Материал: Программируемые логические контроллеры SIMATIC S7-300 400. лабораторный практикум. Таратынов О.Ю., Ткалич С.А
1. СТРУКТУРА СТАНЦИИ SIMATIC S7
Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Контроллеры SIMATIC S7-300
Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемой задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающихся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и видом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д.
Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230В или от источника постоянного тока напряжени-
ем 24/48/60/110В.
Сигнальные модули (SM), предназначенные для вводавывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.
Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или органи-
зации связи по PtP (point to point) интерфейсу.
5
Функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов.
Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к стойке с CPU стоек расширения вводавывода. Контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам.
Современные сложные системы автоматизации строятся с использованием нескольких контроллеров, объединенных в промышленную сеть (например, Industrial Ethernet).
Система ввода-вывода часто имеет распределенную структуру с использованием сети PROFIBUS-DP. Преимущества децентрализованного доступа:
•внешние сигналы поступают в модули ввода-вывода, расположенные в непосредственной близости к объекту (при этом удаленность до CPU может составлять до 10 км);
•использование различной техники передачи данных (оптика, витая пара);
•развитая диагностика отказов модулей и возможность их “горячей замены”;
•высокое быстродействие (цикл шины 2-5 ms);
•“прозрачное” программирование (нет отличий от программирования централизованной периферии);
•возможность использования “интеллектуальной периферии”.
Конструкция контроллера SIMATIC S7-300 отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:
•Все модули легко устанавливаются на профильную рейку SIMATIC и фиксируются в рабочем положении винтом
•Во все модули (кроме модулей блоков питания) встроены участки внутренней шины контроллера.
•Соединение этих участков выполняется шинными соединителями, устанавливаемыми на тыльной стороне корпуса.
6
•Наличие фронтальных соединителей, позволяющих производить замену модулей без демонтажа внешних соединений и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей.
•Подключение внешних цепей через фронтальные соединители с контактами под винт или контактами-защелками. Механическое кодирование фронтальных соединителей, исключающее возможность возникновения ошибок при замене модулей.
•Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные места должны занимать только блоки питания, центральные процессоры и интерфейсные модули.
Функциональные особенности CPU S7-300:
•Удобная для обслуживания конструкция и работа с естественным охлаждением.
•Свободное наращивание возможностей при модернизации системы.
•Встроенный переключатель режимов работы.
•Встроенный MPI интерфейс со скоростью передачи данных 187.5 Кбит/с. Может быть использован для построения простейшей сети с подключением до 16 центральных процессоров.
•Загружаемая память в виде микро карты памяти NVFlash-EEPROM (MMC) емкостью до 8Мбайт: сохранение основной программы, данных конфигурации, всего проекта, также любых файлов, хранимых на внешних носителях.
•Необслуживаемое сохранение резервной копии данных: при перебоях в питании в микро карту памяти записываются состояния флагов, таймеров, счетчиков и содержимое блоков данных (работа без буферной батареи).
•Парольная защита: обеспечивает защиту программы от несанкционированного доступа, попыток копирования и модификации программы.
7
•Диагностический буфер: в буфере сохраняется 100 последних сообщений об отказах и прерываниях. Содержимое буфера используется для анализа причин, вызвавших остановку центрального процессора.
•Часы реального времени: все диагностические сообщения могут снабжаться отметками даты и времени.
•Встроенные коммуникационные функции: PG/OP функции связи, стандартные и расширенные (только сервер) S7функции связи.
•Дополнительный встроенный интерфейс ведущего/ ведомого устройства PROFIBUS-DP (в CPU 31xC).
Контроллеры SIMATIC S7-300 оснащены широким набором функций, позволяющих в максимальной степени упростить процесс разработки программы, ее отладки, снизить затраты на обслуживание контроллера в процессе его эксплуатации:
•Высокое быстродействие и поддержка математики с плавающей запятой, позволяющие выполнять эффективную обработку данных.
•Удобный интерфейс для настройки параметров: для настройки параметров всех модулей используется единый набор инструментальных средств с общим интерфейсом.
•Человеко-машинный интерфейс. Функции обслуживания человеко-машинного интерфейса встроены в операционную систему контроллера. Эти функции позволяют существенно упростить программирование.
•Диагностические функции, встроенные в операционную систему контроллера. С их помощью осуществляется непрерывный контроль функционирования системы, и выявляются все возникающие отказы. Все диагностические сообщения с отметками даты и времени накапливаются в кольцевом буфере для последующего анализа.
Система ввода-вывода программируемого контроллера S7-300 может включать в свой состав две части: систему локального и систему распределенного ввода-вывода. Система
8
локального ввода-вывода образуется модулями, устанавливаемыми непосредственно в монтажные стойки контроллера. Система распределенного ввода-вывода включает в свой состав станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, подключаемые к контроллеру через сети PROFIBUS-
DP или AS-Interface.
Системы локального ввода-вывода программируемых контроллеров S7-300 с CPU 313C/ CPU 314 или более мощными процессорами могут включать в свой состав до 32 сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей (рис.
1.2).
Рис. 1.2. Варианты конфигурации
Все модули устанавливаются в монтажные стойки контроллера, функции которых выполняют профильные шины S7300.
В состав системы может входить одна базовая (CR) и до трех стоек расширения (ER). В каждой стойке может размещаться до 8 сигнальных, функциональных и коммуникацион-
9