西门子卡件6ES7414-2XK05-0AB0 量大从优

介绍了针对西门子S7-300/400系统供电设计的一般原则，详细介绍了针对CPU电源、机架电源、模块工作电源、传感器电源的设计原则，给出了详细的处理措施，另外还对S7-300/400 110模块的接线的一些注意事项进行了汇总，希望通过本文档，能给用户以工程实施的帮助和。
工业现场严重的干扰，会通过工控机电源对工控系统造成严重危害，供电系统设计的好坏直接影响到控制系统的可靠性。对于应用PLC的工控系统，在设计供电系统时应考虑下列因素：供电与接地系统的合理设计；电源系统的抗干扰性；外部设备失电时不应影响P LC的供电，控制系统不允许断电的场合供电电源的冗余等．西门子S7-300/400系列可编程控制器是为工业控制设计的，对于S7-300/400来说，电源系统一般会设计到三种电源类型：CPU电源，模块工作电源，传感器电源，如何合理布局三种电源对系统的工作稳定性至关重要，合理的电源设计才能保证整个系统的可靠．
介绍了针对西门子S7-300/400系列可编程控制器的抗干扰措施，从系统设计阶段（包括硬件和软件方面）及系统安装阶段详细分析了抗干扰措施的方法和步骤，希望能给使用S7-300/400系列可编程控制器用户入门。
西门子S7-300/400系列可编程控制器是为工业控制设计的，在设计和制造过程中SIEMENS采取了多层次抗干扰措施，使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。运行的稳定性和可靠性很高，S7-300/400平均无故障工作时间高达几万小时。随着计算机技术的发展，S7-300/400的功能也越来越强，使用越来越方便，因此在工业控制系统中使用日益广泛。但是，产品的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提，还必须在设计和安装S7-300/400系统过程中采用相应的措施，才能保证系统可靠工作．在S7-300/400使用现场的情况往往比较复杂，常常存在各种不同配电、控制及驱动设备，各个设备之间控制电缆的铺设也很接近，这就造成了干扰的产生。电网的波动、大功率用电设备电缆线及其本身产生的电磁斜波，另外一些自然环境如闪电等都会对S7-300/400的正常工作造成影响。
输入电流微处理器;处理器处理每条二进制指令执行时间约为 50 ns，每条浮点数运行指令约为 450ns。384 KB 主存储器（相当于大约 128 K 条指令）
与程序组件执行相关的大容量工作存储器为用户程序提供了充分的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡（大为 8 MB）也允许将可以项目（包括符号和注释）保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理
灵活的扩展
多达 32 个模块（4 层结构）
MPI/DP 组合接口
集成的 MPI/DP 接口多能同时建立 16 个与 S7-300/400的连接或与编程器、PC 和 OP 的连接。 在这些连接中始终分别为 PG 和 OP 各保留一个连接
MPI 可以通过“全局数据通讯”与多32个CPU组建简单的网络
该接口可从MPI接口重新设置为DP接口
PROFIBUS DP 接口
DP 接口可用作 DP 主站或 DP 从站运行。在该接口上，PROFIBUS DP从站可在等时模式下运行．全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。这将增加 DP V1 标准从站在诊断和参数赋值能力的范围
以太网接口
CPU 315-2 PN/DP 的* 2 个内置接口是一个基于以太网 TCP/IP 的 PROFINET 接口，带有双端交换机
它支持下列协议：
S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据通讯
通过 STEP 7 进行编程、启动和诊断的 PG/OP 通讯
与HMI和SCADA连接的PG/OP通讯
在PROFINET上实现开放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP （RFC1006）通讯
SIMATIC NET OPC-Server用于与其它控制器以及CPU自带的I/O设备进行通讯
数据存储器PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据(如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等)和组态数据(如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等)，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要*保存，所以采用随机存取存储器RAM。RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容
