6ES7131-4CD02-0AB0

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SIMATIC ET 200M

針對帶有 S7-300 的高密度通道應(yīng)用的 I/O 站

說明

SIMATIC ET 200M 是針對具有高密度通道應(yīng)用的控制柜的模塊式 I/O 站使用接口模塊可以連接 profibus 和 PROFINET-還可以選擇使用光纜連接 Profibus。ET 200M 可以用于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，也可用于安全應(yīng)用。多可以有 12 個多通道信號模塊（例如 64 個數(shù)字輸入）和功能模塊以及 S7-300 通訊處理器可以用作 I/O 模塊——與過程的接口。ET 200M 支持帶有擴(kuò)展用戶數(shù)據(jù)的模塊，如具有 HART minor 變量的 HART 模塊。除了成熟的連接技術(shù)，ET 200M 還可以提供絕緣部署方法 Fast Connect，用于快速接線。

應(yīng)用領(lǐng)域

ET 200M 特別適用于用戶*或復(fù)雜的自動化任務(wù)?？蓱?yīng)用的帶有 HART 的擴(kuò)展模擬輸入或輸出模塊可以優(yōu)化 ET 200M 用于過程工程組態(tài)。要求高等級的可用性的應(yīng)用，可以與諸如 S7-400H 或 S7-400F/FH 這樣的冗余系統(tǒng)相組合來實現(xiàn)。

優(yōu)點

• 高密度通道設(shè)計（每個模塊多 64 個通道）

• 減少了接線工作量

• 高工廠可用性
  – RUN 中的組態(tài)
  -熱插拔模塊
  – 冗余設(shè)計

• 模塊化設(shè)計

• 使用 S7-300 模塊

• 集成了安全功能

• 逐個通道集成了診斷功能

• 獲得了 Ex-zone 2 認(rèn)證

設(shè)計和功能

模塊式的 I/O 系統(tǒng) ET 200M 包括了接口模塊（在冗余設(shè)計情況下 2IM），和多 12 個 I/O 模塊。沒有插槽規(guī)則。根據(jù)主模塊數(shù)量框架的各種類型的 I/O 模塊都可以插入。

SIMATIC S7-300 使用連接器的簡單結(jié)構(gòu)使 ET 200M 應(yīng)用靈活，而且維修友好性高：

總線模塊跳到 DIN 導(dǎo)軌上，使用縱向插入的連接器從側(cè)面對接固定。然后這些模塊安裝到總線模塊上，并用螺絲固定到位，與總線模塊接頭建立接觸。非占用槽上連接器用總線背板蓋保護(hù)起來?？偩€模塊蓋插入到后一個總線模塊的側(cè)面。背板總線集成到了模塊上。有源總線模塊允許在工作中更換（熱插拔）。ET 200M 連接到一個 S7-400 上的 profibus 上之后，控制器就可以在正常運行情況下進(jìn)行組態(tài)了（運行中組態(tài) – CiR）

1)運行速度高，S7416執(zhí)行一條二進(jìn)制指令只要0.08μs。

    2)存儲器容量大，例如CPU417.4的RAM可以擴(kuò)展到16MB，裝載存儲器(FEPROM或RAM)可以擴(kuò)展到64MB。

    3) I/O擴(kuò)展功能強(qiáng)，可以擴(kuò)展21個機(jī)架，S7417-4最多可以擴(kuò)展262144個數(shù)字量I/O點和16384個模擬量I/O。

    4)有*的通信能力，容易實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)和冗余控制系統(tǒng)，集成的MPI（多點接口）能建立最多32個站的簡單網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)CPU集成有PROFIBUS-DP主站接口，可以用來建立高速的分布式系統(tǒng)，使操作大大簡化。從用戶的角度看，分布式I/O的處理與集中式I/O沒有什么區(qū)別，具有相同的配置、尋址和編程方法。CPU能與在通信總線和MPI上的站點建立聯(lián)系，最多16~ 44個站點，通信速率最高12Mbit/s。

