西门子6ES7231-0HF22-0XA0产品描述

西门子6ES7231-0HF22-0XA0产品描述

下一代PLC发展的趋势分析外观：小型化、模块化、集成化

外形、体积缩小，意味着便于安装维护，系统集成时占用柜体空间就越少。

体积小并不意味着用户对功能的要求在降低，相反用户对于功能的要求越来越多，这就意味着产品的集成度要求高。下一代PLC应集成多的操作与维护功能，如内置CPU显示屏，可快速访问各种文本信息和详细的诊断信息，以提高设备的可用性，同时也便于了解工厂的所有信息;集成短接片，方便用户为灵活便捷地建立电位组;集成DIN导轨，能够快速地安装自动断路器、继电器之类的其它组件;灵活电缆存放方式，凭借预先设计的电缆定位槽装置，即使存放粗型电缆，也可以轻松地关闭模块前盖板;集成屏蔽夹，对模拟量信号进行适当屏蔽，可确保高质量地识别信号并有效防止外部电磁干扰。

在结构上，用户充分认可PLC模块化带来的灵活扩展性。为满足各种自动化应用的需求，各种带CPU和存储器的智能I/O模块，既能扩展PLC功能，又使用灵活，延伸了PLC的应用范围。对于模块化的设置，用户要求模块间的连接要牢固，具有一定程度的抗振动，接线方式是用可插拔的端子，换模块时借助任何工具即可实现快速安装;设置预接线位置，通过带有定位功能转向布线系统，无论是初次布线还是重新连接，快速;插拔端子的接线是用螺丝进行而非焊接式;标准前连接器，这样不仅大简化了电缆的接线操作，同时还节省了多的接线时间。在模块化设计及产品的性方面，西门子PLC始终走在。S7-300是模块化中型PLC系统，各模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。

0  引言 

在自动化发展今天，无论各行各业都对自动化要求很高，尤其在重要炼油化工行业化验设备，对化验数据要求很高，不能出现疏漏和虚，否则会影响公司的声誉。化验数据要求严格，选用好的设备来工作，化验数据对温度控制要求精度很高，下面描述宇电仪表在沥青蜡含量试验仪、沥青薄膜烘箱两个设备上的应用情况。

1  沥青蜡含量试验仪、沥青薄膜烘箱设计要求

1.1  主要技术参数

沥青蜡含量试验仪是依据SH/T0425-92《石油沥青蜡含量测定方法》标准要求设计、制作的，适用于裂解蒸馏法测定道路石油沥青的蜡含量本仪器符合交通部JTL052-2000标准。沥青蜡含量试验仪技术参数：工作温度： -25℃~+40℃ ；水浴介质： 乙醇 水浴300*300*280mm；降温平均速度：0.8℃/min ；控温精度： ±0.5℃； 制冷功率： 220V～1.5匹 ；加热功率： 1KW；降霜功率：70W。

沥青蜡含量试验仪的原理是在500多度的高温下对沥青进行流出口量分析，判断沥青是否合格。它的性能特点是：设计小巧、精美，依方便实用而设计。 仪器外壳以板材加工而成，内胆与上盖采用不锈钢板制做，抗蚀性强。仪器冷浴上开有3个孔，可同时作3个样，做对比样，也可分别作样。温度控制器是本产品的控制，采用宇电温控仪控温，恒温浴温度的测量是通过PT100鉴定进行的。本传感器反应灵敏，工作，能及时地反映其温度的变化。温控仪的输出就是控制输出，控制精度高，能够**在标准规定的误差范围内。冷浴后部安装有新型节能照明灯，使操作者能够清晰的观察其试验步骤。仪器采用压缩机制冷技术，在仪器开启后能制冷，**所需冷量。浴体采用透明玻璃材料制作，便于操作时透明观察。 沥青薄膜烘箱也多温度要求很高，一旦温度显示错误很可能造成设备损坏。选择温度控制实现真实有效的数据尤其重要，但终宇电AI二次仪表控制满足了现场各类设备的要求。

