西門子模塊6ES7317-2AK14-0AB0

CPU 315-2 DP 是一個(gè)帶有大中型程序存儲器和 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU。除了集中式 I/O 結(jié)構(gòu)外，它還可用于分布式自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。

它在 SIMATIC S7-300 中經(jīng)常被用作標(biāo)準(zhǔn) PROFIBUS DP 主站。 該 CPU 也被用作分布式智能設(shè)備（DP從站）。

它已經(jīng)依照量化框架作了優(yōu)化，以便使用 SIMATIC 工程工具，如：

用SCL編程 用S7-GRAPH進(jìn)行順序控制編程

• CPU 具有中等規(guī)模的程序存儲器和程序框架

• 對二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理能力

• 在具有集中式和分布式I/O的生產(chǎn)線上作為集中式控制器使用

• 在PROFINET上實(shí)現(xiàn)基于組件的自動(dòng)化

• PROFINET 代理，用于基于部件的自動(dòng)化（CBA）中的 PROFIBUS DP 智能設(shè)備

• PROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET上運(yùn)行分布式I/O

• 用于 2 端口交換機(jī)的 PROFINET 接口

• 組合 MPI/PROFIBUS DP-主/從接口

• 在PROFIBUS上實(shí)現(xiàn)等時(shí)模式

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微存儲卡(MMC)

Area of application

CPU 315-2 PN/DP 具有中等規(guī)模程序量.除了分布式I/O結(jié)構(gòu)，它還可用于分布式自動(dòng)化結(jié)構(gòu)?？稍赟IMATIC S7-300中用作PROFINET IO控制器以及標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS DP主站。CPU 315-2 PN/DP還可用作分布式智能從站(DP從站)。

CPU 315-2 PN/DP為采用軟件來實(shí)現(xiàn)一些簡單的工藝任務(wù)提供了一個(gè)理想的平臺，例如：

• Easy Motion Control 運(yùn)動(dòng)控制

• 使用 STEP 7 塊或運(yùn)行軟件“標(biāo)準(zhǔn)/模塊化PID控制" 來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)的解決方案

使用 SIMATIC S7-PDIAG 進(jìn)行擴(kuò)展過程診斷。

無需其他組件，通過CPU的集成組合就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化解決方案。

Design

CPU 315-2 PN/DP 裝配有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約為 50 ns，每條浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)行指令約為 450ns。

• 384 KB 主存儲器（相當(dāng)于大約 128 K 條指令）；
  與程序組件執(zhí)行相關(guān)的大容量工作存儲器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（zui大為 8 MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。

• 靈活的擴(kuò)展；
  多達(dá) 32 個(gè)模塊，（４ 層結(jié)構(gòu)）

• MPI/DP 組合接口；
  *個(gè)集成的 MPI/DP 接口zui多能同時(shí)建立 16 個(gè)與 S7-300/400的連接或與編程器、PC 和 OP 的連接。 在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個(gè)連接。
  MPI 可以通過“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊"與zui多32個(gè)CPU組建簡單的網(wǎng)絡(luò)。
  該接口可從MPI接口重新設(shè)置為DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  DP 接口可用作 DP 主站或 DP 從站運(yùn)行。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時(shí)模式下運(yùn)行．全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。這將增加 DP V1 標(biāo)準(zhǔn)從站在診斷和參數(shù)賦值能力的范圍。

• 以太網(wǎng)接口；
  CPU 315-2 PN/DP 的第 2 個(gè)內(nèi)置接口是一個(gè)基于以太網(wǎng) TCP/IP 的 PROFINET 接口，帶有雙端口交換機(jī)。
  它支持下列協(xié)議：

• S7通訊用于在SIMATIC控制器間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊;

• 通過 STEP 7 進(jìn)行編程、啟動(dòng)和診斷的 PG/OP 通訊;

• 與HMI和SCADA連接的PG/OP通訊;

• 在PROFINET上實(shí)現(xiàn)開放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通訊；

• SIMATIC NET OPC-Server用于與其它控制器以及CPU自帶的I/O設(shè)備進(jìn)行通訊

Functions

• 口令保護(hù);
  用戶程序使用密碼保護(hù)，可防止非法訪問。

• 診斷緩沖;
  zui后500個(gè)故障和中斷事件保存在該緩沖區(qū)中，供診斷使用。

• 免維護(hù)的數(shù)據(jù)后備;
  在電源恢復(fù)后，CPU 自動(dòng)保存所有數(shù)據(jù)（zui大128KB），當(dāng)重新上電后，可繼續(xù)保留這些數(shù)據(jù)。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI多點(diǎn)接口;
  定義站地址

