西門(mén)子CPU226可編程控制器6ES7216-2BD23-0XB8

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S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有*的性能/價(jià)格比。西門(mén)子CPU226可編程控制器6ES7216-2BD23-0XB8

本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。

CPU221

本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，zui大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。
CPU222

本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，zui大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。
CPU224

CPU 224 XP

本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，zui大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？?適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。

自動(dòng)化領(lǐng)域的當(dāng)前發(fā)展主流趨勢(shì)是基于PLC集成的解決方案。在實(shí)現(xiàn)若干復(fù)雜工藝功能和運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用中，基于PLC的機(jī)電一體化1）解決方案得到了迅速的推廣，它既能為用戶(hù)提供更加靈活和更加效能的機(jī)械設(shè)備，也能大大地節(jié)約制造成本。因此，機(jī)電一體化的理念正逐漸地貫徹到越來(lái)越多的項(xiàng)目規(guī)劃和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。
在機(jī)電一體化方案中，注重運(yùn)動(dòng)控制的工藝功能在自動(dòng)化系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。西門(mén)子的Technology CPU（或稱(chēng)T CPU）實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)SIMATIC CPU中集成工藝和運(yùn)動(dòng)控制功能，它不僅可*地執(zhí)行開(kāi)環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制的任務(wù)，而且能*集成在SIMATIC產(chǎn)品家族和TIA（Totally Integrated Automation，全集成自動(dòng)化）環(huán)境之中。
作為新的SINAMICS驅(qū)動(dòng)家族的一員，SINAMICS S120是滿(mǎn)足機(jī)器和工廠框架中高性能要求的模塊化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。S120提供了高性能的單軸和多軸驅(qū)動(dòng)，憑借其擴(kuò)展性和靈活性，可廣泛應(yīng)用在眾多行業(yè)。

1）機(jī)電一體化（Mechatronics），結(jié)合了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性學(xué)科，常用于制造業(yè)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作。

1.2 Technology CPU產(chǎn)品介紹
目前西門(mén)子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶(hù)選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制和標(biāo)準(zhǔn)控制相結(jié)合的典型應(yīng)用中；CPU317TF-2DP除了包含了以上兩款產(chǎn)品的所有功能，還提供了額外的故障安全功能，可應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)控制、運(yùn)動(dòng)控制和安全相關(guān)控制相結(jié)合的綜合應(yīng)用之中。

圖1 T CPU產(chǎn)品家族

T CPU包括以下部分：

• SIMATIC CPU 31x-2DP
• 符合PLCopen認(rèn)證的運(yùn)動(dòng)控制功能
• 工藝組態(tài)（工藝對(duì)象、軸組態(tài)、工藝工具等）

系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認(rèn)證的功能塊簡(jiǎn)化了用戶(hù)的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對(duì)所有的工藝功能進(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時(shí)處理多達(dá)32個(gè)（對(duì)于315T-2DP）或64個(gè)（對(duì)于317T（F）-2DP）工藝對(duì)象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請(qǐng)參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。

1.3 SINAMICS S120產(chǎn)品介紹
Sinamics S120 是西門(mén)子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對(duì)定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動(dòng)控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡(jiǎn)單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅(qū)動(dòng)器）和DC/AC（多軸驅(qū)動(dòng)器）。
更多S120產(chǎn)品信息請(qǐng)參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。

2. 準(zhǔn)備

2.1 環(huán)境要求

2.1.1 本文檔所述實(shí)例基于以下硬件環(huán)境：
• PS307 5A                         6ES7307-1EA00-0AA0
• CPU 317TF-2DP             6ES7317-6TF14-0AB0
• SIMATIC MMC 8M        6ES7953-8LP11-0AA0
• SIMATIC Field PG M3    6ES7715-1BB23-0AA1
• PROFIBUS電纜
• 其他S7 300模塊（如果有，如DI、DO等）
• S120 Training Case           6ZB2480-0BA0，

