西門子模塊6ES7317-2AK14-0AB0

CPU 315-2 DP 是一個帶有大中型程序存儲器和 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU。除了集中式 I/O 結構外，它還可用于分布式自動化結構。

它在 SIMATIC S7-300 中經常被用作標準 PROFIBUS DP 主站。 該 CPU 也被用作分布式智能設備（DP從站）。

它已經依照量化框架作了優化，以便使用 SIMATIC 工程工具，如：

用SCL編程 用S7-GRAPH進行順序控制編程

• CPU 具有中等規模的程序存儲器和程序框架

• 對二進制和浮點數運算具有較高的處理能力

• 在具有集中式和分布式I/O的生產線上作為集中式控制器使用

• 在PROFINET上實現基于組件的自動化

• PROFINET 代理，用于基于部件的自動化（CBA）中的 PROFIBUS DP 智能設備

• PROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET上運行分布式I/O

• 用于 2 端口交換機的 PROFINET 接口

• 組合 MPI/PROFIBUS DP-主/從接口

• 在PROFIBUS上實現等時模式

CPU 運行需要 SIMATIC 微存儲卡(MMC)

Area of application

CPU 315-2 PN/DP 具有中等規模程序量.除了分布式I/O結構，它還可用于分布式自動化結構。可在SIMATIC S7-300中用作PROFINET IO控制器以及標準PROFIBUS DP主站。CPU 315-2 PN/DP還可用作分布式智能從站(DP從站)。

CPU 315-2 PN/DP為采用軟件來實現一些簡單的工藝任務提供了一個理想的平臺，例如：

• Easy Motion Control 運動控制

• 使用 STEP 7 塊或運行軟件“標準/模塊化PID控制” 來實現閉環控制任務的解決方案

使用 SIMATIC S7-PDIAG 進行擴展過程診斷。

無需其他組件，通過CPU的集成組合就可以實現網絡自動化解決方案。

Design

CPU 315-2 PN/DP 裝配有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進制指令執行時間約為 50 ns，每條浮點數運行指令約為 450ns。

• 384 KB 主存儲器（相當于大約 128 K 條指令）；
  與程序組件執行相關的大容量工作存儲器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（zui大為 8 MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲器還可用于數據歸檔和配方管理。

• 靈活的擴展；
  多達 32 個模塊，（４ 層結構）

• MPI/DP 組合接口；
  *個集成的 MPI/DP 接口zui多能同時建立 16 個與 S7-300/400的連接或與編程器、PC 和 OP 的連接。 在這些連接中，始終分別為 PG 和 OP 各保留一個連接。
  MPI 可以通過“全局數據通訊”與zui多32個CPU組建簡單的網絡。
  該接口可從MPI接口重新設置為DP接口。
  PROFIBUS DP 接口:
  DP 接口可用作 DP 主站或 DP 從站運行。在該接口上，PROFIBUS DP從站可在等時模式下運行．全面支持 PROFIBUS DP V1 標準。這將增加 DP V1 標準從站在診斷和參數賦值能力的范圍。

• 以太網接口；
  CPU 315-2 PN/DP 的第 2 個內置接口是一個基于以太網 TCP/IP 的 PROFINET 接口，帶有雙端口交換機。
  它支持下列協議：

• S7通訊用于在SIMATIC控制器間進行數據通訊;

• 通過 STEP 7 進行編程、啟動和診斷的 PG/OP 通訊;

• 與HMI和SCADA連接的PG/OP通訊;