运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。4I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出
（1）单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数。即只有一个脉冲输入端，通过高速计数器的控制字节的*3位来控制作加计数或者减计数。该位=1，加计数；该位=0，减计数。如图1所示内部方向控制的单路加/减计数
（2）单路脉冲输入的外部方向控制加/减计数。即有一个脉冲输入端，有一个方向控制端，方向输入信号等于1时，加计数；方向输入信号等于0时，减计数。如图2所示外部方向控制的单路加/减计数
1　创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务这个项目下执行
2　组态一个站，组态一个站就是你要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等
3　组态硬件，组态硬件就是在组态表中你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值
4　组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改
5　定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代地址。符号的命名一般用字母编写不**过8个字节
6　创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）
7　下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下

工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。
通常情况下，机械、设备生产线等的负载指恒转矩（G型）负载；一般风机、水泵类负载指平方转矩（P型）负载。
由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用，许LC还提供有存储器扩展功能。 PLC存储器所用的种类主要有：可读/写操作的随机存储器RAM；只读存储器或可擦除可编程的只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。
(1)现场控制单元
现场控制单元一般远离控制中心，安装在靠近现场的地方，其高度模块化结构可以根据过程监测和控制的需要配置成由几个点到数百个点的规模不等的过程控制单元。
现场控制单元的结构是由许多功能分散的插板（或称卡件）按照一定的逻辑或物理顺序安装在插板箱中，各现场控制单元及其与控制管理级之间采用总线连接，以实现信息交互。
现场控制单元的硬件配置需要完成以下内容：
插件的配置 根据系统的要求和控制规模配置主机插件（CPU插件）、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备；
硬件冗余配置 对关键设备进行冗余配置是提高DCS可靠性的一个重要手段，DCS通常可以对主机插件、电源插件、通信插件和网络、关键I/O插件都可以实现冗余配置。
硬件安装 不同的DCS，对于各种插件在插件箱中的安装，会在逻辑顺序或物理顺序上有相应的规定。另外，现场控制单元通常分为基本型和扩展型两种，所谓基本型就是各种插件安装在一个插件箱中，但更多的时候时需要可扩展的结构形式，即一个现场控制单元还包括若干数字输入/输出扩展单元，相互间采用总线连成一体。
就本质而言，现场控制单元的结构形式和配置要求与模块化PLC的硬件配置是一致的。
1.        系统存储器：
系统存储器用于存放输入输出过程映像区（PII,PIQ）、位存储器(M)、定时器(T)和计数器(C))、块堆栈和中断堆栈以及临时存储器(本地数据堆栈)。
2.        工作存储器：
工作存储器仅包含运行时使用的程序和数据。RAM 工作存储器集成在CPU中， RAM中的内容通过电源模块供电或后备电池保持。除了S7 417-4 CPU可以通过插入的存储卡来扩展工作存储器外，其他PLC的工作存储器都无法扩展。
3.    装载存储器：
装载存储器是用于存放不包含符号地址分配或注释(这些保留在编程设备的存储器中)的用户程序。装载存储器可以是存储器卡、内部集成的RAM或内部集成的EPROM.
4.    保持存储器：
保持存储器是非易失性的RAM，通过组态可以在PLC掉电后即使没有安装后备电池的情况下，保存一部分位存储器（M）、定时器(T)、计数器（C）和数据块(DB)。在设置CPU参数时一定要要保持的区域。（注意：由于S7-400 PLC没有非易失性RAM，即使组态了保持区域，再掉电时若没有后备电池，也将丢失所有数据。这是S7-300 PLC 与S7-400 PLC 的重要区别）
高速计数器怎样占用输出点？
高速计数器根据被定义的工作模式，按需要占用CPU上的数字量输入点。每一个计数器都按其工作模式占用固定的输入点。在某个模式下没有用到的输入点，仍然可以用作普通输入点；被计数器占用的输入点（如外部复位），在用户程序中仍然访问到。
为什么高速计数器不能正常工作?
