西門子PLC模塊6ES7215-1BG40-0XB0

西門子PLC模塊6ES7215-1BG40-0XB0

通訊接口:

PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。

在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個方面來考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會造成一定浪費(fèi)。

要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。

另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的 60 ％； PLC 每個輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力（ A/ 點(diǎn)）也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。

PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點(diǎn)的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘 5 字 / 點(diǎn)來估算；計數(shù)器/ 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運(yùn)算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計者，選擇容量時留有裕量要大些。

（ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇

PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。

（ 4 ）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型

不同的負(fù)載對 PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

可選

作為 PPI接口，用于編程功能、HMI 功能（TD 200、OP），S7-200 內(nèi)部 CPU / CPU 通信（9.6/19.2/187.5 kbps），或作為 MPI從站，用于和 MPI 主站（S7-300 / -400、OP、TD、按鈕板）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

用戶可編程接口（FreePort），帶中斷能力，用于和非西門子設(shè)備進(jìn)行串行數(shù)據(jù)交換，例如在 ASCII 協(xié)議下、波特率為 1.2/2.4/4.8/9.6/19.2/38.4/57.6/115.2 Kbit/s時，可將 PC / PPI 電纜用作為 RS 232/ RS 485 適配器。

擴(kuò)展總線：
連接擴(kuò)展模塊 (只能使用 22x 系列的擴(kuò)展模塊)。

中斷輸入：
對過程信號的上升沿或下降沿作出*速響應(yīng)

高速計數(shù)器：
6 個高速計數(shù)器(30 kHz), 可通過參數(shù)設(shè)置使能和復(fù)位輸入，具有2個單獨(dú)的輸入端，可同時用作增/減計數(shù)器；或者可以連接2個具有90°相差脈沖列(4x20 kHz)的增量編碼器。o.

通過數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行*擴(kuò)展(擴(kuò)展模塊，選件)。

仿真器（可選）：
用于集成輸入的仿真和用戶程序的檢驗(yàn)。

模擬電位計:
2 個模擬電位計，可在日常工作中用作一個設(shè)定值計數(shù)器，例如設(shè)定時間。

脈沖輸出：
2 個高頻脈沖輸出（大 20 kHz）；用于定位任務(wù)及通過電源電路控制調(diào)頻電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。

實(shí)時時鐘：
例如用于給報文加時間標(biāo)記、紀(jì)錄機(jī)器運(yùn)行時間或用于基于時間的過程控制。

EEPROM 子模塊(選件):
用于保存完整的 STEP 7-Micro/WIN 用戶程序及其它文檔。
用于支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄功能和配方管理。
允許快速修改程序(即使沒有編程器)和其它程序歸檔。

通過電池提供長時間后備：
可將存儲時間提高到200天。無電池模塊時，用戶數(shù)據(jù)（如存儲器位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊、定時器和計數(shù)器）通過內(nèi)部的超級電容進(jìn)行保護(hù),大約 5 天?？纱嬗脩舫绦?免維護(hù))。電池模塊插入存儲器子模塊插槽中

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保存編譯硬件組態(tài)

點(diǎn)擊硬件下載，系統(tǒng)會提示硬件下載的模式，由于*使用的CPU均處于STOP狀態(tài)，此時只能選擇“Download in STOP mode"；

圖11 硬件下載

點(diǎn)擊OK，選擇要下在硬件的目標(biāo)CPU對象，此處選擇：CPU 414-4H Rack0 Slot3上的CPU 414-4H。

圖12 選擇下載的目標(biāo)CPU

點(diǎn)擊OK彈出選擇實(shí)際節(jié)點(diǎn)的對話框，可以通過“View"按鈕刷新可以訪問到的節(jié)點(diǎn)信息。

圖13 確定實(shí)際的下載目標(biāo)

圖14 確定實(shí)際的下載目標(biāo)

點(diǎn)擊OK下載硬件，硬件下載結(jié)束，可能當(dāng)前兩CPU仍舊處于 STOP模式,此刻可以通過手動觸發(fā)運(yùn)行來啟動CPU，具體做法就是，首先將已經(jīng)下載了硬件的CPU撥到RUN(如果其功能撥碼已經(jīng)處于RUN上請先將撥碼撥到STOP再撥到RUN上)，然后運(yùn)行另外一個CPU。
在線監(jiān)控一下硬件，H系統(tǒng)處于冗余運(yùn)行狀態(tài)：

圖15監(jiān)控CPU的運(yùn)行狀態(tài)

下載相關(guān)的組織塊到 CPU中；