西門(mén)子PtP RS422/485通訊模塊   6ES75401AB000AA0

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西門(mén)子PtP RS422/485通訊模塊   6ES75401AB000AA0

Area of application

SIMATIC S7-1500 是一個(gè)模塊化控制系統(tǒng)，適用于離散自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的各種自動(dòng)化應(yīng)用。

模塊化、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)、易于實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-1500 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟(jì)、用戶友好的解決方案。

SIMATIC S7-1500 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 特殊機(jī)械

• 紡織機(jī)械

• 包裝機(jī)械

• 通用機(jī)械工程

• 控制器制造

• 機(jī)床制造

• 安裝系統(tǒng)

• 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

• 汽車(chē)

• 水/污水

• 食品與飲料

提供了具有不同性能水平的多種 CPU 以及一個(gè)包含許多便利功能的全面模塊系列。故障安全 CPU 便于在故障安全應(yīng)用中使用。由于具有模塊化的設(shè)計(jì)，用戶可以?xún)H采用其應(yīng)用所需的模塊。任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過(guò)使用附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行升級(jí)。

SIMATIC S7-1500 具有較高的電磁兼容性、抗沖擊性及抗振性，工業(yè)強(qiáng)度高，可實(shí)現(xiàn)通用。

Design

概述

S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含zui多 32 個(gè)模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個(gè) DIN 導(dǎo)軌上（請(qǐng)參見(jiàn)手冊(cè)以了解要求）。

系統(tǒng)包含下列組件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等級(jí)，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于連接分布式 I/O 或用于編程設(shè)備、操作裝置、其它 SIMATIC 控制器或第三方設(shè)備間的通信。
  SIMATIC S7-1500 適合使用多種型號(hào)的 CPU：
  • 標(biāo)準(zhǔn) CPU（ODK 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）
  • 緊湊型 CPU 不僅配備數(shù)字型和模擬型輸入輸出，還配備計(jì)數(shù)器輸入和高速輸出，將技術(shù)功能直接集成在 CPU 上。
  • 故障安全型 CPU（ODK 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）適用于在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)程序和安全相關(guān)的程序。
  • 配備諸如同步操作（利用位置同步規(guī)范進(jìn)行同步）和凸輪系統(tǒng)等擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)控制功能的技術(shù) CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號(hào)模塊。
• 工藝模塊用于高速計(jì)數(shù)、位置檢測(cè)或測(cè)量等功能。
• 通信模塊和通信處理器可通過(guò)通信接口將控制器進(jìn)行擴(kuò)展

根據(jù)具體要求，也可使用下列模塊：

• 在 CPU 向背板總線的輸出對(duì)于所有連接的模塊來(lái)說(shuō)不夠充分的情況下，電源模塊 (PS) 通過(guò)背板總線為 S7-1500 模塊的內(nèi)部電路供電。
• 用于將 SIMATIC S7-1500 連接到 120/230 VAC 電源的負(fù)載電源模塊 (PM)。
• 接口模塊用于連接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)使得 SIMATIC S7-1500 十分靈活，便于維護(hù)。