    5)通過鑰匙開關(guān)和口令實現(xiàn)安全保護(hù)。

    6)診斷功能強(qiáng)，的故障和中斷時間保存在FIFO（先入先出）緩沖區(qū)中。

    7)集成的HMI（人機(jī)接口）服務(wù)，用戶只需要為HMI服務(wù)定義源和目的地址，系統(tǒng)會自動地傳送信

  S7-400由機(jī)架、電源模塊(PS)、中央處理單元(CPU)、數(shù)字量輸入/輸出(DI/DO)模塊、模擬量輸入輸出( AI/AO)模塊、通信處理器(CP)、功能模塊(FM)和接口模塊(IM)組成。DI/DO模塊和AI/AO模塊統(tǒng)稱為信號模塊(SM)。

    S7-400的模塊插座焊在機(jī)架中的總線連接板上，模塊插在模塊插座上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，如果一個機(jī)架容納不下所有的模塊，可以增設(shè)一個或數(shù)個擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間通過接口模塊和通信電纜交換信息。

    S7 -400提供了多種級別的CPU模塊和種類齊全的通用功能模塊，使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。S7-400采用模塊化設(shè)計，性能不同的模塊可以靈活組合，擴(kuò)展十分方便。

    中央機(jī)架（或稱中央控制器，CC）必須配置CPU模塊和一個電源模塊，可以安裝除用于接收的IM（接口模塊）外的所有S7-400模塊。如果有擴(kuò)展機(jī)架，中央機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架都需要安裝接口模塊。

    擴(kuò)展機(jī)架（或稱擴(kuò)展單元，EU）可以安裝除CPU、發(fā)送IM、IM463-2適配器外的所有S7-400模塊，但是電源模塊不能與IM461-1（接收IM）一起使用。

    中央機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架通過發(fā)送IM和接收IM相連，CC可以插入最多6個發(fā)送IM，每個EU有1個接收IM，每個發(fā)送IM有2個接口，每個接口都可以連接一個擴(kuò)展線路。

    集中式擴(kuò)展方式適用于小型配置或一個控制柜中的系統(tǒng)。CC和EU的最大距離為1.5m（帶5V電源）或3m（不帶5V電源）。

    分布式擴(kuò)展適用于分布范圍廣的場合，CC與最后一個EU的最大距離為100m( S7EU)或600m(S5 EU)。CC最多插6塊發(fā)送IM，最多有2個IM可以提供5V電源。通過C總線（通信總線）的數(shù)據(jù)交換僅限于CC和6個EU之間。

    用ET200分布式I/O可以進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展，用于分布范圍很廣的系統(tǒng)。通過CPU中的PROFIBUS-DP接口，最多可以連接125個總線節(jié)點。使用光纜時，CC和最后一個節(jié)點的距離為23km。

    電源模塊應(yīng)安裝在機(jī)架的最左邊（第1槽），有冗余功能的電源模塊是一個例外。中央機(jī)架只能插入最多6塊發(fā)送型的接口模塊，每個模塊有兩個接口，每個接口可以連接4個擴(kuò)展機(jī)架，最多能連接21個擴(kuò)展機(jī)架。中央機(jī)架中同時傳送電源的發(fā)送接口模塊( IM460-1)不能超過兩塊，IM460-1的每個接口只能帶一個擴(kuò)展機(jī)架。

    擴(kuò)展機(jī)架中的接口模塊只能安裝在最右邊的槽（第18槽或第9槽）。通信處理器CP只能安裝在編號不大于6的擴(kuò)展機(jī)架中

 6ES7131-4CD02-0AB0

ET200S 1 步進(jìn)模板輸出脈沖來控制步進(jìn)電機(jī) ，輸出脈沖的數(shù)量決定步進(jìn)電機(jī)的運動距離，輸出脈沖的頻率決定步進(jìn)電機(jī)的速度。
模板訂貨號: 6ES7138-4DC00-0AB0

1.2 模板參數(shù)


圖. 1: 步進(jìn)電機(jī)模板

• 1 通道，可控制1個步進(jìn)電機(jī)
• 數(shù)字量輸入的參考點開關(guān)
• 外部停止或者外部脈沖使能數(shù)字輸入
• 脈沖和方向信號時RS422的差分輸出模式
• zui大輸出頻率: 204kHZ
• zui大脈沖數(shù): 1048575
• 4 LED 狀態(tài)指示燈
• 2 操作模式：尋找參考點和增量模式

2. 模板接線


圖. 2: 步進(jìn)模板接線圖

• 端子1和5：脈沖差分信號
• 端子4和8：差分輸出的方向信號
• 端子2和3：外部停止或者外部脈沖使能數(shù)字量輸入ID。(功能選擇見 4.2 )
• 端子6和7：數(shù)字量輸入?yún)⒖键c開關(guān)
• 6ES7131-4BF00-0AA0
  SIMATIC ET 200S, 開關(guān)量輸入, 8DI, DC 24V, ST

