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西門子電源6ES7307-1BA01-0AA0安裝接線
西門子電源6ES7307-1BA01-0AA0
通訊功能 可以使用集成在系統(tǒng)中的功能塊建立與 S7/C7 合作伙伴的通訊服務(wù),。
SIMATIC S7-300 通過(guò)通訊處理器或通過(guò)配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng),。配備 PROFINET 接口的 CPU 可實(shí)現(xiàn)高速,、易于使用的分布式自動(dòng)化組態(tài),。
“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”服務(wù)可以在聯(lián)網(wǎng)的CPU間周期性地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,。 一個(gè) S7-300 CPU 多和 4 個(gè)數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù),，每個(gè)數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù),，可同時(shí)有 16 個(gè) CPU 參與數(shù)據(jù)交換(使用 STEP 7 V4.x),。
使用“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)連接的 CPU 可以循環(huán)交換數(shù)據(jù)（每個(gè)循環(huán)多交換 4 個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)包,，每個(gè)數(shù)據(jù)包有 22 個(gè)字節(jié)）,。例如，這允許一個(gè) CPU 訪問另一個(gè) CPU 的數(shù)據(jù),、位存儲(chǔ)器或過(guò)程映像,。只可通過(guò) MPI 進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊,。使用 STEP 7 中的 GD 表進(jìn)行組態(tài)。
可靠的組件用于建立 MPI 通訊： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜,、總線連接器和 RS 485 中繼器,。它們可以優(yōu)化配備安裝達(dá)到特定要求。例如,，如果需要可連接多串聯(lián) 10 個(gè)中繼器,，以實(shí)現(xiàn)任何兩個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)之間的大距離。
方便的人機(jī)界面 (HMI) 服務(wù)已經(jīng)集成在 S7-300 的操作系統(tǒng)中,。這些功能不再需要耗時(shí)的編程：SIMATIC HMI 系統(tǒng)需要來(lái)自 SIMATIC S7-300 的過(guò)程數(shù)據(jù) - S7-300 按照請(qǐng)求的刷新間隔傳輸過(guò)程數(shù)據(jù),。SIMATIC S7-300 的操作系統(tǒng)自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)。整個(gè)系統(tǒng)使用統(tǒng)一的符號(hào)和數(shù)據(jù)庫(kù),。
點(diǎn)到點(diǎn)連接是用來(lái)建立經(jīng)濟(jì)有效的數(shù)據(jù)通訊方式,，通過(guò) CP 340/CP 341 通訊處理器或集成在CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP的內(nèi)置接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊
使用 S7-300，將有一個(gè)合適的通訊處理器 (CP 342-2),，可用于 AS-Interface 總線,，以連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（AS-Interface 從站）。
更多信息,，請(qǐng)參見通訊處理器說(shuō)明．
CPU 的智能診斷系統(tǒng)連續(xù)控制系統(tǒng)功能并記錄故障和特定系統(tǒng)事件（例如,，定時(shí)誤差、模塊故障等）,。這些事件標(biāo)記有時(shí)間戳并被保存在環(huán)形緩沖區(qū),，以用于稍后的故障排除。
MPI（多點(diǎn)接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通訊接口,。它能用于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)任務(wù),。
CPU指令集和相應(yīng)的執(zhí)行時(shí)間列表。 可執(zhí)行塊（OB,、SFC,、SFB）及其執(zhí)行時(shí)間的列表。
