西门子S7-400可编程控制器CPU416F-3PN/DP 量大从优

S7-400 CPU 的 MPI/DP 接口在出厂时会被设置为
MPI 接口且分配地址 2。
属性
MPI 表示用于 PG/OP 连接或用于 MPI 子网上的通信的 CPU 接口。
所有 CPU 上的默认波特率将设置为 187.5 kbps，且特率为 12 Mbps。 请确保使用的网络电缆支持预设的波特率。
CPU 通过 MPI 接口自动广播其组态的总线参数（例如波特率）。 这样，例如编程设备就可以提供正确的参数并自动连接到 MPI 子网。 总线参数与 CPU 中设置的总线参数不同的节点无法在 MPI 子网上运行。
时间同步
可通过 CPU 的 MPI 接口同步时间。 CPU 可以为主站或从站。
作为 PROFIBUS DP 接口的 MPI 接口
还可以将 MPI 组态成 PROFIBUS DP 接口。用户可以在 STEP 7 的 HW Config 中相应编辑 MPI 参数。此组态允许您设置 DP 网段（多包括 32 个从站）。
DI（Digital Input）开关量输入，
亦称数字量输入。以开关状态为输出的传感器，如水流开关、风速开关、压差开关等，将高/低电平（相当于开关）两种状态输入到控制器，控制器将其转换为数字量1或0，进而对其进行逻辑分析和计算，这种控制器通道即为DI通道。
DO（Digital Output）开关量输出，
亦称数字量输出，它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平，通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作，也可驱动指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
AI（Analogy Input）模拟量输入，
模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等，这些物理量由相应的传感器感应测得，往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输。
AO（Analogy Output）模拟量输出，
模拟量输出的信号是电压（如0~5V、0~10V间的电压）或电流（如0~10mA间的电流），其输出电压或电流的大小由控制软件决定。
通过 MPI 以及“全局数据通信”服务，联网的 CPU 可以相互循环交换数据（多可达 16 个 GD 数据包，每个循环的大 GD 数据包大小为 64 字节）。例如，CPU 可以访问另一个 CPU 的数据/位存储器/过程映像。若网络上连接有 S7-300，则数据交换限制为大 22 字节。全局数据通信可通过 MPI 来实现。可使用 STEP 7 来执行组态。在分段式 CR2 安装机架中，两个 CPU 可以使用 GD 并通过 C 总线通信。
通信功能
通过系统内集成的块，可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。
这些服务包括：
通过 MPI 和 PROFIBUS S7 进行的 S7 通信。
通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。
通过可加载的块，可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。
这些服务包括：
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通信。
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通信（通过 PROFIBUS/工业以太网进行的开放式用户通信）。
与全局数据不同的是，必须建立通信连接才能实现通信功能。
416F-2, *处理器，带： 内存 5.6 MB， （2.8 MB 代码，2.8 MB 数据）， 1. 接口 MPI/DP 12 MBIT/S， * 2 个 PROFIBUS DP 接口 可随软件包使用 分布式安全自 V5.2+SP2 版起
中低端紧凑型控制器
大规模集成，节省空间，功能强大
具有出色的实时性能和功能强大的通信选件：
带有集成 PROFINET IO 接口的控制器，可与 SIMATIC 控制器、HMI、编程设备和其它自动化组件进行通信
所有 CPU 都可用于单机模式、网络以及分布式结构
安装、编程和操作为简便
集成式 Web 服务器，带有标准和用户特定 Web 页面
数据记录功能，用于归档用户程序的运行数据
强大的集成工艺功能，如计数、测量、闭环控制和运动控制
集成数字量和模拟量输入/输出
灵活的扩展设备
可直接用于控制器的信号板卡
可通过 I/O 通道对控制器进行扩展的信号模块
附件，如电源、开关模块或 SIMATIC 存储卡等