• 在PROFINET上實現開放的TCP/IP、UDP和ISO-on-TCP (RFC1006)通訊；

• SIMATIC NET OPC-Server用于與其它控制器以及CPU自帶的I/O設備進行通訊

Functions

• 口令保護;
  用戶程序使用密碼保護，可防止非法訪問。

• 診斷緩沖;
  zui后500個故障和中斷事件保存在該緩沖區中，供診斷使用。

• 免維護的數據后備;
  在電源恢復后，CPU 自動保存所有數據（zui大128KB），當重新上電后，可繼續保留這些數據。

可參數化的特性

可以使用 STEP 7 對 S7 的組態、屬性以及CPU的響應進行參數設置：

• MPI多點接口;
  定義站地址

• 啟動；
  定義 CPU 的啟動特性

• 同步循環中斷；
  設置 DP 主站系統、過程映像分區編號和延時時間

• 循環/時鐘存儲器；
  zui大循環時間和負載。設置時鐘存儲器地址

• 保持性；
  設置保持區

• 時鐘中斷;
  設定起始日期、起始時間和間隔周期

• 看門狗中斷；
  周期設定

• 系統診斷；
  定義診斷報警的處理和范圍

• 時鐘；
  設定AS內或MPI上的同步類型

• 防護等級；
  定義程序和數據的訪問權限

• 通訊；
  保留連接源

• Web；
  CPU 的 Web 服務器設置

• PROFIBUS DP 主站/從站接口;
  為分布式 I/O 分配用戶地址。

• PROFINET 接口；
  使用 NTP 處理時間同步參數

顯示功能與信息功能

• 狀態和故障指示；
  發光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時器、I/O、總線故障以及運行狀態，如RUN、STOP、Startup。