• 集成背板總線：
  集成的背板總線；背板總線集成在模塊上。模塊通過(guò) U 形連接器相連，總線連接器插在外殼的背面?？梢怨?jié)省安裝時(shí)間。不久將會(huì)提供具有“無(wú)響應(yīng)熱插拔”功能的有源背板。
• 模塊組裝在 S7-1500 安裝導(dǎo)軌上：
  具有各種長(zhǎng)度，包括切割至定長(zhǎng)的型號(hào)。由于具有集成式 DIN 導(dǎo)軌，可以卡裝廣泛的標(biāo)準(zhǔn)部件，如附加端子、小型斷路器或小型繼電器。
• 性能可靠，接線方便：
  • I/O 信號(hào)是通過(guò)統(tǒng)一的 40 針前連接器來(lái)連接的。信號(hào)模塊和前連接器之間具有機(jī)械編碼，可防止因意外的錯(cuò)誤插入而對(duì)電路造成破壞。
  • 為了對(duì)前連接器進(jìn)行簡(jiǎn)單接線，可將該連接器置于“預(yù)接線位置”。在此位置上，插頭尚未與模塊電路接觸。此位置還可用于在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行改動(dòng)。用戶可借助于前蓋內(nèi)側(cè)的一個(gè)印制電纜連接圖進(jìn)行連接。
  • 前連接器作為帶螺釘型端子或推入式端子的型號(hào)提供。兩個(gè)型號(hào)都可以連接線芯截面積為 0.25² ~ 1.5 mm²（AWG 24 ~ AWG 16）的導(dǎo)線。
  • 另外，數(shù)字量信號(hào)模塊可通過(guò) TOP Connect 進(jìn)行系統(tǒng)接線。通過(guò) TOP Connect，可以快速而清晰地連接到現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和執(zhí)行器，并可在控制柜中進(jìn)行簡(jiǎn)便接線。
  • 對(duì)于模擬量模塊，可以直接在模塊上進(jìn)行屏蔽；隨模塊提供了一個(gè)屏蔽連接套件，無(wú)需工具即可進(jìn)行安裝。
• 設(shè)備特定標(biāo)簽：
  標(biāo)簽條可用于 SIMATIC S7-1500 的信號(hào)模塊?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)激光打印機(jī)來(lái)打印這些 DIN A4 標(biāo)簽紙上的標(biāo)簽?？梢詮?TIA Portal 進(jìn)行自動(dòng)打印，而無(wú)需重新輸入符號(hào)或地址。通過(guò)這些標(biāo)簽條的設(shè)計(jì)形式，可為通道或診斷顯示 1:1 分配標(biāo)簽。如果前蓋打開(kāi)，則診斷顯示到端子的這種 1:1 分配會(huì)保留。
• 可變和可擴(kuò)展的站配置：
  • 信號(hào)模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。
  • zui大配置包括帶有 31 個(gè)模塊（30 個(gè)模塊 + 1 個(gè)電源）的 CPU。在 CPU 向背板總線的輸出對(duì)于所有連接的模塊來(lái)說(shuō)不夠充分的情況下，需要由電源 (PS) 通過(guò)背板總線為 S7-1500 模塊的內(nèi)部電路供電。
• 尺寸緊湊：
  SIMATIC S7-1500 的尺寸使其能夠順利安裝到 SIMATIC S7-300 或 ET 200M 的可用安裝空間中。
• 移動(dòng)敷設(shè)：
  SIMATIC S7-1500 及其模塊可以垂直和水平安裝，從而可以方式安裝到可用空間內(nèi)。

I/O 模塊

以下模塊類(lèi)型可用于 SIMATIC S7-1500/ET 200MP：

• 標(biāo)準(zhǔn)和故障安全數(shù)字量輸入模塊
• 標(biāo)準(zhǔn)和故障安全數(shù)字量輸出模塊
• 數(shù)字量輸入/輸出模塊
• 模擬量輸入模塊
• 模擬 I/O 模塊
• 模擬量輸出模塊
  • 包括高速 (HS) 模擬量模塊，無(wú)論激活的通道數(shù)如何，基本執(zhí)行時(shí)間都是 62.5 µs
• 用于計(jì)數(shù)和定位的工藝模塊
• 用于點(diǎn)到點(diǎn)通信和總線連接的通信模塊

提供了各種模塊等級(jí)，可使用戶在其應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。模塊本身通過(guò)標(biāo)簽進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)記：

• BA（基本型）：簡(jiǎn)易低成本模塊，無(wú)診斷功能，沒(méi)有參數(shù)
• ST（標(biāo)準(zhǔn)型）：具有與模塊或負(fù)載組相關(guān)的診斷的模塊，如果適用，帶有參數(shù)；模擬量模塊：準(zhǔn)確度等級(jí) 0.3%
• HF（高性能型）：具有與通道相關(guān)的診斷和參數(shù)設(shè)置的模塊；對(duì)于模擬量模塊：準(zhǔn)確度等級(jí) 0.1%，抗擾度和電流隔離程度提高
• HS（高速型）：具有濾波和轉(zhuǎn)換時(shí)間的模塊適用于超高速應(yīng)用；例如 8 通道模擬量模塊，無(wú)論激活的通道數(shù)如何，基本執(zhí)行時(shí)間都是 62.5 µs。

