西門子S7-1500PLC模塊山西代理商

西門子S7-1500 PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計中組態(tài)模塊類型

    根據(jù)工藝要求、I/O點數(shù)及網(wǎng)絡(luò)類型等方面選擇滿足要求的具體模塊類型，并在硬件組態(tài)的過程中對模塊參數(shù)進行設(shè)置，使其實現(xiàn)需要的功能。

    由于PLC模塊在出廠時帶有預(yù)置參數(shù)，對于S7 - 300/400 PLC來說，如果這些默認設(shè)置能夠滿足工程項目要求，可以不對硬件進行組態(tài)；但是，在絕大多數(shù)情況下都需要配置硬件組態(tài)。對于S7 - 1500 PLC來說，則必須進行硬件組態(tài)。

    自動灌裝生產(chǎn)線的控制器包括電源模塊、CPU模塊、I/O模塊和通信模塊等。根據(jù)任務(wù)分析及后續(xù)擴展需要，CPU模塊選擇CPU1516 - 3PN/DP，電源模塊選擇PM1507 70W，數(shù)字量輸入模塊選擇DI32xDC 24V，數(shù)字量輸出模塊選擇D032xDC 24V/0. 5A，模擬量輸入模塊選擇AI8 xU/I/RTD/TC。

    組態(tài)硬件模塊工作可以在Portal視圖或項目視圖下進行。當新建自動灌裝生產(chǎn)線后，Portal視圖自動顯示“新手上路”界面，可通過鼠標雙擊組態(tài)設(shè)備進行模塊組態(tài)，如圖4-1所示；或者切換至項目視圖，展開項目樹設(shè)備標簽頁中的項目名左側(cè)的三角符號，雙擊“添加新設(shè)備”.

    本文以項目視圖為例進行介紹。雙擊項目樹下的“添加新設(shè)備”后，彈出添加新設(shè)備窗口，如圖4-3所示。在該窗口下，設(shè)備名稱默認為PLC_1，可以更改，如改為PLC_FillingLine；組態(tài)硬件模塊時需用鼠標選中左側(cè)的控制器圖標，在窗口中部選擇正確的CPU型號和訂貨號，在窗口右側(cè)選擇正確的版本號，訂貨號和版本號必須和實際CPU*（實際CPU信息可通過CPU模塊的顯示面板進行查詢），并單擊確定按鈕，將在設(shè)備視圖中顯示S7-1500 PLC的導(dǎo)軌及CPU模塊，同時在項目樹中增加了PLC_FillingLine[ CPU1516 - 3PN/DP]條目及其子項，如圖4-4所示。

    圖4-2    項目視圖進入硬件組態(tài)方式

    接下來在項目視圖的硬件目錄任務(wù)卡下，找到正確的電源模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊和模擬量輸入模塊，并通過鼠標拖曳的方式，依次拖至導(dǎo)軌的0號槽、2號槽、3號槽和4號槽，結(jié)果如圖4-5所示。如果設(shè)備組態(tài)沒完成就關(guān)閉項目，下次打開項目時，可直接雙擊項目樹/設(shè)備名稱下的“設(shè)備組態(tài)”，則可直接進入硬件模塊組態(tài)界面，繼續(xù)完成硬件組態(tài)。

    對于經(jīng)典STEP 7軟件，則必須在項目下創(chuàng)建PLC站點，在站點下雙擊“硬件”圖標，才可以打開硬件組態(tài)的窗口，進行硬件組態(tài)。

    添加非CPU模塊時，同樣不僅需要保證所選擇的訂貨號與實際模塊保持*，還需要保證選擇與實際模塊*的版本號。當鼠標選中硬件目錄的設(shè)備訂貨號時，展開硬件目錄下方的信息窗口，可進行該設(shè)備版本號的選擇。

    自動化控制系統(tǒng)的被控對象一般為機械加工設(shè)備、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程?？刂品桨冈O(shè)計主要包括硬件設(shè)計、軟件程序設(shè)計、施工設(shè)計及現(xiàn)場調(diào)試等幾部分內(nèi)容。自動化控制系統(tǒng)設(shè)計流程如圖3-1所示。