PLC 是由早期繼電器邏輯控制系統(tǒng)與微機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的,，它是以微處理器為主的一種工業(yè)控制儀表,，它融計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體,，集順序控制,、過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理于一身，可靠性高,、功能強(qiáng)大,、控制靈活,、操作維護(hù)簡(jiǎn)單,。近幾年來(lái),，可編程序控制器及組成系統(tǒng)在我國(guó)冶金、電廠,、輕工石化,、礦業(yè)、水處理等行業(yè)更是到了廣泛的應(yīng)用,，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益,。
由于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)分散系統(tǒng)，因此過(guò)程控制的方式是分散進(jìn)行,，而監(jiān)視,、操作和化管理應(yīng)以集中為好。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,，控制管理的要求不斷提高,，過(guò)程參數(shù)日益增多，控制回路越加復(fù)雜,，在70年代中期產(chǎn)生了DCS/' target='_blank'>集散控制系統(tǒng),，他一經(jīng)出現(xiàn)就受到工業(yè)控制界的青睞。DCS是集計(jì)算機(jī)技術(shù),、控制技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)于一體的系統(tǒng)。與常規(guī)的集中式控制系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)：
1,、實(shí)現(xiàn)了分散控制,。它使得系統(tǒng)控制危險(xiǎn)性分散、可靠性高,、投資減小,、維護(hù)方便。
2,、實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視,、操作和管理。使得管理與現(xiàn)場(chǎng)分離,，管理更能綜合化和系統(tǒng)化,，
3、采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),，這是DCS的關(guān)鍵技術(shù),，它使得控制與管理都具實(shí)時(shí)性，并解決系統(tǒng)的擴(kuò)充與升級(jí)問題,。
目前,，由于PLC把的數(shù)據(jù)高速公路（HIG HWAY）改成通用的網(wǎng)絡(luò)，并逐步將PLC之間的通信規(guī)約靠攏使得PLC 有條件和其它各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)集成,，以組成大型的控制系統(tǒng),，這使得PLC 系統(tǒng)具備了DCS的形態(tài),，這樣，基于PLC的DCS系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用,?！?nbsp;
可編程序控制器（PLC）及集散控制系統(tǒng)（DCS）是目前工業(yè)控制領(lǐng)域較廣泛使用的兩種控制技術(shù)， 它們各自具有明顯的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì),， 如PLC在高速的順序控制中占主導(dǎo)地位,， 而DCS則在復(fù)雜的過(guò)程控制中占優(yōu)勢(shì)； PLC體積小,， 使用靈活,， 價(jià)格相對(duì)較低， 但在通訊功能及管理能力方面不及DCS,， DCS雖然通訊及管理能力較強(qiáng),， 但體積大， 價(jià)格相對(duì)較高. 在這種情況下,， 用戶期望得到一種集PLC與DCS優(yōu)點(diǎn)于一體的控制系統(tǒng),， 這種混合式控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱HCS）應(yīng)既能*地實(shí)現(xiàn)邏輯及順序控制， 又能很好地完成過(guò)程控制,， 同時(shí)還應(yīng)具有管理功能,， 且體積小， 價(jià)格較低,， 可靠性高,。一些自控設(shè)備生產(chǎn)廠商已有產(chǎn)品問世， Rockwell公司新近推出的Allen-Bradley（A-B）品牌ProcessLogix過(guò)程控制系統(tǒng)便是其中一例,。
本文將介紹一種混合式控制系統(tǒng),， 既吸取傳統(tǒng)DCS“管理集中， 控制分散”的設(shè)計(jì)精髓,， 又保留傳統(tǒng)PLC所固有的靈活性及低價(jià)位等優(yōu)點(diǎn),， 適用于離散控制、順序控制及連續(xù)控制場(chǎng)合,， 以低成本來(lái)完成高技術(shù)的自動(dòng)化,。
早期的PLC以數(shù)字量的順序控制為主。隨著PLC功能不斷擴(kuò)充,，PLC增加了模擬量控制功能,、PID調(diào)節(jié)功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能及分級(jí)控制功能等,，在過(guò)去DCS占統(tǒng)治地位的化工,、冶金等行業(yè)也可由PLC進(jìn)行控制。但PLC難以組成大型、復(fù)雜,、綜合的系統(tǒng),，如果過(guò)多的PC企圖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與過(guò)多的 PLC通訊，則可能導(dǎo)致瓶頸現(xiàn)象及計(jì)時(shí)上的困難,。
