西門子CPU416-3*處理器模組

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上海晉營自動化科技有限公司

 
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西門子CPU416-3*處理器模組

西門子S7-200系列PLC控制器 功能與設計
CPU單元設計
集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA。可用作負載電源。
不同的設備類型
CPU 221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。
本機數字量輸入/輸出點
CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 224XP具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。
本機模擬量輸入/輸出點
CPU 224XP具有2個輸入點，1個輸出點。
中斷輸入
允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。
高速計數器   電 話：（同號）
-CPU 221/222
4個高速計數器（30KHz），可編程并具有復位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器
-CPU 224/224XP/226
6個高速計數器（30KHz），具有CPU 221/222相同的功能。
模擬電位器
CPU 221/222 1個
CPU 224/224XP/226 2個
2路高頻率脈沖輸出（***20KHz），用于控制步進電機或伺服電機實現定位任務。
實時時鐘
例如為信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對過程進行時間控制。
EEPROM存儲器模塊（選件）
可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。
電池模塊
用于長時間數據后備。用戶數據（如標志位狀態，數據塊，定時器，計數器）可通過內部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。
編程
STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能進行編程。同時也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1軟件包，但是它只支持對S7-21x同樣具有的功能進行編程。
STEP 7-Micro/DOS不能對CPU 221/222/224/224XP/226編程。如果使用PG/PC的串口編程，則需要使用PC/PPI電纜。
如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件，則也可以通過SIMATIC CP 5511或CP 5611編程。在這種情況下，通訊速率可高達187.5kbit/s。 可以利用PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7-200 CPU 連接到許多和RS-232標準兼容的設備。
有兩種不同型號的 PC/PPI 電纜：
帶有RS-232口的隔離型 PC/PPI 電纜，用5個DIP開關設置波特率和其它配置項

• 用戶友好的接線；
  Sub-D 插座易于接觸，操作方便。
• CP 443-5 基本型無須風扇就可操作。不需要備用電池或存儲器模塊
• 在使用 SEND/RECEIVE 時，可操作模塊的數目取決于所用的 S7-400 CPU。

CP 443-5 基本型 在 PROFIBUS 總線系統上利用一些不同的通信服務：

• 編程器/OP 通訊
• S7 通信（S7 控制器）。
• 開放式通訊 (SEND/RECEIVE)
• PROFIBUS FMS (符合 IEC 61158/61784)
• 時間同步

• 多層軟件結構

  通過 SIMOTION，帶有眾多不同機器的運動任務可輕松、統一地執行。

  為了方便任務的執行，一個非常特別的多層軟件結構被選擇作為運行系統。所有 SIMOTION 設備都提供了 PLC 功能等基本功能，帶有符合標準 IEC 61131-3 的一個指令集。用戶可使用隨附的工藝包和函數庫來擴展基本功能。

  可擴展的功能

  工藝包、函數庫和運行系統的多層結構相結合，可將 SIMOTION 的功能加以擴展。

  可伸縮

• 具有功能級別
• 具有廣泛功能的軟件模塊和技術功能包

• 使用靈活

• 由于使用集成、可自由編程的 PLC，因此符合 IEC 61131-3 標準
• 可無限使用的技術功能包
• 通過一個綜合指令集和符合 PLCopen 標準的功能塊而具有廣泛功能
• 可運轉伺服、矢量、步進和液壓驅動器
• 能夠將各種技術功能包和功能庫組合在一起

• 可擴展

• 由于功能庫中的標準功能

• 技術功能包

  每個技術功能包都為相關技術提供了完整功能。例如，運動控制功能包提供了用于精確定位運動的所有功能（包括凸輪系統）。

  它還負責處理與驅動器之間進行的設定點和實際值循環交換，包括位置控制、運動曲線的計算、運動的刪除和超控、歸位功能、編碼器切換、軸的釋放、狀態信息，等等。

  

  除運動控制工藝包（包括定位、同步操作、輸出凸輪和路徑插補）之外，還提供了用于其他技術的功能包，如溫度控制。

  

