西门子授权|cpu模块总代理商|2023

概述

数字量输入模块

8 通道数字量输入模块 DI NAMUR EEx I，用于评估 NAMUR 传感器，已连接和未连接触点，也可用作计数器或频率表
可设定连接:

NAMUR 传感器 ON/OFF

NAMUR 转换触点

单触点连接（机械 NO 触点）

转换触点连接（机械转换触点）

单触点不连接（带单一连接的机械常开触点）

转换触点不连接（机械转换触点）

计数功能：可选择使用 2 个通道来记录计数器脉冲和进行频率测量

短路和断路监视

数字量输出模块

4 通道数字量输出模块 DQ EEx i，23.1 V DC/20 mA、17.4 V DC/27 mA、17.4 V DC/40 mA 或 25.5 V DC/22 mA，通过高信号或低信号进行外部执行器关断（H/L 关断）

通过外部本安型信号无负载切换输出

通过用 4 DQ 17.4 V DC/27 mA 或 4 DQ 17.4 V DC/40 mA 并联一个执行器的两个输出来增加电源

2 通道数字量输出模块 DQ Relay EEx e，例如，用于切换电磁阀、直流接触器或信号灯

可以插入到 TM-RM/RM 端子模块上

输出电流高达 2 A，2 点继电器输出都为 60 V UC

可安装在高 Ex 区域 1 的环境中

能够在一个站中混合本安型和非本安型信号

其它功能

4 DQ EEx i 模块的执行器关闭功能

4 DQ EEx i 模块配有关闭功能。这样就可以不依靠自动化系统（控制器）实现外部执行器关断。

电子模块的执行器关断输入一旦出现了本安型关断信号（“高电平”或“低电平”），输出就被停用。

为此可以将多个 DQ 模块合并到一个关断组中。用于关断设备的本安电源通过监视器模板或单独的本安电源提供。

发动机装配线PLC控制系统，主要针对包括转台、举升台、举升转移台、翻转机五种工位的控制。在汽车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性，需要在装配线的每个工段适当调整发动机的方位以方便装配零件。装配线上共计20余个工位，包括7个普通转台、2个维修转台、4个无滚轮举升台、7个单向滚轮举升台以及2个翻转机。
整个被控对象包括22个工位,每个工位上包含必需的转移电机或举升电机,此外还有32个生产线传输电机。每个工位均由一个ET200S和一个ET200eco从站组成,用于该工位的I/O点数据采集和发送以及分散控制。

2  系统结构及功能
系统包括操作员站、工程师站、自动化系统、网络和现场I/O站等几个部分。
系统各部分功能:
操作员站:提供全汉化人机界面，实现控制系统的监控操作功能(操作、显示、报表、报警、趋势)，并且可以在人机界面上直接查看对应的step7源程序。
工程师站:用于系统的组态和维护。
自动化系统:使用SIMATIC控制器完成回路调节和逻辑运算。
现场I/O站:使用现场总线技术，在设备现场直接采集现场仪表的信号,控制现场的执行机构。
现场总线ProfiBus:用于连接控制单元与操作员站以及管理网络。
本系统采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模块相连构成系统的主站。CP342-5是用于连接S7-300和profibus-DP的主/从站接口模块，CP 343-1是用于连接S7-300和工业以太网的接口模块。在该控制系统中，除了上述主站外，从站是由22个ET200S和22个ET200eco组成，分别分布在两条profibus网络上。CPU上自带的profibus-DP接口构成profibusⅠ线，CP 342-5接口模块构成profibusⅡ线。

RLO上升沿检测指令 -（P）- 的作用是不是会受程序扫描时间影响？ （1）我在FC块里面用到-（P）- ，发现程序比较长的时候就出现下图中情况，根本不能用来检测上升沿； （2）当我把OB1其他的程序都删掉时，只调用这个FC块时，就可以检测上升沿，不会有问题。 （3）另一个是我尝试-（P）-指令要是不在FC块，直接在OB1中，也是不会有问题。 答： P线圈（上升沿检测指令）上面的地址用来保存上一扫描周期的RLO的值，不能使用FB、FC的临时局部变量。改为全局变量或FB的静态变量就可以了。 因为调用程序时同一级FB、FC的临时变量公用同一片地址区，前面调用的块的临时变量被后面调用的块的临时变量覆盖，所以上升沿检测指令不能正常运行。 在OB1中只调用一个FC，公用的地址区变成该FC独用，所以没有问题。 OB1的临时变量的地址区是OB1单独使用的，所以程序放在OB1里也没有问题。

