【文章內(nèi)容簡介】 模塊 ，模擬量輸入 /輸出模塊。輸入 /輸出信號線連接到前連接器上，前連接器插在 SM 前蓋后面的凹槽內(nèi)，不需要斷開前連接器的接線就可迅速更換模塊。 數(shù)字量輸入模塊接受外部開關(guān)信號，開關(guān)信號主要來自按鈕、二線式光電開關(guān)、接近開關(guān)、低壓電器的觸點等。數(shù)字量輸入模塊現(xiàn)場的開關(guān)信號的電平轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部的信號電平。直流輸入模塊操作電壓一般是 DC24V，交流輸入模塊的操作電壓為 AC120V 或 AC230V。用電容隔離掉輸入信號中的直流成分，交流信號經(jīng)橋式整流電路轉(zhuǎn)換成直流電流。 SM321 是 S7300 的數(shù)字量 輸入模塊。 數(shù)字量輸出模塊將 PLC 內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換為控制過程所需要的外部信號電平，同時有隔離和功率放大作用?？芍苯佑糜隍?qū)動電磁閥、接觸器、繼電器、燈和電動機啟動器等負載。按負載回路的電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流輸出模塊。按輸出量開關(guān)器件的種類又可分為：晶體管輸出方式、雙向晶閘管輸出方式和繼電器輸出方式。晶體管方式的模塊，只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；雙向晶閘管輸出模塊屬于交流輸出模塊；繼電器觸點輸出模塊屬于交直流輸出模塊。 三種輸出形式中，晶體管型輸出響應速度最快 ，繼電器輸出響應速度最慢。繼電器輸出模塊的負載電壓范圍寬，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，但開關(guān)頻率不能太快，適用于動作頻率不高 (低于 20HZ)的負載。 SM322 是 S7300 的數(shù)字輸出模塊， SM323 是數(shù)字量輸入 /輸出模塊，即輸入和輸出集成在一個模塊上，有兩種型號可選擇： DC 24V， 8 輸入 /8 輸出及 DC 24V，16 輸入 /16 輸出，輸出未晶體管型，輸出電流為 。 模擬量輸入模塊用于接受來自生產(chǎn)過程的連續(xù)變化的模擬量信號。如溫度、壓力、流量、液位及頻率等非電量；電壓、電流、有功 功率、無功功率等電量。傳感器檢測的模擬量信號通過相應的變送器轉(zhuǎn)換成標準的直流電壓和電流信號。 模擬量輸入模塊將來自變送器的模擬信號轉(zhuǎn)換成 CPU 處理的數(shù)字信號，即A/D 轉(zhuǎn)換。模擬量輸入模塊 SM331 中也有直接不帶附加放大器的溫度傳感器，如熱電偶或熱電阻。 SM331 是 S7300 的模擬量輸入模塊。 模擬量輸出模塊的作用將 PLC 輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號 (電壓、電流 )區(qū)別控制執(zhí)行機構(gòu)，其主要組成部分是 D/A 轉(zhuǎn)換器。 S7300 的模擬量輸出模塊 是 SM332 有 4 種輸出模塊，都有診斷功能。模擬 信號應使用屏蔽電纜或雙絞線電纜傳送。 S7400 的通信處理器模塊 S7— 400 具有很強的通信功能， CPU 模塊集成有 MPI 和 DP 通信接口，有PROFIBUS— DP 和工業(yè)以太網(wǎng)的通信模塊以及點對點通信模塊。通過 PROFIBUS DP 或者 AS— 1 現(xiàn)場總線，可以周期性自動交換 I/O 模塊的數(shù)據(jù)（過程映像數(shù)據(jù)交換）。在自動化系統(tǒng)之間、 PLC 與計算機和人 — 機界面站之間，均可以交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信可以周期性地自動進行或基于事情驅(qū)動，由用戶程序塊調(diào)用。 S7400 的電源模塊 S7— 400PLC 有 PS405 和 PS407 兩種電源模塊。 電源模塊通過背板總線向 S7— 400 提供直流 5 V 和電流 24 V 電源，輸出電流額定值有 4 A、 10 A 和 20 A 3 種。他們不為信號模塊提供負載電壓。 PS405 的輸入為直流電壓， PS407 的輸入為直流電壓或交流電壓。 ET200 分布式 I/O 接口模塊 西門子 SIMATIC ET200 是包含 ET 200S， ET 200M， ET 200pro ， ET 200eco，ET 200iSP 五種硬件與軟件的系列控制驅(qū)動產(chǎn)品。 SIMATIC ET 200S 是一款防護等 級為 IP20，具有豐富的信號模塊，同時支持電機啟動器，變頻器， PROFIBUS 和 PROFINET 網(wǎng)絡(luò)的分布式 IO 系統(tǒng)。 ET200M 是一款高度模塊化的分布式 I/O 系統(tǒng)，防護等級為 IP20。它使用S7300 可編程序控制器的信號模塊，功能模塊和通訊模塊進行擴展。