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西門子6ES7214-2AS23-0XB8參數(shù)詳細(xì)
西門子6ES7214-2AS23-0XB8參數(shù)詳細(xì)
本文主要論述西門子基于PC 自動(dòng)化產(chǎn)品WinAC，WinCC 及面板式工業(yè)PC機(jī)紡織生產(chǎn)線上應(yīng)用特點(diǎn),，以及與傳統(tǒng)PLC 控制相比所體現(xiàn)出*性,。
關(guān)鍵詞： WinAC: 西門子基于PC 機(jī)自動(dòng)化控制產(chǎn)品,，分為Soft PLC 及Slot PL 兩種類型,。Soft PLC 又分為基本型及實(shí)時(shí)型兩種,，它們是bbbbbbs NT 或2000 操作系統(tǒng)下一個(gè)運(yùn)行軟件，而Slot PLC 則是插PC 機(jī)內(nèi)板卡式PLC,，又分為Slot 412 和Slot 416兩種,。
IL70: 西門子嵌入式觸摸面板工業(yè)PC 機(jī)。
WinCC: 西門子工業(yè)組態(tài)軟件,。
ET200: 西門子S7 系統(tǒng)中遠(yuǎn)程I/0,，或稱之為分布式I/0。
PROFBUS: 現(xiàn)場(chǎng)總線,。
OPC: 用于過程控制對(duì)象鏈接和嵌入。
本文論述這條紡織生產(chǎn)線是青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司新近研制開發(fā)產(chǎn)品,。該公司是中國(guó)紡機(jī)行業(yè)著名企業(yè),，梳棉機(jī)，落筒機(jī),，清梳聯(lián)等是其主要產(chǎn)品,。近年來，紡織行業(yè)發(fā)展,，該公司不斷開發(fā)具備高新技術(shù),，能與國(guó)外產(chǎn)品相媲美新產(chǎn)品。而該生產(chǎn)線正是青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司這一,、二年來重點(diǎn)項(xiàng)目,，目前正處于優(yōu)化調(diào)試階段,，將于今年底面市，本文論及該生產(chǎn)線時(shí),，略去了各設(shè)備名稱及其主要工藝,，主要描述西門子產(chǎn)品該項(xiàng)目上所體現(xiàn)特點(diǎn)，以及作者使用中體會(huì),。
該生產(chǎn)線由五種不同類型設(shè)備組成,，分別稱之為A、B,、C,、D、E,。工藝流程,。SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 423其中A 為主要設(shè)備，該設(shè)備停止運(yùn)行則整個(gè)生產(chǎn)線停止生產(chǎn),。而B,、C、D,、E 等設(shè)備則可以紡織廠不同產(chǎn)品工藝要求獨(dú)立運(yùn)行或停止,，B、C,、D 設(shè)備可以一臺(tái)運(yùn)行,，也可以兩臺(tái)相同設(shè)備同時(shí)運(yùn)行。E 設(shè)備則可以有更多數(shù)量同時(shí)運(yùn)行,。電氣控制上要求將生產(chǎn)線生產(chǎn)狀況實(shí)時(shí)反映到車間級(jí)及廠級(jí)管理層,，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)存檔。同時(shí)要求整個(gè)生產(chǎn)線上所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)必須傳送到一個(gè)操作員站及一個(gè)工程師站上實(shí)時(shí)顯示,，所有設(shè)備工藝參數(shù)設(shè)置由操作員站完成,。另外，生產(chǎn)線上各設(shè)備分散距離較遠(yuǎn),，考慮到設(shè)備手動(dòng)調(diào)試時(shí)可操作性,，要求設(shè)備手動(dòng)調(diào)試必須就近連接操作面板，一旦手動(dòng)調(diào)試停止,，即拆除連接操作面板,。
選擇控制系統(tǒng)時(shí)，最初有兩種設(shè)計(jì)方案：
第一種設(shè)計(jì)方案：
SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 424A 設(shè)備選用S7-400 系列PLC,，CPU 為CPU412-2DP,；C 設(shè)備，D 設(shè)備選用S7-300系列PLC,，CPU 分別為CPU314,，CPU315-2DP,；B 設(shè)備和E 設(shè)備選用S7-200 系列PLC，CPU 為CPU224 并帶EM277 PROFIBUS 擴(kuò)展板,，將B 設(shè)備和E 設(shè)備分別作為D 設(shè)備智能PROFIBUS 從站,。A 設(shè)備上S7-400 系統(tǒng)中配置一塊CP443-1 工業(yè)以太網(wǎng)通訊卡，與工程師站聯(lián)接,，并與車間級(jí)及廠級(jí)管理層聯(lián)網(wǎng),。A、C,、D 設(shè)備及操作員站TP37 用MPI聯(lián)網(wǎng),，各設(shè)備互相之間邏輯互鎖及數(shù)據(jù)交換MPI 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。