西門子SM321DI數(shù)字量模塊

西門子SM321DI數(shù)字量模塊

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西門子SM331模擬量模塊

6ES7331-7KF02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 模擬輸入，分辨率 9/12/14 位， U/I/熱電偶/電阻， 報警，診斷，1個 20針 拔/插利用 激活的背板總線

問題：安全系統(tǒng)應(yīng)該如何配置？

一個完整的故障安全系統(tǒng)由三個部分組成，分別是：安全輸入、安全評估單元和安全輸出。
在工廠自動化應(yīng)用的場合，一般采用的是分布式故障安全的系統(tǒng)，其產(chǎn)品主要是S7300/400系列以及ET200系列；在過程自動化的行業(yè)，一般采用的是F系統(tǒng)，其產(chǎn)品一般是S7 400FH系統(tǒng)。
硬件產(chǎn)品選擇上，無論是輸入、CPU還是輸出，一定要選擇產(chǎn)品名稱帶“F”的模板，比如315F，416F，326F等。否則普通模板是不能處理故障安全信號的。
F系統(tǒng)有安全等級的要求（比如：SIL2或SIL3），因而F類型的模板比普通的模板帶有更多的診斷功能，其接線方式有時也有特殊的要求（比如要求冗余方式接線），但F類型的模板與普通的模板是可以在一個站上混用的?？紤]到不同安全等級的要求，往往還會要求S7300系列的“F”型的模板統(tǒng)一安裝在隔離模板（Safety protector module）的右邊，與普通模板進(jìn)行電氣隔離；而ET200S的模板往往是通過不同的電源模板將其進(jìn)行隔離的，但需要注意ET200S的“F-IO”模板的前面必須使用普通的電源模板（PS），而“F”型的電源模板（F-PS）后面只能使用普通的電子模板（圖1）。

圖1 ET200S 故障安全型系統(tǒng)的配置

除了PLC，安全系統(tǒng)的輸入往往也都是具有安全等級要求的，比如：急停按鈕、光柵/光幕、安全門鎖等等；而輸出部分也往往是安全型的，比如安全燈柱、安全型的變頻器等等，但不要求一定使用安全型的繼電器或接觸器。
軟件方面，除了STEP7，分布式故障安全還需要Distributed Safety的軟件包；而F系統(tǒng)硬件上就是采用H系統(tǒng)的CPU，軟件上使用CFC進(jìn)行編程，除了需要購買F system軟件包外，還需要購買一個運(yùn)行版（F runtime ）的授權(quán)。

	6ES7331-1KF02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離 8模擬輸入，分辨率 13 位 U/I/電阻/Pt100， NI100，NI1000，LG-NI1000， PTC/KTY， 66ms 轉(zhuǎn)換時間； 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7HF01-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8模擬輸入，aufl. 14Bit，0.052ms/通道 電流，電壓測量儀器 報警，診斷，1個 20針， 適用于節(jié)拍同步運(yùn)行 改進(jìn)的總線循環(huán)時間，用于 時鐘同步運(yùn)行	顯示價格
		6ES7331-7KB02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 2 模擬輸入，分辨率 9/12/14 位， U/I/熱電偶/電阻， 報警，診斷，1個 20針， 拔/插利用 激活的背板總線	顯示價格
		6ES7331-7KF02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 模擬輸入，分辨率 9/12/14 位， U/I/熱電偶/電阻， 報警，診斷，1個 20針 拔/插利用 激活的背板總線	顯示價格
		6ES7331-7NF00-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 個模擬輸入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位（55ms）， 單共用根系(50V COM.)， 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7NF10-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 個模擬輸入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位， 單共用根系（60V COM.）， 4 通道運(yùn)行：10ms， 8 通道運(yùn)行：23-95ms， 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7PE10-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，單通道 電位隔離 250V AC， 6 AE 熱電偶 B 型，E、J，K，L，N，R，S，T 電壓：+/-25MV 至 +/-1V 16 位，50ms，1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7PF01-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離，2/3/4 線， 8模擬輸入，電阻，Pt100/200/1000 NI100/120/200/500/1000，CU10， 特性曲線符合 GOST 16（內(nèi)部 24）位，50ms， 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7PF11-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 模擬輸入熱電偶 B 型，E、J，K，L，N，R，S，T TXK/TXK（L）符合 GOST 16 位，50ms，1個 40針

概述

• 模擬量輸入

• 用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻

應(yīng)用

模擬量輸入模板用來實(shí)現(xiàn)PLC與模擬量過程信號的連接。用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻

