西門子PLC模塊6ES7231-0HF22-0XA0
概述
CP 1243-1 通信處理器用于通過遠程網絡和服務協議(DNP3、IEC 60870-5-104、TeleControl Basic)將 SIMATIC S7-1200 連接到服務中心,并用于通過基于 IP 的網絡實現安全通信。
該通信處理器具有以下特性:
至 TeleControl Server Basic 的以太網連接(例如,通過因特網)
測量值、控制變量或報警等的數據傳輸針對遠程控制系統進行了優化設計
自動發送提醒電子郵件
蕞多 64,000 個值的數據緩沖可在發生臨時連接故障時確保數據庫安全
通過 VPN 連接進行基于 IPSec 的安全通信
通過狀態檢測防火墻提供訪問保護
支持 SINEMA Remote Connect 自動配置。
LED 指示燈布局清晰,可進行快速、方便的診斷
具有 S7-1200 設計形式的緊湊工業外殼,可安裝到標準安裝導軌上
可使用 STEP 7 方便地組態,調試十分快速
優勢
數據安全
CP 1243-1 有一個可以存放幾千個數據值的大緩沖區。因此,可以橋接傳輸鏈路出現的停機時間。
全自動時間戳
為了在以后正確地歸檔控制系統中的過程數據,所有數據幀均有一個始發點時間戳。
高速、靈活的數據通信
操作員可以快速獲得來自過程的報警、狀態和過程值信息;此外,也可以隨時通過輸入命令或設定值對過程控制施加影響作用。
簡便、經濟的工程組態
周期性或事件控制器的測量,設定值或報警的傳輸可以在幾個步驟中實現,無需進行任何編程。
遠程診斷
由于通過因特網進行具有成本效益的遠程編程、診斷、控制和監視,節約了差旅費用和維護成本。
工業安全
通過以下措施防止工廠網絡受到非授權訪問:
例如,通過驗證網絡工作站,在一個自動化單元中實現任意設備的集中訪問保護
通過數據加密 (VPN) 以及檢查數據的完整性,可通過因特網進行安全遠程訪問。 通過 CP 1243-1 (Security Integrated) 實現 SIMATIC S7-1200 單元保護,例如,安全訪問 S7-1200 以進行工程組態
使用 TeleControl Server Basic 連接到控制中心
借助于 CP 1243-1,服務應用中基于 S7-1200 的遠程站點可經由基于 IP 的網絡直接連接到 TeleControl Server Basic 使用附加路由器(例如,用于通過移動無線方式或 DSL 進行通信的 SCALANCE M),可通過其它介質進行連接。 以 S7-1200 作為 RTU 的服務應用,通過 DSL 連接到含有 Telecontrol Add On 的 PCS7 控制中心
通過“設備對象組態”實現可全面可組態的應用
使用 STEP 7 中的“設備對象組態”功能,無需編程即可將數據傳輸到控制中心。
與控制中心相關的 CPU 數據可通過 STEP 7 中用戶友好的內容瀏覽功能來選擇。隨后即可在布局清晰的菜單中,向以這種方式選擇的設備對象分配數據傳輸參數。只需少數幾步操作,即可循環傳輸或在發生特定事件時傳輸測量值、設定值或報警,無需進行任何編程。
數據后備
產品中集成的數據緩沖機制可防止數據丟失。
連接失敗時,可以緩沖存儲蕞多 64000 個帶時間標記的值。重新建立連接后,緩沖的值將按正確順序自動傳輸到控制中心。
DNP3 協議
與控制中心的通信基于 DNP3 規范 2 (2007/2009) 的成熟標準。
由于支持規范中定義的對象和傳輸機制,可確保與 PCS7、WinCC(使用相應的遠程控制包)以及市場上的所有其它控制中心系統兼容。
全面支持 DNP3 標準中定義的通過主干網進行安全數據傳輸的安全機制。
IEC 60870 標準
與控制中心之間的通信基于符合 IEC 60870-5-104 標準的成熟通信標準。這確保了無需進行任何基礎性的調整開發,即可實現來自西門子或其它供應商的遠程控制、儀表與控制設備和系統可以相互之間進行通信。此標準提供的變化形式允許采用不同的廠商相關標準(如,使用的框架類型和功能)。借助互操作性表,各種配置文件可以相互協調地工作。此標準已得到廣泛采用,尤其在歐洲和亞洲。IEC 60870-5-104 遠程控制協議也適合用于現場總線或站總線。用于站總線時,可以使得各個設備之間直接進行通信。
電郵發送提醒
為了及時向服務或維護人員提供站的狀態信息,可以組態電子郵件提醒。如果發生事先定義的事件(如違反了閾值),則會通過電子郵件自動發送與相關的信息。
診斷
CP1243-1 提供了全面的診斷功能,可用于快速分析站的狀態和 VPN 連接。基本診斷信息直接通過 CP 上的 LED 燈來指示。
通過 STEP 7,可以調出大量信息,如連接歷史記錄、總線狀態和傳輸的測量值。
遠程維護