  功能庫

  功能庫提供了標準功能

• 用于集成 I/O 模塊（如計數器模塊、通信模塊、AS-Interface）
• 用于擴展系統功能（如閉環控制器）

• 模塊化用戶功能也可存儲為庫，以便在項目中以標準形式執行。

   

編程器/OP 通訊

編程器/OP通訊，連接到網絡的所有S7站都可以遠距編程。

• S7路由
  借助于路由，可以跨網絡使用編程設備通訊。

S7 通訊

S7 通信用于以下的耦合連接：

• SIMATIC S7自動化系統之間
• 聯結到編程設備上（編程器/OP 通訊）
• 至 PC，
  例如，帶有 CP 5512、CP 5611 A2、CP 5621 和 SOFTNET-S7 或 CP 5613 A2、CP 5613 FO、CP 5614 A2 和 S7-5613
• 到操作員接口系統（OP）。
• CP 443-5 基本型 可在 SIMATIC H 系統中實現以用于冗余 S7 通訊。

開放式通訊 (SEND/RECEIVE)

基于 PROFIBUS 的第 2 層（FDL），CP 443-5 提供簡單的、優化的數據通信接口。使用該接口，可在 SIMATIC S5、SIMATIC S7 與 PC 之間實現集成的高性能通訊。它提供 SDA（PLC/PLC 連接）和 SDN（廣播/多播）服務。

可能與下列自動化系統進行通信：

• SIMATIC S7
  帶 CP 342-5、CP 343-5、CP 443-5 擴展型和基本型
• SIMATIC S5
  具有 S5-95U，帶 PROFIBUS 接口，、而 S5-115U/H、S5-135U、S5-155U/H 帶 CP 5431 FMS/DP
• SIMATIC 505
  帶 CP 5434-FMS
• PCs
  帶有 CP 5512、CP 5611 A2、CP 5621、CP 5613 A2、CP 5613 FO、CP 5614 A2 的 PC
• 配有一個 FDL 接口的其他類型系統。

功能呼叫必須與 SEND/RECEIVE（PLC-SEND/PLC-RECEIVE）一起使用，并且必須集成到 STEP7 應用程序。

PROFIBUS-FMS

根據 IEC 61158/61784，PROFIBUS FMS 允許通過各種 FMS 服務來傳輸消息。

• READ，WRITE；
  用來讀取或寫入來自于用戶程序（通過變量索引或變量名）的通訊方變量，用于將自身變量值傳輸到通訊方。
  支持對變量值的部分訪問。通訊通過非循環連接（主站/主站，主站/從站）、通過帶從站激活的非循環連接以及循環連接（主站/從站）進行處理。
• INFORMATION REPORT（信息報告）；
  （報告）允許通過一臺 FMS 服務器進行變量的未確認傳輸。尤其是，對于廣播 FMS 連接的傳輸，常采用這種任務類型。
• IDENTIFY（識別）；
  用來詢問通訊方的識別特征
• STATUS（狀態）；
  用來詢問對方的狀態。

時間同步

CP 443-5 Basic 通信處理器能夠從 S7-400 CPU 將時間傳送到 PROFIBUS。相反，S7-400 CPU 的 CP 443-5 Basic 可提供 PROFIBUS 上的當前時間。

診斷數據

通過 STEP S7，可提供豐富的診斷選項，包括：

• CP 的狀態
• 一般診斷與統計功能
• 連接診斷
• 總線統計
• 報文緩沖區

組態

組態 CP 443-5 基本型的完整功能需要 STEP 7 V5.1 SP2 或更高版本。在 V5 或更高版本的 STEP 7 中，也可將 CP 的組態數據存儲在 CPU 上，即使電源出現故障，數據也能保留。因此，在更換模板時無需從編程器中重新裝載組態數據。在啟動時 CPU 會將組態數據傳送到通訊處理器中。CP 的組態數據可保存在 CPU 中。模塊可以不通過編程設備進行交換。

