西門子SM321DI數字量模塊

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西門子SM331模擬量模塊

6ES7331-7KF02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 模擬輸入，分辨率 9/12/14 位， U/I/熱電偶/電阻， 報警，診斷，1個 20針 拔/插利用 激活的背板總線

問題：安全系統應該如何配置？

一個完整的故障安全系統由三個部分組成，分別是：安全輸入、安全評估單元和安全輸出。
在工廠自動化應用的場合，一般采用的是分布式故障安全的系統，其產品主要是S7300/400系列以及ET200系列；在過程自動化的行業，一般采用的是F系統，其產品一般是S7 400FH系統。
硬件產品選擇上，無論是輸入、CPU還是輸出，一定要選擇產品名稱帶“F”的模板，比如315F，416F，326F等。否則普通模板是不能處理故障安全信號的。
F系統有安全等級的要求（比如：SIL2或SIL3），因而F類型的模板比普通的模板帶有更多的診斷功能，其接線方式有時也有特殊的要求（比如要求冗余方式接線），但F類型的模板與普通的模板是可以在一個站上混用的。考慮到不同安全等級的要求，往往還會要求S7300系列的“F”型的模板統一安裝在隔離模板（Safety protector module）的右邊，與普通模板進行電氣隔離；而ET200S的模板往往是通過不同的電源模板將其進行隔離的，但需要注意ET200S的“F-IO”模板的前面必須使用普通的電源模板（PS），而“F”型的電源模板（F-PS）后面只能使用普通的電子模板（圖1）。

圖1 ET200S 故障安全型系統的配置

除了PLC，安全系統的輸入往往也都是具有安全等級要求的，比如：急停按鈕、光柵/光幕、安全門鎖等等；而輸出部分也往往是安全型的，比如安全燈柱、安全型的變頻器等等，但不要求一定使用安全型的繼電器或接觸器。
軟件方面，除了STEP7，分布式故障安全還需要Distributed Safety的軟件包；而F系統硬件上就是采用H系統的CPU，軟件上使用CFC進行編程，除了需要購買F system軟件包外，還需要購買一個運行版（F runtime ）的授權。

	6ES7331-1KF02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離 8模擬輸入，分辨率 13 位 U/I/電阻/Pt100， NI100，NI1000，LG-NI1000， PTC/KTY， 66ms 轉換時間； 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7HF01-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8模擬輸入，aufl. 14Bit，0.052ms/通道 電流，電壓測量儀器 報警，診斷，1個 20針， 適用于節拍同步運行 改進的總線循環時間，用于 時鐘同步運行	顯示價格
		6ES7331-7KB02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 2 模擬輸入，分辨率 9/12/14 位， U/I/熱電偶/電阻， 報警，診斷，1個 20針， 拔/插利用 激活的背板總線	顯示價格
		6ES7331-7KF02-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 模擬輸入，分辨率 9/12/14 位， U/I/熱電偶/電阻， 報警，診斷，1個 20針 拔/插利用 激活的背板總線	顯示價格
		6ES7331-7NF00-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 個模擬輸入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位（55ms）， 單共用根系(50V COM.)， 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7NF10-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 個模擬輸入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位， 單共用根系（60V COM.）， 4 通道運行：10ms， 8 通道運行：23-95ms， 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7PE10-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，單通道 電位隔離 250V AC， 6 AE 熱電偶 B 型，E、J，K，L，N，R，S，T 電壓：+/-25MV 至 +/-1V 16 位，50ms，1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7PF01-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離，2/3/4 線， 8模擬輸入，電阻，Pt100/200/1000 NI100/120/200/500/1000，CU10， 特性曲線符合 GOST 16（內部 24）位，50ms， 1個 40針	顯示價格
		6ES7331-7PF11-0AB0SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 模擬輸入熱電偶 B 型，E、J，K，L，N，R，S，T TXK/TXK（L）符合 GOST 16 位，50ms，1個 40針

