西门子模块6ES7431-7KF00-0AB0

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。

铣床加工对控制线路要求分析—从运动情况看电气控制要求（1）主运动——铣刀的运动机械调速：铣刀直径、工件材料和加工精度的不同，要求主轴的转速也不同。 　　正反转控制：顺铣和逆铣两种铣削的需要。制动：为了缩短停车时间，主轴停车时采用电磁离合器机械制动。变速冲动：为使主轴变速时变速器内齿轮易于啮合，减小齿轮端面的冲击，要求主轴电动机在变速时具有变速冲动。 　　（2）进给运动——工件相对于铣刀的为什么进给运动需要纵向、横向和垂直三个方向运动。运动方向：纵向、横向和垂直六个方向。实现：通过操作选择运动方向的手柄与开关，配合进给电动机的正反转来实现的。联锁要求：主轴电动机和进给电动机的联锁：在铣削加工中，为了不使工件和铣刀碰撞发生事故，要求进给拖动一定要在铣刀时才能进行，因此要求主轴电动机和进给电动机之间要有可靠的联锁。 　　纵向、横向、垂直方向与圆工作台的联锁：为了保证机床、的安全，在铣削加工时，只允许工作台作一个方向的进给运动。在使用圆工作台加工时，不允许工件作纵向、横向和垂直方向的进给运动。为此，各方向进给运动之间应具有联锁环节。 　　两地控制：便于操作。冷却要求：铣削加工中，根据不同的工件材料，也的寿命和加工，需要切削液对工件和进行冷却，而有时又不采用，因此采用转换开关控制冷却泵电动机单向。此外还应配有安全照明电路。 　　

PLC及其体系结构2.1plc的定义plc称为可编程序控制器，它是按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品，是一种数字运算操作的**电子计算机。 　　它是将逻辑运算，顺序控制，时序和计数以及算术运算等控制程序，用一串指令的形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟，数字等输入输出部件，对生产设备和生产进行控制的装置。2.2plc的发展历程1969年dec公司按照gm（美国通用汽车公司）的要求研制了上台plc并且在gm公司成功的应用。 　　此后公司使plc商品化。plc是专门设计出来用于同继电器产品竞争并逐步取代了的继电器。plc作为一种工业**计算机，经历了以下几个发展的历程。1969－1972为阶段，是plc的初期阶段，在该阶段的各厂家的plc差别很大、没有统一的硬件和、功能简单、**性强，硬件主要以分离元件为主，体积较大、性能较差、可靠性不高。 　　1972-为*段，在该阶段plc逐步演化为一种**的工业计算机，可靠性大大，成本大幅度，面向的梯形图和语句表语言面世，逐步向化过渡，这些都为plc的普及奠定了基础。1981-至今，iec正式发表了plc的，各厂家的plc都向规范化发展。 　　梯形图、语句表、sfc语言已经成熟，同时还有和编程语言的接口，其存储能力、运算速度、对模拟量的处理功能已经大大加强，现在的大中型plc已经具有以前dcs所“特有”的经典pid算法、斜坡函数、自适应算法、模糊控制等算法。 　　2.3plc特点和功能（1）plc的主要特点。plc的特点是：工作可靠、运行速度快、积木式结构、组合灵活、良好的兼容性、程序编制及生成简单、丰富、网络功能强。（2）plc的主要功能。plc能很好的完成工业实时顺序控制、条件控制、记数控制、步进控制等功能；能够完成模/数（a/d）、数/模（d/a）转换、数据处理、通讯联网、实时监控等功能。 　　多年的实践表明，plc耐用、可靠，是专为工厂设计的，具有根据工作要求加固的元件，实时扫描实践及故障诊断功能，故障排除简便，深得用户偏爱。plc如此可靠的原因是一个可执行继电器逻辑、顺序功能图、功能块、结构文本、命令目录或其组合的实时核心或操作。 　　若出现故障，其内置安全装置能保持机械受损，且能保持有序、有预见的顺序。2.4plc的发展趋势有较快的逻辑运算和较强的逻辑控制、顺序控制能力，在离散控制中有**的可靠性，方便简单易学的编程，使其在以离散为主的工业自动化领域中有无可争议的地位。 　　随着软plc(softplc)控制组态技术的诞生与进一步完善和发展，安装有softplc组态和基于工业pc控制的市场份额正在逐步增长，这些事实使plc供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在plc的技术发展与方面做出更加开放的高姿态。 　　**工业计算机控制领域，围绕开放与再开放控制、开放式控制、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有plc，但这种趋势也许不会继续发展下去。对于控制来讲，这是plc控制器的核心，plc供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具，而且对于工业用户得非常积极。 　　随着plc、dcs和ipc（工业现场控制用计算机）之间的竞争逐步加强，各plc厂家正在逐步将dcs所特有的控制功能逐步移植到plc中，使其在控制领域能够与dcs进行竞争，这方面plc已经取得了很大的成果。 　　此外，开放式通信网络技术也了突破，其结果是将plc融入更加开放的工业控制行业。（6）控制和功能。为了生产的需要,各plc厂家也在其上了，通过与其plc的实时通讯采集现场数据并通过相应的完成生产所需要的功能。 　　

