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西门子CP243-1工业以太网模块

更新时间:2019-07-23

简要描述:

西门子CP243-1工业以太网模块 ,对于模拟量输入通道设有软件滤波功能,如图所示,具体请参见《S7-200 ? LOGO? SITOP 参考》->系统块-模拟量滤波。

西门子CP243-1工业以太网模块 西门子CP243-1工业以太网模块 

新尺寸易于实现自动化 - 微型自动化等

SIMATIC S7-1200 是 SIMATIC S7 可编程控制器系列中的新型模块化微型 PLC,其组成为:

控制器,带有集成 PROFINET 接口,用于编程设备、HMI 或其它 SIMATIC 控制器之间通信
信号板,可直接插入到控制器
信号模块,用于扩展控制器输入和输出通道
通信模块,用于扩展控制器通信接口
附件,如电源、开关模块或 SIMATIC 存储卡
 

 

描述

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新的模块化SIMATIC S7-1200控制器是我们新推出产品的核心,可实现简单却高度精确的自动化任务。SIMATIC S7-1200 控制器实现了模块化和紧凑型设计,功能强大、投资安全并且完全适合各种应用 [2]  。

可扩展性强、灵活度高的设计,可实现标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能,使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分。

优势

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*整合

SIMATIC HMI 基础面板的性能经过优化,旨在与这个新控制器以及强大的集成工程组态*兼容,可确保实现简化开发、快速启动、精确监控和等级的可用性。正是这些产品之间的相互协同及其创新性的功能,帮助您将小型自动化系统的效率提升到一个*的水平 [3]  。

用于可扩展设计中紧凑自动化的模块化概念。

实现了通信简便,有效的技术任务解决方案,并完全满足一系列的独立自动化系统的 应用需求。

在工程组态中实现效率.

使用完全集成的新工程组态 SIMATICSTEP 7 Basic,并借助 SIMATIC WinCC Basic 对 SIMATIC S7-1200 进行编程。SIMATIC STEP 7 Basic 的设计理念是直观、易学和易用。这种设计理念可以使您在工程组态中实现效率。一些智能功能,例如直观编辑器、拖放功能和“IntelliSense”(智能感知)工具,能让您的工程进行的更加迅速。这款新软件的体系结构源于对未来创新的不断追求,西门子在软件开发领域已经有很多年的经验,因此 SIMATIC STEP 7 的设计是以未来为导向的 [4]  。

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设计和功能

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S7-1200功能图片

S7-1200功能图片(12张)

SIMATIC S7-1200 CPU [5]

SIMATIC S7-1200 系统有五种不同模块,分别为 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一种模块都可以进行扩展,以完全满足您的系统需要。可在任何 CPU 的前方加入一个信号板,轻松扩展数字或模拟量 I/O,同时不影响控制器的实际大小。可将信号模块连接至 CPU 的右侧,进一步扩展数字量或模拟量 I/O 容量。CPU 1212C 可连接 2 个信号模块,CPU 1214C 、CPU1215C和CPU1217C可连接 8 个信号模块。最后,所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左侧均可连接多达 3 个通讯模块,便于实现端到端的串行通讯。

安装简单方便 [6] 

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都有内置的卡扣,可简单方便地安装在标准的 35 mm DIN 导轨上。这些内置的卡扣也可以卡入到已扩展的位置,当需要安装面板时,可提供安装孔。SIMATIC S7-1200 硬件可以安装在水平或竖直的位置,为您提供其它安装选项。这些集成的功能在安装过程中为用户提供了最大的灵活性,并使 SIMATIC S7-1200 为各种应用提供了实用的解决方案。.
 [6]  节省空间的设计

所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都经过专门设计,以节省控制面板的空间。例如,经过测量,CPU 1214C 的宽度仅为 110 mm,CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度仅为 90 mm。结合通信模块和信号模块的较小占用空间,在安装过程中,该模块化的紧凑系统节省了宝贵的空间,为您提供了效率和最大灵活性。

SIMATIC S7-1200

可扩展的紧凑自动化的模块化概念 [6] 

它实现了简便的通信、有效的技术任务解决方案,并能完全满足一系列的独立自动化需求。

亮点

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可扩展性强、灵活度高的设计

信号模块: [7] 

德国西门子(SIEMENS)公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛,在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子(SIEMENS)公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化,具有网络通信能力,功能更强,可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC(如S7-200),小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。
中文名         西门子PLC
品牌           西门子
诞生时间       1958年
类别           二进制控制器