C 設(shè)備,，D 設(shè)備將生產(chǎn)狀況及運(yùn)行狀態(tài)傳送給A 設(shè)備,，由A 設(shè)備以太網(wǎng)傳送給工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),，B 設(shè)備,，E 設(shè)備PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)將信息傳送給D 設(shè)備，D 設(shè)備傳送給A 設(shè)備,，并向上一級(jí)傳送,。系統(tǒng)中配置TP37 觸摸屏作為操作員站，為各設(shè)備設(shè)置參數(shù),，并顯示部分運(yùn)行數(shù)據(jù),。A、C,、D 設(shè)備手動(dòng)調(diào)試?yán)靡粋€(gè)TP170B MPI 網(wǎng)絡(luò)就近聯(lián)接各PLC 來完成,。
第二種設(shè)計(jì)方案：
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整個(gè)控制系統(tǒng)由PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)組成。A 設(shè)備選用S7-400 系列PLC,，CPU 為CPU412-2DP,，作PROFIBUS 主站，其自身I/0 由ET200M 組成,；C 設(shè)備,，D 設(shè)備，選用ET200M 遠(yuǎn)程I/0 方式作A 設(shè)備PROFIBUS 從站,；B 設(shè)備和E 設(shè)備選用S7-200系列PLC，并配EM277,，直接作為A 設(shè)備智能從站,。A 設(shè)備與工程師站聯(lián)接及與管理層聯(lián)網(wǎng)方式同方案一，操作員站同樣選用TP37,。A,、C,、D 設(shè)備手動(dòng)調(diào)試?yán)靡粋€(gè)TP170B 就近聯(lián)接完成。
第一種設(shè)計(jì)方案,，各設(shè)備控制系統(tǒng)獨(dú)立性較強(qiáng),，可單獨(dú)運(yùn)行或停止，調(diào)試方便,，但問題也是顯而易見：
1. 數(shù)據(jù)傳送問題
B,、C、D,、E 各設(shè)備信息都必須A 設(shè)備傳送到工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò),，B、C,、D,、E 設(shè)備數(shù)據(jù)傳送到工程師站實(shí)時(shí)性較差。TP37 作為操作員站,，同時(shí)要與A,、C、D 三種設(shè)備通訊,，同樣需要較長(zhǎng)數(shù)據(jù)更新周期,。
2. 通訊能力問題
C，D 設(shè)備選用是S7-300 系列PLC 中CPU314,，CPU315-2DP,，它們SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 426S7 固定連接數(shù)量受到限制，如C 設(shè)備,，它必須同時(shí)與一個(gè)A 設(shè)備,，兩個(gè)D 設(shè)備，一個(gè)TP37 及一個(gè)TP170B 連接,，這個(gè)連接數(shù)超過了它S7 固定連接數(shù)量,。可以A設(shè)備再與D 設(shè)備連接,，或建立動(dòng)態(tài)連接等方法來解決問題,，但顯然不方便。A,、C,、D 設(shè)備之間邏輯連鎖控制，如上述兩種方法解決,，實(shí)時(shí)性很差,，工藝上也是不允許。
3. 互換性較差
用這種方案時(shí),，A 設(shè)備,，兩臺(tái)C 設(shè)備,，兩臺(tái)D 設(shè)備，都有不同MPI 址,。生產(chǎn)廠提供設(shè)備給紡織廠時(shí),，必須對(duì)相同設(shè)備CPU 下載不同配置，相同設(shè)備之間無法互換,，給設(shè)備安裝及銷售管理增加麻煩,。
第二種方案則解決了第一種方案所遇到技術(shù)問題。C,、D 設(shè)備是A 設(shè)備分布式I/0 站,，所有生產(chǎn)信息及運(yùn)行狀態(tài)都CPU412-2DP 中，這些設(shè)備信息同時(shí)傳送到工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò)上,。TP37 也只和一個(gè)CPU 通訊,，數(shù)據(jù)更新快，存各設(shè)備之間通訊能力問題,。同時(shí),，C、D 設(shè)備PROFIBUS 網(wǎng)上從站址可以直接接口模板IM153 上設(shè)置,，,，C 設(shè)備之間或D 設(shè)備之間可以互換，設(shè)備安裝維修更方便,。這種方案中,，C、D 設(shè)備必須依賴A 設(shè)備運(yùn)行才能運(yùn)行,，但本來生產(chǎn)工藝上,，當(dāng)A 設(shè)備停止時(shí)，C,、D 設(shè)備就不能運(yùn)行,，，C,、D 設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行沒有必要,，僅為設(shè)備調(diào)試方便，相對(duì)而言意義不大,。