采用德国西门子公司的S7系列PLC作为机电一体化机组的现场控制设备，通过智能通讯模块与中央数据采集的PROFIBUS总线相连，中央数据采集由德国西门子公司新推出的基于PC的自动化产品WINAC 4.0承担，该产品可以结合PCI插槽的CP5613卡实现4条PROFIBUS总线下大500个PROFIBUS从站(125×4)的网络连接，上位机的监控软件则采用西门子公司在自动化领域先进技术与微软公司共同开发的处于地位的组态软件WINCC 6.0。而在触摸屏部分,选用了在HMI市场处于地位的Pro-face公司新推出的小型触摸屏ST系列。系统结构参见图1:

图1 系统结构图

3 项目评估
3.1 硬件评估　
PLC采用SIEMENS SIMATIC S7-200系列PLC。S7-200适用于全面的过程与逻辑检测、监测及控制的自动化。它的强大功能使其无论在独立的运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。并且，S7-200具有极高的性能价格比。

(1) SIMATIC S7-200系列PLC具有如下特点:
●SIMATIC S7-200的结构牢固紧凑;易于安装和接线。
●SIMATIC S7-200在电气上符合VDE、UL、CSA、CE、FM标准和船籍社船用电器认证，其体系已获得ISO9001认证。
●SIMATIC S7-200的CPU配有EEPROM，可性地存储用户程序和其它重要的系统参数。
●SIMATIC S7-200的CPU内设有硬件实现的实时时钟，以便用户作故障报警时间记录工作以及其它基于时间控制的工作。
●SIMATIC S7-200可对外供给传感器/负载直流24V电源，输出电流可达180mA~400mA。此外，还有电源模块可供选用。
●SIMATIC S7-200备有专用的扩展模块，可以很方便地对系统的输入输出点作扩展。
SIMATIC S7-200具有极高的可靠性;极丰富的指令集、集成功能和强劲的通讯能力;易于掌握和操作。
●SIMATIC S7-200 PLC具有极高的抗干扰能力，特别适用于电磁干扰大的场合。
●S7-200 PLC编程灵活、调试方便，便于工程技术人员现场根据实际情况随时修改调整参数，节省调试周期。
●S7-200 PLC通过液晶中文文本显示器，方便用户管理人员现场察看设备运行使用情况及报警信息，同时可以操作现场液晶中文文本显示器调整参数。
●S7-200 PLC通过EM277模块接口，就能够联网到现场总线PROFIBUS-DP上进行高速数据传输，高波特率为12Mbps。
(2) Pro-face Simple Touch可编程触摸屏特点
HMI则采用Pro-face公司新推出的小型可编程触摸屏Simple Touch系列。Pro-face(即Digital)公司是一家一直致力于Human Machine Interface(HMI)的领域，从1989年开发出一台可编程触摸屏以来，一直以高品质的产品满足客户的使用要求。Simple Touch系列小型可编程触摸屏作为Pro-face新推出的产品，具有以下特点:
●3.8英寸亮丽外观、体积小仅104mm×130mm,安装方便节约空间。
●强大的编程功能，6个功能键可自由定义。
●可连接国内外多种PLC，适应各种恶劣运行环境。
●琥珀色背光灯，支持2级亮度8级灰度。且可更换背光灯，维护简易。
●ST402型具有RS285(MPI)口，专门用于和SIEMENS　PLC通信，速度可高达187.5kbps。
●和GP系列触摸屏共用一套编程软件GP-PROPBIII，该软件具有强大的网络通信功能，使用简单、组态方便。使用时，只需要设置PLC的类型和通信参数，并在监控画面的部件属性中设置正确的PLC位地址或字址，触摸屏工作时就能根据不同PLC的通信协议建立起与PLC内部地址的连接和通信。