2、设备配置

2.1硬件配置

沥青蜡含量仪器主要有宇电温控器、厂家配套电源按钮、分析仪仪器、电加热器及厂家配套设备等，主要是通过宇电AI仪表控制整个控制过程，实现自动化控制，温度从而给化验带来了准确的数据。

温控器采用宇电AI-518/518P型人工智能温度控制器和AI-719型人工智能调节器。主要特点：输入采用数字校正系统，内置常用热电偶热电阻校正表格，测量,AI-719的精度高达0.1级，输入输出功能强大，带输出、报警、通讯接口等。输出4-20MA可调节阀、加热器、电磁阀等设备。输入规格：热电偶K、S、R、E、J、T、N；热电阻：CU50、PT100。相应时间小于等于0.5秒，采用模糊逻辑PID调节及参数自整定功能的控制算法，操作方便，在屏幕上有按钮直接输入即可调节想要的数值。

3、结论及现场应用图片

通过上述简要叙述及图片论证，宇电AI二次仪表在我公司得到了很好的应用，得到了很多的认可，我简单从单个设备中说出几点，其实宇电设备在几乎所有设备上都有应用，该表反应快灵敏，精度高，控制输出。从我们化验油品质量中证明了这一点，该表从2008年投运以来没出现过故障现象，一直运行平稳。由此可见宇电AI二次仪表温控器及控制器是我们好产品。

自20世纪90年代以来，数字化技术突飞猛进的发展，并且日益渗透到各个领域，智能
家居在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。作为通用工业控制计算机的PLC，30多年来不论是在功能上还是在应用领域方面，都有着从逻辑控制到数字控制、单体控制到运动控制、过程控制到集散控制的飞跃，今天的可编程序控制器PLC正成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

而随着PLC应用的迅猛发展，各种控制策略不得不面对不同的对象在大跨距分散地点下的远程控制应用，如何实现大范围分布式应用中各种现场处理及远程控制,远程维护等就是很现实的问题，这其中的前提之一就是各种数据包的远程传输.

以前,有的PLC应用系统中采用了无线数传电台通信来达到远程控制PLC的目的,但是这种方案仍然存在一些缺陷,主要就是其分布范围仍然较为有限,而且随着通信距离的增加,其性受到很大影响。 目前新应用趋势是将PLC控制系统与现有GPRS无线通信网络技术集成，通过GPRS网络通信技术，可以实现全国,甚至范围内的数据远程传输，进而达到数据远程分析处理，远程控制的目的。

GPRS+PLC方案优点

中G移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建分布式PLC控制系统，实现PLC的无线具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析，我们选择中G移动的GPRS系统作为分布式PLC控制系统的数据通信平台。

GPRS无线通信系统具备如下特点：

1、性高：
与SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，**。可以与多个监测点同时进行，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备强的抗干扰性能，避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

2、实时性强：
GPRS具有实时在线的特性，时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际速率在30Kbps左右，能满足系统速率（≥10Kbps）的需求。

3、监控范围广：
GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。对于分布在全市/全省范围内，或全国范围的PLC控制系统，采用GPRS网络是其理想的选择。

4、系统建设：
由于采用GPRS公网平台，建设网络，只需安装设备就即可，建设；也免去了网络维护费用。

5、系统运营：
采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的通信。

6、系统的传输容量，扩容性能好：
监控要和每一个PLC控制现场实现实时连接。系统要求能满足突发性的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测可轻松支持上千个现场PLC数据通信。

7、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：
虽然与远在千里的数据进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当, 平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

系统构成

 

 

1、现场控制/采集点：
现场监控点由PLC实现自动控制，并相关信息，通过RS232或RS485接口与GPRS DTU终端相连，PLC到的设备信息通过GPRS DTU终端对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络。

2、监控：
a）公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的系统应用。

b）专网接入方案
服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当现场PLC数量增加，不用扩容即可满足需求，可实现大容量系统应用。

监控RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后行AAA认证，后传送到监控计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样进一步增强了系统数据通信性能。

3、GPRS/GSM移动网络：

PLC采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中G移动的GPRS无线数据网络进行传输，终传送到监控IP地址。