功能

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(jìn)行內(nèi)部處理的數(shù)字量信號。

該模塊具有如下特點(diǎn)：

• 分辨率為 9-15 位 + 符號位（具有不同的轉(zhuǎn)換時間），可以設(shè)置。

• 各種量程；
  電流/電壓的默認(rèn)設(shè)置是使用量程模塊以機(jī)械方式設(shè)置的，可通過編程器和 STEP 7 的“Hardware configuration”進(jìn)行細(xì)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。

1 PROFINET 智能設(shè)備功能

1．1 簡介

        智能設(shè)備（I Device）功能使CPU 不但可以作為一個智能處理單元處理生產(chǎn)工藝的某一過程，而且可以和 IO 控制器之間交換過程數(shù)據(jù)。該 PN 設(shè)備可以同時作為 IO控制器和 IO 設(shè)備。智能設(shè)備功能簡化了與 IO 控制器的數(shù)據(jù)交換以及對 CPU  操作。智能設(shè)備可作為  IO  設(shè)備鏈接到上層IO  控制器。參考圖 1 智能設(shè)備功能。

圖1 智能設(shè)備功能

圖1中作為智能設(shè)備的SIMATIC CPU/CP 不僅能處理下層分布式I/O 的數(shù)據(jù)，而且能將數(shù)據(jù)傳遞給上層的I/O 控制器。

1．2 智能設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域與優(yōu)勢

        智能設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域： 

        ●   分布式處理 

        可以將復(fù)雜自動化任務(wù)劃分為較小的單元/子過程。這使得過程可管理，從而簡化了      子任務(wù)。 

        ●   單獨(dú)的子過程 

        通過使用智能設(shè)備，可以將分布廣泛的大量復(fù)雜過程劃分為具有可管理接口的多個

子過程。這些子過程存儲在各個  STEP 7  項(xiàng)目中，而這些項(xiàng)目經(jīng)過合并可形成一個總的項(xiàng)目。  

        ●   專有技術(shù)保護(hù) 

        為了對智能設(shè)備進(jìn)行接口描述，各個系統(tǒng)部分只能通過一個  GSD  文件來提供，而不是通過 STEP 7 項(xiàng)目來提供。用戶程序的專有技術(shù)不再會被公開。

2 PROFINET 智能設(shè)備功能組態(tài)

下面介紹PROFINET智能設(shè)備功能的配置方法，參考圖 2 PROFINET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖2 PROFINET 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        IO控制器 CPU1214C V2.1連接SCALANCE 414-3E交換機(jī)和一個以及IO設(shè)備CPU315-2 PN/DP v3.2構(gòu)成一個PROFINET IO系統(tǒng)1。IO設(shè)備CPU315-2PN/DP v3.2同時作為PROFINET IO系統(tǒng)2的IO控制器連接一臺IO設(shè)備ET200S IM151-3 PN (6ES7 151-3BA23-0AB0) v7.0。CPU315-2 PN/DP就是這個系統(tǒng)中的智能設(shè)備。

2.1 PROFINET 系統(tǒng)組態(tài)

首先在TIA Portal V11 SP2的“Portal View”中選擇“新建項(xiàng)目”創(chuàng)建一個新項(xiàng)目，對S7-1200進(jìn)行硬件組態(tài)，選擇對應(yīng)的訂貨號，這里使用的是6ES7214-1AE23-0xB0，版本是V2.1。參考圖3 選擇訂貨號。

西門子SM331模擬量模塊
圖3 選擇訂貨號

將該訂貨號直接拖到網(wǎng)絡(luò)視圖中，然后點(diǎn)擊CPU 模塊，在“屬性”〉“常規(guī)”的名稱中設(shè)置控制器名稱。參考圖4 S7-1200 設(shè)置設(shè)備名稱。

圖4 S7-1200 設(shè)置設(shè)備名稱

雙擊該模塊進(jìn)入設(shè)備視圖。在設(shè)備視圖中可以進(jìn)行S7-1200 系統(tǒng)的硬件配置。參考圖5 S7-1200 設(shè)備視圖。

圖5 S7-1200 設(shè)備視圖

在設(shè)備視圖中可以看到整個S7-1200  CPU 的圖形。點(diǎn)擊以太網(wǎng)口圖標(biāo)，在下面的PROFINET 接口屬性中，選擇“常規(guī)”〉“以太網(wǎng)地址”，然后在右側(cè)選擇“在項(xiàng)目中設(shè)置IP 地址”，設(shè)置IP 地址和子網(wǎng)掩碼。參考圖6 設(shè)置1200 以太網(wǎng)地址。

圖6 設(shè)置1200 IP 地址

這樣就完成了S7-1200 CPU 的硬件組態(tài)。然后需要對CPU 315-2 PN/DP 進(jìn)行硬件組態(tài)。在硬件列表中選擇訂貨號，參考圖7 CPU 315 選擇訂貨號。