I/O 模塊的附件：

• 標(biāo)簽紙：
  可插入到 I/O 模塊中（10 張 DIN A4 標(biāo)簽紙，每張標(biāo)簽紙帶有 10 個(gè)標(biāo)簽，預(yù)穿孔，可使用標(biāo)準(zhǔn)激光打印機(jī)進(jìn)行打??；可用顏色：Al 灰）
• 屏蔽連接：
  SIMATIC S7-1500 系統(tǒng)（模擬量模塊和工藝模塊）提供了一個(gè)簡(jiǎn)易屏蔽連接套件，無(wú)需使用工具即可安裝。此套件包含一個(gè) 24 V DC 饋電元件、一個(gè)屏蔽夾和一個(gè)通用屏蔽端子。該屏蔽端子可用于單根細(xì)干線電纜、多根細(xì)干線電纜或一根粗干線電纜。由于對(duì) 24 V DC 電源和測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分離，并且在屏蔽和信號(hào)電纜之間具有低阻抗連接，因此可確保較高的 EMC 穩(wěn)定性和抗干擾性。
• 統(tǒng)一的 40 針前連接器
• I/O 模塊的前門(mén)或自組裝背板總線的 U 型連接器等其它附件

通信

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S7-400H冗余控制器概述及如何在Step 7中組態(tài)S7-400H站

摘要:本文主要介紹了S7-400H冗余控制器概述及如何在Step 7中配置一個(gè)S7-400H站。

1、S7-400H冗余控制器概述
H(高可靠性)系統(tǒng)是應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中一種能夠滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能的高度自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠通過(guò)將發(fā)生中斷的單元自動(dòng)切換到備用單元的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不中斷工作。S7-400H是西門(mén)子提供的冗余PLC，它通過(guò)部件的冗余實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性。作為SIMATIC S7家族的一員， S7-400H擁有SIMATIC S7所具有的*性。

1.1、S7-400H冗余系統(tǒng)典型的硬件

圖1  典型的S7-400H冗余系統(tǒng)

1個(gè)典型的冗余系統(tǒng)中包括：
(1)  1個(gè)UR2-H機(jī)架(或者2個(gè)獨(dú)立的UR1/UR2機(jī)架)
(2)  2個(gè)S7-400H CPU模塊(**)
(3)  2個(gè)PS407電源模塊(也可以選擇2×2的冗余配置)
(4)  2根同步光纖和4個(gè)同步模塊
(5)  2個(gè)相同大小的RAM存儲(chǔ)卡
(6)  2個(gè)CP443-1以太網(wǎng)通訊模塊(如果不需要以太網(wǎng)通訊功能可以不配置)
(7) 每個(gè)電源模塊配備1-2塊后備鋰電池

1.2  組態(tài)S7-400H站的軟件
本文示例項(xiàng)目中，組態(tài)相應(yīng)版本的S7-400H冗余控制器時(shí)，所安裝軟件環(huán)境為： Windows XP Professional SP3，STEP 7 V5.4.4.6  (STEP 7  V5.4 SP4  Hotfix6 ) 。
于在冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的硬件和軟件的兼容性問(wèn)題以及有關(guān)注意事項(xiàng)請(qǐng)參考冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的兼容性一文
冗余系統(tǒng)中S7-400H冗余控制器的兼容性》http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResult.aspx?searchText=F0470 