由于模塊的種類眾多， ET200M 尤其適用于高密度且復雜的自動化任務，而且適宜與冗余系統(tǒng)一起使用。 SIMATIC ET 200pro 是一種全新的模塊化 I/O 系統(tǒng)，防護等級高達 IP67, 是專門針對那些環(huán)境惡劣，安裝控制柜困難的等應用 而設(shè)計的。 ET 200pro 支持PROFIBUS 和 PROFINET 現(xiàn)場總線，可以連接模擬量、數(shù)字量、變頻器、電機啟動器、 RFID 及氣動單元等模塊，而且集成有故障安全型技術(shù)，目前在汽車、鋼鐵、電力、物流等行業(yè)擁有廣泛的應用前景。 ET 200eco 是一款高防護，無控制柜設(shè)計和經(jīng)濟型的分布式 IO 產(chǎn)品，并且同時支持 PROFIBUS DP 和PROFINET 工業(yè)現(xiàn)場總線，在安裝空間有限或應用環(huán)境比較惡劣的場合具有廣泛的應用前景。 ET 200iSP 是一種模塊化的、本質(zhì)安全的分布式 I/O 產(chǎn)品，可以用于 易燃易爆區(qū)域，最高可安裝于危險 1 區(qū)。該產(chǎn)品可以連接來自最高危險 0 區(qū)的本質(zhì)安全的傳感器或執(zhí)行器的信號。除了電源模塊和 Profibus DP 總線接口模塊， ET 200iSP 還可擴展多種電子模塊，包括數(shù)字量、模擬量、 RTD 和 TC 等模塊，每站最多可以插入 32 塊不同的電子模塊。 PRIFIBUS— DP 網(wǎng)絡(luò) PROFIBUS— DP 的 DP 即 Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式 I/O 的通信。它與 PROFIBUS— PA（ Proces Automation ）、PROFIBUSFMS (Fieldbus Message Specification )共同組成了 PROFIBUS 標準。PROFIBUS— DP 用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時間必須要比主站（ PLC）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外， PROFIBUSDP 還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)．診斷和報警處理。 供料系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件選型 球團生產(chǎn)線所需的點數(shù)較多， DI 點總計 826 點， DO 點總計 210 點， AI 點總計 151 點， AO 點總計 10 點。設(shè)計使用當前國內(nèi)流行的操作站 +控制站 +分布式現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)， PLC 采用西門子 S7400 系列可編程控制器，使用現(xiàn)場總線分布式控制，在現(xiàn)場設(shè)置從站 I/O，變頻器亦屬于從站并用 Profibus 現(xiàn)場總線相接，上級通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為工業(yè)局域網(wǎng)，使用標準 TCP/IP Ether 協(xié)議，速率 10M/100M bps。上位機監(jiān)控組態(tài)軟件使用 WINCC。整個生產(chǎn)線控制系統(tǒng)共有 18 個 ET200M站及 12 臺變頻器。 系統(tǒng)所需硬件為： ? 主機架 ： UR2（ 6ES7 4001JA010AA0） ? 電源模塊： PS 407 10A（ 6ES7 4070KA020AA0） ? CPU 模塊： CPU 4162DP（ 6ES7 4162XN050AB0） ? 以太網(wǎng)通訊模塊： CP 4431（ 6GK7 4431EX200XE0） ? ET200M 模塊： IM 1531（ 6ES7 1531AA030XB0） ? DI 模塊： SM 321（ 6ES7 3211BH020AA0） ? DO 模塊： SM 322（ 6ES7 3221BH010AA0） ? AI 模塊： SM 331（ 6ES7 3317KF020AB0） ? A0 模塊： SM 332（ 6ES7 3325HF000AB0） 本課題主要針對供料系統(tǒng)部分進行設(shè)計，相關(guān) I/O 點位于 DP 地址為 4的兩個 ET200M 站， DP 地址為 3 的 ET200M 站內(nèi)配置了 5 塊 DI 模塊和 2 塊DO 模塊； DP 地址為 4 的 ET200M 站內(nèi)配置了 3 塊 DI 模塊和 1 塊 DO 模塊。 