• 測試功能；
  可使用編程器顯示程序執行過程中的信號狀態，可以不通過用戶程序而修改過程變量，以及輸出堆棧內容。

• 信息功能；
  通過編程器以文本形式為用戶提供存儲能力信息、CPU的運行模式，以及工作存儲器和裝載存儲器當前的使用情況、當前的循環時間和診斷緩沖區的內容。

集成的通訊功能

• 編程器/OP 通訊

• 全局數據通訊

• S7 基本通訊

• S7 通訊

• S5可兼容通訊

• 路由

• 數據記錄路由

• PROFIBUS DP 主站/從站

• 通過 TCP/IP、ISO-on-TCP 和 UDP 進行開放式通訊

• PROFINET IO 控制器

• PROFINET CBA（基于組件的自動化）

• Web 服務器

系統功能

CPU 具有廣泛的系統功能特性，諸如：診斷、參數賦值、報警、定時和測量等

1）控制操作：在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制，如啟停某一設備，調節某些模擬輸出量的大小，在線設置PLC的某些參數等。
2）顯示功能：用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態參數。
3）數據管理：依據不同運行參數的變化快慢和重要程度，建立生產歷史數據庫，存儲生產原始數據，供統計分析使用。利用實時數據庫和歷史數據庫中的數據進行比較和分析，得出一些有用的經驗參數，有利于優化氧化溝的準閉環控制，并把一些必要的參數和結果顯示到實時畫面和報表中去。
4）報警功能：當某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測量值超過給定范圍或某一開關量（如電機啟停、閥門開關）閥發生變位時，可根據不同的需要發出不同等級的報警。
5）打印功能：可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。打印方式可分為：定時打印、事件觸發打印。
4 系統構成及其布局
如果采用常規PLC集中控制方式，將現場信號通過電纜連接到集中控制室內的PLC上，由于工藝線路長、現場控制點分布范圍廣，需要敷設大量的電纜及橋架，且現場環境惡劣、其施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS現場總線技術，根據工藝劃分，系統共設了兩個主站、兩個子站、兩個操作員站。采用西門子的S7-300系列PLC，主站采用CPU315-2DP，其帶有一個DP通訊口和一個MPI口。子站采用通用性較好的ET200M遠程模塊，用于現場數據的采集和控制，并借助PROFIBUS（工業現場總線），方便控制網絡系統的建立。其自控系統見圖2。
控制系統分為三個級別，即現場級、控制級、管理級。
（1）管理級
管理級集中監控各個分站設備的運行狀態。管理級現場總線選擇PROFIBUS-FMS總線，兩臺安裝組態軟件的冗余服務器作為PROFIBUS-FMS現場總線的操作員站，安裝在控制室內，可以同時收集現場數據。服務器采用WinCC組態軟件，并配有服務器軟件包選項。
（2）控制級和現場級
控制級主要功能是接收管理層設置的參數或命令，對污水處理生產過程進行控制，將現場狀態輸送到管理層。根據本廠工藝流程和總平面布置，結合馬達控制中心MCC的位置和供配電范圍，按照控制對象的區域、設備數量，以就近采集和單元控制為劃分區域的原則，在進水泵房、變電所設兩座現場主站PLC1、 PLC2。在加氯間、脫水機房設兩座現場子站，其中加氯間PLC1-1為進水泵房PLC1的DP從站，脫水機房PLC2-1為變電所PLC2的DP從站。現場主站與現場子站之間采用PROFIBUS-DP現場總線。現場主站PLC1、PLC2分別由電源模塊PS 307、CPU315-2 DP模塊和通訊模塊CP343-5及相應信號模塊SM組成。現場子站采用ET200M遠程單元，每個ET200M單元均由1個IMl53-2總線接口模塊和其它若干數字量、模擬量輸入輸出模塊組成。
進水泵房現場主站PLC1監控范圍為粗格柵、進水泵房、細格柵、沉砂池等，其主要控制對象為粗細格柵間的粗細格柵及進水電動閘門、進水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂裝置和砂水分離等設備，此外，還負責進水水質如pH、SS（濁度測量）等參數的在線檢測。其I/O配置為：DI＝144、DO＝48、 A1＝16。
加氯間現場子站PLC1-1監控范圍為加氯間、接觸池，其主要控制對象為加氯消毒等設備，此外其還負責出水水質如：余氯、COD、流量等參數的在線檢測。其I/O配置為：D1＝48、DO＝16、AI＝8。
變電所現場主站PLC2監控范圍為厭氧池、氧化溝、回流及剩余污泥泵房、二沉池，主要完成對處理工藝參數的監測控制，如對溶解氧、污泥濃度、pH值、 ORP值等參數的測控。對曝氣設備、攪拌設備、排水設備、污泥回流及剩余泵、刮泥機等進行操作控制，以滿足對處理出水水質的要求。其I/O配置為：DI＝224、DO＝8O、A1=24。
脫水機房現場子站PLC2-1監控范圍為脫水機房、儲泥池，其主要控制對象為儲泥池的攪拌器、電動閥門，脫水機房的進泥泵、輸送機、濃縮機、加藥系統等設備。其I/O配置為：DI＝48、DO＝16、Al＝8。
5 系統軟件
計算機操作系統采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統。歷史數據庫采用Microsoft SQLServer 2000中文版軟件。上位機監控軟件采用GE公司的iFIX3.5組態軟件來實現。
1）操作系統軟件Windows 2000 Professional中文版操作系統提供了一個快速、高效的多用戶、多任務操作系統環境，是目前使用廣泛的工控操作系統。數據庫服務器采用Windows2000 server中文版配合Microsoft SQL2000使用，用來保存歷史數據。各工作站均采用Windows 2000 Professional中文版操作系統。
2）iFIX3.5監控軟件實現了對整個系統的開關量、狀態量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在主工作站的界面上；對一些污水處理廠重要的物理量如各個進水泵的電流、頻率、出口壓力等都實時顯示在主上作站的主界面上，便于調度員及時掌握系統的運行情況。
3）數據庫服務器上安裝Microsoft SQL2000中文版數據庫軟件，用來儲存整個污水廠重要的歷史數據，通過iFIX3.5與 Microsoft SQL 2000的通訊來讀取歷史數據。單獨設計一個數據庫服務器可以避免因為系統局部故障導致歷史數據丟失現象的發生。
4）STEP7可以利用IEC-1131標準中八種編程語言中的6種（STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL）進行編程、本系統利用STEP7對西門子可編程序控制器進行配置、編程

S7-300 PLC系統組成

系統組成：