西門子6SE6440-2UD31-1CA1

一、S7 Open IE通訊概述
可以通過S7-300/400 PLC集成的 PROFINET 接口使用基于工業以太網的開放式通信與Simotion設備進行數據交換，下列通信協議支持開放式通訊：

? TCP
? UDP

PLC 通過工業以太網 OPEN IE 通信方式下的 TCP IP 協議進行數據交換，需要使用以下程序塊：

? FB65 "TCON" 建立連接
? FB66 "TDISCON" 中止連接
? FB63 "TSEND" 發送數據
? FB64 "TRCV" 接收數據

這些通信功能塊可以在函數庫 Standard Library -> Communication Blocks 中找到。 用于連接 TCP IP 端點的參數存儲于一個數據結構體中。在本程序示例中，使用數據結構體 UDT65 "TCON_PAR"，用戶將對這個數據結構體進行參數化。不需要在 NetPro 中配置通信連接。UDT65的創建需要使用 Open IE向導來完成。

一、S7－200 PLC結構

S7-200 CPU將一個微處理器、一個集成電源和數字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強大的微型PLC， 在下載了程序之后，S7-200將保留所需的邏輯，用于監控應用程序中的輸入輸出設備。

①I/O接線端子排；

②輸出 LED指示；

③前蓋：模式選擇開關（RUN/STOP）；模擬電位器；擴展端口（適用大部分CPU）

④狀態LED：系統錯誤/診斷（SF/DIAG）；RUN（運行）；STOP（停止）

⑤可選卡插槽：存儲卡；時鐘卡；電池卡

⑥通訊口

⑦輸入 LED指示

⑧擴展電纜

⑨用于裝上標準（DIN）導軌的夾片

電氣安裝：
變頻器必須接地。
為了保證變頻器的安全運行，必須由經過認證合格的人員進行安裝和調試，這些人員應*按照本使用說明書中規定的警告進行操作。
要特別注意遵守關于在危險電壓設備上工作的常規和地方性安裝和安全導則(例如，EN 50178)，而且要遵守有關正確使用工具和人身防護裝置的規定。禁止在與變頻器連接的電纜上使用高壓絕緣測試設備。
即使變頻器不處于運行狀態，其電源輸入線、直流回路端子和電動機端子上仍然可能帶有危險電壓。因此，斷開開關以后還必須等待 5 分鐘，保證變頻器放電完畢，再開始安裝工作。
如果卸下了前面的蓋板(僅指框架尺寸為 FX和 GX的 MM 440 變頻器)，風機的葉片便顯露出來。當風機正在轉動時，存在著造成人身傷害的危險。

電磁干擾(EMI)的防護：
變頻器的設計允許它在具有很強電磁干擾的工業環境下運行。通常，如果安裝的質量良好，就可以確保安全和*的運行。如果您在運行中遇到問題，請按下面指出的措施進行處理。
確信機柜內的所有設備都已用短而粗的接地電纜可靠地連接到公共的星形接地點或公共的接地母線上。
確信與變頻器連接的任何控制設備(例如 PLC)也像變頻器一樣，用短用粗的接地電纜連接到同一個接地網或星形接地點上。
由電動機返回的接地線直接連接到控制該電動機的變頻器的接地端子(PE)上。
優先使用扁平導體，因為它們在高頻時阻抗較低。
電纜末端的端接處應盡可能整齊，保證未經屏蔽的線段盡可能短。
控制電纜的布線應盡可能遠離供電電源線，使用單獨的走線槽；在必須與電源線交叉時，相互應采取 90°直角交叉。
無論何時，與控制回路的連接線都應采用屏蔽電纜。
確信機柜內安裝的接觸器應是帶阻尼的，即是說，在交流接觸器的線圈上連接有 R-C 阻尼回路；在直流接觸器的線圈上連接有‘續流’二極管。安裝壓敏電阻對抑制過電壓也是有效的。當接觸器由變頻器的繼電器進行控制時，這一點尤其重要。
接到電動機的連接線應采用屏蔽電纜或鎧裝電纜，并用電纜接線卡子將屏蔽層的兩端接地。

命令和頻率給定值的選擇 P0719：
參數 P0719代表了兩個參數 P0700和 P1000功能的組合。可以通過參數變更切換命令源及頻率給定值源。同參數 P0700和 P1000相反，對參數 P0719，下級(較低級)的 BICO參數并不更改。該特性通過 PC工具專門用于短暫檢索傳動系統的控制權限而無需更改現有的 BICO參數設置。參數P0719“命令和頻率給定值的選擇"包含有命令源(Cmd)和頻率給定值(給定值)。