使用USS协议的步骤：1）安装指令库后在STEP7-Micro/win32指令树的/指令/库/USS PROTOOL文件夹中将出现8条指令，用它门来控制变频器的运行和变频器参数的读写操作，这些子程序是西门子公司开发的用户不需要关注这些指令的内部结构，只需要在程序中调用即可。2）调用USS—INIT初始化改变USS的通讯参数，只需要调用一次即可，在用户程序中每一个被激活的变频器只能用一条USS-DRIVE-CTRL指令，可以任意使用USS-RPM-X 或USS-WPM-X指令，但是每次只能激活其中的一条指令。3）为USS指令库分配V存储区。在用户程序中调用USS指令后，用鼠标点击指令书中的程序块图标，在探出的菜单中执行库内存命令，为USS指令库使用的397个字节的V存储区起始地址，4）用变频器的操作面板设置变频器的通讯参数，使之与用户程序中所用的波特率和从站地址相一致。5）连接CPU和变频器之间的通讯电缆，为了提高看干扰能力好采用屏蔽电缆。
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。工作速度很快，能带的输入输出模块的数量很多，输入和输出模块的种类也很。例如，这允许您使用诸如变量表(VAT)这样的工具来控制和监视变量。’l维修中多次使用回流焊、热风。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，浔之漫智控技术（上海）有限公司值也不**过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。S7-300有两种类型：纺织机械精益的成功实施并不难，关键在于的决心与管理层观念的转变。近年来，我国工业绿色低碳转型取得了显著成效。处理时需要加负荷分配控制。它也是由各个单元的组合构成。6结束语这样，ABB变频器与S7-300PLC的连接已经基本建立，可以通过编写程序通过PLC来控制变频器的启、停、速度给定等各项功能，来满足工艺要求。一个项目（Project）包括的基本组件有程序块、数据块、系统块、符号表、状态图表、交叉引用表。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。金融服务集团帮助西门子其他业务集团把握商机，支持开发新客户和加强与现有合作伙伴的财务决策者的关系。向内部电路输入信号。丰富的扩展模块4.2步进电机的选择300中型控制系统一般来说，当遇到西门子变频器故障时，再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。
CPU 1517-3 PN/DP 是具有较大容量程序及数据存储器的 CPU，适用于除集中式 I/O 外还包含分布式自动化结构的应用中要求十分苛刻的任务。
可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系统（PROFINET 智能设备）。集成式 PROFINET IO IRT 接口设计为 2-端交换机以便在系统中设立总线型拓扑。
附加的集成 PROFINET 接口，具有单的 IP 地址，可用于网络分离等。
分布式 I/O 可通过 PROFIBUS 以及集成 PROFIBUS 接口进行连接。
另外，CPU 还提供全面的控制功能，并能够通过标准化的 PLC-open 块连接变频器

PLC及其程序设计
2.1 SIMATIC S5-115U硬件组成及编程概要
可编程序控制器SIMATIC S5-115U采用标准的模块式结构，电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上，并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板，输入、输出模件和存储器的精细分级，使得这种装置具有较强的配置适应能力；通过通讯处理器和局部网，可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。
SIMATIC S5-115U的编程语言是STEP5，有3种表达方法，即控制系统流程图CSF，梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL接近于机器内部的控制程序，功能也比前两种方法丰富得多，因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。
STEP5的大特点是采用了结构化编程方法，并提供大量标准功能块如乘功能块FB242、通讯功能块FB244等，使得编程工作大大简化，而且所编程序条理清晰，易于读懂、修改和测试，这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。