,，第二種設(shè)計(jì)方案也有之處。A,、B,、C、D、E 各設(shè)備信息都必須一塊CP443-1 以太網(wǎng)卡傳送到工程師站及管理層網(wǎng)絡(luò),，存一個(gè)數(shù)據(jù)通訊瓶頸問題，數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)性及速度都受到限制,。另外,，鑒于TP37 能力，操作員站只能用于參數(shù)設(shè)置及少量數(shù)據(jù)顯示用,，而無法完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),、存檔、報(bào)表生成等進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理功能,，圖形動(dòng)態(tài)顯示效果理想,。而西門子WinAC 產(chǎn)品特點(diǎn)正好解決了這些問題。WinAC 僅是一個(gè)可編程序控制器,，它將自動(dòng)化控制和人機(jī)界面集成一個(gè)PC 平臺(tái)上,，進(jìn)行自動(dòng)化控制同時(shí)，完成大量數(shù)據(jù)通訊,，數(shù)據(jù)處理及可視化處理,。基于上述原因,，對(duì)第二種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了改進(jìn),。首先，考慮到生產(chǎn)線運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性,，用WinAC 產(chǎn)品中插槽型PLC Slot 412 代替原來S7-400PLC CPU412-2DP,，配合使用電源擴(kuò)展板，并外接24 伏直流電源,，使控制系統(tǒng)可獨(dú)立于PC 機(jī)操作系統(tǒng),，保證系SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 427統(tǒng)運(yùn)行高可靠性。其次選用西門子嵌入式觸摸面板工業(yè)PC 機(jī)IL70 作為PC 平臺(tái),，其集成TCP/IP 以太網(wǎng)口直接與工程師站及管理層聯(lián)網(wǎng),，另外IL70 上運(yùn)行WinCC 人機(jī)界面軟件，使操作員站能完成更強(qiáng)大功能,。
最終設(shè)計(jì)方案：
WinAC Slot 412 作為系統(tǒng)中央控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)PROFIBUS-DP 主站,，完成設(shè)備A、C,、D 控制任務(wù),。C、D 設(shè)備使用ET200M 作為遠(yuǎn)程分布式I/0 站,，直接連接到Slot 412 集成DP 口上,。B，E 設(shè)備使用CPU224，并配置EM277 PROFIBUS 擴(kuò)展板作為Slot 412 智能從站,，將數(shù)據(jù)信息傳送給Slot 412,。電源擴(kuò)展板上外接24 伏直流電源及后備電池保證PC 機(jī)斷電情況下，Slot 412 仍能正常工作,。
IL70 作為WinAC Slot 412 運(yùn)行平臺(tái),，同時(shí)也作為操作員站，并集成TCP/IP網(wǎng)口與工程師站及管理層聯(lián)網(wǎng),。IL70 上運(yùn)行WinCC 人機(jī)界面軟件OPC 客戶機(jī)方式從WinAC OPC 服務(wù)器端存取控制引擎中數(shù)據(jù),。WinAC、WinCC 一個(gè)PC平臺(tái)上,，這種數(shù)據(jù)交換方式速度快,，數(shù)據(jù)量大，實(shí)時(shí)性好,。SIEMENS Automation Expert CommunicationA&D Service & Support 428
WinCC 作為人機(jī)操作接口,，完成整個(gè)控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)用戶提出復(fù)雜動(dòng)畫顯示功能,，并對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行存檔,，生成報(bào)表，提供報(bào)警信息以及設(shè)備維護(hù)信息,。
工程師站是一臺(tái)普通PC 機(jī),，以太網(wǎng)與操作員站聯(lián)接。工程師站上也運(yùn)行一套WinCC 軟件,，DCOM 配置,，同樣以O(shè)PC 方式從WinAC 存取數(shù)據(jù)，某些權(quán)限比操作員站上高,。操作員站上使用了WinCC 工業(yè)組態(tài)軟件,，使管理層從該生產(chǎn)線獲取生產(chǎn)信息非常方便。WinCC 具備多種方式進(jìn)行網(wǎng)上數(shù)據(jù)交換,，如可以運(yùn)用WinCC 客戶機(jī)/服務(wù)器方式,，或WinCC Web 瀏覽器功能等等，為將來用戶廠聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)管理提供多種選擇,。
一臺(tái)移動(dòng)式TP170B 操作面板,，C 或D 設(shè)備上ET200M 接口模板IM153 上PROFIBUS 三通接頭直接聯(lián)接到系統(tǒng)PROFIBUS 網(wǎng)上，對(duì)網(wǎng)上任何一臺(tái)C 設(shè)備或D 設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)操作,，使調(diào)試人員能設(shè)備邊上直接進(jìn)行手動(dòng)調(diào)試,。TP170B 上集成了生產(chǎn)線上所有A、C,、D 各設(shè)備手動(dòng)調(diào)試畫面,，一臺(tái)TP170B 可完成所有設(shè)備手動(dòng)調(diào)試工作。