    一、確定任務(wù)及設(shè)計要求

    首先要了解機械運動與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系，仔細分析被控對象的控制過程和控制要求，熟悉工藝流程及設(shè)備性能，明確各項任務(wù)的要求、約束條件及控制方式。對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨立的部分，這樣可以化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。

    二、制定電氣控制方案

    根據(jù)生產(chǎn)工藝和機械運動的控制要求，確定控制系統(tǒng)的工作方式，例如全自動、半自動、手動、單機運行以及多機聯(lián)線運行等。還要確定控制系統(tǒng)應(yīng)有的其他功能，例如故障診斷與顯示報警、緊急情況的處理、管理功能以及網(wǎng)絡(luò)通信等。

    三、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

    根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的功能要求，分析控制對象，明確控制對象輸入/輸出信號的類型及信號數(shù)值范圍，然后進行硬件選型與配置，并進行I/O地址分配。

    1．分析控制對象

    控制對象根據(jù)輸入/輸出信號類型分為數(shù)字（開關(guān)）量類型和模擬量類型。

    (1)數(shù)字（開關(guān)）量類型

    數(shù)字量信號類型又稱開關(guān)量信號類型，細分為數(shù)字量輸入類型和數(shù)字量輸出類型。

    數(shù)字量輸入類型的特點是輸入設(shè)備傳遞給PLC的信號只有接通和斷開兩種狀態(tài)，可以用信號“0”和信號“1”表示。通常信號“0”表示設(shè)備斷開狀態(tài)，信號“1”表示設(shè)備接通狀態(tài)。數(shù)字量輸入設(shè)備的外部輸入信號電壓等級有DC24 V、DC48～125 V及AC120/230 V等類型。

    數(shù)字量輸入設(shè)備主要有接近式傳感器（即接近開關(guān)）、各種型式的開關(guān)或按鈕、繼電器的常開或常閉觸點、接觸器的輔助觸點以及接觸式行程開關(guān)等設(shè)備。另外，還有一些數(shù)字量輸入設(shè)備可連續(xù)輸入通斷信號（稱為計數(shù)脈沖或高速輸入脈沖）或數(shù)字量代碼。如增量式光電編碼器和光柵檢測傳感器，傳遞給PLC的是連續(xù)的通斷信號，PLC可以通過檢測通斷信號次數(shù)，即計數(shù)脈沖的個數(shù)，來測量物體運動的位移或轉(zhuǎn)動的速度；再如式光電編碼器和撥碼開關(guān)，輸入的信號是數(shù)字量代碼，PLC可以讀人該代碼來獲取物體旋轉(zhuǎn)角度或操作員輸入的數(shù)值。

    數(shù)字量輸出類型的特點是輸出設(shè)備只有通電和斷電兩種狀態(tài)，可以用信號“0”和信號“1”表示。通常信號“0”表示設(shè)備斷電狀態(tài)，信號“1”表示設(shè)備通電狀態(tài)。數(shù)字量輸出設(shè)備的外部負載電壓等級有DC24/48 V、DC48～125 V、AC120/230 V等類型。

    數(shù)字量輸出設(shè)備有繼電器、接觸器及電磁換向閥等電器，各種型式的指示燈、報警器、蜂鳴器及電動機起動器等設(shè)備。另外，還有一些數(shù)字量輸出設(shè)備需要連續(xù)通斷的脈沖信號或數(shù)字量代碼，例如需要連續(xù)脈沖控制的步進電動機驅(qū)動器，或需要數(shù)字量代碼控制顯示數(shù)值的數(shù)碼管顯示器等。

    (2)模擬量類型

    模擬量信號類型細分為模擬量輸人類型和模擬量輸出類型。

    模擬量輸入類型指的是輸入設(shè)備輸出連續(xù)變化的信號（如溫度、壓力、流量和速度等）給PLC。模擬量輸入設(shè)備的信號類型有電壓、電流及電阻等。

    通常模擬量輸入設(shè)備內(nèi)部或外部配有放大、濾波以及轉(zhuǎn)換等裝置（如變換器），將連續(xù)變化的信號轉(zhuǎn)換為標準的電信號（如電阻、電壓和電流等），才能與PLC相連。這類設(shè)備有電位器、測速電動機和帶變送器的壓力傳感器、流量傳感器和濕度傳感器。

