西门子PLC 6ES7516-2PN00-0AB0详细说明

西门子PLC 6ES7516-2PN00-0AB0详细说明

对S7-1500 PLC的模拟量模块进行接线，为保证信号安全，必须带有屏蔽支架和屏蔽线夹。另外，模拟量模块还需要使用电源元件，将电源元件插入前连接器，可为模拟量模块供电。电源元件的接线如图5-186所示，其中端子41(L+)和44(M)连接电源电压，通过端子42(L+)和43(M)为下一个模块供电。

模拟量输出模块是指驱动硬件输出和相关数据通路，按照运行方式选择当前的设定值，也可根据需要反向并提供给硬件输出或软件输出。模块可以设置为CAS_IN和RCAS_IN自动方式。SP经选择器（SPSELECTOR）对CASIN、SPLOCAL（本机设定）和RCASIN以及反馈值进行选择后输出设定值。 [1]

为避免设定值SP的剧烈变化设置了限制器（(rate limiter)，对SP进行速率限制，再经限位器(clamper)对SP进行值限制后，进入一个按特殊功能做的特性补偿器（characterization）。特性补偿后，SP与偏置值相加后分三路：*路返回SP选择器；*二路进入反向通路输出参数选择器；*三路在转换器中将工程单位转换为百分数，标度参数为PVSCALE（SP%），也可通过开关（INCCLOSE）输出反向（INVERT SPAN 100 VALUE)设定值（INV.SP%），并由传送输出给转换器（块）。SP支持串联（级)结构，CAS方式必须把其他模块的输出作为A0模块的SP，SP设有标准的速率和值限制。

模拟量采集模块采用RS485通讯网路，将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输到主机或由制远程主站点。 具有*的双安全设计。DATA-7215模拟量采集模块具有计量数据采集、测量数据采集、设备开关状态采集和对外逻辑控制等多项功能，主要用作各种测控终端的数据采集、控制和显示设备，适用于各行业的自动化、信息化系统 [1]  。

模

 在上述通信方式下，由于只用两根线进行数据传送，所以不能够利用硬件握手信号作为检测手段。因而在PC机与PLC通信中发生误码时，将不能通过硬件判断是否发生误码，或者当 PC与 PLC工作速率不一样时，就会发生冲突。这些通信错误将导致PLC控制程序不能正常工作，所以必须使用软件进行握手，以保通信的可靠性。

由于通信是在PC机以及PLC之间协调进行的，所以PC机以及PLC中的通信程序也必须相互协调，即当一方发送数据时另一方必须处于接收数据的状态。如图7-18、图7-19所示分别是PC、PLC的通信程序流程。

通信程序的工作过程：PC每发送一个字节前首先发送握手信号，PLC收到握手信号后将其传送回PC，PC只有收到PLC传送回来的握手信号后才开始发送一个字节数据。PLC收到这个字节数据以后也将其回传给PC，PC将原数据与PLC传送回来的数据进行比较，若两者不同，则说明通信中发生了误码，PC机重新发送该字节数据；若两者相同，则说明PLC收到的数据是正确的，PC机发送下一个握手信号，PLC收到这个握手信号后将**次收到的数据存入的存储区。这个工作过程重复一直持续到所有的数据传送完成。

    采用软件握手以后，不管PC与PLC的速度相差多远，发送方永远也不会**前于接收方。软件握手的缺点是大大降低了通信速度，因为传送每一个字节，在传送线上都要来回传送两次，并且还要传送握手信号。但是考虑到控制的可靠性以及控制的时间要求，牺牲一点速度是值得的，也是可行的。

PLC方的通信程序只是PLC整个控制程序中的一小部分，可将通信程序编制成PLC的中断程序，当PLC接收到PC发送的数据以后，在中断程序中对接收的数据进行处理。PC方的通信程序可以采用VB、VC等语言，也可直接采用西门子组态软件，如STEP7、WinCC。

. 程序设计前的准备工作

程序设计前的准备工作就是要了解控制系统的全部功能、规模、控制方式、输入/输出信号的种类和数量、是否有特殊功能的接口、与其它设备的关系、通信的内容与方式等，从而对整个控制系统建立一个整体的概念。接着进一步熟悉被控对象，可把控制对象和控制功能按照响应要求、信号用途或控制区域分类，确定检测设备和控制设备的物理位置，了解每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模及之间的关系。

2. 设计程序框图

根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后再根据工艺要求，绘出各功能单元的功能流程图。

3. 编写程序

根据设计出的框图逐条地编写控制程序。编写过程中要及时给程序加注释

1 *处理单元

*处理器单元即CPU，一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU 通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出单元、通信接口、扩展接口相连。CPU 是 PLC 的核心，输入单元将采集的输入信号传送到CPU，CPU执行用户程序并将运算传送到输出单元，用以驱动现场设备。选择CPU通常需要考虑一下几个方面：

