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可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

一、問(wèn)題提出

可編程控制器技術(shù)主要是應(yīng)用于自動(dòng)化控制工程中，如何綜合地運(yùn)用前面學(xué)過(guò)知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)， 在此介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的一般方法。

二、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟

1 ．系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（ 1 ）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的形式來(lái)確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；

（ 2 ）選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

（ 3 ）選定 PLC 的型號(hào)；

（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；

（ 5 ）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；

（ 6 ）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；

（ 7 ）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件；

（ 8 ）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)；

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6GK1561-1AA01通訊處理器 CP 5611 A2 PCI 卡（32 位， 3.3/5V;33/66MHz)用于 將 PG 或 PC（帶 PCI 總線，連接 PROFIBUS 或 MPI （無(wú) Windows 9x 支持?。┠壳?僅支持 32 位，含 SIMATIC NET V8.2 軟件！僅 用于舊應(yīng)用，從 Windows XP 開(kāi)始推薦 6GK1561-2AA00 

問(wèn)題：
將傳感器/測(cè)量變換器連接到幾個(gè)模擬量模塊時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵守什么？

解答：
使用非冗余傳感器/測(cè)量變送器時(shí)，根據(jù)“1 of 2"的方式連接模擬量模塊。
當(dāng)連接一個(gè)傳感器/測(cè)量變送器到幾個(gè)模擬量模塊時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵守以下事項(xiàng)：

• 對(duì)于電壓傳感器，必須并行連接模擬量模塊。

• 通過(guò)外部電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后可以并連到模擬量模塊上。

• 如果需要在線更換連接兩線制電流變送器的模塊，變送器電源必須外供。

“自動(dòng)化系統(tǒng)S7-400H容錯(cuò)系統(tǒng)"手冊(cè)的圖7-10中的電流測(cè)量圖不正確。在此提供更新后正確的圖片。

圖1：1 OF 2 連接方式

問(wèn)題：
電源是否可以并行連接，用于冗余操作？
條件是什么？

解答：
兩個(gè)同型號(hào)的SITOP電源可以通過(guò)二極管并聯(lián)連接（參見(jiàn)圖：V1，V2），以達(dá)到冗余目的。對(duì)于所有SITOP電源，采用去耦二極管并聯(lián)連接，用于冗余操作，都是允許的。二極管V1和V2用于去耦。 
請(qǐng)謹(jǐn)記下列條件：

• 當(dāng)總負(fù)載電流不超過(guò)一個(gè)電源能夠單獨(dú)輸送的電流，且電源的原邊供電也被設(shè)計(jì)為冗余時(shí)，才能獲得100%的冗余。

• 二極管的反向電壓至少為40V，而且至少可以處理特定電源的輸出電流。應(yīng)該選擇用于動(dòng)態(tài)電流的二極管（例如，啟動(dòng)時(shí)短路或操作時(shí)短路）。

• 必須用適當(dāng)尺寸的散熱器來(lái)抵消二極管的功率損耗（“電流"乘以“二極管導(dǎo)通狀態(tài)的壓降"）。

注意事項(xiàng)：
作為二極管連接的簡(jiǎn)單備選方案，一個(gè)精制的附加模塊(“SITOP模塊化冗余模塊"（訂貨號(hào)：6EP1 961-3BA20）)可以用于兩個(gè)電源的冗余連接。

更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)在線目錄CA01或目錄KT10.1。

描述
S7-1500 中有兩種電源可供選擇，系統(tǒng)電源和負(fù)載電源。

系統(tǒng)電源 (PS)
系統(tǒng)電源為背板總線提供內(nèi)部所需的系統(tǒng)電壓。這種系統(tǒng)電壓將為模塊電子元件和  LED  指示燈供電。 CPU (以及PROFIBUS CMs和以太網(wǎng)CPs, PtP-CMs ) 或者接口模塊未連接到 24 VDC 負(fù)載電流電源時(shí)，系統(tǒng)電源還可以為其供電。 

負(fù)載電源 (PM)
負(fù)載電流電源未連接到背板總線，給模板的輸入輸出回路供電。此外，可以根據(jù)需要使用負(fù)載電源為 CPU 和系統(tǒng)電源提供 24 VDC 電壓。

在這種情況下可以為每個(gè)CPU組態(tài)多8個(gè)輸入/輸出模塊。但是需要在 STEP7 (TIA Portal) 中確認(rèn)電源容量是否夠用，例如對(duì) CPs 和 CMs，需要額外再加電源。

下面的三個(gè)表格給出了為模板供電的可能配置方式。

1. 只通過(guò) CPU 給背板總線供電
   通過(guò)負(fù)載電源向 CPU 提供 24 VDC 電壓。CPU 的參數(shù)分配： STEP 7 的“常規(guī)"(General)  選項(xiàng)卡內(nèi)“屬性"(Properties navigation)  區(qū)域?qū)Ш街校x擇“連接電源電壓  L+" (Connection to supply voltage L+) 選項(xiàng)，以便 STEP 7 可以正確進(jìn)行供電平衡計(jì)算。