• 啟動(dòng)；
  定義 CPU 的啟動(dòng)特性

• 同步循環(huán)中斷；
  設(shè)置 DP 主站系統(tǒng)、過程映像分區(qū)編號和延時(shí)時(shí)間

• 循環(huán)/時(shí)鐘存儲器；
  zui大循環(huán)時(shí)間和負(fù)載。設(shè)置時(shí)鐘存儲器地址

• 保持性；
  設(shè)置保持區(qū)

• 時(shí)鐘中斷;
  設(shè)定起始日期、起始時(shí)間和間隔周期

• 看門狗中斷；
  周期設(shè)定

• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報(bào)警的處理和范圍

• 時(shí)鐘；
  設(shè)定AS內(nèi)或MPI上的同步類型

• 防護(hù)等級；
  定義程序和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限

• 通訊；
  保留連接源

• Web；
  CPU 的 Web 服務(wù)器設(shè)置

• PROFIBUS DP 主站/從站接口;
  為分布式 I/O 分配用戶地址。

• PROFINET 接口；
  使用 NTP 處理時(shí)間同步參數(shù)

顯示功能與信息功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  發(fā)光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時(shí)器、I/O、總線故障以及運(yùn)行狀態(tài)，如RUN、STOP、Startup。

• 測試功能；
  可使用編程器顯示程序執(zhí)行過程中的信號狀態(tài)，可以不通過用戶程序而修改過程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。

• 信息功能；
  通過編程器以文本形式為用戶提供存儲能力信息、CPU的運(yùn)行模式，以及工作存儲器和裝載存儲器當(dāng)前的使用情況、當(dāng)前的循環(huán)時(shí)間和診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容。

