西门子PLC可编程控制器CPU414-2

S7-300 PROFIBUS DP组态

PROFIBUS DP组态可分为带DP口的主站，采用通讯模板CP的主站以及带智能从站的DP。三种DP中带DP口的主站，采用通讯模板CP的主站在硬件组态时基本相同。

电气原理图设计的四个基本步骤电气原理图设计的基本步骤是：（l）根据确定的拖动方案和控制设计的原理框图。（2）设计出原理框图中各个部分的具体电路。设计时按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。 　　（3）绘制总原理图。（4）恰当选用电器元件，并制订元器件明细表。设计中，可根据控制电路的简易程度适当地选用上述步骤。1）光电式传感器的外形结构光电传感器的种类很多，应用也各不相同，外形结构更是多种多样。 　　2）光电传感器的应用它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。 　　图1所示是部分光电传感器的外形结构图。图3所示为光电传感器在实际生活中的应用实例。

光纤传感器工作原理及在机电设备中的使用注意事项1．光纤传感器工作原理光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为0.1mm～0.2mm。 　　当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播且只有很小的衰减。光纤式传感器就是把发出的光线用光导纤维引导到检测点，再把检测到的光用光纤引导到来实现检测的。 　　按的不同，光纤式传感也可分为对射式、漫反射式等多种类型。光纤式传感器可以实现被检测物体在较远区域的检测。由于光纤损耗和光纤色散的存在,在长距离光纤传输中,必须在线路适当位置设立中级放大器,以对衰减和失真的光脉冲进行处理及放大。 　　2．光纤传感器在机电设备中的使用注意事项1）不能安装在以下场所：阳光直射处，湿度高、可能会结霜处，有腐蚀性气体处，对本体有直接振动或冲击影响处；2）电力线、动力线与光电开关使用同一配线管或者配线槽时，会由于感应引起误或者产品损坏，原则上请分开配线或者使用屏蔽线。 　　3）导线的请使用0.3mm以上的线，并控制在100m以下；4）电源接通后，经过200ms以上才可以进行检测，负载与光纤传感器的电源分开时，请一定要先接通光纤传感器的电源；5）在切断电源时会发生输出脉冲情况，所以要先切断负载或负载线的电源；6）使用接插件式时，为了防止触电或短路，请在不使用的连接电。 　　

1. PROFIBUS DP之一：带DP口的主/从

带DP口的主/从设计十分灵活，它允许用CPU中不同的数据区域来储存DP数据。对数据区域的选择取决于CPU的类型和应用。映像区，位存储器以及数据块都可用于DP输入，输出数据。

映像是的数据分配。在CPU的映像中须有充分的空间为DP保留一个连续的输入区域和一个连续的输出区域。这可能受配置中映像大小和模块数量的。

位存储器与映像相同，这个区域适合于DP的全局存储。例如，如果映像可利用的空间(没有被模块占据的空间)不够用，则可以使用位存储区。

数据块也可以用来存储DP在有关的DP数据区只被一个程序调用时使用这种存储。

F      建立S7-300 PLC主站的硬件组态（带DP口）：双击“X2/DP”栏或“CP342-5”栏，在对话框内选中“DP-Master”

在上述通信下，由于只用两根线进行数据传送，所以不能够利用硬件握手作为检测手段。因而在PC机与PLC通信中发生误码时，将不能通过硬件判断是否发生误码，或者当PC与PLC工作速率不一样时，就会发生冲突。 　　这些通信错误将PLC控制程序不能正常工作，所以必须使用进行握手，以保证通信的可靠性。由于通信是在PC机以及PLC之间协调进行的，所以PC机以及PLC中的通信程序也必须相互协调，即当一方发送数据时另一方必须处于接收数据的状态。 　　图7-18PC机通信程序流程图图7-19S7-PLC通信程序流程图通信程序的工作：PC每发送一个字节前首先发送握手，PLC收到握手后将其传送回PC，PC只有收到PLC传送回来的握手后才开始发送一个字节数据。 　　PLC收到这个字节数据以后也将其回传给PC，PC将原数据与PLC传送回来的数据进行比较，若两者不同，则说明通信中发生了误码，PC机重新发送该字节数据；若两者相同，则说明PLC收到的数据是正确的，PC机发送下一个握手，PLC收到这个握手后将**次收到的数据存入的存储区。 　　如图7-18、图7-19所示分别是PC、PLC的通信程序流程。这个工作重复一直到所有的数据传送完成。采用握手以后，不管PC与PLC的速度相差多远，发送方永远也不会**前于接收方。握手的缺点是大大了通信速度，因为传送每一个字节，在传送线上都要来回传送两次，并且还要传送握手。 　　但是考虑到控制的可靠性以及控制的时间要求，牺牲一点速度是值得的，也是可行的。PLC方的通信程序只是PLC整个控制程序中的一小部分，可将通信程序编制成PLC的中断程序，当PLC接收到PC发送的数据以后，在中断程序中对接收的数据进行处理。 　　