可以對所有連接到網絡的 SIMATIC S7 控制器進行組態和編程。

安裝 STEP 7 后，用于使用開放式通訊（SEND/RECEIVE）的功能塊放置在 SIMATIC NET 庫內。

• • SIPLUS 電源 6AG1 405-0KA02-2AA0,溫度范圍 -25 至 +60 °C, 用于中等負載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術規范類似于 6ES7 405-0KA02-0AA0 
     
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KA02-4AA0, 用于中等負載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術規范類似于 6ES7 407-0KA02-0AA0 
     
  • SIPLUS 電源 6AG1 407-0KR02-4AA0, 用于中等負載 (例如,氯/硫空氣中使用). 技術規范類似于 6ES7 407-0KR02-0AA0
  •  

系統上位機選用HMI b7s515型號觸摸屏以實現系統運行的可視化監測與控制，下位機選用臺達系列PLC，主機CPU選用DVP40ES2，溫度模塊選用04PT-E2，AD模塊選用04AD-E2。擴展模塊還可加入功率變送器，監測電磁閥，循環泵以及輔助熱源的功率，如圖2所示。

　　(1)溫度傳感器所測得溫度相關信號經PT模塊轉化為數字量后傳回PLC的CPU，PLC的狀態反應到觸摸屏上，實現數據的實時監控，如圖3所示。

　　圖3 溫度傳感器PT100與DVP04PT模塊的外部接線圖

　　(2)水箱液位傳感器測得電信號后，經液位變送器將電信號轉化為4-20mA的標準電流信號后，經AD模塊轉換為數字量信號傳回PLC，PLC根據設定值做出判斷，控制水箱電磁閥的開啟與斷開，如圖4所示。

　　圖4 液位變送器與04AD-E2模塊的外部接線圖

　　另外，各溫度傳感器的測量溫度直接代表各個組成部分的溫度，以此來控制系統的運行，因此，溫度傳感器的安裝位置極其重要。溫度傳感器安裝處的水溫必須能代表所測部分的平均溫度。

　　5 電氣控制系統軟件開發

　　(1)WPL Soft開發PLC控制程序

　　WPL Soft為臺達電子可編程控制器DVP系列在Windows存在系統環境下所使用的程序編程軟件，臺達PLC采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。

　　系統控制的關鍵是溫度、液位的比較，通過PLC的比較指令可方便的實現。

　　各擴展模塊讀取參數的頻率、精度是本控制系統的關鍵，臺達PLC提供的溫度控制模塊、AD轉換模塊可以輕松的實現系統的自動化精確控制。

　　(2)觸摸屏人機界面(HMI)程序

　　觸摸屏替代鼠標及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設備，是人與控制系統之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，包括遠距離的信息傳遞與控制，是控制系統的重要組成部分。在PLC控制程序中加入開關量，與HMI的寄存器相關聯，實現HMI與PLC的關聯，如圖5所示。

　　圖5 PLC程序控制集熱循環泵的啟動與停止

SINAMICS G180 緊湊型變頻調速柜是按照相關標準與規定制造的，因此適合在范圍內使用（請參見技術數據）。

使用

SINAMICS G180 變頻調速柜的制造符合相關標準和導則，因此適合在世界任何地方使用（技術數據）。

SINAMICS G180 緊湊型柜體

SINAMICS G180 緊湊型變頻調速柜適用于以下額定電壓和額定功率：

SINAMICS G180 緊湊型柜體額定電壓和額定功率概述

• 堅固、緊湊的鋁制外殼
• IP20 防護等級，可選用頂部 IP21 防護蓋
• 便利的端子隔室用于在設備內進行符合 NAMUR NE 37 的 EMC 電纜連接
• 根據雇員協會法規 (BGV A3) 提供全面接觸防護
• 作為標準件安裝的直流電抗器用于降低諧波，THD I 5th < 40 %
• 作為標準件安裝的 dv/dt 濾波器用于降低電機中的電壓峰值

技術規范

重要的指令和標準見下表。這些標準和指令都是 SINAMICS G180 緊湊柜的設計基礎（必須嚴格遵守）以實現在功能上和運行時都安全的電磁兼容性配置。

適用于緊湊型柜體的標準

1) 根據要求

常規技術數據