系统方案

各现场控制点使用成都众山科技有限公司的ZSD3120 GPRS DTU透明终端，通过移动GPRS网络与监控相连。各现场控制点的GPRS DTU使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN数据卡，同时监控对各点GPRS终端编号进行登记, 并与现场控制点信息进行关联，以便识别和维护处理。监控运行监控系统软件，实时现场控制点的相关数据。

产品特性

系统采用ZSD3120 GPRS DTU无线透明终端。产品基于中G移动的GPRS网络，具有、高及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口, 可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制与众多远端站点之间的数据采集和控制。

1、内置TCP/IP协议栈，针对GPRS网络优化
2、提供GPRS无线数据双向传输功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、符合ETSI GSM Phase 2+标准
5、支持自动心跳，保持在线
6、透明：为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区，支持大数据包传输
7、自动拨号连接：DTU上电自动拨号上网、连接网络，支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接
8、提供短信通道，内置Unicode编码转换表
9、支持远程短信/电话唤醒
10、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能
11、支持为固定IP或动态域名
12、心跳报告时间间隔用户可设定
13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等
14、支持APN数据专网业务
15、安装灵活、使用方便、
16、支持多数据，自动切换
17、适应低温和高温工作环境
18、EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用
19、复合式技术，当机
20、整机低功耗技术，在线待机电流<20mA

措施

由于远程控制的特殊性，系统需要高的系统和稳定性。主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。 

监控可通过公网接入,或者到移动专网接入，采用公网接入方式成本比较低，企业不用租用专线，而使用数据专线接入时，GPRS数据要经过Radius服务器的认, 整个数据传送过程得到了加密保护，性比较高，可充分速度和网络服务质量。

1、APN数据专网模式：企业内部网络中配置APN服务器，移动终端使用APN数据专网，由于采用数据专网,服务器与公网Internet隔离,可以有效避免非法入侵。

2、用SIM卡的性，对用户SIM卡号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于行业的SIM卡号才能访问APN，移动终端与监控采用中G移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通的SIM卡号无法呼叫专门的APN。

3、可以为每个GPRS数据传设备单配置 DTU ID号和密码，通过监控在其登陆时进行应用层认证，其他没有分配的DTU ID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统，系统的性进一步增强。

4、数据加密：可对整个数据传送过程进行加密保护。

5、网络接入鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和防范功能，系统。

 西门子S7-300/400 PLC的存储器结构可以分为基本存储区域与程序处理区两大部分。

    (1)基本存储区域

    S7-300/400 PLC的基本存储区域又可以分为装载存储区、系统存储区、工作存储区3部分，具体如下。

    ①装载存储区（Load Memory）：相当于S7-200的程序存储区，用于PLC用户程序逻辑块、数据块的存储。

    ②系统存储区（System Memory）：相当于S7-200的数据存储区，用于存储PLC运算、处理的中间结果。如：输入／输出映像，标志、变量的状态存储，计数器、定时器的中间值，模拟量输入／输出状态等，使用PLC内部RAM。

    ③工作存储区（Work Memory）：用于存储当前处理的可执行程序块、程序块所生成的局部变量L等。3个存储器区域的作用以及相互间的关系如图所示。

    (2)程序处理区域

    S7-300/400 PLC的程序处理区域又可以分为累加器、地址寄存器、数据块地址寄存器、状态寄存器4部分，具体如下。

    ①累加器：S7-300/400共有2个32位累加器ACCU1、ACCU2，用来进行读入，传送、运算、移位等操作。

    ②地址寄存器：S7-300/400共有2个32位地址寄存器AR1、AR2，用于存放寄存器间接寻址时的地址指针。

    ③数据块地址寄存器：S7-300/400共有2个32位数据块地址寄存器DB、DI，用于存放程序中被打开的数据块地址。程序执行过程中允许同时被打开的数据块大为2个，其中一个为共享数据块(DB)，在程序中可以任意使用；另一个为瞬时数据块(DI)，它是与功能块FB配套使用的数据块，在调用FB时同时打开。

 

图：S7-300/400存储器区域的作用及相互关系

    ④状态寄存器：S7-300/400共有1个16位状态寄存器STW，状态寄存器用于存

   很多人来学习PLC，这是随着工业的发展，工业应用的越来越多，越来越智能化。所以我们才会，现 在无论学习什么东西都不能盲目，认定了就要好好的去学习，把他给学会，学通透。