表 01

圖.01西門子CP5611A2網(wǎng)卡

1. 只通過(guò)系統(tǒng)電源給背板總線供電
   位于 CPU 左側(cè) 0 號(hào)槽的系統(tǒng)電源通過(guò)背板總線為 CPU 供電。CPU 的參數(shù)分配：在 STEP 7 的“常規(guī)"(General)  選項(xiàng)卡內(nèi)“屬性"(Properties navigation)  區(qū)域?qū)Ш街?，選擇“未連接電源電壓  L+"(No connection to supply voltage L+)  選項(xiàng)，以便 STEP 7 可以正確進(jìn)行供電平衡計(jì)算。

表 02

圖 02

1. 通過(guò) CPU 和系統(tǒng)電源給背板總線供電
   向系統(tǒng)電源提供允許的電源電壓，并通過(guò)負(fù)載電流電源向 CPU 提供 24 VDC 電壓。CPU 的參數(shù)分配同條。在 CPU 右側(cè)的插槽中，多插入 2 個(gè)系統(tǒng)電源(電源段)。

表 03

圖 03

注意
如果下面的模塊是用C-PLUG運(yùn)行的，那么您可以使用保存在C-PLUG上的配置數(shù)據(jù)。在這種情況下，配置數(shù)據(jù)的更改只保存在C-PLUG上。這意味著對(duì)配置數(shù)據(jù)的更改不包含在設(shè)備的內(nèi)部?jī)?nèi)存中。模塊內(nèi)部?jī)?nèi)存中的配置數(shù)據(jù)和插入的C-PLUG的配置數(shù)據(jù)是不同的。

• IE/PB Link PN IO

• IWLAN/PB Link PN IO

• IE/AS Interface Link PN IO

• DP/AS Interface Link PN IO

• SCALANCE S602, SCALANCE S612, SCALANCE S623 和 SCALANCE S627-2M

• SCALANCE W-700 依照 IEEE 802.11a/b/g

• SCALANCE X-200

以下設(shè)備改變配置時(shí)對(duì)C-PLUG和設(shè)備內(nèi)部?jī)?nèi)存的配置數(shù)據(jù)進(jìn)行了傳送，換句話說(shuō)，內(nèi)部?jī)?nèi)存中的配置數(shù)據(jù)和插入的C-PLUG保持一致。

• SCALANCE 615, SCALANCE SC-600

• SCALANCE W -700 依照 IEEE 802.11n

• SCALANCE XC-200, SCALANCE XP-200, SCALANCE XF-200BA

• SCALANCE X-300, SCALANCE X-400, SCALANCE XM-400, SCALANCE XR-500

•  

上述模塊的手冊(cè)包括關(guān)于不同應(yīng)用行為的信息，例如：

• 模塊操作沒(méi)有 C-PLUG

• 模塊在交貨狀態(tài)下配置了  C-PLUG 

• 模塊在操作狀態(tài)下配置了 C-PLUG 

例如:使用C-PLUG配置SCALANCE X-200

1. 將C-PLUG 插入SCALANCE X-200
   注意
   C-PLUG 可僅在設(shè)備沒(méi)上電時(shí)可以插拔

2. 表1 展示了SCALANCE X-300 的可能啟動(dòng)行為
     

   C-PLUG	SCALANCE X-300 啟動(dòng)
   無(wú)效	使用內(nèi)部組態(tài)（如果存在）或出廠默認(rèn)設(shè)置
   空	使用內(nèi)部組態(tài)，并立即將此組態(tài)自動(dòng)復(fù)制到 C-PLUG 。
   寫有自身的組態(tài)數(shù)據(jù)	使用 C-PLUG 的組態(tài)
   寫有其它的組態(tài)數(shù)據(jù)	使用第三方 C-PLUG 的組態(tài)
   寫有不同設(shè)備類型的組態(tài)數(shù)據(jù)	使用內(nèi)部組態(tài)，電源模塊的 LED 呈紅色并記錄日志條目
   故障	使用內(nèi)部組態(tài)，電源模塊的 LED 呈紅色并記錄日志條目
   配置數(shù)據(jù)是用一個(gè)較舊的固件版本創(chuàng)建的，而不是當(dāng)前的SCALANCE X-300	使用 C-PLUG 的組態(tài)

     

3. 在打開(kāi)模塊后，如果電源模塊上的紅色LED燈，則進(jìn)行如下設(shè)置：

• 使用Primary Setup Tool (PST)分配IP地址給SCALANCE X-300 。
    

  

  
  圖. 1
    

   

• 通過(guò)在Web瀏覽器中輸入的IP地址，打開(kāi)基于Web的管理（WBM）。

4. 在WBM中選擇所需的功能。在這個(gè)例子中，選擇了"Copy internal Configuration to C-PLUG and restart"“的功能，這意味著當(dāng)前的配置保存在模塊的內(nèi)部?jī)?nèi)存中的C-PLUG 上。
     

   

   
   圖. 2  
     

5. 在SCALANCE X-300內(nèi)部閃存的配置信息被復(fù)制到C-PLUG。然后重新啟動(dòng)。

6. 在C-PLUG的狀態(tài)顯示為“ACCEPTED"。

7.  現(xiàn)在可以改變配置了。配置的更改存儲(chǔ)在C-PLUG和設(shè)備的內(nèi)部?jī)?nèi)存中。