集成的通訊功能

• 編程器/OP 通訊

• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊

• S7 基本通訊

• S7 通訊

• S5可兼容通訊

• 路由

• 數(shù)據(jù)記錄路由

• PROFIBUS DP 主站/從站

• 通過 TCP/IP、ISO-on-TCP 和 UDP 進(jìn)行開放式通訊

• PROFINET IO 控制器

• PROFINET CBA（基于組件的自動(dòng)化）

• Web 服務(wù)器

系統(tǒng)功能

CPU 具有廣泛的系統(tǒng)功能特性，諸如：診斷、參數(shù)賦值、報(bào)警、定時(shí)和測量等

1）控制操作：在中心控制室能對被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制，如啟停某一設(shè)備，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLC的某些參數(shù)等。
2）顯示功能：用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場被控設(shè)備的運(yùn)行工況，以及各現(xiàn)場的狀態(tài)參數(shù)。
3）數(shù)據(jù)管理：依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫，存儲生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，有利于優(yōu)化氧化溝的準(zhǔn)閉環(huán)控制，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。
4）報(bào)警功能：當(dāng)某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測量值超過給定范圍或某一開關(guān)量（如電機(jī)啟停、閥門開關(guān)）閥發(fā)生變位時(shí)，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的報(bào)警。
5）打印功能：可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印。打印方式可分為：定時(shí)打印、事件觸發(fā)打印。
4 系統(tǒng)構(gòu)成及其布局
如果采用常規(guī)PLC集中控制方式，將現(xiàn)場信號通過電纜連接到集中控制室內(nèi)的PLC上，由于工藝線路長、現(xiàn)場控制點(diǎn)分布范圍廣，需要敷設(shè)大量的電纜及橋架，且現(xiàn)場環(huán)境惡劣、其施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，根據(jù)工藝劃分，系統(tǒng)共設(shè)了兩個(gè)主站、兩個(gè)子站、兩個(gè)操作員站。采用西門子的S7-300系列PLC，主站采用CPU315-2DP，其帶有一個(gè)DP通訊口和一個(gè)MPI口。子站采用通用性較好的ET200M遠(yuǎn)程模塊，用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和控制，并借助PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線），方便控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立。其自控系統(tǒng)見圖2。
控制系統(tǒng)分為三個(gè)級別，即現(xiàn)場級、控制級、管理級。
（1）管理級
管理級集中監(jiān)控各個(gè)分站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。管理級現(xiàn)場總線選擇PROFIBUS-FMS總線，兩臺安裝組態(tài)軟件的冗余服務(wù)器作為PROFIBUS-FMS現(xiàn)場總線的操作員站，安裝在控制室內(nèi)，可以同時(shí)收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。服務(wù)器采用WinCC組態(tài)軟件，并配有服務(wù)器軟件包選項(xiàng)。
（2）控制級和現(xiàn)場級
控制級主要功能是接收管理層設(shè)置的參數(shù)或命令，對污水處理生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，將現(xiàn)場狀態(tài)輸送到管理層。根據(jù)本廠工藝流程和總平面布置，結(jié)合馬達(dá)控制中心MCC的位置和供配電范圍，按照控制對象的區(qū)域、設(shè)備數(shù)量，以就近采集和單元控制為劃分區(qū)域的原則，在進(jìn)水泵房、變電所設(shè)兩座現(xiàn)場主站PLC1、 PLC2。在加氯間、脫水機(jī)房設(shè)兩座現(xiàn)場子站，其中加氯間PLC1-1為進(jìn)水泵房PLC1的DP從站，脫水機(jī)房PLC2-1為變電所PLC2的DP從站。現(xiàn)場主站與現(xiàn)場子站之間采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線?，F(xiàn)場主站PLC1、PLC2分別由電源模塊PS 307、CPU315-2 DP模塊和通訊模塊CP343-5及相應(yīng)信號模塊SM組成?，F(xiàn)場子站采用ET200M遠(yuǎn)程單元，每個(gè)ET200M單元均由1個(gè)IMl53-2總線接口模塊和其它若干數(shù)字量、模擬量輸入輸出模塊組成。
進(jìn)水泵房現(xiàn)場主站PLC1監(jiān)控范圍為粗格柵、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵、沉砂池等，其主要控制對象為粗細(xì)格柵間的粗細(xì)格柵及進(jìn)水電動(dòng)閘門、進(jìn)水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂裝置和砂水分離等設(shè)備，此外，還負(fù)責(zé)進(jìn)水水質(zhì)如pH、SS（濁度測量）等參數(shù)的在線檢測。其I/O配置為：DI＝144、DO＝48、 A1＝16。
加氯間現(xiàn)場子站PLC1-1監(jiān)控范圍為加氯間、接觸池，其主要控制對象為加氯消毒等設(shè)備，此外其還負(fù)責(zé)出水水質(zhì)如：余氯、COD、流量等參數(shù)的在線檢測。其I/O配置為：D1＝48、DO＝16、AI＝8。
變電所現(xiàn)場主站PLC2監(jiān)控范圍為厭氧池、氧化溝、回流及剩余污泥泵房、二沉池，主要完成對處理工藝參數(shù)的監(jiān)測控制，如對溶解氧、污泥濃度、pH值、 ORP值等參數(shù)的測控。對曝氣設(shè)備、攪拌設(shè)備、排水設(shè)備、污泥回流及剩余泵、刮泥機(jī)等進(jìn)行操作控制，以滿足對處理出水水質(zhì)的要求。其I/O配置為：DI＝224、DO＝8O、A1=24。
脫水機(jī)房現(xiàn)場子站PLC2-1監(jiān)控范圍為脫水機(jī)房、儲泥池，其主要控制對象為儲泥池的攪拌器、電動(dòng)閥門，脫水機(jī)房的進(jìn)泥泵、輸送機(jī)、濃縮機(jī)、加藥系統(tǒng)等設(shè)備。其I/O配置為：DI＝48、DO＝16、Al＝8。
5 系統(tǒng)軟件
計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQLServer 2000中文版軟件。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用GE公司的iFIX3.5組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。
1）操作系統(tǒng)軟件Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)提供了一個(gè)快速、高效的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境，是目前使用廣泛的工控操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windows2000 server中文版配合Microsoft SQL2000使用，用來保存歷史數(shù)據(jù)。各工作站均采用Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。
2）iFIX3.5監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)系統(tǒng)的開關(guān)量、狀態(tài)量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在主工作站的界面上；對一些污水處理廠重要的物理量如各個(gè)進(jìn)水泵的電流、頻率、出口壓力等都實(shí)時(shí)顯示在主上作站的主界面上，便于調(diào)度員及時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
3）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上安裝Microsoft SQL2000中文版數(shù)據(jù)庫軟件，用來儲存整個(gè)污水廠重要的歷史數(shù)據(jù)，通過iFIX3.5與 Microsoft SQL 2000的通訊來讀取歷史數(shù)據(jù)。單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以避免因?yàn)橄到y(tǒng)局部故障導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。
4）STEP7可以利用IEC-1131標(biāo)準(zhǔn)中八種編程語言中的6種（STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL）進(jìn)行編程、本系統(tǒng)利用STEP7對西門子可編程序控制器進(jìn)行配置、編程

S7-300 PLC系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成：