历史 
西门子SIMATIC系列PLC,诞生于1958年,经历了C3,S3,S5,S7系列,已成为应用非常广泛的可编程控制器。

西门子(SIMATIC)PLC的6代
1、西门子公司的产品最早是1975年投放市场的SIMATIC S3,它实际上是带有简单操作接口的二进制控制器。
2、1979年,S3系统被SIMATIC S5所取代,该系统广泛地使用了微处理器。
3、20世纪80年代初,S5系统进一步升级——U系列PLC,较常用机型:S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
4、1994年4月,S7系列诞生,它具有更国际化、更高性能等级、安装空间更小、更良好的WINDOWS用户界面等优势,其机型为:S7-200、300、400。
5、1996年,在过程控制领域,西门子公司又提出PCS7(过程控制系统7)的概念,将其优势的WINCC(与WINDOWS兼容的操作界面)、PROFIBUS(工业现场总线)、COROS(监控系统)、SINEC(西门子工业网络)及控调技术融为一体。
6、西门子公司提出TIA(Totally Integrated Automation)概念,即全集成自动化系统,将PLC技术溶于全部自动化领域。
由最初发展至今,S3、S5系列PLC已逐步退出市场,停止生产,而S7系列PLC发展成为了西门子自动化系统的控制核心,而TDC系统沿用SIMADYN D技术内核,是对S7系列产品的进一步升级,它是西门子自动化系统最*,功能较强的可编程控制器。


产品分类
可编程控制器是由现代化生产的需要而产生的,可编程序控制器的分类也必然要符合现代化生产的需求。


西门子PLCS7-200系列
一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类,其二是从可编程序控制器的性能高低去分类,其三是从可编程序控制器的结构特点去分类。
控制规模
可以分为大型机、中型机和小型机。


西门子PLCS7-300系列
小型机: 小型机的控制点一般在256点之内,适合于单机控制或小型系统的控制。
西门子小型机有S7-200:处理速度0.8~1.2ms ;存贮器2k ;数字量248点;模拟量35路 。
中型机:中型机的控制点一般不大于2048点,可用于对设备进行直接控制,还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控,它适合中型或大型控制系统的控制。
西门子中型机有S7-300:处理速度0.8~1.2ms ;存贮器2k ;数字量1024点;模拟量128路 ;网络PROFIBUS;工业以太网;MPI。
大型机:大型机的控制点一般大于2048点,不仅能完成较复杂的算术运算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控制,还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。


西门子PLCS7-400系列
西门子大型机有S7-400 :处理速度0.3ms / 1k字;
存贮器512k ;I/O点12672;
控制性能
可以分为高档机、中档机和低档机。
低档机
这类可编程序控制器,具有基本的控制功能和一般的运算能力。工作速度比较低,能带的输入和输出模块的数量比较少。
比如,德国SIEMENS公司生产的S7-200就属于这一类。
中档机
这类可编程序控制器,具有较强的控制功能和较强的运算能力。它不仅能完成一般的逻辑运算,也能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算。工作速度比较快,能带的输入输出模块的数量也比较多,输入和输出模块的种类也比较多。
比如,德国SIEMENS公司生产的S7-300就属于这一类。
高档机
这类可编程序控制器,具有强大的控制功能和强大的运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和PID运算,还能进行复杂的矩阵运算。工作速度很快,能带的输入输出模块的数量很多,输入和输出模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务。在联网中一般做主站使用。
比如,德国SIEMENS公司生产的S7-400就属于这一类。


结构
整体式
整体式结构的可编程序控制器把电源、CPU、存储器、I/O系统都集成在一个单元内,该单元叫做作基本单元。一个基本单元就是一台完整的PLC。


plc结构
控制点数不符合需要时,可再接扩展单元。整体式结构的特点是非常紧凑、体积小、成本低、安装方便。
组合式
组合式结构的可编程序控制器是把PLC系统的各个组成部分按功能分成若干个模块,如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。其中各模块功能比较单一,模块的种类却日趋丰富。比如,一些可编程序控制器,除了-些基本的I/O模块外,还有一些特殊功能模块,像温度检测模块、位置检测模块、PID控制模块、通讯模块等等。组合式结构的PLC特点是CPU、输入、输出均为独立的模块。模块尺寸统一、安装整齐、I/O点选型自由、安装调试、扩展、维修方便。


plc组合
叠装式
叠装式结构集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的I/O点搭配灵话、安装整齐的优点于一身。它也是由各个单元的组合构成。其特点是CPU自成独立的基本单元(由CPU和一定的I/O点组成),其它I/O模块为扩展单元。在安装时不用基板,仅用电缆进行单元间的联接,各个单元可以一个个地叠装。使系统达到配置灵活、体积小巧。

详细介绍
1.SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC,它适用于各行各业,各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行,或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
2.SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。各种单独


西门子PLC之S7家族
的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较,S7-300 PLC采用模块化结构,具备高速(0.6~0.1μs)的指令运算速度;用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算;一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值;方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内,人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面(HMI)从S7-300中取得数据,S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送;CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如:超时,模块更换,等等);多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密,防止未经允许的复制和修改;S7-300 PLC设有操作方式选择开关,操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出,当钥匙拔出时,就不能改变操作方式,这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能,S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能,这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口,并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统;串行通信处理器用来连接点到点的通信系统;多点接口(MPI)集成在CPU中,用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。
3. SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计,可靠耐用,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级和充分满足需要。