從控制中心對子站進行遠程訪問時,除了可進行過程操作外,通信處理器還提供了一個遠程維護端口。這樣就可確保對固件更新或程序更改進行監視。支持 SINEMA Remote Connect 自動配置。
接口
CP1243-1 具有一個以太網接口。可借助于現有網絡或其它介質,通過使用附加路由器(例如,用于移動無線通信的 SCALANCE M)來直接連接 S7-1200。
電源
無需對通信處理器電源進行額外接線。電源是直接從 S7-1200 的背板總線提供的
高速計數器與一般計數器不同之處在于,計數脈沖頻率更高可達2kHz/7kHz,計數容量大,一般計數器為16位,而高速計數器為32位,一般計數器可讀可寫,而高速計數器一般只能作讀操作。
在S7-200CPU中有4個32位累加器,即AC0~AC3,用它可把參數傳給子程序或任何帶參數的指令和指令塊。此外,PLC在響應外部或內部的中斷請求而調用中斷服務程序時,累加器中的數據是不會丟失的,即PLC會將其中的內容壓入堆棧。因此,用戶在中斷服務程序中仍可使用這些累加器,待中斷程序執行完返回時,將自動從堆棧中彈出原先的內容,以恢復中斷前累加器的內容。但應注意,不能利用累加器作主程序和中斷服務子程序之間的參數傳遞。
S7-200系列PLC是模塊式結構,可以通過配接各種擴展模塊來達到擴展功能、擴大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大類擴展模塊。
S7-200的擴展配置是由S7-200的基本單元和擴展模塊組成。其擴展模塊的數量受兩個條件約束:一個是基本單元能帶擴展模塊的數量;另一個是基本單元的電源承受擴展模塊消耗DC5V總線電流的能力。
編址舉例
由CPU222組成的擴展
由CPU222組成的擴展配置可以由CPU222基本單元和zui多兩個擴展模塊組成,CPU222可以向擴展單元提供的DC5V電流為340mA。
例1:若擴展單元為16DI/16DO的EM223模塊,查得該模塊耗DC5V總線電流為150/160 mA。小于CPU222可以提供DC5V的電流,所以這種配置是可行的。
CPU222基本單元(8DI/6DO) | EM223(16DI/16DO) |
I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 I0.5 Q0.5 I0.6 I0.7 | I1.0 Q1.0 I1.1 Q1.1 I1.2 Q1.2 I1.3 Q1.3 I1.4 Q1.4 I1.5 Q1.5 I1.6 Q1.6 I1.7 Q1.7 I2.0 Q2.0 I2.1 Q2.1 I2.2 Q2.2 I2.3 Q2.3 I2.4 Q2.4 I2.5 Q2.5 I2.6 Q2.6 I2.7 Q2.7 |
S7-200的擴展配置是由S7-200的基本單元和擴展模塊組成。其擴展模塊的數量受兩個條件約束:一個是基本單元能帶擴展模塊的數量;另一個是基本單元的電源承受擴展模塊消耗DC5V總線電流的能力。
編址舉例
CPU224組成的擴展
由CPU224組成的擴展配置可以由CPU224基本單元和zui多7個擴展模塊組成,CPU224可以向擴展單元提供的DC5V電流為660mA。
例:若擴展單元為4個16DI/16DO繼電器輸出EM223模塊和2個8DI的EM221模塊組成。查得:EM223繼電器輸出模塊耗DC5V總線電流為150 mA,EM221模塊耗DC5V總線電流為30 mA,總消耗電流為660 mA,等于CPU222可以提供DC5V的電流,所以這種配置還是可行的。
S7-200設置了中斷功能,用于實時控制、高速處理、通信和網絡等復雜和特殊的控制任務。中斷就是終止當前正在運行的程序,去執行為立即響應的信號而編制的中斷服務程序,執行完畢再返回原先被終止的程序并繼續運行。
中斷源即發出中斷請求的事件,又叫中斷事件。為了便于識別,系統給每個中斷源都分配一個編號,稱為中斷事件號。S7-200系列可編程控制器zui多有34個中斷源,分為三大類:通信中斷、輸入/輸出中斷和時基中斷。)通信中斷
在自由口通信模式下,用戶可通過編程來設置波特率、奇偶校驗和通信協議等參數。用戶通過編程控制通訊端口的事件為通信中斷。
(2)I/O中斷
I/O中斷包括外部輸入上升/下降沿中斷、高速計數器中斷和高速脈沖輸出中斷。S7-200用輸入(I0.0、I0.1、I0.2或I0.3)上升/下降沿產生中斷。這些輸入點用于捕獲在發生時必須立即處理的事件。高速計數器中斷指對高速計數器運行時產生的事件實時響應,包括當前值等于預設值時產生的中斷,計數方向的改變時產生的中斷或計數器外部復位產生的中斷。脈沖輸出中斷是指預定數目脈沖輸出完成而產生的中斷。
)時基中斷
