普洱西門子S7-300代理商專業(yè)技術團隊

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潯之漫 智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司
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西門子S7400系列PLC模塊 應用

　　S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數據密集型任務。高處理速度和確定性的響應時間，縮短高速機械制造業(yè)設備控制的循環(huán)周期。

　　在S7- 400的許多器件也可用于環(huán)境條件下的SIPLUS版本。

　　S7-400 的成功應用如下：

　　汽車工業(yè)

　　標準機械設備制造包括定制的機械設備制造

　　倉儲系統(tǒng)

　　建筑工程

　　鋼鐵行業(yè)

　　發(fā)電和配電

　　造紙和印刷業(yè)

　　木工

　　紡織業(yè)

　　醫(yī)藥制品

　　食品和飲料行業(yè)

　　處理工程，例如水和廢水處理設施

　　化工和石化

　　效益

　　由于采用各種級別的CPU，S7-400可以靈活擴展升級；I/O能力幾乎是無限的。

　　強大的CPU允許集成新的功能，無需額外硬件投資，例如處理質量數據，用戶友好的診斷，到更高層次的MES解決方案或通過總線系統(tǒng)的高速通訊。

　　可以以模塊化的方式構建S7 - 400，有各種用于集中配置和分布式結構的模塊，以實現處理備件方面的低成本。

　　在操作過程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在運行中配置）。另外在工作時還可以刪除和插入信號模塊（熱插拔）。這使得很容易擴展系統(tǒng)或出現故障時替換模塊。

　　項目的完整數據存儲包括CPU上的符號和注釋，簡化了服務和維護過程。

　　可以將安全技術和標準自動化集成到一個單一的S7- 400控制器，可以通過S7- 400的冗余結構增加設備的可用性。

　　S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本，例如：擴展溫度范圍（-25+60°C）和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。

　　S7- 400的高速背板總線確保集中式I/ O模塊的高速通訊。

　　設計和功能

　　模塊化

　　S7 - 400的一個重要特點是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口，允許多條通訊線路的高性能運行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務，一根總線用于高性能運動控制，一根總線用于普通I / O現場總線通訊。

　　此外，也可以實現另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯網的需要。根據任務情況，可對S7 – 400進行集中擴展或分布式配置。附加設備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實現分布式擴展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

　　設計

　　設計一個S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機架，電源，和中央處理單元。它可以以一個模塊化的方式安裝和擴展。所有的模塊都可以自由地放置在左側插入的電源旁邊。S7- 400具有無風扇的堅固設計。信號模塊可以熱插拔。一個多層面的模塊范圍可用于中央擴展以及具有ET200的分布式拓撲結構的簡單配置。

　　在集中式擴展中，額外安裝機架直接連接到中央控制器。

　　除了標準的安裝機架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機架。這些鋁機架可以很高地耐受不利環(huán)境條件，緊固耐用，重量輕25％左右。

　　多值計算

　　多值計算，也就是在一個S7- 400中央控制器中的幾個CPU的同時操作，為用戶提供不同的益處：

　　可通過多值計算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術復雜的任務中，如開環(huán)控制，可以將計算機或通訊分割和分配給不同的CPU每個CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。

　　有些任務也可以從每個多值計算方式中斷開，一個CPU處理關鍵時間的處理任務，另一個處理非關鍵時間的任務。

　　在多值計算操作中，所有的CPU的運行行為像一個CPU，也就是說，當一個CPU進入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個CPU的動作可以通過同步指令選擇性地協調調用。此外，CPU之間的數據交換通過高速的全局數據通訊機制。

　　數據/程序存儲器

　　從精細分級的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲區(qū)的大小。集成裝載存儲器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對于大型程序，通過插入RAM或FEPROM存儲卡增大裝載內存（64 KB到64 MB）。

　　特殊功能

　　S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

　　從工程工作站通過網絡更新固件實現更簡單和快速的升級

　　通過一個系統(tǒng)功能實現額外的寫保護（例如沒有從PC器件下載到CPU）

　　通過讀取存儲卡的序列號獲得保護，因此，保證了程序只與特定的存儲卡一起運行

　　集成的路由功能允許在不同總線系數據記錄，例如控制級PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現場設備進行通訊。

　　相關型號及簡介如下：

　　6ES7 412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序內存/256KB數據內存

　　6ES7 414-4HM14-0AB0 CPU 414-4H; 冗余熱備CPU 2.8 MB RAM

　　6ES7 417-4HT14-0AB0 CPU 417-4H; 冗余熱備CPU 30 MB RAM

　　6ES7 400-0HR00-4AB0 412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型中央機架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS407 10A)

　　6ES7 400-0HR50-4AB0 412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型中央機架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS405 10A)

