6ES7193-4CA20-0AA0 量大从优

ET200模块概述
SIMATIC ET 200 为所有应用提供*解决方案
SIMATIC ET 200 有丰富的分布式 I/O 系统可供选用，既可以用在控制柜中，也可以直接用在不带控制柜的机器上，还可在危险区域中使用域。模块化的设计让您能够轻松、快速地调整和扩展 ET200 系统。已集成的附加模块可以降低成本，同时拓宽了应用范围。您可以从多种不同的组合方案中进行选择：数字量和模拟量输入/输出、带 CPU 的智能模块、安全系统、电机启动器、气动装置、变频器以及各种不同的技术模块（例如，计数、定位等）。
通过 PROFIBUS 和 PROFINET 进行的通信、统一的工程组态、透明诊断功能以及 SIMATIC 控制器和 HMI 单元的佳接口，都全集成自动化具有的集成功能。
PROFINET
PROFINET 是自动化领域中的开放式、跨供应商工业以太网标准 (IEC 61158/61784)。
PROFINET 基于工业以太网，可实现现场设备（IO 设备）和控制器（IO 控制器）之间直接通信，能够用于运动控制应用的同步驱动控制解决方案。
PROFINET 基于符合 IEEE 802.3 标准的标准以太网技术，可将现场层的任何设备连接管理层。
这样，PROFINET 可实现系统范围内的通信、工厂范围内的工程组态，并将 Web 服务器或 FTP 等 IT 标准技术一直应用到现场层。可以方便地集成经过反复检验的现场总线系统（如 PROFIBUS 或 AS-Interface），*对现有设备进行任何改动。
PROFIBUS
PROFIBUS 是工业现场级的国际标准 (IEC 61158/61784)。它是经认可的在加工制造和过程工业两种领域均可进行通讯的现场总线。
PROFIBUS 用于将现场设备（如分布式 I/O 设备或驱动器）连接到自动化系统（如 SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或 PC 机）。
PROFIBUS 是标准化的现场总线，符合 IEC 61158 规范，是功能强、开放式、坚固耐用、响应时间短的现场总线系统。PROFIBUS 有多种规格，可用于各种应用环境。
PROFIBUS DP（分布式 I/O）
PROFIBUS DP 用于连接分布式现场设备（如 SIMATIC ET 200）或响应时间快的驱动器。PROFIBUS DP 用在传感器/执行器分布在机器或厂房内的情况（如，现场级别）。
AS-Interface
AS-Interface 是符合国际标准 (IEC 62026/EN 50295)，可代替电缆束，只需一条双股线即可其经济可靠地将传感器和执行器连接起来。这条双股线还用于为各个工作站提供电力。这样，AS-Interface 就成为 PROFINET 和 PROFIBUS DP 的理想接口。借助于 ET 200SP 中的 AS-Interface 通信模块，可将 AS-Interface 和分布式 I/O 灵活组合。AS-Interface 在同一个 AS-I 网络中传送标准数据和安全数据，安全等级高达 PL e / SIL 3。AS-Interface 不仅适合传输数字量和模拟量 I/O 信号，还适用于用户友好地连接急停按钮和防护门
可参数化的特性
可使用 STEP 7 工具“Hardware Configuration”对 S7-400（包括 CPU）的性能和响应进行编程，如：
MPI 多点接口：
定义站地址。
启动/循环行为。
定义大循环时间和通信负荷。
地址分配：
I/O 模块的编址。
保持区域：
定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟存储器的数量。
过程映像，局部数据的大小。
诊断缓存区的长度。
保护等级：
定义程序和数据访问*。
系统诊断：
定义诊断报文的处理及范围。
循环中断：
设定周期。
PROFINET 接口
通过 NTP 协议对时间同步进行参数化
显示功能与信息功能
状态和故障指示灯：
LED 可指示出内部和外部故障和运行状态，如 RUN（运行）、STOP（停止）、调试和测试功能等。
测试功能：
可使用编程设备显示程序执行中的信号状态，不考虑用户程序而修改过程变量，输出堆栈存储器的内容，运行各个程序步骤，并禁用程序组件。
信息功能：
用户可获取有关 CPU 的存储器容量和运行模式以及 RAM 和装载存储器的当前利用率方面的信息。
通信
*控制器与故障安全 ET 200 模块之间的安全通信和标准通信是通过 PROFIBUS DP 和/或 PROFINET 完成的。通过特别开发的 PROFIBUS profile PROFIsafe，可以在标准数据报文中传输带有安全功能的用户数据。*其它硬件组件（例如安全总线）。必要的软件已经或者作为扩展集成在硬件组件之中，或者作为认证软件块重载至CPU内。