要完成复杂任务，可以把整个程序分成一个个立的程序块，STEP5有5种块类型，即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB)，其中组织块(OB)用以管理用户程序，形成了操作系统和控制程序之间的接口，所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能，这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的，也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送，用到这些功能时可以直接调用这些功能块。
将通过背板总线和基本连接器，由安装在机架左侧插槽中的电源模块为插入机架的模块
提供所需的工作电压(5 V 用于逻辑控制器，24 V 用于接口模块)。
对于本地连接，还可通过 IM 460-1/IM 461-1 接口模块为 ER 供电。
发送 IM 460-1 两个接口中的各个接口多可通过 5 A 的电流，即多可为本地连接中的
每个 ER 提供 5 A 的电流。
I/O 总线
I/O 总线是并行背板总线，设计用于快速交换 I/O 信号。 每个机架均有一条 I/O 总线，对
信号模块的过程数据进行时间要求严格的访问均通过 I/O 总线进行。)
通讯总线(C 总线)
通讯总线(C 总线)是串行背板总线，设计用于快速交换与 I/O 信号相应的大量数据。 除机
架 ER1 和 ER2 外，其余每个机架均有一条通讯总线。
带有 I/O 总线和通讯总线的机架
下图显示了带有 I/O 总线和通讯总线的机架。每个插槽中都有 I/O 总线和通讯总线连接
器。 交付机架时，这些连接器由外盖加以保护。
分段 CR
属性
“分段”特性与 CR 的组态相关。 在非分段 CR 中，I/O 总线是连续的，且所有 18 个或 9 个
插槽互连在一起；而在分段 CR 中，I/O 总线由两个 I/O 总线段组成。
分段 CR 具有以下重要特性：
● 通讯总线是连续的(全局)，而 I/O 总线分为两个 I/O 总线区段，分别有 10 个和 8 个插
槽。
使用电源装置时，要确保次级线圈不与保护接地导线连接。
24 VDC 电源过滤
在使用未接地组态的电池为 S7-400 供电时，必须为 24 VDC 电源提供干扰抑制。 请使用
西门子电源电缆过滤器，例如 B84102-K40。
隔离监视
如果双重故障可导致安装进入危险状态，则必须提供隔离监视。
未接地操作实例
只有已组态带本地连接的 S7-400，并且在 CR 中将整个安装接地，才可在未接地组态中
操作 ER。

国内发展及应用概况
我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：顺序控制器（1973～1979）——一位处理器为主的工业控制器（1979～1985）——8位微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）。在对外开放政策的推动下，国外PLC产品大量进入我国市场，一部分随成套设备进口。如宝钢一、二期工程就引进了500多套，还有咸阳显象管厂、秦皇岛煤码头、汽车厂等。现在，PLC在国内的各行各业也有了较大的应用，技术含量也越来越高。
这种类型的RTU装置直接使用A／D转换元件对交流电量进行采集计算，*变送器之类的转换设备，但需要快速的数字处理单元进行配合，以对采集到的数据进行分析、综合。它不仅可以反映电量的瞬时变化，而且可以进行谐波分析，计算频率，简单地实现电能量总加功能。它们多使用微型计算机（如8 X86等）配合多个单片机（如8051、8098等）、并加上大量的A／D转换电路，来实现开关量、模拟量的采集。
当前在数字技术得到充分发展和应用的情况下，交流采样方案是配网自动化的一个合理选择。它以数字电路为主，辅以少量的模拟电路，功能强大，扩充容易，可靠性较直流采样方案有较大提高，综合成本低。
2．2 中低压配网自动化的应用特点
中低压配网自动化系统由主站、远方终端单元（RTU）、线路传感器、远方控制SF6 或真空开关、通信电缆等五个部分组成。中低压配电网自动化的应用有自己不同的特点：
a）传统的变电站RTU在功能上偏重遥信、遥测，但中低压配电网的自动化对象（开关房、开闭所和配电房）数目繁多，开关操作频繁，更注重遥信、遥控功能。
b）中低压配电网的自动化对象遍布城市、农村等各种不同环境，被不同层次的用电管理人员（包括农村电工）所操作。更要求其具有安装灵活、易操作、免维护、抗恶劣环境等特点。
c）应用于中低压配电网的RTU，在功能上应具有模块化结构，在硬件上要越简单、越可靠越好。好是同一套简单硬件，只要简单进行一下设置，就可以满足不同场合、不同规模的要求。
由此可见，有必要开发新型的、不同于传统结构的RTU，以适合中低压配电网自动化的特点和需要。
2．3 中低压配电网自动化RTU的PLC实现