概述

• 模擬量輸入

• 用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻

應用

模擬量輸入模板用來實現PLC與模擬量過程信號的連接。用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻

功能

模擬量輸入模塊將來自過程的的模擬量信號轉換為可在控制器中進行內部處理的數字量信號。

該模塊具有如下特點：

• 分辨率為 9-15 位 + 符號位（具有不同的轉換時間），可以設置。

• 各種量程；
  電流/電壓的默認設置是使用量程模塊以機械方式設置的，可通過編程器和 STEP 7 的“Hardware configuration”進行細調。

• 中斷能力；
  該模塊將診斷和限值中斷發送到控制器的 CPU。

• 診斷；
  該模塊將綜合診斷信息發送到 CPU。

1 PROFINET 智能設備功能

1．1 簡介

        智能設備（I Device）功能使CPU 不但可以作為一個智能處理單元處理生產工藝的某一過程，而且可以和 IO 控制器之間交換過程數據。該 PN 設備可以同時作為 IO控制器和 IO 設備。智能設備功能簡化了與 IO 控制器的數據交換以及對 CPU  操作。智能設備可作為  IO  設備鏈接到上層IO  控制器。參考圖 1 智能設備功能。

圖1 智能設備功能

圖1中作為智能設備的SIMATIC CPU/CP 不僅能處理下層分布式I/O 的數據，而且能將數據傳遞給上層的I/O 控制器。

1．2 智能設備的應用領域與優勢

        智能設備的應用領域： 

        ●   分布式處理 

        可以將復雜自動化任務劃分為較小的單元/子過程。這使得過程可管理，從而簡化了      子任務。 

        ●   單獨的子過程 

        通過使用智能設備，可以將分布廣泛的大量復雜過程劃分為具有可管理接口的多個

子過程。這些子過程存儲在各個  STEP 7  項目中，而這些項目經過合并可形成一個總的項目。  

        ●   專有技術保護 

        為了對智能設備進行接口描述，各個系統部分只能通過一個  GSD  文件來提供，而不是通過 STEP 7 項目來提供。用戶程序的專有技術不再會被公開。

2 PROFINET 智能設備功能組態

下面介紹PROFINET智能設備功能的配置方法，參考圖 2 PROFINET網絡結構。

圖2 PROFINET 網絡結構

        IO控制器 CPU1214C V2.1連接SCALANCE 414-3E交換機和一個以及IO設備CPU315-2 PN/DP v3.2構成一個PROFINET IO系統1。IO設備CPU315-2PN/DP v3.2同時作為PROFINET IO系統2的IO控制器連接一臺IO設備ET200S IM151-3 PN (6ES7 151-3BA23-0AB0) v7.0。CPU315-2 PN/DP就是這個系統中的智能設備。

2.1 PROFINET 系統組態

首先在TIA Portal V11 SP2的“Portal View”中選擇“新建項目”創建一個新項目，對S7-1200進行硬件組態，選擇對應的訂貨號，這里使用的是6ES7214-1AE23-0xB0，版本是V2.1。參考圖3 選擇訂貨號。

西門子SM331模擬量模塊
圖3 選擇訂貨號

將該訂貨號直接拖到網絡視圖中，然后點擊CPU 模塊，在“屬性”〉“常規”的名稱中設置控制器名稱。參考圖4 S7-1200 設置設備名稱。

圖4 S7-1200 設置設備名稱

雙擊該模塊進入設備視圖。在設備視圖中可以進行S7-1200 系統的硬件配置。參考圖5 S7-1200 設備視圖。

圖5 S7-1200 設備視圖

在設備視圖中可以看到整個S7-1200  CPU 的圖形。點擊以太網口圖標，在下面的PROFINET 接口屬性中，選擇“常規”〉“以太網地址”，然后在右側選擇“在項目中設置IP 地址”，設置IP 地址和子網掩碼。參考圖6 設置1200 以太網地址。