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”

功能表图转换实现的基本规则及绘制功能表图的注意事项1、功能图表转换实现的基本规则（1）转换实现的条件在功能表图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时两个条件：1）该转换所有的前级步都是活动步；2）相应的转换条件。 　　如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现，如图5-25所示。图5-25转换的同步实现（2）转换实现应完成的操作转换的实现应完成两个操作：1）使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步；2）使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。 　　2．绘制功能表图应注意的问题1）两个步不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。3）功能表图中初始步是必不可少的，它一般对应于等待起动的初始状态，这一步可能没有什么执行，因此很容易遗漏这一步。 　　如果没有该步，无法表示初始状态，也无法返回停止状态。4）只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用无断电保持功能的编程元件代表各步，则PLC开始进入RUN时各步均处于“0”状态，因此必须要有初始化，将初始步预置为活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，将无法工作。 　　

可编程序控制器PLC的。 　　4.数据处理现代的PLC都具有数算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。 　　1．按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。（1）整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。 　　整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。 　　基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。（2）模块式PLC模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。 　　模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。 　　叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但可以灵活配置，还可做得体积小巧。2．按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、三类。 　　（1）低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制。（2）中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。 　　有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制。（3）PLC除具有中档机的功能外，还了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。 　　PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模控制或构成分布式网络控制，实现工厂自动化。3．按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。(1).小型PLC——I/O点数<256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。 　　如：GE-I型美国通用电气（GE）公司TI100美国德洲仪器公司F、F1、F2三菱电气公司C200立石公司（欧姆龙）S7-200德国西门子公司EX20EX40东芝公司SR-20/21中外合资无锡华光电子工业有限公司(2).中型PLC——I/O点数256～2048点；双CPU，用户存储。 　　总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，上有200多个厂家生产PLC，较**的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；：三菱、富士、欧姆龙、电工等；德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；：三星、LG公司等。 　　二、技术发展动向1.产品规模向大、小两个方向发展大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，了配置的灵活性，了成本。 　　2.PLC在闭环控制中应用日益广泛3.不断加强通讯功能4.新器件和模块不断推出的PLC除了主要采用CPU以处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等**化模块。 　　5.编程工具丰富多样，功能不断，编程语言趋向化有各种简单或复杂的编程器及编程，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有的PLC指令。6.发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作。 　　三、国内发展及应用概况我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：顺序控制器（1973～1979）——一位处理器为主的工业控制器（1979～1985）——8位微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）。 　　7.追求软硬件的化。在对外开放政策的推动下，国外PLC产品大量进入我国市场，一部分随成套设备进口。如宝钢一、二期工程就引进了500多套，还有咸阳显象管厂、秦皇岛煤码头、汽车厂等。现在，PLC在国内的各行各业也有了较大的应用，技术含量也越来越高。 　　

可编程序控制器PLC的应用范围目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化等各行各业，随着PLC性能价格比的不断，其应用领域不断扩大。 　　从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：1.开关量逻辑控制利用PLC基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。 　　这是PLC基本的应用，也是PLC广泛的应用领域。2.运动控制大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。 　　3.控制大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。 　　5.通信联网PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与其它智能设备之间的通信，PLC与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中、分散控制”的多级分布式控制，工厂自动化（FA）发展的需要

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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