可编程序控制器（programmable logic con－troller，PLC）技术经过几十年的发展，已经相当成熟。其品种齐全，功能繁多，已被广泛应用于工业控制的各个领域。用PLC来实现中低压配电网自动化的RTU功能，能够很好地满足RTU的特有的要求。在国内市场，有来自许多厂家的PLC产品。这些产品从简单到复杂，都自成系列，可以满足不同应用的要求。大多数中低档次的PLC产品，都包含有离散点输入和输出（点数的多少可以依据应用情况增减）、模拟采样输入、时钟、通信等功能。利用这类PLC的现成功能，可以方便地实现中低压配电网自动化的 RTU功能。使用PLC的离散输入点来实现遥信、用PLC的离散输出点来实现遥控、用PLC的模拟采样输入来实现遥测、用PLC的通信功能来实现和主机的通信。完成这些功能，都*额外的硬件，只需根据开关房的实际情况，对PLC进行简单编程即可。不仅如此，利用PLC的模拟输出功能，甚至还可以实现配电网的遥调。例如调节调压变压器的变比，调节静止无功补偿设备的电压、电流相角等。
这样一种基于PLC的中低压配电网自动化的RTU实现方案，完全可以满足中低压配网自动化的要求。它具有以下特点和优势：硬件结构简单，完全免维护；规模可大可小，只需将 PLC的扩展模块连接在一起，就可以实现遥控点、遥信点、遥测点的增加；抗恶劣环境；高可靠性；编程实现各种功能，免硬件调试；费用低廉。

西门子CPU312C 安装有：
微处理器
处理器处理每个二进制指令的时间达到 200 - 400 ns。
扩展存储器;
与执行相关的程序组件的 32 KB 高速 RAM（相当于约 10 K 指令）可以为用户程序提供足够的空间；
SIMATIC 微型存储卡（ 4 MB）作为程序的装载存储器,还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。
灵活的扩展能力;
多达 8 个模块,（1排结构）
MPI多点接口：
集成的 MPI 接口多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备,PC,OP 的 6 条连接。在这些连接中,始终为编程器和 OP 分别预留一个连接。通过“全局数据通讯”,MPI可以用来建立多16个CPU组成的简单网络。
内置输入/输出;
10个数字量输入(均可用于报警处理)和6个数字量输出,用于将过程信号连接到 CPU 312C。
S7-400 PLC是用于中、性能范围的可编程序控制器。
编程和工程工具 编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
人机界面软件 人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于级的WinCC。
SIMATIC 操作员面板正面的防护等级为 IP66/NEMA 4，具有较高的电磁兼容性 (EMC) 和的抗振性，适合在条件恶劣的工业环境中的机器设备级使用。由于其安装深度浅，设计紧凑，固定式操作面板设备可以安装在任何地方，即使在空间有限的地方也可照常安装。对于分布式组态，还可以提供防护等级为 IP65/NEMA 4 的设备。
移动型面板以其坚固、耐冲击的设计和防护等级 IP 65，尤其适用于工业应用。它们重量轻，具有人机工程学设计，因此操作简便、容易。
只需一套工程工具，即可胜任所有应用
SIMATIC WinCC（TIA 博途）是一种工具，用于统一组态所有 SIMATIC 人机界面面板以及基于 PC 的系统。如有要求可提供其它型号。使用 ProTool 进行组态，简单而又。*编程知识。
一旦生成了组态，可以简便地将它们用于整个产品系列键盘只需组态，*编程。
完全集成的自动化的元件
西门子通过全集成自动化理念，“一站式”提供全面、模块化且相互匹配的自动化解决方案组件，而全集成自动化是世界上为的自动化解决方案之一。SIMATIC WinCC (TIA Portal) 是全集成自动化概念不可分隔的一部分。这提供了性的优势。由于组态/编程、数据管理与通信具有上的统一性，对自动化解决方案进行组态的成本被大大降低。
各种自动化系统的开放性
尽管面板可被统一地集成到 SIMATIC 系统中，但它们也可用于连接到众多不同厂商的 PLC。标准供货范围内包含有综合系列驱动程序。
创新性的操作员控制和监视
SIMATIC 人机界面面板方便创新的操作员控制和监视，坚固耐用、稳定、简单。尤其是在舒适型面板上，标准硬件和软件接口（例如，MMC/SD 卡、USB、以太网、PROFINET、PROFIBUS DP、Visual Basic 脚本或客户特定的 ActiveX 控件）为办公环境提供了更大的灵活性和开放性。
S5的用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，当然强烈的电磁干扰也会引起程序出错。
有EPROM存储卡及插槽的PLC恢复程序就相当简单，将EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能解决问题;没有EPROM子卡的用户就要利用PG的联机功能将正确的程序发送到PLC上
当系统在上电状态下检测不到单元通讯时，报光纤故障。功率单元控制电源是否正常(正常时，绿色指示灯亮)，否则更换功率单元;功率单元以及控制器的光纤连接头是否脱落，光纤是否折断。 但是在光伏电站里，太阳能光伏电池组件，局部的阴影、不同的倾斜角度及面向方位、污垢、不同的老化程度、细小的裂缝以及不同光电板的不同温度等容易造成系统失配导致输出效率下降的弊端，进而导致整体的输出功率大幅降低，因此这也成为集中式逆变器难以解决的问题。为了解决这一问题，近年来出现即“微逆变器”及“微型转换器”新架构。既在每个太阳能电池模块配备微型逆变电源，通过对各模块的输出功率进行优化，使得整体的输出功率化。