BICO 技術：
利用 BICO 技術(Binector Connector Technology)，過程數據可利用“標準"傳動參數設置自由地互相連接。在這種情況下，可以自由互連的所有值(如頻率給定值、頻率實際值、電流實際值等)可以定義為“連接器"，而可以自由互連的所有數字信號(如一個數字輸入的狀態、ON/OFF、一個限幅違法時的信息功能等)可以定義為“開關量連接器"。在一個傳動裝置中存在很多輸入和輸出量以及在閉環控制中能夠互連的量。利用 BICO技術可以使傳動系統適應各種要求。
一個開關量連接器是一個不帶任何單位的數字(開關量)信號，它的值只為 0或 1。開關量連接器總是涉及到細分的開關量連接器輸入和開關量連接器輸出的功能。在這種情況下，總是用一個帶“BI"屬性的“P"參數作為開關量連接器輸入(如：P0731 BI：功能，數字量輸入 1)，而用一個帶“BO"屬性的“r"參數代表開關量連接器輸出(如：r0751 BO：ADC狀態字)。
從上面的例子可以看出，開關量連接器參數在參數名前面有以下縮寫：BI 開關量連接器輸入，信號接收器(“P"參數)
→ 通過將開關量連接器輸出(BO參數)的參數號作為值輸入 BI參數的方式，可以使 BI參數同一個開關量連接器輸出作為源互連(如用“BI"參數 P0731同“BO"參數 r0751互連，則 P0731 = 751)。
BO 開關量連接器輸出，信號源(“r"參數)
→ BO參數可用作為 BI參數的源。對于實際互連，BO參數號必須輸入 BI參數中(如：用“BI"參數 P0731同“BO"參數 r0751互連，則 P0731 = 751)。

模擬量的值被限制在 10 V或 20 mA。折算到相應的參考值上的一個 100%的值可被輸出/輸入，只要 DAC/ADC尚未定標(工廠設定)。
通過串行接口的給定值和實際值信號：
? 當傳送正使用的 PZD部分，它們被限制為值 7FFF h。這就是值折算到參考值為 200%的理由。
? 當傳送正使用的 PKW部分，它們將傳送有關數據類型和單位。
參數 P1082(頻率)將變頻器頻率限制在同參考頻率無關的值上。當變更 P1082時(工廠設定：50 Hz)，P2000也總是要調整的(工廠設定：50 Hz)。如對于一臺 NEMA電機，參數設定為 60 Hz并且 P2000也不變更，則模擬給定值/實際值被限定在 100%或 4000 h的給定值/實際值信號被限制為 50 Hz。

、PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC
2、PLC的基本結構
PLC實質是一種于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，如圖所示：
a. 處理單元(CPU)
處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。
b、存儲器
存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。
存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。
C、電源
PLC的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術
當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。
(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶程序執行階段
在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。
比較下二個程序的異同：
程序1：
程序2：
這兩段程序執行的結果*一樣，但在PLC中執行的過程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。
這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區別了。
一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新等所有時間的總和。
二. PLC的I/O響應時間
為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可*性，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。
為了能實現繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式(掃描技術)。
以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應比一般微型計算機構成的工業控制系統滿的多，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。
所謂I/O響應時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統有關輸出端信號的改變所需的時間。其短的I/O響應時間與長的I/O響應時間如圖所示：
第(n-1)個
掃描周期
短I/O響應時間：
長I/O響應時間
SIEMENS PLC在中國的產品，根據規模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡單介紹一下該三種產品的一些特性。
S7-200
針對低性能要求的摸塊化小控制系統，它多可有7個模塊的擴展能力，在模塊中集成背板總線，它的網絡聯接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設備。
其中的擴展模塊（EM）有以下幾種：數字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達248個設備，這樣就可以顯著的擴展S7-200的輸入和輸出點數。

西門子6SE6440-2UD31-1CA1

5 OS編譯和組態

5.1 在SIMATIC Manager中選擇Options – ‘Compile Multiple OSs’ Wizard – Start，進行OS編譯和傳送。如圖13

圖13

5.2 在Select network connection中為SIMATIC 300 Station的CPU選擇TCP/IP作為WinCC unit。如圖14

圖14

5.3在Select network connection中為PC Station的WinLC RTX選擇Named Connection作為WinCC unit。如圖15

圖15

5.4 執行編譯和傳送，默認選擇Scope中的Entire OS，再次編譯可以選擇Changes。如圖16

圖16

5.5 在SIMATIC Manager中， 打開SIMATIC PC Station的WinCC Application中的OS。如圖17

圖17

5.6 在WinCC Explorer中，可以看到SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE已經自動添加到Tag Managerment中，SIMATIC 300 Station的CPU和SIMATIC PC Station的WinLC RTX中DB Block的部分數據也已經傳送到TCP/IP通道和Named Connections通道中。如圖18和圖19

圖18

圖19