3. 硬件配置
步進(jìn)模板可以安裝在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。
本文使用 IM151-7 CPU 為例。

表 1: 軟件和硬件配置


圖. 3: ET200S 站的配置圖

4. 硬件和參數(shù)設(shè)置

4.1 硬件配置
1) 根據(jù)圖. 2 和圖. 3完成ET200S的接線
2) 打開STEP7，創(chuàng)建一個新項目，并插入一個S7-300站
3) 從硬件目錄中選擇IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口

圖. 4: 插入IM151-7 CPU

4) 依次在4槽和5槽插入電源模板 PM-E DC24 和步進(jìn)模塊

圖. 5: 硬件配置

4.2 模板參數(shù)配置


圖. 6: 步進(jìn)模塊參數(shù)接口

4.2.1 模板參數(shù)說明
1) 組診斷：組診斷
2) 基準(zhǔn)頻率：基準(zhǔn)頻率，以Hz為單位，標(biāo)識Fb
3) 增益 n: 增益系數(shù) n，值范圍 1-255. 此增益系數(shù)決定啟動/停止頻率 Fss，并且計算公式為： Fss=Fb×n
4) 時間 i: 時間系數(shù) i, 值范圍 1-255. 該時間系數(shù)以Hz/ms決定加速和減速，計算公式為: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)
5)功能 DI: 數(shù)字量輸入DI 功能可選，可以被組態(tài)為外部脈沖輸入或者外部停止信號，缺省是外部脈沖且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信號類型停止開關(guān). 接觸器觸點是常閉信號，以確保該接觸器信號，缺省是讀取常閉信號。

4.2.2 本文所例參數(shù)設(shè)置如下
本例參數(shù)配置見圖. 6.
1) 沒有激活組診斷
2) 基準(zhǔn)頻率 4Hz
3) 乘法系數(shù) 1, 啟動/停止頻率 4Hz
4) 時間系數(shù) 1, 加速/ 減速 31.25 Hz/ms
5) 使能外部輸入脈沖
6) 外部輸入停止和限位信號為常閉類型

5. 編程

5.1 模板輸入/輸出地址分配
與其它ET200S功能塊類似，1STEP步進(jìn)模板也通過直接讀寫I/O地址來對模板進(jìn)行控制和訪問的。
反饋信號 (輸入), 占用 8 字節(jié). 如表 2 輸入地址分配所示。
控制信號 (輸出), 占用 8 字節(jié). 如表 3 輸出地址分配所示。
有關(guān)輸入和輸出變量分配的詳細(xì)信息請參閱 ET200S 位置控制和操作手冊。鏈接如下:
/cs/document/9260790?caller=view&lc=en-WW


表 2: 輸入地址分配


表 3: 輸出地址分配

5.2 項目例程
為了更好的實現(xiàn)按位，字節(jié)或字對模板進(jìn)行讀寫，在梯形圖中使用MOVE指令接收輸入數(shù)據(jù)PIB272-PIB279 到MB10-MB17發(fā)送MB20-MB27到PQB272-PQB279，對1STEP模板的讀寫訪問均通過MB地址來進(jìn)行。 
1STEP模板地址分配見圖. 5 


圖. 7: 例程編程

6. 模式描述和舉例

6.1 Search-for-reference-point 模式
通過執(zhí)行search-for-reference-point 模式來同步軸, 即.在機(jī)械零位和電氣零位之間創(chuàng)建連接關(guān)系。 

6.1.1 Search-for-reference-point 模式
Mode=1
參考點按照常開信號訪問
搜尋參考點輸出頻率 Fss 和 Fa。
Fss 啟動停止頻率，見章節(jié) 4.2.1相關(guān)描述。
Fa 輸出頻率: Fa = Fb ×G × R
Fb: 基準(zhǔn)頻率. 在1STEP 模板參數(shù)中設(shè)置。 見章節(jié) 4.2.1相關(guān)描述。
增益 G: 增益系數(shù) G. 值范圍: 1-255, 參見模板輸出地址字節(jié): 0。
減少 R：減少系數(shù) R. 模板輸出地址字節(jié)4的第7位信號，參見表 3.模板輸出地址4.7=0, R=1. 模板輸出地址 4.7=0, R=0.1.


