秦皇西門子S7-300代理商專業(yè)技術團隊          秦皇西門子S7-300代理商專業(yè)技術團隊

潯之漫智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司
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長期以來，故障安全通信技術方面的任務只能在第二層采用常規(guī)手段或者通過總線分散地加以解決。這使得應用于制造業(yè)和過程工業(yè)自動化的分布式現場總線PROFIBUS的生存空間受到限制。1998年德國PROFIBUS用戶組織(PNO)以故障安全技術的應用為目標，專門設立了一個工作組，著手制訂一種整體的、開放的解決方案。其通信基礎是PROFIBUS-DP，所依據的主要標準則是IEC61508和歐洲標準EN954以及EN5O159-1/-2等。 
1999年，PNO在德國漢諾威博覽會上公布了在標準PROFIBUS上實現主、從站之間故障安全通信的技術規(guī)范，其注冊商標名為PROFlsafe(V. 1.0)。它通過了德國BIA-聯邦勞動安全研究所和T V-技術監(jiān)督聯合會的認證。之后，該規(guī)范的使用范圍擴大，成為連接任何安全控制器所*的先決條件。隨著從站與從站之間故障安全通信(F-Slave to F-slave，PROFIBUS DPV2)和以太網通信(PROFInet)的出臺，PROFIsafe的工作進入了第二階段，即“V.1.20，2002”。以西門子為首的德國25家企業(yè)參與了PROFIsafe應用行規(guī)的制訂和產品開發(fā)。 
PROFIsafe的問世曾在現場總線技術領域中引起了轟動。迄今為止，PROFIBUS因其擁有PROFIsafe故障安全技術解決方案始終是能夠滿足制造業(yè)(采用RS485和光纖傳輸技術)和過程工業(yè)自動化(采用“MBP-IS”，即曼徹斯特編碼一總線供電和本質安全傳輸技術，原名IEC61158-2)故障安全通信要求的現場總線。 
 

二、PROFIsafe的主要特征 
PROFIsafe的主要特征歸納如下： 
安全通信和標準通信在同一根電纜上共存； 
PROFIsafe-故障安全性建立在單信道通信系統(tǒng)之上，安全通信不通過冗余電纜來達到目的； 
標準通信部件，如電纜、芯片(ASICS)、DP-棧軟件等等，無任何變化； 
故障安全措施封閉在終端模塊中(F-Master,F-Slave)； 
采用SIL監(jiān)視器獲得*的安全性； 
故障安全完整性等級為SIL3(IEC61508)，相應的德國標準和歐洲標準分別為AK6(DIN V19250)、Kat.4(EN954-1)。SIL3：＞10-8…10-7，即在連續(xù)工況下每小時故障率； 
PROFIsafe的軟件解決方案可以靈活地應用于SIL1，2或3的設備及安全控制回路； 
既可用于低能耗(Ex-i)的過程自動化，又可用于反應迅速的制造業(yè)自動化； 
環(huán)境條件同標準PROFIBUS(抗電磁干擾等)。 
三、通信原理：“Black Channel”和F-(Failsafe)層結構 
PROFIsafe使標準現場總線技術和故障安全技術合為一個系統(tǒng)，即故障安全通信和標準通信在同一根電纜上共存。這不僅在布線上和品種多樣性方面可以節(jié)約一大筆資金，而且可以日后改建。用戶自然可以根據組織方面的理由將安全功能和標準功能分配到兩根PROFIBUS干線上(圖2)。由圖1可見，經F-Gateway(F-網關)可連接其他安全總線系統(tǒng)。 