2、在Step 7中組態(tài)S7-400H站，下本文將以實(shí)際例子的形式來(lái)介紹S7-400H站的組態(tài)過(guò)程。

2.1硬件安裝 
表2： 示例主要硬件組成

（1）安裝機(jī)架UR2-H。
（2）在機(jī)架上安裝PS407電源模塊，在電池槽內(nèi)放入2塊鋰電池，撥碼撥到2BATT。
（3）設(shè)置冗余CPU的機(jī)架號(hào)，安裝冗余CPU到機(jī)架。  CPU V3版本，通過(guò)同步子模板上的開(kāi)關(guān)設(shè)置；  CPU V4以上版本，通過(guò)CPU  背板上的開(kāi)關(guān)設(shè)置；  本實(shí)例中的CPU為6ES7 414-4HJ04-0AB0 機(jī)架號(hào)設(shè)置在CPU的背面，將左手邊CPU的機(jī)架號(hào)設(shè)為0（撥碼撥到下方），右手邊CPU的機(jī)架號(hào)設(shè)為1（撥碼撥到上方），CPU通電后此機(jī)架號(hào)生效。
（4）將同步子模板插到CPU前面板的兩個(gè)IF插槽中，并固定。
（5）連接同步光纜。
　　　將兩個(gè)位于上部的同步子模板相連；
　　　將兩個(gè)位于下部的同步子模板相連；
　　　在打開(kāi)電源或啟動(dòng)系統(tǒng)之前要確保CPU的同步光纜已經(jīng)連接，同步光纖的連接如圖2所示。

圖2 S7-400H 同步光纖的連接

（6）安裝CP443-1以太網(wǎng)網(wǎng)卡。同時(shí)利用網(wǎng)線將2個(gè)安裝好的CP443-1以太網(wǎng)網(wǎng)卡以及安裝有Step 7或者PCS 7的電腦連接到一個(gè)交換機(jī)上，完成硬件互聯(lián)。
（7）通電后CPU自檢查。CPU*次通電時(shí)，將執(zhí)行一次RAM 檢測(cè)工作，約需10分鐘。這段時(shí)間內(nèi)CPU 不接收通過(guò)通訊接口傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并且STOP LED 燈閃爍。如果有備用電池，再次通電時(shí)不再做此項(xiàng)檢查工作。
（8）啟動(dòng)CPU，將CPU撥碼撥到RUN狀態(tài)，此刻兩CPU保持STOP。



2.2硬件組態(tài)
1．首先雙擊“SIMATIC Manager”圖標(biāo)，打開(kāi)SIMATIC Manager并新建一個(gè)S7-400H的單項(xiàng)目，在項(xiàng)目中插入一個(gè)“SIMATIC H Station”，插入結(jié)束，左側(cè)樹(shù)形目錄下會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“SIMATIC H Station(1)”，操作如下圖所顯示。

圖3 插入一個(gè)400H站

2．點(diǎn)中SIMATIC H Station(1) 后，雙擊右側(cè)“Hardware”組態(tài)硬件進(jìn)入HW Config編輯器。
?在組態(tài)中添加兩個(gè)UR2-H的機(jī)架，添加路徑為：SIMATIC 400 > RACK-400 > UR2-H(6ES7 400-2JA00-0AA0)
?分別在兩個(gè)機(jī)架中添加PS407電源模塊，路徑為：SIMATIC 400 > PS-400 > PS 407 10A(6ES7 407-0KR02-0AA0)

圖4 在硬件組態(tài)中為400H站添加機(jī)架和電源模塊
 
?分別在兩個(gè)機(jī)架中添加CPU單元，添加路徑為：SIMATIC 400 > CPU 400 > CPU 400-H > CPU 414-4H > 6ES7 414-4HJ04-0AB0 > V4.0，在添加CPU的過(guò)程中，需要為CPU上集成的DP接口設(shè)置地址并且創(chuàng)建所歸屬的Profibus DP總線，如下圖所示：



圖5 創(chuàng)建Profibus DP網(wǎng)絡(luò)

CPU 414-4H CPU添加同步模塊（所選擇同步模塊的距離類(lèi)型要保持*），如下圖所示：

圖6 添加同步模塊

同理，以一樣的方式為Rack1添加CPU。

?分別在兩個(gè)機(jī)架中添加CP443-1以太網(wǎng)通訊模塊，路徑：SIMATIC 400 > CP-400  > Industrial Ethernet  > CP 443-1  > 6GK7 443-1EX11-0XE0  > V2.6；
為CP 443-1設(shè)置參數(shù)，創(chuàng)建并選擇“Ethernet(1)”；
勾選“Set MAC address/use ISO protocol”，并且為該網(wǎng)卡設(shè)置MAC地址（網(wǎng)卡出廠預(yù)設(shè)MAC地址可以在CP網(wǎng)卡上看到），同時(shí)取消選擇“IP protocol is being used”項(xiàng)。如圖7所示：