球團生產(chǎn)線在 STEP7 中的硬件配置 在 STEP7 中新建一個工程項目，命名為“球團項目” ，在項目文件中插入一個 SIMATIC 400 站，完成后點擊 Hardware，進入硬件組態(tài)界面，在打開的界面中根據(jù)前面 的硬件選型，分別加入主機架、電源模塊、 CPU 模塊、 CP 模塊，并將 CPU4162鏈接到新建的 ProfibusDP 網(wǎng)絡(luò)中，在 ProfibusDP 中添加 ET200M模塊，按照設(shè)計將站地址以及站內(nèi) I/O模塊全部配置好并設(shè)置好其地址，在 STEP7中的硬件則組態(tài)完畢，組態(tài)后的硬件配置如圖 所示： 圖 系統(tǒng)硬件組態(tài)配置 3 西門子 STEP7 編程軟件 西門子 STEP7 編程軟件簡介 STEP7 編程軟件是用于 SIMATIC S M C7 和基于 PC 的 WinAC 編程、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置的標準軟件包 。它是 SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分，可提供下列 STEP7 標準軟件包。 ? STEP7Micro/DOS 和 STEP7Micro/WIN，適用于 SIMATIC S7200 系列PLC 的編程、組態(tài)。利用該軟件通過語句表或圖形化的梯形圖來優(yōu)化的創(chuàng)建在 S7200 系列 PLC 中處理的用戶程序。用戶程序由單一模塊組成，它可以包含子程序。 ? STEP7，適用于 SIMATIC M7300/400、 SIMATIC C7 和 SIMATIC WinAC PLC 的標準軟件。其中核心工具 SIMATIC Manager 用于管理所有生成的自 動化數(shù)據(jù)以及處理這些數(shù)據(jù)所需的必備工具。使用 STEP7 可以組態(tài)SIMATIC 控制器硬件、選擇模塊地址和模塊參數(shù)，并進行組態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接。 ? STEP7 Lite，適用于 SIMATIC S7300、 SIMATIC C ET200S 和 ET200X系列分布式 I/O的編程、組態(tài)軟件包。使用 STEP7 Lite 可以組態(tài) SIMATIC S7300、 SIMATIC C7 以及分布式外設(shè)。 STEP7 Lite 完全支持 LAD、 FBD、STL，它不支持選項包和其他 SIMATIC 站點的通信。使用 STEP7 Lite創(chuàng)建的用戶程序還 可以在 STEP7 下作進一步管理。 ? STEP Professional，它是由 STEP7 Basic 版本中的標準組件和可選軟件包S7Graph、 S7SCL、 S7PLCSIM 組成。所以，除了 STEP7 中熟識的 LAD、FBD 和 STL 編程語言外， STEP Professional 還支持現(xiàn)存的 IEC 語言 SFC（順序功能流程圖）和 ST（結(jié)構(gòu)文本），并支持用戶程序的離線仿真。 到目前為止， STEP7 Basic 的最新版本為 STEP7 。 STEP 7 不是單一的應用程序，而是由一系列應用程序 (工具 )構(gòu)成的標準 軟件包。其主要應用工具如下： ? SIMATIC 管理器：用于集中管理一個自動化控制項目，提供 STEP 7 標準軟件包的集成、統(tǒng)一界面。在 SIMATIC 管理器環(huán)境中進行項目的編程和組態(tài)，每一個操作所需要的工具均由 SIMATIC 管理器自動運行，因此用戶無需分別啟動各個不同的工具。 ? 符號編輯器：用于定義符號名稱、數(shù)據(jù)類型和注釋全局變量，管理所有共享符號。使用這個工具生成的符號表是全局有效的，可以被其它所有工具使用。 ? 硬件組態(tài)工具：可以利用這個工具對 PLC 機架上的各種硬件模塊進行配置，設(shè)置各種硬件模塊的參數(shù)，例如 CPU 參 數(shù)和分布式 I/O 參數(shù)等。 ? 通信組態(tài)：該工具用于組態(tài)通信網(wǎng)絡(luò)連接，包括網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)設(shè)置和 網(wǎng)絡(luò)中各個通信設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。 ? 硬件診斷：用于提供 PLC 的工作狀態(tài)概況，快速瀏覽 CPU 數(shù)據(jù)和用戶程序在運行中的故障原因。 ? 編程工具：該工具集成了梯形圖 LAD、語句表 STL 和功能塊 FBD 三種編程語言的編輯、編譯和調(diào)試功能。 S7400 用戶程序的模塊化結(jié)構(gòu) 西門子公司 S S7 系列 PLC 采用的是“塊式程序結(jié)構(gòu)”，用“塊”的形式來管理用戶編寫的程序及程序運行所需要的數(shù)據(jù)，組成完整的 PLC 應用程序系統(tǒng)。 “塊”分為數(shù) 據(jù)塊和邏輯塊。 ? 數(shù)據(jù)塊：在生產(chǎn)控制過程中，常常會遇到很多過程數(shù)據(jù)、基準值、預置值，