過程工業(yè)自動化要求采用冗余來提高設備的使用率。PROFIsafe則采用單信道通信結構的方法使上述要求的實現非常容易(圖5)。單信道故障安全可編程控制器可以達到SIL3。這種通信結構原則上也可以執(zhí)行標準自動化任務，如診斷、參數設置服務器等。 
PROFIsafe以標準總線通信部件一電纜、芯片、基本軟件包(層棧)、PROFIBUS-DP-主站和PROFIBUS-DP-從站等為基礎，這些均被劃入“Black Channel-黑色通道”。它一方面表示在“Black Channel”中可能出現的所有故障均由PROFIsafe查出；另一方面“Black Channel”中沒有提高傳輸安全性的各項功能，所以它不涉及安全技術的范疇。 
PROFIsafe解決方案的ISO/OSI簡化模型4。 
*，PROFIBUS在ISO/OSI-模型中僅使用了第1、2和7層。故障安全措施則置于第7層一應用層之上的安全層(Safety-Layer)。由于該層僅對有效數據的安全傳送負責，它需要上層負責準備與提供有效數據，而在一個安全現場設備(例如，安全輸入)中是由它的技術固件來施行的。這類固件通常至少有一部分是按照故障安全技術要求設計的。在冗余的硬、軟件結構中嵌入PROFIsafe功能也可以達到上述目的。同標準操作一樣，過程信號及過程數據出現在相應的有效報文中。在安全操作時，僅對這些報文加以補充(圖10、11)。 
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PC與S7-200系列PLC通信的連接 西門子PLC
S7-200系列PLC有通信方式有三種：一種是點對點（PPI）方式，用于與該公司PLC編程器或其它人機接口產品的通信，其通信協(xié)議是不公開的。另一種為DP方式，這種方式使得PLC可以通過Profibus-DP通信接口接入Profibus現場總線網絡，從而擴大PLC的使用范圍。后一種方式是自由口通信（Freeport）方式，由用戶定義通信協(xié)議，實現PLC與外設的通信。以下采用自由口通信方式，實現PC與S7-200系列PLC通信。
PC與S7-200系列PLC通信連接
PC為RS232C接口，S7-200系列自由口為RS485。因此PC的RS232接口必須先通過RS232/RS485轉換器，再與PLC通信端口相連接，連接媒質可以是雙絞線或電纜線。西門子公司提供的PC/PPI電纜帶有RS232/RS485轉換器，可直接采用PC/PPI電纜，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和PC的連接，如圖7-17所示。也可實現多點連接。
西門子S7-200 SMART模塊
西門子PLC控制系統(tǒng)設計的幾個步驟
（一）決定系統(tǒng)所需的動作及次序。
當使用可編程控制器時，重要的一環(huán)是決定系統(tǒng)所需的輸入及輸出。輸入及輸出要求：
(1步是設定系統(tǒng)輸入及輸出數目。
(2) 第二步是決定控制先后、各器件相應關系以及作出何種反應。
（二）對輸入及輸出器件編號
每一輸入和輸出，包括定時器、計數器、內置寄存器等都有編號，不能混用。
（三）畫出梯形圖。
根據控制系統(tǒng)的動作要求，畫出梯形圖。
（四）將梯形圖轉化為程序
把繼電器梯形圖轉變?yōu)榭删幊炭刂破鞯木幋a，當完成梯形圖以后，下一步是把它的編碼編譯成可編程控制器能識別的程序。
這種程序語言是由序號（即地址）、指令（控制語句）、器件號（即數據）組成。地址是控制語句及數據所存儲或擺放的位置，指令告訴可編程控制器怎樣利用器件作出相應的動作。
（五）在編程方式下用鍵盤輸入程序。
（六）編程及設計控制程序。
（七）測試控制程序的錯誤并修改。
（八）保存完整的控制程序。
西門子S7-200SMART EM AQ02
產品亮點編輯
機型豐富，更多選擇
提供不同類型、I/O 點數豐富的CPU 模塊，單體點，可滿足大部分小型自動化設備的控制需求。另外，CPU 模塊配備標準型和經濟型供用戶選擇，對于不同的應用需求，產品配置更加靈活，限度的控制成本。
選件擴展， 定制
新穎的信號板設計可擴展通信端口、數字量通道、模擬量通道。在不額外占用電控柜空間的前提下，信號板擴展能更加貼合用戶的實際配置，提升產品的利用率，同時降低用戶的擴展成本。
高速芯片，性能
強有力的“芯”，能讓您在應對繁瑣的程序邏輯，復雜的工藝要求時表現的從容不迫。
以太互聯，經濟便捷
CPU 模塊本體標配以太網接口，集成了強大的以太網通信功能。一根普通的網線即可將程序下載到PLC 中，方便快捷，省去了編程電纜。通過以太網接口還可與其它CPU 模塊、觸摸屏、計算機進行通信，輕松組網。
三軸脈沖，運動自如
CPU 模塊本體多集成3 路高速脈沖輸出，頻率高達100 kHz，支持PWM/PTO輸出方式以及多種運動模式，可自由設置運動包絡。配以方便易用的向導設置功能，快速實現設備調速、定位等功能。
通用SD 卡，方便下載
本機集成Micro SD 卡插槽，使用市面上通用的Micro SD 卡即可實現程序的更新和PLC 固件升級，地方便了客戶工程師對終用戶的服務支持，也省去了因PLC 固件升級返廠服務的不便。