PLC中工程量转换的基本方法
1、基本概念
我们生活在一个物质的世界中。世间所有的物质都包含了化学和物理特性，我们是通过对物质的表观性质来了解和表述物质的自有特性和运动特性。这些表观性质就是我们常说的质量、温度、速度、压力、电压、电流等用数学语言表述的物理量，在自控领域称为工程量。这种表述的优点是直观、容易理解。在电动传感技术出现之前，传统的检测仪器可以直接显示被测量的物理量，其中也包括机械式的电动仪表。
2、标准信号
在电动传感器时代，控制成为可能，这就需要检测信号的远距离传送。但是纷繁复杂的物理量信号直接传送会大大降低仪表的适用性。而且大多传感器属于弱信号型，远距离传送很容易出现衰减、干扰的问题。因此才出现了二次变送器和标准的电传送信号。二次变送器的作用就是将传感器的信号放大成为符合工业传输标准的电信号，如0－5V、0－10V或4－20mA（其中用得多的是4－20mA）。而变送器通过对放大器电路的零点迁移以及增益调整，可以将标准信号准确的对应于物理量的被检测范围，如0－100℃或-10－100℃等等。这是用硬件电路对物理量进行数学变换。控制室的仪表将这些电信号驱动机械式的电压表、电流表就能显示被测的物理量。对于不同的量程范围，只要更换指针后面的刻度盘就可以了。更换刻度盘不会影响仪表的根本性质，这就给仪表的标准化、通用性和规模化生产带来的无可的好处。
3、数字化仪表
到了数字化时代，指针式显示表变成了更直观、更的数字显示方式。在数字化仪表中，这种显示方式实际上是用纯数学的方式对标准信号进行逆变换，成为大家习惯的物理量表达方式。这种变换就是依靠软件做数算。这些运算可能是线性方程，也可能是非线性方程，现在的电脑对这些运算是易如反掌。
4、信号变换中的数学问题
信号的变换需要经过以下过程：物理量－传感器信号－标准电信号－A/D转换－数值显示。
声明：为简单起见，我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。
假定物理量为A，范围即为A0－Am，实时物理量为X；标准电信号是B0－Bm，实时电信号为Y；A/D转换数值为C0-Cm，实时数值为Z。
ASCII 输出数字格式
正值写入输出缓冲区时不带符号。
负值写入输出缓冲区时带前导负号 (-)。
小数点左侧的前导零会被隐藏，但与小数点相邻的数字除外。
输出字符串中的值为右对齐。
实数：小数点右侧的值被舍入为小数点右侧的位数。
实数：输出字符串的大小必须比小数点右侧的位数多至少三个字节
输出字符串的长度始终为 8 个字符。输出缓冲区中小数点右侧的位数由 nnn 字段分配。nnn 字段的有效范围是 0 到 5。如果分配 0 位数到小数点右侧，则转换后的值无小数点。
对于 nnn 大于 5 的值，输出为 8 个 ASCII 空格字符组成的字符串。c 位使用逗号
(c=1) 还是小数点 (c=0) 作为整数部分与小数部分之间的分隔符。格式的有效 4 位必
须是零。
下图还给出了值的示例，其格式为：使用小数点 (c = 0)，小数点右侧有三位数 (nnn =
011)。OUT 处的值为下一字节地址中存储的字符串的长度。
输出字符串的长度始终为 12 个字符。输出缓冲区中小数点右侧的位数由 nnn 字段。
nnn 字段的有效范围是 0 到 5。如果分配 0 位数到小数点右侧，则该值不显示小数点。对
于 nnn 大于 5 的值，输出为 12 个 ASCII 空格字符组成的字符串。c 位使用逗号
(c=1) 还是小数点 (c=0) 作为整数与小数部分之间的分隔符。格式的高 4 位必须是零。
下图还给出了一个值的示例，其格式为：使用小数点 (c = 0)，小数点右侧有四位数 (nnn
= 100)。OUT 处的值为下一字节地址中存储的字符串的长度。
CPU 使用的实数格式多支持 7 位有效数字。尝试显示 7 位以上有效数字会产生舍入错
误。
输出字符串的长度由 ssss 字段。0、1 或 2 个字节大小无效。输出缓冲区中小数点右
侧的位数由 nnn 字段分配。nnn 字段的有效范围是 0 到 5。如果分配 0 位数到小数点右
侧，则该值不显示小数点。如果 nnn 大于 5，或者因分配的输出字符串长度太小而无法存
储转换的值，则会用 ASCII 空格字符填充输出字符串。c 位使用逗号 (c=1) 还是小数
点 (c=0) 作为整数与小数部分之间的分隔符。
下图还给出了一个值的示例，其格式为：小数点 (c = 0)，小数点右侧有一位数 (nnn =
001)，输出字符串的长度为 6 个字符 (ssss = 0110)。OUT 处的值为下一字节地址中存储
的字符串的长度。
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