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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 通過通訊處理器或通過配備集成 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),、位存儲器或過程映像,。只可通過 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)需要來自 SIMATIC S7-300 的過程數(shù)據(jù) - S7-300 按照請求的刷新間隔傳輸過程數(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)一的符號和數(shù)據(jù)庫,。
點(diǎn)到點(diǎn)連接是用來建立經(jīng)濟(jì)有效的數(shù)據(jù)通訊方式，通過 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)場設(shè)備（AS-Interface 從站）,。
更多信息,，請參見通訊處理器說明．
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)簡單,。近幾年來,，可編程序控制器及組成系統(tǒng)在我國冶金、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)過程是一個(gè)分散系統(tǒng),，因此過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)目前在國內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用,。
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)勢及劣勢,， 如PLC在高速的順序控制中占主導(dǎo)地位， 而DCS則在復(fù)雜的過程控制中占優(yōu)勢,； PLC體積小,， 使用靈活， 價(jià)格相對較低,， 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)控制場合,， 以低成本來完成高技術(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)功能及分級控制功能等,，在過去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)，如果過多的PC企圖通過網(wǎng)絡(luò)與過多的 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，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)勢使它在控制系統(tǒng)的市場仍占主流,。 但DCS比PLC價(jià)位高，對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，對需要實(shí)現(xiàn)低成本自動(dòng)化（LCA）的場合尤為適用,。
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,。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,。對混合式控制系統(tǒng)也是如此。
如圖1所示,，HCS是分級控制系統(tǒng),，共分兩級：操作管理級及過程控制級。操作管理級的各項(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?？偩€結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較成熟,，施工相對簡單，節(jié)點(diǎn)的加入或退出也無需中止網(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)將過程控制級的控制器與控制器,、控制器與遠(yuǎn)程I/O、遠(yuǎn)程I/O與遠(yuǎn)程I/O連接起來,，并使之與中央服務(wù)器相連. 對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)對實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的過程控制十分重要。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,，并對生產(chǎn)過程進(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的簡單翻版,。 HCS控制器在過程控制中執(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,，通過數(shù)據(jù)總線相連,，實(shí)現(xiàn)“軟接線”，另外,，通過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I/O信號直接相連的各種規(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的I/O模塊等。這些I/O模塊可與工業(yè)現(xiàn)場的按鈕,、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,。系統(tǒng)按功能在垂直方向分為兩級：操作管理級及過程控制級,。各級之間既有分工，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)過程的全部信息通過網(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)用場合選用不同規(guī)格的模塊；整個(gè)系統(tǒng)采用分級分散的網(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