操作模式
F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信号模块中。
信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术实现输出和输入信号的。
借助周期性自检、指令检测、程序逻辑检测和程序顺序流检测等方法，CPU可以检测控制器是否工作正常。此外，通过“活跃标志（sign-of-life）”请求，还可以对I/O进行检测。
若判定系统中存在故障，则将该系统切换至安全状态。
CPU 414F-3 PN/DP 的运行不需要 F 运行版
CPU 414F-3 PN/DP 的编程方法与 SIMATIC S7 系统的编程方法相同． 使用现场实证过的编程工具，例如STEP 7，创建用于非故障安全工厂区段的用户程序。
选件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)
STEP 7 选件包“SIMATIC S7 Distributed Safety”(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于对与安全型程序段进行编程。选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块。
具有安全功能的 F 程序以 F_FBD 或 F-LAD 方式进行连接，或利用 F 功能库中的功能数据块进行连接。使用 F FBD 或 F LAD 可提供跨系统的统一表示，因而简化系统的组态和编程以及验收测试。*借助额外的功具，程序员就可以完全专注于编制安全相关的应用程序。

可用的基本单元 (BU)
带有适当数目端子的基本单元可用来连接单芯或多芯电缆。
所有与所用 I/O 模块的基本单元类型相符的型号都可用作基本单元（参见“选型和订货数据”）。模块前面了可用于相应模块的基本单元。
电压分配模块
通过 SIMATIC ET 200SP 的新电压分配模块，可快速建立 ET 200SP 站内所需的额外电压，且十分节省空间。由于 PotDis-BU 和 PotDis-TB 可自由组合，因而可借助于电压分配模块实现各种设计形式，根据具体需要简单改动。在站内，现有电压可以加倍，甚至可形成新的电压组.由于每 15 mm 宽度上具有 36 个端子，PotDis 模块需要的空间很小，不会影响导体截面积（大 2.5 mm²).这些端子可以连接高 48 V DC 的电压（大载流能力 10 A），而 PotDis-TB-BR-W 甚至可连接高 230 V AC/10 A 电压，并能够连接保护导体
CPU的诊断报警标记有日期和时间。
•存储卡：
扩展集成的装载存储器。RAM和FEPROM卡（即使在零电压下也能保存FEPROM）。
•组合的MPI / DP接口和集成的PROFIBUS DP接口（带有CPU 416F-2）：
PROFIBUS DP主站接口允许分布式自动化配置，提供速和易用性。从用户的角度来看，分布式I / O被视为I / O（相同的配置，寻址和编程）。
混合安装：SIMATIC S5和SIMATIC S7作为PROFIBUS主站。符合EN 50170。
CPU 416F-3 PN / DP还具有：
•子模块插座：
使用IF 964-DP接口模块，可以连接附加的PROFIBUS DP主站系统。
•带2个端口的PROFINET接（交换机）：
oPROFINET IO，可以连接256个IO设备
oPROFINET CBA
故障I / O模块可以连接到所有集成接口，IF 964-DP和/或通过通信模块（CP443-5 Ext。和CP443-1 Advanced）。通过PROFIsafe配置文件在PROFIBUS DP上执行相关的通信
使用SIMODRIVE驱动器，可以使用“连续定位-正向”和“连续定位-负向”来实现在点动模式下，即便点动的命令一直处于激活状态，也能使轴在限开关处能自动受控的停止而不报错，
在这应用场合下不能使用 S7-1500 的 指令"MC_MoveJog"来实现该功能。使用S7-1500 SMC(SIMATIC运动控制)的点动模式，轴始终在位置控制下运行。换而言之，轴通常不会在软限位开关外运行，而是的定位到限开关的位置。这种情况下的报错需要被确认。
如果要实现和 SIMODRIVE一样的功能，需要利用"MC_MoveAbsolute" 和 "MC_Halt"指令来编写一个点动模式。
对"MC_MoveAbsolute" 指令，需要定义一个距离限开关1 到 3 mm以内的位置和一个点动速度
使用点动按钮的上升沿来触发"MC_MoveAbsolute" 指令.