DCS是由模擬儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，初期的功能以回路調(diào)節(jié)為主,，之后又加入了順序控制的功能,。DCS的設(shè)計(jì)思想是操作管理集中，控制分散以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性及管理能力,。DCS的上述優(yōu)勢(shì)使它在控制系統(tǒng)的市場(chǎng)仍占主流,。 但DCS比PLC價(jià)位高，對(duì)一些資金有限的中小型企業(yè)有時(shí)難以承受,。
本文探討的這種混合式控制系統(tǒng)整合了PLC與DCS的優(yōu)勢(shì),，對(duì)需要實(shí)現(xiàn)低成本自動(dòng)化（LCA）的場(chǎng)合尤為適用。
二,、混合式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
所為混合式控制系統(tǒng),。該系統(tǒng)主要以DCS的設(shè)計(jì)思想為基礎(chǔ)，綜合PLC與DCS的各自優(yōu)勢(shì),。它主要由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),、 操作員工作站、中央服務(wù)器,、控制器及輸入/輸出（I/O）模塊等部分組成,。
1、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
對(duì)DCS而言,，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心,，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可擴(kuò)充性起著決定性的作用,。對(duì)混合式控制系統(tǒng)也是如此,。
如圖1所示，HCS是分級(jí)控制系統(tǒng),，共分兩級(jí)：操作管理級(jí)及過(guò)程控制級(jí),。操作管理級(jí)的各項(xiàng)設(shè)備——操作員工作站及中央服務(wù)器由N1網(wǎng)連接。N1網(wǎng)是一局域網(wǎng)（LAN）,，對(duì)它的要求是能以較高的速率傳輸大量數(shù)據(jù),，可選用Ethernet（以太網(wǎng)）或ARCNET。Ethernet采用載波偵聽/多路訪問協(xié)議,，具有10Mbps及100Mbps的通訊速度,，但它不具備實(shí)時(shí)性；ARCNET采用令牌傳輸協(xié)議，具有2.5Mbps的通訊速度,，具有好的實(shí)時(shí)性,。 N1網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)可采用星形、總線形,、混合形等,。總線結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較成熟,，施工相對(duì)簡(jiǎn)單,，節(jié)點(diǎn)的加入或退出也無(wú)需中止網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，是工業(yè)控制網(wǎng)常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。N1網(wǎng)的傳輸介質(zhì)可使用雙絞線,、同軸電纜或光纖。
N2網(wǎng)將過(guò)程控制級(jí)的控制器與控制器,、控制器與遠(yuǎn)程I/O,、遠(yuǎn)程I/O與遠(yuǎn)程I/O連接起來(lái)，并使之與中央服務(wù)器相連. 對(duì)N2網(wǎng)的要求是實(shí)時(shí)性,，即一旦N2網(wǎng)上某節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),，則該網(wǎng)絡(luò)上所連接的各節(jié)點(diǎn)應(yīng)能同時(shí)接收到該數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,。這一點(diǎn)對(duì)實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的過(guò)程控制十分重要,。N2網(wǎng)還具有其它特性，如給網(wǎng)絡(luò)添加新設(shè)備不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)通訊擁塞,，*消除系統(tǒng)瓶頸現(xiàn)象,；開放式體系結(jié)構(gòu)使它與PLC、智能馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器等其它設(shè)備相兼容,。
A-B的ProcessLogix過(guò)程控制系統(tǒng)N1網(wǎng)采用總線結(jié)構(gòu)的Ethernet,，N2網(wǎng)采用A-B自己的ControlNet網(wǎng)絡(luò)，如果采用中繼器,，傳輸距離可達(dá)30km,。
2、操作員工作站