·运算速度：不同的控制系统对控制的响应速度需求不同，对于要求响应时间较快的系统，则要求CPU的运算速度，并尽地将运算传送到输出单元。

运算速度性能指标可参考CPU指令执行时间。

·工作存储器：根据控制方案的复杂程度预估需要的工作存储器大小，考虑适当的余量。

·I/O带载能力： CPU通常使用I/O地址空间来描述其允许访问输入输出的能力，8个数字量通道占用1个字节地址空间，1个模拟量通道占用2字节地址空间。在具体选型时还需要根据实际情况考虑I/O余量占用的地址空间。此外有些CPU还有允许连接模块大数量限制。

·集成的通信接口：CPU通过通信接口进行编程组态，还可与人机界面、其他PLC系统、分布式I/O等实现数据交换。CPU集成的通信接口通常有MPI接口、PROFIBUS接口、PROFINET（PN）接口，根据通信对象（通信对象可以为编程设备、仪表、HMI、其他PLC系统等等）支持的电气接口标准以及所使用的通信协议选择集成通信接口。

2 储存器

PLC 的存储器包括系统存储器，装载存储器和工作存储器。系统存储器用于存放 PLC 的系统程序和内部寄存器， 装载存储器则用于存放 PLC 的用户程序，用户程序编译后被存放在工作存储器中执行。装载存储器通常为MC卡，支持外部扩展，而工作存储器是集成在CPU中并且无法扩展的，在选择CPU时需根据控制方案的复杂程度预估可能使用的工作存储器大小并留有适当余量。选择装载存储器通常只需选择不小于工作存储器大小的存储卡即可。

3 通信接口

通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、 打印机、 其他的 PLC 或是计算机相连， 从而实现“PLC与上位机"或“PLC与PLC"之间的通信。通信接口可以集成在CPU模块上使用内部总线与CPU通信，也可以使用单独的通信接口模块通过外部总线与CPU通信。通信接口的选择首先确定通信对象接口的电气标准例如RS232、RS485、RJ45等，还需要确定使用的协议，常见的例如PROFINET，PROFIBUS总线协议，通过PROFINET和PROFIBUS总线，CPU可与分散在远端现场的输入输出单元进行数据交换，使PLC系统规模更易于扩充。

4 输入输出单元（I/O）

输入单元的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入 CPU，根据信号类型，输出单元的作用则是将 CPU 向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。

输入输出单元主要分为模拟量输入模块，模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块。模拟量输入模块测量电流、电压、电阻、热电偶等连续信号，模拟量输出模块输出电流、电压信号驱动现场执行器，模拟量输入输出模块需考虑处理信号的分辨率，响应时间以及信号测量范围。数字量输入模块应考虑信号电平、传输距离、隔离、供电方式，响应时间等应用要求。数字量输出模块应考虑不同的负载对PLC的输出方式的要求。

继电器输出模块具有使用电压范围广、导通压降小、有隔离作用等许多优点，但响应时间较长，所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型模块；而频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型模块，而不应选用继电器输出型模块。输出模块还有直流输出、交流输出等，与应用要求应*。

此外还有一些智能式输入输出模块，如高速计数模块、凸轮模拟模块、单回路或多回路的PID模块等。一般智能式模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理．并将处理结果送入CPU或直接输出，这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。

SIMATIC S7-300拥有不同的数据通信机制：

使用MPI，通过全局数据通信，实现联网CPU之间的数据包循环交换。

借助通信功能，与其它伙伴完成驱动型通信。网络连接通过MPI、PROFIBUS或PROFINET实现。

全局数据

借助“全局数据通信"服务，联网CPU彼此之间可以循环地交换数据（*多可达8 GD 数据包，每周期22个字节）。据此，可以实现，例如，某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。只能通过 MPI 进行全局数据交换。组态通过STEP 7的GD表完成。

通讯功能

与全局数据不同的是，对于通信功能，必须为其建立通信连接。

集成到 IT 领域中

借助自动化工程组态，使用S7-300，可以更加方便地接入现代化的信息技术世界。使用CP 343-1 Advanced，可以实现以下信息技术功能：

IP 路由；

借助IP访问列表，将IP V4报文以不低于Gigabit的速度转发至受控PROFINET接口。

WEB 服务器；

使用标准可以浏览大至30 MB可自由定义的HTML网页；通过FTP处理自己的文件系统中的数据

标准诊断页；

*额外工具，就可以在工厂内完成插装在安装机架上的所有模块的快速诊断工作。

E-mail；

直接从用户程序中发送认证电子邮件。电子邮件客户端设计有通知功能，可以在控制程序中直接通知用户

将自动建立 F 运行组。
与设备参数的特性相结合，库的概念可帮助实现内部标准化并简化安全应用的验证。
通过安全管理员编辑器，以集中方式管理、显示和修改安全相关参数。
统一标识所有安全相关对象，实现瞬间概览。
STEP 7 Safety 组态工具可用来在 TIA 博途中实现安全相关自动化应用。

STEP 7 Safety Basic V14 SP1 zui低要求版本 STEP 7 Basic V14 SP1。

所支持的操作系统和硬件要求可通过 STEP 7 Professional V14 SP1 进行检查。与其他 SIMATIC 产品的相同兼容性适用于 STEP 7 Basic / Professional V14 SP1。

性能等级 (PL) 符合 ISO 13849-1：2015 或符合 EN ISO 13849-1：2015
STEP 7 Safety Advanced V14 SP1，组态与编程