工作原理 
当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

输入采样
在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。

用户程序执行
在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

 

易操作
PLC有较高的易操作性。它具有编程简单,操作方便,维修容易等特点,一般不容易发生操作的错误。对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示,更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找,然后进行更改。PLC有多种程序设计语言可供使用。用于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可以很快找到故障的部位。

S7-200模拟量模块系列

模拟信号是指在一定范围内连续的信号(如电压、电流),这个“一定范围”可以理解为模拟量的有效量程。在使用S7-200模拟量时,需要注意信号量程范围,拨码开关设置,模块规范接线,指示灯状态等信息。

本文中,我们按照S7-200模拟量模块类型进行分类介绍:

1.AI 模拟量输入模块?

2.AO模拟量输出模块?

3.AI/AO模拟量输入输出模块

4.常见问题分析

首先,请参见“S7-200模拟量全系列总览表”,初步了解S7-200模拟量系列的基本信息,具体内容请参见下文详细说明: 

 

AI 模拟量输入模块

A. 普通模拟量输入模块:

如果,传感器输出的模拟量是电压或电流信号(如±10V或0~20mA),可以选用普通的模拟量输入模块,通过拨码开关设置来选择输入信号量程。注意:按照规范接线,尽量依据模块上的通道顺序使用(A->D),且未接信号的通道应短接。具体请参看《S7-200可编程控制器系统手册》的附录A-模拟量模块介绍。

4AI EM231模块:

首先,模拟量输入模块可以通过设置拨码开关来选择信号量程。开关的设置应用于整个模块,一个模块只能设置为一种测量范围,且开关设置只有在重新上电后才能生效。也就是说,拨码设置一经确定后,这4个通道的量程也就确定了。如下表所示:

注:表中0~5V和0~20mA(4~20mA)的拨码开关设置是一样的,也就是说,当拨码开关设置为这种时,输入通道的信号量程,可以是0~5V,也可以是0~20mA。

8AI EM231模块:

8AI的EM231模块,第0->5通道只能用做电压输入,只有第6、7两通道可以用做电流输入,使用拨码开关1、2对其进行设置:当sw1=ON,通道6用做电流输入;sw2=ON时,通道7用做电流输入。反之,若选择为OFF,对应通道则为电压输入。

注:当第6、7道选择为电流输入时,第0->5通道只能输入0-5V的电压。

B. 测温模拟量输入模块(热电偶TC;热电阻RTD):

如果,传感器是热电阻或热电偶,直接输出信号接模拟量输入,需要选择特殊的测温模块。测温模块分为热电阻模块EM231RTD和热电偶模块EM231TC。注意:不同的信号应该连接至相对应的模块,如:热电阻信号应该使用EM231RTD,而不能使用EM231TC。且同一模块的输入类型应该*,如:Pt1000和Pt100不能同时应用在一个热电阻模块上。

热电偶模块TC: 

EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型热电偶,不支持B型热电偶。通过拨码设置,模块可以实现冷端补偿,但仍然需要补偿导线进行热电偶的自由端补偿。另外,该模块具有断线检测功能,未用通道应当短接,或者并联到旁边的实际接线通道上。?

热电阻模块RTD:

热电阻的阻值能够随着温度的变化而变化,且阻值与温度具有一定的数学关系,这种关系是电阻变化率α。RTD模块的拨码开关设置与α有关,如下图所示,就算同是 Pt100,α值不同时拨码开关的设置也不同。在选择热电阻时,请尽量弄清楚α参数,按 照对应的拨码去设置。具体请参看《S7-200可编程控制器系统手册》的附录A-热电偶和热电阻扩展模块介绍。

EM231 RTD模块具有断线检测功能,未用通道不能悬空,接法方式如下:

(1)请将一个电阻按照与已用通道相同的接线方式连接到空的通道,注意:电阻的阻值必须和RTD的标称值相同;

(2)将已经接好的那一路热电阻的所有引线,一一对应连接到空的通道上。

因为热电阻分2线制、3线制、4线制,所以RTD模块与热电阻的接线有3种方式,如图所示。其中,精度高的是4线连接,精度低的是2线连接。

提示:

(1). 在STEP7 Micor/WIN软件中(S7-200的编程软件),对于模拟量输入通道设有软件滤波功能,如图所示,具体请参见《S7-200 ? LOGO? SITOP 参考》->系统块-模拟量滤波。

但是,在系统块中设置模拟量通道滤波时,RTD和TC模块占用的模拟量通道,应禁止滤波功能。

(2) EM231 TC和RTD模块上,均有24V电源指示灯和SF故障指示灯。如图所示:(a)若24V电源指示灯=OFF,则说明该模块没有24V工作电源;(b)若SF红灯闪烁,原因可能是:模块内部软件检测出外接断线,或者输入超出范围。 

注:具体请参见:《S7-200 ? LOGO? SITOP 参考》->EM231 

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