使用点动按钮的下降沿来触发 "MC_Halt" 指令.
通过这种方式，按下点动按钮开始进行定位到限位开关之前的一个位置。当松开点动按钮，定位停止，轴也随之停止。可以使用这种方式来点动轴。当轴达到终点位置（限开关前1到3mm），轴自动停止，即便持续按下点动按钮也不会继续动作。

通过面向的ET 200S，ET 200M和ET 200pro I / O（IP67）或面向的ET 200eco块I / O（IP67），可以实现S7-400 F CPU的分布式扩展。
F模块可以通过集成接口或使用通信处理器（CP）连接。
概述
•用于为具有更要求的工厂构建故障自动化系统
•CPU可满足中级性能范围的要求
•适用于对编程范围和处理速度有额外要求的工厂
•符合SIL 3 acc的要求。符合IEC 61508和PL e acc。根据ISO 13849.1
•可以使用单个CPU执行标准和相关的任务
•集成PROFINET功能，带有CPU 414F-3 PN / DP
•可以使用多处理器模式
•通过PROFIBUS DP或带PROFIsafe配置文件的PROFINET IO与分布式I / O设备进行相关的通信
•故障I / O模块可通过集成接口（DP和PN与CPU 414F-3 PN / DP）和/或通过通信模块（CP 443-5 Extended和CP 443-1 Advanced）以分布式方式连接
•为非应用程序集中和分布式使用标准模块
应用
CPU 414F-3 PN / DP是用于中级性能范围的要求的CPU。它们满足对程序范围和指令处理速度的更要求。它允许为具有更要求的工厂设计故障自动化系统。
集成的PROFIBUS DP接口可以直接连接到PROFIBUS DP现场总线作为主站或从站。
可以通过IF 964-DP接口模块连接附加的DP主站系统。
对于CPU 414F-3 PN / DP的PROFINET接口，开关功能允许形成两个外部可访问的PROFINET端口。除了分层网络拓扑外，还可以在新的S7-400控制器中创建线路结构。
注意：
只能使用接口模块6ES7964-2AA04-0AB0。
设计
CPU 414-3 PN / DP配备以下设备：
•功能强大的处理器：
CPU可实现每条二进制指令低至0.045μs的命令执行时间。
•4 MB RAM（其中2 MB用于程序和数据）;
快速RAM用于与执行相关的部分用户程序。
•灵活扩展：
多131072个数字输入和81932个模拟输入/输出。
•多点接口MPI：
使用MPI可以建立大的简单网络。32个站，数据传输速率达12 Mbit / s。CPU可以与通信总线（C总线）和MPI的站建立多达32个连接。
•模式选择开关：
设计为拨动开关。
•诊断缓冲区：
后一个错误和中断事件保留在环形缓冲区中以用于诊断目的。条目数可以参数化。
•实时时钟：
日期和时间附加到CPU的诊断消息中。
•存储卡：
用于扩展集成的装载存储器。除了程序之外，装载存储器中的信息还包括S7-400参数化数据，因此需要两倍的存储空间。结果是：
o用于大型程序的积分装载存储器是不够的，因此经常需要存储卡。可以使用RAM和FEPROM卡（用于保持性存储的FEPROM）。
•PROFIBUS DP接口和组合的MPI / DP接口：
PROFIBUS DP主站接口允许分布式自动化配置，提供速和易用性。从用户的角度来看，分布式I / O被视为I / O（相同的配置，寻址和编程）。

PROFINET IM 155-6PN 基本型接口模块
IM 155-6PN BA 主要用于简单 PROFINET 应用，进行多 12 个模块（多 192 个 IO 信号）的中等站扩展，每个模块具有 32 字节（用于输入数据和输出数据）。除了PROFIsafe之外的所有I / O模块均可使用。因此，它是用于完成简单的机器与改装任务的经济解决方案。
IM 155-6PN 标准型接口模块 (PROFINET)
IM 155-6PN 标准型接口模块主要用于多 32 个模块（多 512 个 IO 信号）的平均站扩展的 标准 PROFINET 应用。所有 I/O 模块（包括 PROFIsafe 模块）都可以使用。另外，还可以使用 BA-Send/BU-Send，通过 SIMATIC ET 200AL 系列的多达 16 个 IP67 模块对站进行扩展。配有铜缆接口的所有 Simatic 总线适配器都可以使用。
IM 155-6PN 高性能型接口模块 (PROFINET)
IM 155-6PN 高性能型接口模块主要用于对功能需求较高且灵活的 PROFINET 应用，并用于多 64 个模块（多 1024 个 IO 信号）的大型站扩展。所有 I/O 模块（包括 PROFIsafe 模块）都可以使用。另外，还可以使用 BA-Send/BU-Send，通过 SIMATIC ET 200AL 系列的多达 16 个 IP67 模块对站进行扩展。