圖6 設置1200 IP 地址

這樣就完成了S7-1200 CPU 的硬件組態。然后需要對CPU 315-2 PN/DP 進行硬件組態。在硬件列表中選擇訂貨號，參考圖7 CPU 315 選擇訂貨號。

圖7 CPU 315 選擇訂貨號

將該訂貨號拖入網絡視圖中，然后點擊CPU 模塊，在“屬性”〉“常規”的名稱中設置智能設備名稱。參考圖8 CPU 315 設置設備名稱。

圖8 CPU 315 設置設備名稱

雙擊該模塊進入CPU 315-2PN/DP設備視圖。參考圖9 CPU315 設備視圖。

圖9 CPU 315 設備視圖

點擊CPU 模塊上的以太網口圖標，然后在PROFINET 接口“屬性”〉“常規”中選擇“以太網地址”，在右側選擇“在項目中設置IP 地址”，然后為CPU 315 設置 IP地址。注意要與1200 CPU 的IP 地址在同一個網段，且地址不能重復。參考圖10 設置CPU 315-2PN/DP 以太網地址。

圖10 設置CPU 315-2PN/DP 以太網地址

再進入網絡視圖，添加IM 151-3 PN，訂貨號為6ES7 151-3BA23-0AB0，參考圖11 IM151-3 PN 選擇訂貨號。

圖11 IM151-3 PN 選擇訂貨號

雙擊IM151-3 PN，進入該設備視圖進行硬件配置，根據實際的配置插入電源模塊和DI、

DO模塊，參考圖12 IM151-3 PN 硬件配置。

圖12 IM151-3 PN硬件配置

點擊IM151-3 PN 模塊的圖標，然后在IM 151-3“屬性”〉“常規”的“名稱”中定義該接口模塊的設備名稱“ET200S 151-3”，參考圖13 IM151-3 PN 設置設備名稱。

圖13 IM151-3 PN 設置設備名稱

設置設備名稱后，需要給IM151-3 PN 設置IP 地址，在網絡視圖中點擊IM151-3 PN以太網口，然后在“屬性”〉“常規”〉“以太網地址”中設置IP 地址“192.168.0.15”。參考圖14 設置IM 151-3 PN IP 地址。

圖14 設置IM 151-3 IP 地址

在網絡視圖中將IM151-3 PN 分配給CPU 315-2PN/DP，CPU 315-2PN/DP作為IM151-3 PN 的控制器，參考圖15 控制器分配。

圖15 控制器分配

這樣在設備視圖中可以看到IM151-3 PN 占用 CPU 315-2PN/DP 的I/O 地址。參考圖16 IM151-3 PN I/O 地址。

圖 16 IM151-3 PN I/O 地址

然后在網絡視圖中，點亮PN/IE_1網絡，用鼠標右鍵給IM151-3 PN 分配設備名稱。參考圖17 設備名稱分配

圖17 設備名稱分配

在彈出的對話框中點擊“分配名稱”，分配設備名稱可能需要幾秒鐘的時間，在這期間軟件界面是禁止操作的。參考圖18 分配PROFINET設備名稱。

圖18 分配PROFINET設備名稱

這樣PROFINET IO 系統 2 的配置已經完成，即 CPU 315-2PN/DP 作為智能設備與自身的IO 設備的連接已經完成。下面對PROFINET IO 系統1進行配置，需要對智能設備CPU 315-2PN/DP 分配IO 控制器 S7-1200 CPU。進入CPU 315-2PN/DP 的設備視圖，在CPU “屬性”〉“常規”〉“PROFINET 接口”〉“操作模式”中鉤上“IO 設備”，并選擇已分配的控制器“S7-1200 PROFINET interface_1”。參考圖19 定義I device 的控制器。

圖19 定義I device 的控制器

然后在圖20 操作模式的傳輸區中定義I device 與控制器通信的數據區域。例如將控制器的QB2 傳送給智能設備的IB0。參考圖20 傳輸區定義。