　　6ES7 412-1XJ05-0AB0 CPU412-1,144KB程序內存/144KB數據內存

　　6ES7 412-2XJ05-0AB0 CPU412-2,256KB程序內存/256KB數據內存

　　6ES7 414-2XK05-0AB0 CPU414-2,512KB程序內存/512KB數據內存

　　6ES7 414-3XM05-0AB0 CPU414-3,1.4M程序內存/1.4M數據內存 1個IF模板插槽

　　6ES7 414-3EM05-0AB0 CPU414-3PN/DP 1.4M程序內存/1.4M數據內存 1個IF模板插槽

　　6ES7 416-2XN05-0AB0 CPU416-2,2.8M程序內存/2.8M數據內存

　　6ES7 416-3XR05-0AB0 CPU416-3,5.6M程序內存/5.6M數據內存 1個IF模板插槽

　　6ES7 416-3ER05-0AB0 CPU416-3PN/DP 5.6M程序內存/5.6M數據內存 1個IF模板插槽

　　6ES7 416-2FN05-0AB0 CPU416F-2,2.8M程序內存/2.8M數據內存

　　6ES7 416-3FR05-0AB0 CPU416F-3PN/DP,5.6M程序內存/5.6M數據內存

　　6ES7 417-4XT05-0AB0 CPU417-4,15M程序內存/15M數據內存

PLC執(zhí)行程序的過程分為哪三個階段？

 PLC執(zhí)行程序的過程分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段，PLC的掃描工作過程:

    （1）輸入采樣階段。在這一階段中，PLC以掃描方式讀入所有輸入端子上的輸入信號，并將各輸入狀態(tài)存入對應的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷斷。在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段中，輸入映像存儲器與外界隔離，其內容保持不變，直至下一個掃描周期的輸入掃描階段，才被重新讀入的輸入信號刷新。可見，PLC在執(zhí)行程序和處理數據時，不直接使用現場當時的輸入信號，而使用本次采樣時輸入到映像區(qū)中的數據。一般來說，輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，否則可能造成信號的丟失。

   （2）程序執(zhí)行階段。在執(zhí)行用戶程序過程中，PLC按照梯形圖程序掃描原則，一般來說，PLC按從左至右、從上到下的步驟逐個執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉指令，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序跳轉地址。程序執(zhí)行過程中，當指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器“讀入”對應元件（“軟繼電器”）的當前狀態(tài)。然后進行相應的運算，運算結果再存入輸出映像寄存器中。對輸出映像寄存器來說，每一個元件（“軟繼電器”）的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。

    （3）輸出刷新階段。程序執(zhí)行階段的運算結果被存入輸出映像區(qū)，而不送到輸出端口上。在輸出刷新階段，PLC將輸出映像區(qū)中的輸出變量送入輸出鎖存器，然后由鎖存器通過輸出模塊產生本周期的控制輸出。如果內部輸出繼電器的狀態(tài)為“1”，則輸出繼電器觸點閉合，經過輸出端子驅動外部負載。全部輸出設備的狀態(tài)要保持一個掃描周期。

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PLC步進順控的狀態(tài)轉移圖畫法簡介

1．步進順控概述：

一個控制過程可以分為若干個階段，這些階段稱為狀態(tài)或者步。狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉換條件分隔。當相鄰兩狀態(tài)之間的轉換條件得到滿足時，就實現狀態(tài)轉換。狀態(tài)轉移只有一種流向的稱作單流程順控結構。

2．FX系列PLC的狀態(tài)元件

   每一個狀態(tài)或者步用一個狀態(tài)元件表示，S0為初始步，也稱為準備步，表示初始準備是否到位。其它為工作步。

狀態(tài)元件是構成狀態(tài)轉移圖的基本元素，是可編程控制器的軟元件之一。 FX2N 共有 1000個狀態(tài)元件，其分類、編號、數量及用途如表1所示。

表1 FX2N的狀態(tài)元件

注：①狀態(tài)的編號必須在范圍內選擇。

②各狀態(tài)元件的觸點，在PLC內部可自由使用，次數不限。

③在不用步進順控指令時，狀態(tài)元件可作為輔助繼電器在程序中使用。

④通過參數設置，可改變一般狀態(tài)元件和掉電保持狀態(tài)元件的地址分配。

3．狀態(tài)轉移圖（SFC）的畫法

狀態(tài)轉移圖（SFC）也稱功能表圖。用于描述控制系統(tǒng)的控制過程。

狀態(tài)轉移圖的三要素：驅動動作、轉移目標和轉移條件。其中轉移目標和轉移條件*，而驅動動作則視具體情況而定，也可能沒有實際的動作。

步與步之間的有向連線表示流程的方向，其中向下和向右的箭頭可以省略。圖中流程方向始終向下，因而省略了箭頭。