圖2 S120 Training Case

包括：
（1）CU320 6SL3040-0MA00-0AA1
（2）非調(diào)節(jié)型電源模塊5kW 6SL3130-6AE15-0AA0
（3）雙電機(jī)模塊3A 6SL3120-2TE13-0AA0
（4）同步電機(jī)（1FK7022-5AK71-1AG3），通過(guò)SMC20（6SL3055-0AA00-5BA1）接增量型編碼器（2048,Sin/Cos，1Vpp）
（5）同步電機(jī)（1FK7022-5AK71-1LG3），通過(guò)DRIVE-CLIQ接值編碼器（512 ppr，EnDat）
（6）CompactFlash Card 6SL3054-0CG01-1AA0

2.1.2 本文檔所述實(shí)例基于以下軟件環(huán)境：
• Window XP SP3
• STEP 7 V5.5 SP2
• S7 Technology V4.2 SP1
• S7 Distributed Safety V5.4 SP52)

2）如需使用故障安全功能，則需要此軟件。

2.2 任務(wù)

2.2.1 組態(tài)實(shí)例

圖3 系統(tǒng)連接圖

1.熱電偶的概述

1.1 熱電偶的工作原理
熱電偶和熱電阻一樣，都是用來(lái)測(cè)量溫度的。
熱電偶是將兩種不同金屬或合金金屬焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，利用溫差電勢(shì)原理來(lái)測(cè)量溫度的，當(dāng)熱電偶兩種金屬的兩端有溫度差，回路就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，溫差越大，熱電動(dòng)勢(shì)越大，利用測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)這個(gè)原理來(lái)測(cè)量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1 熱電偶測(cè)量結(jié)構(gòu)示意圖

注意：如上圖所示，熱電偶是有正負(fù)極性的，所以需要確保這些導(dǎo)線連接到正確的極性，否則將會(huì)造成明顯的測(cè)量誤差
為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，安裝要求如下：
① 組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
④ 保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離；
⑤ 熱電偶對(duì)于外界的干擾比較敏感，因此安裝還需要考慮屏蔽的問(wèn)題。

1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別

表1 熱電偶與熱電阻的比較

2. 熱電偶的類(lèi)型和可用模板

2.1熱電偶類(lèi)型
根據(jù)使用材料的不同，分不同類(lèi)型的熱電偶，以分度號(hào)區(qū)分，分度號(hào)代表溫度范圍，且代表每種分度號(hào)的熱電偶具體多少溫度輸出多少毫伏的電壓，熱電偶的分度號(hào)有主要有以下幾種。

 表2 分度號(hào)對(duì)照表

2.2可用的模板

表3 S7 300/400 支持熱電偶的模板及對(duì)應(yīng)熱電偶類(lèi)型

3. 熱電偶的補(bǔ)償接線

3.1 補(bǔ)償方式
熱電偶測(cè)量溫度時(shí)要求冷端的溫度保持不變，這樣產(chǎn)生的熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)冷端的環(huán)境溫度變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以需要對(duì)冷端溫度變化造成的影響采取一定補(bǔ)償?shù)拇胧?br />由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到控制儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本可以用補(bǔ)償導(dǎo)線延伸冷端到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，但補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)要和熱電偶的導(dǎo)線材質(zhì)相同。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來(lái)補(bǔ)償冷端溫度變化造成的影響，補(bǔ)償方式見(jiàn)下表。

表4 各類(lèi)補(bǔ)償方式

3.2各補(bǔ)償方式接線

3.2.1內(nèi)部補(bǔ)償
內(nèi)部補(bǔ)償是在輸入模板的端子上建立參比接點(diǎn)，所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端，或通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線間接的連接到輸入端。每個(gè)通道組必須接相同類(lèi)型的熱電偶，連接示意圖如下。

表5 支持內(nèi)部補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

圖2 內(nèi)部補(bǔ)償接線

注1：模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接補(bǔ)償端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板無(wú)。