步进电机环形分配器的PLC程序组合逻辑设计举例下面通过步进电机环形分配器的PLC程序来进行说明：（1）工作原理步进电机控制主要有三个重要参数即转速、转过的角度和转向。由于步进电机的转动是由输入脉冲控制，所以转速是由输入脉冲的决定，而转过的角度由输入脉冲的脉冲个数决定。 　　转向由环形分配器的输出通过步进电机A、B、C相绕组来控制，环形分配器通过控制各相绕组通电的相序来控制步电机转向。如图5-47给出了一个双向三相六拍环形分配器的逻辑电路。电路的输出除决定于复位RESET外，还决定于输出端QA、QB、QC的历史状态及控制－EN使能、CON正反转控制和输入脉冲。 　　图5-47步进电机环形分配器表5-4真值表CON10ZENCLKABCABC1ΦΦ10010001↑10111001↑00101001↑01101101↑01000101↑11010101↑100100（2）程序设计程序设计采用组合逻辑设计法，由真值表可知：当CON＝0时，输出QA、QB、QC的逻辑。 　　表6-LC输入/输出元件地址分配表PLCIN代号PLCOUT代号X0CLKY0QAX1ENY1QBX2RESETY2QcX3CON根据逻辑关系画出步进电机机环形分配器的PLC梯形图，如图5-48所示。 　　其真值表如表5-4所示。PLC输入/输出元件地址分配见表6-3。图5-48环形分配器的梯形图梯形图工作原理简单分析如下：设初始状态为RESET有效。X2常开触点闭合，Y0输出为“1”状态，Y1、Y2为“0”状态，RESET无效后，上述三输出状态各自保持原状态。 　　CON＝0（X3=0），当EN（X1=1）有效，且有输入脉冲CLK（X0）输入，CLK（X0）上升沿到来，M0辅助继电器常开触点闭合一个扫描周期。在此期间，各输出继电器状态自保持失效，Y0输出保持为“1”状态，Y1输出由“0”变“1”，Y2输出状态为“0”。 　　一个扫描周期过后，M0常开触点断开，常闭触点闭合，各输出继电器状态恢复自保持，等待下一个输入脉冲上升沿的到来。其它部分请读者自己分析。

设计PLC控制时的故障防范在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制，可编程序控制器能在恶劣的工作下正常工作，但其构成的控制由于设计、安装、等因素有时会出现故障。 　　1、一个中使用的成熟技术至少应占到75%以上“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有或有它的能力。 　　有些问题是在设计时考虑不周造成的。根据实践中的和教训，本文阐述可编程序控制设计时应注意的问题。设计与配置一个可编程序控制选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产控制，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。 　　设计的硬件和编程，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的中。若遇到发生作用的条件，后果难以预料。2、的硬件结构和网络要简明而清晰硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自身配置的组网能力。 　　3、控制的功能和的功能应严格划分界限由于可编程序控制器组成的控制中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。 　　另外，在用多个可编程序控制器组成一个大时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外有使用它的I/O点做成的硬件联锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个都在自身的通信扫描中互相变换着“停止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并。 　　在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。可编程序控制器控制关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其送入可编程序控制器，这样可取得设备安全保护的时间。 　　4、可编程序控制器的程序要简明且可读用户的编写是“平铺直叙”，用户可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句、手法可能十分，但一定要明确。 　　在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器的用户的可读性，即编写的能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语句时，“发生了什么”是十分重要的。 　　每一段程序力求功能单一而流畅，这是在使用和时的重要条件。5、可编程序控制在硬件和上的预置，有运行检测的关键条件可编程序控制配置了彩形工作站/屏幕，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕尚不方便。 　　关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制的正常运行和及时反映故障。 　　6、设计大中型可编程序控制时不要耗尽它的硬件和资源对于设计的新，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在编制时，同样要估计用户对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地。 　　因为在调试和运行后，总会被修改、补充，甚至重新编制。已编制的让人无法修改和完善，在工程上是不实际的。7、合理地配置可编程序控制器的冗余可编程序控制可能做出多种的冗余，处理器的双机热备、冷备冗余是常见的。 　　另外，双冗余，即处理器和全部的输入、输出、组网通信完全冗余，其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受，但在有毒、有害的化工生产这种冗余很有必要。在设计中，要使配置冗余较为经济而又实用，力求使故障缩小在本设备身上。 　　不要因某一设备发生故障，引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。以上阐述的几个方面，是在可编程序控制总体方案设计时，要格外的问题，只有在设计时，考虑周到，投入运行之后，设计人员才能少些遗憾。 　　存贮器1或01或01或0……——可存放n个开关量——(有n个单人房的)旅馆位容器(位存贮单元)1或0——只可存放1个开关量——单人房PLC用户眼里PLC的优点（代表个人意见）：①能适应工厂……PLC“抗扰、抗震、防尘”措施做得比②由程序控制，工作可靠……PLC平均无故障工作时间长，长达3。 　　

F      在PROFIBUS总线上添加ET-200 从站：

主站/从站的I/O地址不能重复，它是由分配的。如果用户需要对地址进行修改，可以通过模板特性对话框重新设置。

2．PROFIBUS DP之二：带通讯模板CP的主站。

采用通讯模板CP的主站/从站，则主站/从站的I/O地址可以重复，因为此时的PLC相当于两个CPU。用户可以通过模板特性对话框任意设置I/O地址，只是主站或从站内的I/O地址不能重复。

当配置CP时，必须设定操作。（Operating Mode）

CP342-5 DP总是需要DP-SEND和DP-RECV。这些组块通过底板总线在CPU和CP之间转移数据．

CP342-5的数据总是连续地传输。主数据长度是240字节，从数据长度是86字节。

DP-SEND（发送）将CPU中的的DP数据区的数据发送到PROFIBUS CP的发送缓冲器，以便传送给DP从站；DP-RECV（接收）从DP从站中读出数据，将PROFIBUSCP接收缓冲区的数据放入CPU的DP数据区中。

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