      有的初学者在理论上花了很多功夫，结果半年下来还是没有把PLC搞懂，其实他们只是缺少了一些PLC的实践经验，只要再进行一些实际的梯形图编写、程序下载、调试等操作，增加对PLC的感性认识，很快就可以掌握PLC这项技术了。开始阶段可以先学习一种的PLC，因为所有的PLC原理都是差不多的，掌握了一种PLC其它的只要翻阅一下手册也就能上手使用了。

      初学时可以编一些简单的梯形图，如触点的与、或、输出等，在PLC的机器里运行一下。成功了就会增加你学习的兴趣、和信心。然后再把PLC的主要功能逐个运用一次，比如高速计数器，你可以用PLC本身的脉冲输出端接到高速计数器的输入端，下载编好的梯形图，打开变量观察窗口，运行程序，观察计数的值是否正确。经过了这样的实践，你基本上知道PLC到底能做哪些事情了，在实际的工控应用中就能做到胸有成竹了。

西门子S7-400 PLC采用模块化结构设计。各种单的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。

       西门子s7-400plc系统组成：

1-- 一个电源模块(PS)：

将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC。

2-- 处理单元（CPU）：

可为不同的性能提供各种 CPU，其中一些集成有 PROFIBUS-DP接口。所有 SIMATIC S7-400 CPU 具有高的处理能力。很多 CPU可在一个单的控制器中以多 CPU 处理模式运行，这样可以提。由于具有有效的处理速度和较快的响应时间，所以 CPU可以缩短机器的循环时间。所有 CPU 都带有编程和 PROFIBUSDP组合接口，可在任何时间访问多 125 个 PG/PC、OP，或者其他控制器。该接口也可用于连接多 31 个分布式 PROFIBUSDP设备。

3-- 信号模板（SM），用于数字量（DI/DO）和模拟量（AI/AO）的输入/输出。

4-- 用于连接网络和点对点连接通讯处理器 (CP)。

5-- 功能模板（FM）：

用于解决计数、定位和凸轮控制等复杂任务的根据客户需要，还可以提供以下设备：

6-- 接口模板(IM)：

用于连接控制器和扩展机架。SIMATIC S7-400 的控制器可多与 21 个扩展机架同时运行。

7-- SIMATIC S5 模块：

可以寻址所有 SIMATIC S5-115U、135U 和 155U 的扩展模块。此外，SIMATIC S5 特殊的 IP和 WF 模块既可以在 S5 扩展机架中使用，也可以在 CC中使用(通过适配器盒)。

       西门子s7-400系列plc支持扩展以便于满足用户多个控制器需求：

1-- 多 21 个扩展机架（EU）连接到控制器（CC）。

2-- 接口模板(IM)：使用收发 IM 建立 CC 和 ER 之间的连接。发送 IM 插入到 CC中，相应的接收 IM 插入到下位 ER 中。CC中多可插入 6 个发送 IM（其中多 2 个可发送 5V），每个 ER 中插入 1 个接收 IM。每个发送 IM 有 2 个接口，每个接口可连接 1 条线路。一个发送 IM的每个接口多可连接 4 个 ER（不带 5V 传送）或 1 个 ER（带5V传送）。

3-- 电源模板的插槽规则：电源模块插在 CC 和 ER 的左边。

4-- 采用 ET 200 进行分布扩展：在进行异常大的安装时建议使用。使用 PROFIBUS DP 接口多可连接 125 个总线节点。CC和后一个节点间的大距离：23 km (通过光纤电缆)。

5-- 注意：S5 扩展机架与一个 S7-400 进行分布式连接时：IM 463-2 可用在 S7-400 CC 中， IM 314 可用在 S5 ER 中。下列 S5 ER 可连接到 S7-400 中。

    可通过 IM 460-1 和 IM 461-1 进行5V信号发送进行局部链接；带 MPI 和 DP主站的组合接口，集成在所有 CPU 中可同时连接到 PG/PC、HMI 系统、S7-200、S7-300 和其他 S7-400系统进行通信