圖7  CP443-1修改MAC參數(shù)

以同樣的方式，為Rack 1添加CP443-1并設(shè)置 MAC地址，選擇子網(wǎng)“Ethernet(1)”。

圖8 硬件組態(tài)結(jié)束后的結(jié)構(gòu)

利用以上步驟就完成了硬件的組態(tài)，或者也可以先組態(tài)好Rack0及所需插入的所有模塊，然后將其拷貝，生成Rack1及其所需插入的所有模塊，在此操作中請(qǐng)注意修改新生成的Profibus網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及Ethernet網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，設(shè)置方法請(qǐng)參考前文敘述。

2.3添加必要的OB組織塊程序
以下*B塊必須裝入S7-400H 的CPU 中：OB70、OB72、OB80、OB82、OB83、OB85、OB86、OB87、OB88、OB121和OB 122；如果沒(méi)有裝載這些OB，H系統(tǒng)在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可能會(huì)進(jìn)入STOP 狀態(tài)。可以根據(jù)需要在這些OB中編寫(xiě)程序讀取系統(tǒng)診斷信息。

在插入方式上，可以在Block目錄下面通過(guò)右鍵選擇“Insert New Object” > “Organization Block”，插入所期望的組織塊，此處如果沒(méi)有特殊需求的話，可以不對(duì)插入的組織塊進(jìn)行編程，插入空的OB即可。

2.4 硬件和程序的下裝
為了實(shí)現(xiàn)Step 7與 CPU的通訊，首先要確保CP443-1與安裝了Step 7的電腦之間的物理連接。
打開(kāi)“SIAMATIC Manager” > “Options” > “Set PG/PC Interface…”可以將PG/PC接口設(shè)置成ISO Ind Ethernet 方式。如果使用的電腦安裝了1613網(wǎng)卡，可以將PG/PC接口設(shè)置為1613的ISO通訊方式，如果使用的電腦中只裝有普通的網(wǎng)卡，就選擇普通網(wǎng)卡的ISO的通訊方式，如下圖：本實(shí)驗(yàn)中選擇的是Broadcom的普通以太網(wǎng)卡連接作為PG/PC物理通訊接口。

圖9 設(shè)置PG/PC接口參數(shù)

完成PG/PC接口的設(shè)置，重新回到HW Config編輯器的界面，保存并編譯硬件項(xiàng)目；

圖10 保存編譯硬件組態(tài)

點(diǎn)擊硬件下載，系統(tǒng)會(huì)提示硬件下載的模式，由于*使用的CPU均處于STOP狀態(tài)，此時(shí)只能選擇“Download in STOP mode”；

圖11 硬件下載

點(diǎn)擊OK，選擇要下在硬件的目標(biāo)CPU對(duì)象，此處選擇：CPU 414-4H Rack0 Slot3上的CPU 414-4H。

圖12  選擇下載的目標(biāo)CPU

點(diǎn)擊OK彈出選擇實(shí)際節(jié)點(diǎn)的對(duì)話框，可以通過(guò)“View”按鈕刷新可以訪問(wèn)到的節(jié)點(diǎn)信息。

圖13 確定實(shí)際的下載目標(biāo)


14 確定實(shí)際的下載目標(biāo)

擊OK下載硬件，硬件下載結(jié)束，可能當(dāng)前兩CPU仍舊處于 STOP模式,此刻可以通過(guò)手動(dòng)觸發(fā)運(yùn)行來(lái)啟動(dòng)CPU，具體做法就是，首先將已經(jīng)下載了硬件的CPU撥到RUN(如果其功能撥碼已經(jīng)處于RUN上請(qǐng)先將撥碼撥到STOP再撥到RUN上)，然后運(yùn)行另外一個(gè)CPU。

在線監(jiān)控一下硬件，H系統(tǒng)處于冗余運(yùn)行狀態(tài)：

圖15監(jiān)控CPU的運(yùn)行狀態(tài)

下載相關(guān)的組織塊到 CPU中；

圖16 下載必要的組織塊

到此為止，已經(jīng)完成了一個(gè)400H站的組態(tài)，接下來(lái)可以正常編寫(xiě)用戶程序了。