与其它接口模块不同的是，IM 155-6PN HF 支持以下附加功能：
使用具有光缆接口的总线适配器
数据量增加，输入和输出数据多 1440 字节，每个模块多 288 字节
单次热插拔（在运行过程中拔出和插入 I/O 模块而不会影响其余模块的通信）
S2 冗余
250 µs 等时同步模式
过采样
MSI/MSO
支持多达 4 个控制器的共享设备
每个模块多 4 个子插槽
IM 155-6PN 高性能型接口模块 (PROFINET)
IM 155-6PN 高速型接口模块主要用于响应时间短的 PROFIBUS 应用。所有 I/O 模块（包括 PROFIsafe 模块）都可以使用。
与 IM 155-6PN HF 相比，IM 155-6PN HS 具有以下功能差别：
每个模块多 32 字节输入和输出数据，每个站多 30 个模块
125 µs 等时同步模式
MRPD
PROFINET 性能升级（快速转发、动态帧封装、分片）
IM 155-6DP 高性能型接口模块 (PROFIBUS)
IM 155-DP 高性能型接口模块主要用于多 32 个模块（多 512 个 IO 信号）的平均站扩展的 PROFIBUS 应用。所有 I/O 模块（包括 PROFIsafe 模块）都可以使用。另外，还可以使用 BA-Send/BU-Send，通过 SIMATIC ET 200AL 系列的多达 16 个 IP67 模块对站进行扩展
输入通道中的检测信号一般较弱、传输距离较长,使现场干扰和电路结构模数混杂等因素很容易进入通道。保护方法可在输入端外加一级光电耦合器,一旦有高压电压等侵入回路时,使其击穿保护级光耦,可保护回路
MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
全局数据：
“全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。
例如，一个 CPU 可以访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。
内部通信总线（C 总线）：
CPU 的 MPI 直接与 S7-300 的 C 总线相连。这样，通过 MPI，可直接从编程器来寻址带有 C 总线接口的 FM/CP 模块。
功能强大的通信技术：
多达 32 个 MPI 节点。
使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
灵活的配置选件：
使用性能可靠的组件建立 MPI 通信：PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的化调整。例如，任意两个 MPI 节点之间多可以串入 10 个中继器以连接更大距离。
通过 CP 进行数据通信
SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信模块可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统
模拟量输出信号
可以对具有电流输出（4 到 20 mA）的 HART 模拟量输出模块执行冗余操作。在用户程序或
“RedLib”冗余块中，要输出的值将除以 2，每个模块将输出其值的一半。如果其中一个模块
出现故障，则会检测到故障，另一个模块将输出完整的值。
说明
通过此程序，输出值直接减半，程序中作出响应之后，输出值将升为正确的值。
HART 模拟模块的基本功能
概述
“HART”代表可寻址远程传感器高速通道。HART 是 HART 通讯基金会的注册商标。
HART 模拟量模块是指除模拟量值外还可以执行 HART 通讯的模拟量模块。HART 模拟量模块
可以用作 HART 现场设备的 HART 接口。因此，可以参数化 HART 现场设备，也可以通过模
块读出诊断状态。
使用 HART
简介
本章从用户的视角对 HART 进行简介：
• HART 的定义
• HART 模拟量模块的优点
• HART 的典型应用
定义
HART 功能可以将模拟量模块与其它数字通讯选项一起使用。HART 协议已成为使用智能现
场设备进行通讯的事实标准协议：HART 是 HART 通讯基金会 (HCF, HART Communication
Foundation) 的注册商标，该基金会拥有 HART 协议的所有权利。
HART 的优点
使用 HART 模拟量模块具有以下优势：
• 模拟量模块的针角兼容：电流回路 4 到 20 mA
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