操作員工作站是HCS與用戶進(jìn)行信息交換的設(shè)備,，其主要功能是為運(yùn)行操作人員提供人機(jī)界面,，使操作人員及時(shí)全面地了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制,。隨著微型計(jì)算機(jī)性能的不斷提高,，操作員工作站可由PC機(jī)承擔(dān)，由于操作員工作站與中央服務(wù)器通過(guò)局域網(wǎng)相連,，所以欲添加一個(gè)操作員工作站十分容易,，只要在N1網(wǎng)上增加一個(gè)PC機(jī)并讓中央服務(wù)器為新添加的操作員工作站提供客戶軟件即可,。
3、中央服務(wù)器
所有的系統(tǒng)信息,、報(bào)告及總數(shù)據(jù)庫(kù)由中央服務(wù)器統(tǒng)一管理,，以實(shí)現(xiàn)信息集中管理。中央服務(wù)器用Windows NT為操作系統(tǒng),，配以系統(tǒng)應(yīng)用軟件,，還可與企業(yè)管理系統(tǒng)相連。DCS的組態(tài)功能在HCS中也由中央服務(wù)器提供,。工程師可利用中央服務(wù)器的系統(tǒng)應(yīng)用軟件來(lái)修改或添加控制配置并下載至控制器中,。
4、控制器
控制器為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制中樞,。HCS的控制器與PLC一樣采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括處理器,、內(nèi)存,、I/O接口，外加通訊接口,。HCS控制器的框架沿襲了傳統(tǒng)PLC的框架尺寸結(jié)構(gòu),，因而體積比DCS小得多。雖然從尺寸與外形上看,，HCS控制器與PLC極其相似,，但它絕不是PLC的簡(jiǎn)單翻版。 HCS控制器在過(guò)程控制中執(zhí)行閉環(huán)及順序控制,，能勝任DCS所承擔(dān)的過(guò)程控制任務(wù),。HCS控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)形式，處理器模塊,、本地I/O模塊,、通訊接口模塊等均插入同一框架中，通過(guò)數(shù)據(jù)總線相連,，實(shí)現(xiàn)“軟接線”,，另外，通過(guò)N2網(wǎng)還可擴(kuò)展遠(yuǎn)程I/O模塊,。
每個(gè)HCS可支持多個(gè)控制器,，而每個(gè)控制器又可支持多達(dá)上百個(gè)控制回路。這樣由HCS便可組成較大型的控制系統(tǒng),，且控制是分散的,。如ProcessLogix控制系統(tǒng)多可支持16個(gè)控制器，每個(gè)控制器可支持125～150個(gè)控制回路,。
5,、輸入/輸出（I/O）模塊
HCS提供了能與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)I/O信號(hào)直接相連的各種規(guī)格的I/O模塊， 如模擬量/數(shù)字量、 直流/交流,、電壓/電流及不同電壓等級(jí)的I/O模塊等,。這些I/O模塊可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的按鈕、變送器,、傳感器,、電磁閥門及馬達(dá)控制器等設(shè)備元件直接相連，使用靈活方便,。
三,、混合式控制系統(tǒng)特點(diǎn)
1、分級(jí)分散控制,， 集中管理
HCS保留了DCS信息集中,，控制分散的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)按功能在垂直方向分為兩級(jí)：操作管理級(jí)及過(guò)程控制級(jí),。各級(jí)之間既有分工,，又有聯(lián)系，在系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下運(yùn)行,。同時(shí),，按生產(chǎn)過(guò)程作水平分解，以滿足控制遍布整個(gè)廠區(qū)的需要,。采用該分散控制結(jié)構(gòu),，將多個(gè)控制器及I/O框架分散后進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，一方面可將生產(chǎn)過(guò)程的全部信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至中央服務(wù)器以實(shí)現(xiàn)信息集中,，另一方面避免因個(gè)別設(shè)備出現(xiàn)故障殃及整個(gè)系統(tǒng)而造成的危險(xiǎn),，提高可靠性。
2,、靈活性高及可擴(kuò)展性強(qiáng)
HCS 采用模塊化及積木化的結(jié)構(gòu)形式,，用戶可選擇不同數(shù)量、不同規(guī)格的單元設(shè)備以組成不同要求,、不同規(guī)模的硬件系統(tǒng),。例如，控制器及其遠(yuǎn)程I/O均采用PLC式的模塊結(jié)構(gòu),，用戶可根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合選用不同規(guī)格的模塊,；整個(gè)系統(tǒng)采用分級(jí)分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，使增加或去除某些單元不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能,，這種靈活的組裝方式使系統(tǒng)擴(kuò)展變得容易,，有利于工廠按當(dāng)前規(guī)模配置系統(tǒng)，提高設(shè)備的利用效率,。
3,、可靠性高
（1）冗余技術(shù)
HCS允許用戶在任何需要的關(guān)鍵部分