圖7 CPU 315 選擇訂貨號

將該訂貨號拖入網(wǎng)絡(luò)視圖中，然后點(diǎn)擊CPU 模塊，在“屬性”〉“常規(guī)”的名稱中設(shè)置智能設(shè)備名稱。參考圖8 CPU 315 設(shè)置設(shè)備名稱。

圖8 CPU 315 設(shè)置設(shè)備名稱

雙擊該模塊進(jìn)入CPU 315-2PN/DP設(shè)備視圖。參考圖9 CPU315 設(shè)備視圖。

圖9 CPU 315 設(shè)備視圖

點(diǎn)擊CPU 模塊上的以太網(wǎng)口圖標(biāo)，然后在PROFINET 接口“屬性”〉“常規(guī)”中選擇“以太網(wǎng)地址”，在右側(cè)選擇“在項(xiàng)目中設(shè)置IP 地址”，然后為CPU 315 設(shè)置 IP地址。注意要與1200 CPU 的IP 地址在同一個網(wǎng)段，且地址不能重復(fù)。參考圖10 設(shè)置CPU 315-2PN/DP 以太網(wǎng)地址。

圖10 設(shè)置CPU 315-2PN/DP 以太網(wǎng)地址

再進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)視圖，添加IM 151-3 PN，訂貨號為6ES7 151-3BA23-0AB0，參考圖11 IM151-3 PN 選擇訂貨號。

圖11 IM151-3 PN 選擇訂貨號

雙擊IM151-3 PN，進(jìn)入該設(shè)備視圖進(jìn)行硬件配置，根據(jù)實(shí)際的配置插入電源模塊和DI、

DO模塊，參考圖12 IM151-3 PN 硬件配置。

圖12 IM151-3 PN硬件配置

點(diǎn)擊IM151-3 PN 模塊的圖標(biāo)，然后在IM 151-3“屬性”〉“常規(guī)”的“名稱”中定義該接口模塊的設(shè)備名稱“ET200S 151-3”，參考圖13 IM151-3 PN 設(shè)置設(shè)備名稱。

圖13 IM151-3 PN 設(shè)置設(shè)備名稱

設(shè)置設(shè)備名稱后，需要給IM151-3 PN 設(shè)置IP 地址，在網(wǎng)絡(luò)視圖中點(diǎn)擊IM151-3 PN以太網(wǎng)口，然后在“屬性”〉“常規(guī)”〉“以太網(wǎng)地址”中設(shè)置IP 地址“192.168.0.15”。參考圖14 設(shè)置IM 151-3 PN IP 地址。

圖14 設(shè)置IM 151-3 IP 地址

在網(wǎng)絡(luò)視圖中將IM151-3 PN 分配給CPU 315-2PN/DP，CPU 315-2PN/DP作為IM151-3 PN 的控制器，參考圖15 控制器分配。

圖15 控制器分配

這樣在設(shè)備視圖中可以看到IM151-3 PN 占用 CPU 315-2PN/DP 的I/O 地址。參考圖16 IM151-3 PN I/O 地址。

圖 16 IM151-3 PN I/O 地址

然后在網(wǎng)絡(luò)視圖中，點(diǎn)亮PN/IE_1網(wǎng)絡(luò)，用鼠標(biāo)右鍵給IM151-3 PN 分配設(shè)備名稱。參考圖17 設(shè)備名稱分配

圖17 設(shè)備名稱分配

在彈出的對話框中點(diǎn)擊“分配名稱”，分配設(shè)備名稱可能需要幾秒鐘的時間，在這期間軟件界面是禁止操作的。參考圖18 分配PROFINET設(shè)備名稱。

圖18 分配PROFINET設(shè)備名稱

這樣PROFINET IO 系統(tǒng) 2 的配置已經(jīng)完成，即 CPU 315-2PN/DP 作為智能設(shè)備與自身的IO 設(shè)備的連接已經(jīng)完成。下面對PROFINET IO 系統(tǒng)1進(jìn)行配置，需要對智能設(shè)備CPU 315-2PN/DP 分配IO 控制器 S7-1200 CPU。進(jìn)入CPU 315-2PN/DP 的設(shè)備視圖，在CPU “屬性”〉“常規(guī)”〉“PROFINET 接口”〉“操作模式”中鉤上“IO 設(shè)備”，并選擇已分配的控制器“S7-1200 PROFINET interface_1”。參考圖19 定義I device 的控制器。

圖19 定義I device 的控制器

然后在圖20 操作模式的傳輸區(qū)中定義I device 與控制器通信的數(shù)據(jù)區(qū)域。例如將控制器的QB2 傳送給智能設(shè)備的IB0。參考圖20 傳輸區(qū)定義。