在程序中要使用初次扫描存储器位SM0.1来调用HDEF指令，而且只能调用一次。如果用SM0.0调用或者*二次执行HDEF指令会引起运行错误，而且不能改变*次执行HDEF指令时对计数器的设定
高速计数器如何寻址? 为什么从SMDx中读不出当前的计数值？
可以直接用HC0；HC1；HC2；HC3；HC4；HC5对不同的高速计数器进行寻址读取当前值，也可以在状态表中输入上述地址直接监视高速计数器的当前值。SMDx不存储当前值。高速计数器的计数值是一个32位的有符号整数。
高速计数器如何复位到0？
选用带外部复位模式的高速计数器，当外部复位输入点信号有效时，高速计数器复位为0， 也可使用内部程序复位，即将高速计数器设定为可更新初始值，并将初始值设为0，执行HSC指令后，高数计数器即复位为0 。

PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC或SFC)。循环程序处理过程可以被某些事件中断。在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的输入/输出过程映像区。批量输入、批量输出。
梯形图中Q4.0的线圈（称为内部线圈）“通电”时，对应的输出过程映像位为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈（外部线圈）通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。
外部输入电路接通时，对应的输入过程映像位(例如I0.0)为1状态，梯形图中对应的输入位的常开触点接通，常闭触点断开。
某一编程元件对应的过程映像位为1状态时，称该编程元件为ON，过程映像位为0状态时，称该编程元件为OFF。
PLC性能指标：
循环时间（Cycle time）: 是指操作系统执行一次，循环操作所需的时间，又称为扫描循环时间（Scan Cycle Time）或扫描周期。如0.7ms、1.7ms等性能指标：I/O点数、扫描周期、指令数目、功能模块多少
A( O I0.1 // 接在左侧母线上的I0.1的常开触点
O Q4.0 // 与I0.1的常开触点并联的Q4.0的常开触点 )
AN I0.2 // 与并联电路串联的I0.2的常闭触点
= Q4.0 // Q4.0的线圈
梯形图对应的逻辑表达式： Q4.0 = (I0.1+Q4.0)
可以将MMC整个打包读出来写成一个IMG文件，就象你原来用HD-COPY给软盘做的IMG镜象文件一样。当然被误格式化成电脑文件格式的MMC卡也可以用附带的标准IMG文件来恢复。比如你把8M MMC给格式化成16.7M的FAT格式，结果电脑认识了，PLC却不认识了，这时候可以用<MMC写卡软件>拿8M MMC的IMG文件来恢复，恢复完就还是PLC能认识的8M MMC了。软件版本的不同可能导致您无法写入S7IMG文件，所以解压包里共提供V0.9和V1.0两个版本，以供选用。。。
若以中继器连接，站之间的距离可达9100m，可多也只能用10个中继器，而且它还占用节点数。MPI的网络组建：利用STEP7的configuretion里的功能可以给每一个网络节点分配一个MPI地址和高地址，连接是需要在MPI网络的个节点和后一个节点加终端电阻。
PLC以MPI来实现通讯，可用三种方式解决。全局数据包通讯方式、无组态连接通讯方式、组态连接通讯方式。实现全局数据包通讯方式：在PLC硬件配置过程，组态需要通讯的PLC站之间的发送区和接收区不需要任何程序处理，只适应s7-300/400之间的通讯。
STEP 7 Safety Advanced 选件包用于所有故障安全 TIA SIMATIC 控制器类别（S7-1200，S7-1500，S7-1500软件控制器，S7-300，S7-400，WinAC）
STEP 7 Safety 还可利用 TIA 博途来实现故障安全自动化：
操作直观而统一（与标准编程一样），可以迅速开始创建故障安全程序。
F 系统的组态方式与标准自动化系统相同。
随时可用：插入 F-CPU 时，将自动建立 F 运行组。
使用“计算自然对数”指令，可以计算累加器 1 中值以 e (e = 2.718282) 为底数的自然对
数。
指令执行之后，状态位 CC 0 和 CC 1 将指示结果为负数、零或正数。如果该值**出了所
