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。

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