    模擬量輸出類型對應(yīng)的設(shè)備指的是采用標準模擬輸入信號的模擬執(zhí)行器，信號類型可以是電壓或電流類型。模擬量輸出設(shè)備有電動調(diào)節(jié)閥和變頻器等。

    在項目中，需要根據(jù)所使用的輸入/輸出設(shè)備，確定數(shù)字量輸入信號和數(shù)字量輸出信號的個數(shù)，以及數(shù)字量輸入信號電壓和負載電壓的類型，明確模擬量輸入信號和模擬量輸出信號的個數(shù)，以及相應(yīng)的測量/輸出信號類型和量程范圍。

    2．硬件選型與配置

    硬件選型與配置的依據(jù)主要有以下幾點：

    1)已經(jīng)確定的輸入輸出信號的類型、信號數(shù)值范圍以及點數(shù)。

    2)特殊功能需求，例如現(xiàn)場有高速計數(shù)或高速脈沖輸出要求、位置控制要求等。

    3)控制系統(tǒng)要求的信號傳輸方式所需要的網(wǎng)絡(luò)接口形式，例如現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)或點對點通信等。

    考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴大、生產(chǎn)工藝的改進、控制任務(wù)的增加以及維護重接線的需要，在選擇硬件模塊時要留有適當?shù)挠嗔?。例如選擇I/O信號模塊時預(yù)留10%～15%的容量。

    3．I/O分配

    通過對輸入輸出設(shè)備的分析、分類和整理，進行相應(yīng)的I/O地址分配，應(yīng)盡量將相同類型的信號、相同電壓等級的信號地址安排在一起，以便施工和布線，并繪制I/O接線圖。

    四、軟件程序設(shè)計

    按照控制系統(tǒng)的要求進行PLC程序設(shè)計是工程項目設(shè)計的核心。程序設(shè)計時應(yīng)將控制任務(wù)進行分解，編寫完成不同功能的程序塊，包括循環(huán)掃描主程序、急停處理子程序、手動運行子程序、自動運行子程序以及故障報警子程序等。

    編寫的程序要進行模擬運行與調(diào)試，檢查邏輯及語法錯誤，觀察在各種可能的情況下各個輸入量、輸出量之間的變化關(guān)系是否符合設(shè)計要求，發(fā)現(xiàn)問題及時修改設(shè)計。

    五、上位監(jiān)控組態(tài)

    通過在計算機組態(tài)上位監(jiān)控系統(tǒng)，來對控制系統(tǒng)的運行情況進行實時監(jiān)視，還可以對某些數(shù)據(jù)進行修改設(shè)置，對某些功能進行上位控制。關(guān)鍵的是，通過組態(tài)上位監(jiān)控系統(tǒng)，可以對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行趨勢顯示和數(shù)據(jù)歸檔，對故障報警信息和狀態(tài)進行實時顯示和歸檔，實際工程項目中非常需要具備這些功能。

    六、聯(lián)機調(diào)試

    在工業(yè)現(xiàn)場所有的設(shè)備都安裝到位且所有的硬件連接都調(diào)試好后，要進行程序的現(xiàn)場運行與調(diào)試。在調(diào)試過程中，不僅要進行正常控制過程的調(diào)試，還要進行故障情況的測試，應(yīng)當盡量將可能出現(xiàn)的情況全部加以測試，避免程序存在缺陷，確?？刂瞥绦虻目煽啃?。只有經(jīng)過現(xiàn)場運行的檢驗，才能證明設(shè)計是否成功。

    七、項目歸檔

    在設(shè)計任務(wù)完成后，要編制工程項目的技術(shù)文件。技術(shù)文件是用戶將來使用、操作和維護的依據(jù)，也是這個控制系統(tǒng)檔案保存的重要材料，包括總體說明、電氣原理圖、電器布置圖、硬件組態(tài)參數(shù)、符號表、軟件程序清單及使用說明等。

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