允许的数值范围，则将状态位 OV 和 OS 置位为“1”。
如果累加器 1 中的值小于或等于零，该指令会向累加器 1 中写入无效值，并将状态位 CC
0、CC 1、OV 和 OS 置位为“1”。如果浮点数无效，该指令还会将状态位 CC 0、CC 1、
OV 和 OS 置位为“1”。

S7-400
功能强大的PLC，满足中、高性能要求。
要求苛刻的任务的解决方案。
品种齐全的模块和性能分级的 CPU，佳适应自动化任务。
通过简单实施分布式结构可实现灵活的使用；操作简单的连接方法。
佳的通讯和网络连接选件。
方便用户和简易的无风扇设计。
当控制任务增加时，可自由扩展。
多CPU运行：
多个 CPU 在一个 S7-400 控制器中同时运行。
通过多处理器计算扩大 S7-400 的整体性能。例如，复杂的任务可以分解为各种技术，如开环控制、计算或通讯，并分配给不同的 CPU。每个 CPU 可赋与其本地的 I/O。
模块化：
功能强大的 S7-400 背板总线和可以直接连接到 CPU 的通讯接口可以实现许多通讯线路的高性能操作。例如，这允许把一条通讯线路用于 HMI 和编程任务，一条通讯线路用于高性能和等距运动控制组件，一条通讯线路用于普通 I/O 现场总线。还可以执行额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。
工程和诊断：
尤其是在使用采用高性能工程组件的大量自动化解决方案时，使用 SIMATIC 工程工具可以较为有效地组态和编程 S7-400。为此，提供有可语言（如 SCL）、用于顺序控制的图形工程工具、状态图和技术功能图。
S7-400H
采用冗余设计的容错自动化系统。
适合对故障安全要求很高的应用。
满足重启动费用高、昂贵的停机、较少的以及很少的维护的过程应用。
冗余的集功能。
提高 I/O 的可用性：网管型 I/O 配置。
也可作为标准 I/O 使用：单边配置。
热后备：发生故障时，可自动切换到备用设备。
采用 2 个立机架或一个分开的机架进行配置
经过冗余 PROFIBUS-DP 来连接切换的 I/O。
S7-400F/FH
故障安全型自动化系统，大大提高了工厂生产过程的安全性
符合 IEC 61508 SIL3、DIN V 19250 AK6 和 EN 954-1 Cat.4 等安全要求。
如果需要，也可通过冗余设计而实现容错
安全相关的 I/O 不增加接线:
通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全通讯
基于带有故障安全模块的 S7-400H 和 ET 200M
标准模块可以使用在自动化系统的非故障安全型应用场合
隔离模块，用于在一个 ET 200M 的安全模式中组合使用故障安全型模块和标准模块。
PLC的安装PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度**过0~50℃的范围；
（2）相对湿度**过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；
（3）太阳光直接照射；
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如、硫化氢等；
（5）有打量铁屑及灰尘；
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10~55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）；
（7）**过10g（重力加速度）的冲击。
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境**过55C，要安装电风扇，强迫通风。
CPU 模块/通信缓存模块 CPU 模块/通信缓存模块 CPU 模块/通信缓存模块
PM 5：标准 CPU  PM 5：标准 CPU  PM 5：标准 CPU
PM 6：高性能 CPU  PM 6：高性能 CPU  PM 6：高性能 CPU
MM3：带无线电时钟的标准通信缓存模块  MM3：带无线电时钟的标准通信缓存模块  MM3：带无线电时钟的标准通信缓存模块