系統(tǒng)控制軟件，B,、E 設(shè)備控制程序由自身CPU224 完成,。A、C,、D 設(shè)備控制程序由WinAC Slot 412 完成,。其中A 設(shè)備中有兩路高速計(jì)數(shù)要求，由兩塊FM350-1 高速計(jì)數(shù)模板完成,。每個(gè)D 設(shè)備中有兩路壓力PID 調(diào)節(jié)，系統(tǒng)中一共有4 路PID 調(diào)節(jié),，鑒于Slot 412 高速指令執(zhí)行速度,，用S7 軟件PID 功能塊就可以要求。系統(tǒng)控制軟件中一個(gè)重要部分是完成用戶多種工藝選擇要求,。紡織廠自己產(chǎn)品工藝要求可以隨意組建生產(chǎn)線,。如可以只購買A、B,、C,、D 各1 套設(shè)備及若干E 設(shè)備組成一條生產(chǎn)線；或購買A,、B 及C 設(shè)備各1 套,，D 設(shè)備2 套及若干E 設(shè)備組成一條生產(chǎn)線；或購買1 套A 設(shè)備,，B,、C、D 設(shè)備各2 套,，運(yùn)行時(shí)可自由選擇是否開1 套C 設(shè)備,，或同時(shí)開2 套C 設(shè)備等等。而生產(chǎn)線生產(chǎn)廠家為保證產(chǎn)品管理統(tǒng)一性,，要求只用一套控制軟件來完成生產(chǎn)線各種可能配置控制任務(wù),。也就是對(duì)他們所有紡織廠用戶只提供一套控制軟件，由用戶自己操作員站上設(shè)置生產(chǎn)線實(shí)際配備,。這就出現(xiàn)了一個(gè)問題,，即控制軟件必須包括生產(chǎn)線最大可能配置所有設(shè)備控制任務(wù)以及
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組態(tài)配置，但當(dāng)某個(gè)設(shè)備生產(chǎn)線上實(shí)際不存時(shí),，又必須保證整個(gè)PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不出現(xiàn)故障,。
西門子STEP7 軟件提供了一種方法可以用戶程序，使PROFIBUS 從站自由從網(wǎng)上斷開而不影響主站運(yùn)行,。
首先,，控制程序中，必須編制組織塊OB84、OB86,、OB87,、OB122，這些組織塊系統(tǒng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障,，或I/0 尋址故障時(shí),，由CPU 直接調(diào)用?？刂瞥绦驔]有包括這些組織塊,，當(dāng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中有從站斷開，CPU 會(huì)直接進(jìn)入停止運(yùn)行狀態(tài),。,，Slot 412控制程序中裝入了OB84、OB86,、OB87,、OB122。其次,，STEP7 提供了一個(gè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)塊SFC12,，利用SFC12，控制程序可以讀取DP從站狀態(tài),，禁止DP 從站或激活DP 從站,。當(dāng)CPU 啟動(dòng)時(shí)，是冷啟動(dòng)或暖啟動(dòng),，系統(tǒng)配置中所有DP 從站被自動(dòng)激活,。熱啟動(dòng)時(shí)，DP 從站保持原有狀態(tài),，即原來是激活狀態(tài)則保持激活,，原來是禁止?fàn)顟B(tài)則保持禁止。如前所述,，生產(chǎn)線控制程序及配置是,，也就是配置是生產(chǎn)線可能最大配置做，實(shí)際設(shè)備配置與控制軟件中不同,，下載后CPU 會(huì)出現(xiàn)故障,。，生產(chǎn)線按裝完成第一次正常通電時(shí),，初始化程序?qū)⑺蠸lot 412 PROFIBUS 從站調(diào)用SFC 12 禁止掉,，等Slot 412 正常運(yùn)行后，由操作員操作員站上WinCC 人機(jī)界面軟件做出實(shí)際需要配置,?？刂瞥绦虼_認(rèn)這些配置后,，再將存或選用設(shè)備一一激活，以后當(dāng)CPU 重新啟動(dòng)時(shí)就會(huì)保持這種配置狀態(tài),，而無需再做激活或禁止工作,。以上兩個(gè)處理，控制系統(tǒng)能任何不同配置下正常工作,。
目前,，該項(xiàng)目調(diào)試正接近尾聲，所有控制軟件已基本調(diào)試完成,，并達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),。這個(gè)項(xiàng)目可以發(fā)現(xiàn)，PC 機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)快速發(fā)展,，基于PC 自動(dòng)化產(chǎn)品解決了傳統(tǒng)PLC 不足之處,，它大容量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，大容量系統(tǒng)資源,，方便網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，強(qiáng)大可視化功能,，快速指令處理等能力,，會(huì)使該類產(chǎn)品工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中到越來越多應(yīng)用。