時基中斷包括定時中斷和定時器T32/T96中斷。定時中斷用于支持一個周期性的活動。周期時間從1毫秒至255毫秒,時基是1毫秒。使用定時中斷0,必須在SMB34中寫入周期時間;使用定時中斷1,必須在SMB35中寫入周期時間。將中斷程序連接在定時中斷事件上,若定時中斷被允許,則計時開始,每當達到定時時間值,執行中斷程序。定時中斷可以用來對模擬量輸入進行采樣或定期執行PID回路。定時器T32/T96中斷指允許對定時間間隔產生中斷。這類中斷只能用時基為1ms的定時器T32/T96構成。當中斷被啟用后,當前值等于預置值時,在S7-200執行的正常1毫秒定時器更新的過程中,執行連接的中斷程序。 S7-200有PTO、PWM兩臺高速脈沖發生器。 PTO脈沖串功能可輸出個數、周期的方波脈沖(占空比50%);PWM功能可輸出脈寬變化的脈沖信號,用戶可以脈沖的周期和脈沖的寬度。若一臺發生器給數字輸出點Q0.0,另一臺發生器則給數字輸出點Q0.1。當PTO、PWM發生器控制輸出時,將禁止輸出點Q0.0、Q0.1的正常使用;當不使用PTO、PWM高速脈沖發生器時,輸出點Q0.0、Q0.1恢復正常的使用,即由輸出映像寄存器決定其輸出狀態。
由表1可知,CPU 22X 系列具有不同的技術性能,使用于不同要求的控制系統:
CPU 221:用戶程序和數據存儲容量較小,有一定的高速計數處理能力,適合用于點數少的控制系統。
CPU222:和CPU221相比,它可以進行一定模擬量的控制,可以連接2個擴展模塊,應用更為廣泛。
CPU224:和前兩者相比,存儲容量擴大了一倍,有內置時鐘,它有更強的模擬量和高速計數的處理能力,使用很普遍。
CPU 226:和CPU224相比,增加了通信口的數量,通信能力大大增強,可用于點數較多、要求較高的小型或中型控制系統。
CPU226XM:它是西門子公司推出的一款增強型主機,主要在用戶程序和數據存儲容量上進行了擴展,其他指標和CPU 226相同
中斷指令有4條,包括開、關中斷指令,中斷連接、分離指令。指令格式如表1所示。
1. 開、關中斷指令
開中斷(ENI)指令全局性允許所有中斷事件。關中斷(DISI)指令全局性禁止所有中斷事件,中斷事件的每次出現均被排隊等候,直至使用全局開中斷指令重新啟用中斷。
PLC轉換到RUN(運行)模式時,中斷開始時被禁用,可以通過執行開中斷指令,允許所有中斷事件。執行關中斷指令會禁止處理中斷,但是現用中斷事件將繼續排隊等候。
邏輯運算是對無符號數按位進行與、或、異或和取反等操作。操作數的長度有B、W、DW。指令格式如表1所示。
1. 邏輯與(WAND)指令:將輸入IN1,IN2按位相與,得到的邏輯運算結果,放入OUT的存儲單元。
2. 邏輯或(WOR)指令:將輸入IN1,IN2按位相或,得到的邏輯運算結果,放入OUT的存儲單元。
3. 邏輯異或(OR)指令:將輸入IN1,IN2按位相異或,得到的邏輯運算結果,放入OUT的存儲單元。
4. 取反(INV)指令:將輸入IN按位取反,將結果放入OUT的存儲單元。
本例說明了利用S7-200的集成“接通延遲”(ON-Delayed)定時器,能夠方便地產生斷開延遲(OFF-Delay)、脈沖(Pulse)及擴展脈沖(Extended Pulse)。
為了在輸出端Q0.0得到斷開延遲信號,Q0.0端的輸出信號的置位時問要比I0.0端的輸入信號長一段定時器的時間。
為了在輸出端Q0.1得到脈沖信號,I0.1端的輸入信號被置位之后,信號會在輸出端Q0.1停留一段定時器的時間;但是,如果輸入I0.1被復位,那么輸出端Q0.1脈沖信號也將被復位。
為了在輸出端Q0.2得到擴展脈沖信號,一旦輸入I0.2己經置位,無論輸入I0.2是否復位,那么在預置定時器時問內Q0.2端輸出信號將一自處于置位狀態。
程序和注釋
下列程序分為3部分,每部分都相互獨立,用來實現斷開延遲(OFF-Delay)、脈沖(Pulse)和擴展脈沖(Extended Pulse)。
一、斷開延遲(OFF-Delay)
當接通輸入I0.0時,輸出Q0.0被置位。如果輸入I0.0被復位(下降沿),
T33,運行5秒鐘后,定時器T33置位,同時使標志位M0.0和輸出Q0.0
則啟動定時器復位。
二、脈沖(Pulse)
當接通輸入I0.1時,輸出Q0.1和標志位M0.1被置位。通過對標志位M0.1置位使定時器T34啟動,運行5秒鐘后或輸入舊.1復位,就立即使輸出Q0.1復位。
三、擴展脈沖(Extended Pulse)
當接通輸入I0.2時,輸出Q0.2和標志位M0.2被置位。通過對標志位M0.2置位,使定時器T35啟動,運行5秒鐘后,立即使輸出Q0.2復位
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