3.2 软件评估
(1) 中央监控软件—WINCC6.0
“WINCC”即“bbbbbbS ConTROL CENTER”(窗口控制中心)，它是应用于标准PC机和bbbbbbS标准环境中的,拥有各种便利功能，确保安全可靠地对生产和工艺过程进行控制的人机界面(HMI)。WINCC是结合SIEMENS在过程自动化领域中的先进技术和Microsoft的强大功能的产物。其卓越的技术突出地表现再以下几个方面:
●全面开放—WINCC采用开放性标准，集成更简便。Microsoft SQL Server 2000—高性能的实时数据库，在任何场合下，可在压缩的基础上每秒大存储10,000个测量值或100条消息，然后通过WINCC内置工具进行分析。通过各种开放性接口(SQL，ODBC，OLE-DB和OPC)，可以随时应用外部工具进行数据归档处理。
●组态简便、高效—WINCC提供方便组态的用户界面、工具提示以及范围广泛的在线帮助和应用实例。超级控制面板、组态向导、图形库、交叉引用表、多语言应用、离线检查、在线组态等一系列功能可使原本烦琐单调的组态工作变得简便和有趣。
●生动的用户界面—WINCC提供大量的图形库、开放的结构能导入各种制图软件所生成的图形，并能通过C++或VB对图形的各种属性进行变量连接或控制，从而使用户界面生动漂亮。
●可靠性高—WINCC是SIEMENS公司与Microsoft公司共同开发的人机界面产品，结合SIEMENS公司在自动化控制领域的卓越技术与Microsoft公司在IT行业的优势，WINCC在运行和控制上都非常稳定可靠。
●强大的延展能力—WINCC提供大量的扩展功能，用户如有需要，只需花少量的价格,便能选购WINCC的其余功能软件，实现诸如多用户系统、服务器/客户机系统、Web Navigator、ProAgent、冗余、过程可视化和数据分析等功能。
(2) 远程数据采集软件—WINAC4.0
由于本工程有210台单机控制设备,而WINCC只能提供126个PROFIBUS从站的连接。故本系统采用WINAC 4.0作为从站设备数据采集。
西门子公司提供全范围的基于PC的自动化产品。作为工业领域中成熟的市场领导人，它已发展成为全集成自动化的中流砥柱，并把PC科技的开放性引入到了所有的自动化任务中。其优点在于:
●NAC 4.0与上位监控软件WINCC通过bbbbbbS内部连接,将可视化功能和数据采集运算功能完美结合在同一台工控机,为用户节省投资成本。
将IT科技与远程数据采集结合在同一平台上，SIM- ATIC NET通过PROFIBUS现场总线使基于PC的自动化与高端管理系统以及现场领域的I/O之间得以通讯。
上传的采集数据由CP5613卡通过PCI总线与工控机CPU数据交换,PCI总线具有133MB/S的数据传输率及很强的带负载能力,故与传统的RS-232串口115.2K/S的数据传输率相比提高了上千倍的速率,突破了大型建筑楼宇自控中央监控系统的数据传输速率的瓶颈,为本系统成功实现提供了有力的保障。
工控机内插三个CP5613卡通过三条PROFIBUS-DP总线与208台单机控制设备相连，PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，它主要特点如下:
●高12M的通信速率和可靠的通信质量(海明距离=4)
●适用多种通信介质(电、光、红外、导轨以及混合方式)
●灵活的拓扑结构,支持线型、树型、环型结构以及冗余的通信模型
●强大的通信功能,支持基于总线的驱动技术和符合IEC61508的总线安全通信技术
●先进的网络规模(多支持126个总线站,网络规格可达90公里)

4 触摸屏(HMI)典型画面设计
共分为三个画面:控制画面、数据显示画面及报警信息画面
4.1 控制画面
用于选择空调运行模式:夏季模式和过渡季模式,设备启动和停止并显示设备状态,如图2:

图2 控制画面

4.2 报警信息画面
用于显示设备错误报警及报警发生的时间,如图3:

图3 报警信息画面

5 结束语
系统采用SIEMENS公司以及Pro-face公司高端科技产品，其产品质量和性能是不用致疑的，的产品使得本系统的自动化和先进性保持，以确保中央空调系统的正常稳定运行。