MM4：标准通信缓存模块 2 x 2 MB  MM4：标准通信缓存模块 2 x 2 MB  MM4：标准通信缓存模块 2 x 2 MB
EA 12：模拟量输出  EA 12：模拟量输出  EA 12：模拟量输出
EB 11：数字量输入/输出  EB 11：数字量输入/输出  EB 11：数字量输入/输出
IT 41：数字量/模拟量 I/O模快，带4个增强型编码器  IT 41：数字量/模拟量 I/O模快，带4个增强型编码器  IT 41：数字量/模拟量 I/O模快，带4个增强型编码器
IT 42：数字量 I/O及高分辨率模拟量 I/O  IT 42：数字量 I/O及高分辨率模拟量 I/O  IT 42
ITDC：变频器接口（SITOR）  ITDC：变频器接口（SITOR）  ITDC：变频器接口（SITOR）
CS7 - 用于 SS4，SS5x 的载波模块  CS7 - 用于 SS4，SS5x 的载波模块  CS7 - 用于 SS4，SS5x 的载波模块
SS4 - 用于 DUST/USS 的通信模块 SS4 - 用于 DUST/USS 的通信模块 SS4 - 用于 DUST/USS 的通信模块
SS52：PROFIBUS-DP/MPI SS52：PROFIBUS-DP/MPI SS52：PROFIBUS-DP/MPI
CS8：CBP2 载波板  CS8：CBP2 载波板  CS8：CBP2 载波板
CSH11 - 工业以太网（SINEC H1）  CSH11 - 工业以太网（SINEC H1）  CSH11 - 工业以太网（SINEC H1）
光纤电缆子机架连接 光纤电缆子机架连接 光纤电缆子机架连接
ITSL：SIMOLINK 主站  ITSL：SIMOLINK 主站  ITSL：SIMOLINK 主站
FM 458-1 DP CPU 基本模块  FM 458-1 DP CPU 基本模块  FM 458-1 DP CPU 基本模块
EXM 438-1 - I/O 扩展模块  EXM 438-1 - I/O 扩展模块  EXM 438-1 - I/O 扩展模块
EXM 448/448-1 通信扩展模块  EXM 448/448-1 通信扩展模块  EXM 448/448-1 通信扩展模块
工艺元件 T400 工艺元件 T400 工艺元件 T400
T400：工艺模块  T400：工艺模块  T400：工艺模块
SRT400：用于 T400 的子机架   SRT400：用于 T400 的子机架   SRT400：用于 T400 的子机架
1)不能进行内部节点的等距离通讯；使用COM PROFIBUS组态
运行模式
连接到 FM 458-1 DP
EXM 448 通过内部总线直接连接到FM 458-1 DP基本模块。SIMATIC 机架的背板总线只用于供电，不能进行数据传输。通过所组态的功能块进行 I/O 访问
用 CFC 进行组态而不是编程
FM 485-1 DP 使用*的 STEP 7 和 CFC 软件工具进行组态，该组态工具也用于对 SIMATIC S7-400 进行编程。
CFC 基于 Windows，易学易用。CFC 可以通过 D7-SYS 扩展软件包进行扩展，该软件包含有功能块以及优化的操作系统
可以在“ SIMATIC 工业软件／工程工具”下找到关于 D7-SYS 的更多信息
用COM PROFIBUS进行DP主站编程
如果一个 EXM 448 用作一个PROFIBUS DP主站，必须使用 COM PROFIBUS PC 程序计算相关的总线参数，并下载到通过 EXM 448。当作为 DP 从站使用时，不需要 COM PROFIBUS 计算参数
总线参数可通过下列接口下载到 EXM 448 扩展模块
PC 机中的 PROFIBUS-DP 连接：直接通过 PROFIBUS 电缆；例如，用 PROFIBUS PC 卡 CP 5611 (PCI)、CP 5411（ISA）或 CP 5511（PCMCIA）。 通过 PC 机或 PG 上的 MPI 接口； 波特率：187.5 KBit/s 用 “SS52load”程序，通过 EXM 448 上的 RS 232 接口
“SS52load”包括在 COM PROFIBUS 软件 V3.1 和更高的版本中
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