圖. 8: 搜尋參考點

6.1.2 search-for-reference-point模式例程
本例模式見圖. 8, viz. 搜尋 CW 方向.

1. 通過變量表寫輸出控制變量：
    
   圖. 9: 參考點模式控制變量
   
   1) M24.0=1 search-for-reference-point 模式 = 1
   2) M25.0=1, M25.1=1: 因為之前的模板參數(shù)配置中的限位開關(guān)是常閉輸入模式，在軟件限位信號觸發(fā)前為信號輸入?yún)⒁娬鹿?jié) 4.2.2.
   3) M25.2=0: 沒有激活軟件脈沖使能信號，因之前的模板參數(shù)配置中DI已經(jīng)作為外部脈沖信號使能，內(nèi)部軟件脈沖使能信號在此時不會使用，參見章節(jié) 4.2.2.
   4) 置位M24.2, 然后復(fù)位M24.4 (下降沿有效), 啟動search-for-reference-point模式. 輸出脈沖頻率為 Fa.
   5) MB20=1, M24.7=0: 增益系數(shù) G = 1, 減少系數(shù) R = 1, 頻率 ：
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。
    
2. 通過變量表讀輸入狀態(tài)：
   
   圖. 10: 參考點模式變量表
   
   1) M15.2=1: 觸發(fā)外部脈沖使能信號
   2) M15.0 = 1: 驅(qū)動使能
   3) 之后 search-for-reference point啟動,  M14.0=1 位置被激活,  M15.7=1 位置被執(zhí)行. 等待參考點開關(guān)信號 M15.1.
   4) M15.1=1: 參考點信號到達(dá), 尋找參考點已完成 M14.4=1,同步操作完成, M14.2=1,位置到達(dá), M15.3=1, 尋找參考點結(jié)束。

6.2 增量模式
增量模式是 1STEP 的主要操作模式. 該操作模式可控制步進(jìn)電機(jī)移動按照設(shè)定速度移動到一個位置。

6.2.1 增量模式描述
Mode=0
輸出脈沖的數(shù)量決定步進(jìn)電機(jī)的移動距離，zui大值脈沖值為 1048575.
輸出脈沖頻率決定步進(jìn)電機(jī)速度。
在增量模式下輸出頻率: Fss, Fa
方向信號作為啟動信號。

注意： 步進(jìn)電機(jī)實際位移取決于脈沖數(shù)實際速度取決于脈沖頻率，這不是在1STEP模板中設(shè)置的。

6.2.2 增量模式例程

1. 通過變量表寫輸出控制信號:
   
   圖. 11: 在增量模式下的控制變量
   
   1) M24.0=0 增量模式 = 0
   2) M25.0=1、M25.1=1: 因之前的已經(jīng)配置中限位開關(guān)信號為常閉輸入模式，在軟件限位信號觸發(fā)前為信號輸入?yún)⒁娬鹿?jié) 4.2.2。
   3) MB20=1, M24.7=0:增益系數(shù) G = 1, 減少系數(shù) R = 1, 輸出頻率Fa 
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz.
   4) 脈沖輸出數(shù): 通過MB21-23的20 個位信號來存儲脈沖數(shù) ,zui大值為 0xFFFFF=1048575
   MB21 輸出脈沖數(shù) (位 16 到位19)
   MB22 輸出脈沖數(shù) (位 8 到位15)
    MB23 輸出脈沖數(shù) (位 0 到位 7)
   MB21的位 20 到位 23 沒有使用
   本例中，分配的值為 0 x 100,即. 256 個脈沖。
   5) 置位 M24.4, 之后復(fù)位 M24.4 (下降沿有效), 啟動增量模式 觸發(fā)CW方向信號開始運動。
2. 通過變量表讀輸入信號:
   
   圖. 12: 增量模式變量表
   
   1）增量模式啟動后，M14.0=1位置任務(wù)被激活，M15.7=1位置被執(zhí)行。 
   2） MD10 顯示剩余脈沖，如圖. 12, 220 個脈沖尚未發(fā)出。
   3） MD10=0: 脈沖發(fā)送完成, 置位 M14.0 和M15.7, 位置到達(dá) M14.2=1 . 增量模式輸出完成