设备发生故障，直接影响系统的控制功能。

2．系统故障

这是影响系统运行的全局性故障。系统故障可分为固定性故障和偶然性故障。

故障发生后，可重新启动使系统恢复正常，则可认为是偶然性故障。

重新启动不能恢复而需要更换硬件或软件，系统才能恢复正常，则可认为是固定故障。

3．硬件故障

这类故障主要指系统中的模板（特别是I/O模板）损坏而造成的故障。这类故障一般比较明显，影响局部。

4．软件故障

软件本身所包含的错误，主要是软件设计考虑不周，在执行中一旦条件满足就会引发。在实际工程应用中，由于软件工作复杂、工作量大，因此软件错误几乎难以避免。

对于可编程控制器组成的控制系统而言，绝大部分故障属于上述四类故障。根据这一故障分类，可以帮助分析故障发生的部位和产生的原因。

可编程控制器的自诊断测试

可编程序控制器具有极强的自诊断测试功能，在系统发生故障时要充分利用这一功能。在进行自诊断测试时，都要使用诊断调试工具，也就是编程器。

利用系统功能进行诊断测试

利用可编程控制器本身所具有的各种功能，自行编制软件、采取一定措施、结合具体分析确定故障原因。

用户通过程序可以编辑组织块，来告诉CPU当出现故障时应如何处理，

如果相应的故障组织块OB没有编程，当出现该故障时，CPU转到“STOP”状态。