3.2.2 外部補(bǔ)償—補(bǔ)償盒
補(bǔ)償盒方式是通過(guò)補(bǔ)償盒獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，但補(bǔ)償盒必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。
補(bǔ)償盒必須單獨(dú)供電，電源模塊必須具有充分的噪聲濾波功能，例如使用接地電纜屏蔽。
補(bǔ)償盒包含一個(gè)橋接電路，固定參比接點(diǎn)溫度標(biāo)定，如果實(shí)際溫度與補(bǔ)償溫度有偏差，橋接熱敏電阻會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生正的或者負(fù)的補(bǔ)償電壓疊加到測(cè)量電勢(shì)差信號(hào)上，從而達(dá)到補(bǔ)償調(diào)節(jié)的目的。
補(bǔ)償盒采用參比接點(diǎn)溫度為0℃的補(bǔ)償盒，*使用西門(mén)子帶集成電源裝置的補(bǔ)償盒，訂貨號(hào)如下表。

*使用的補(bǔ)償盒		訂貨號(hào)
帶有集成電源裝置的參比端，用于導(dǎo)軌安裝		M72166-V V V V V
輔助電源	B1	230VAC
	B2	110VAC
	B3	24VAC
	B4	24VDC
連接到熱電偶	1	L型
	2	J型
	3	K型
	4	S型
	5	R型
	6	U型
	7	T型
參考溫度	00	0℃

表6 西門(mén)子參比接點(diǎn)的補(bǔ)償盒訂貨數(shù)據(jù)

圖3 S7-300模板支持接線方式

圖3 類(lèi)型：熱電偶通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線連接到參比接點(diǎn)，再用銅質(zhì)導(dǎo)線連接參比接點(diǎn)和模板的輸入端子構(gòu)成回路，同時(shí)由一個(gè)補(bǔ)償盒對(duì)模板連接的所有熱電偶進(jìn)行公共補(bǔ)償，補(bǔ)償盒的9，8端子連接到模板的補(bǔ)償端COMP+(10)和Mana(11)，所以模板的所有通道必須連接同類(lèi)型的熱電偶。

圖4 S7-400模板支持接線方式

圖4 類(lèi)型：模板的各個(gè)通道單獨(dú)連接一個(gè)補(bǔ)償盒，補(bǔ)償盒通過(guò)熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線直接連接到模板的輸入端子構(gòu)成回路，所以模板的每個(gè)通道都可以使用模板支持類(lèi)型的熱電偶，但是每個(gè)通道都需要補(bǔ)償盒。

表7 支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

3.2.3 外部補(bǔ)償—熱電阻
熱電阻方式是通過(guò)外接電阻溫度計(jì)獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，再由模板處理然后進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同樣熱電阻必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。

圖5 S7-300模板支持方式

圖5類(lèi)型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)pt100的四根線接到模板的35，36，37，38端子，對(duì)應(yīng)（M+，M-，I+，I-），可測(cè)參比接點(diǎn)出溫度范圍為-25℃到85℃，

圖6 S7-400模板支持方式

圖6類(lèi)型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)的四根線接到模板的通道0，占用通道。
以上這兩種方式，參比接點(diǎn)到模板的線可以用銅質(zhì)導(dǎo)線，由于做公共補(bǔ)償，只能接同類(lèi)型的熱電偶。

表8 支持熱電阻補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

3.2.4外部補(bǔ)償—固定溫度
如果外部參比接點(diǎn)的溫度已知且固定，可以通過(guò)選擇相應(yīng)的補(bǔ)償方式由模板內(nèi)部處理補(bǔ)償，組態(tài)設(shè)置詳見(jiàn)下章節(jié)。

表9支持固定溫度補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

從上表可以看出，300的模板只支持參比接點(diǎn)的溫度為0℃或50℃兩種，而400的模板支持可變溫度范圍，且范圍大。

3.2.4混合補(bǔ)償—熱電阻和固定溫度補(bǔ)償
另外，除單獨(dú)補(bǔ)償方式外，可以使用相同參比接點(diǎn)給多個(gè)模板，通過(guò)電阻溫度計(jì)進(jìn)行外部補(bǔ)償，S7-400的模板支持這種方式，補(bǔ)償示意圖如下。

圖7 混合外部補(bǔ)償

補(bǔ)償過(guò)程：如圖所示，模板2和1 有公共的參比接點(diǎn)，模板1進(jìn)行外部電阻溫度計(jì)補(bǔ)償方式，由CPU讀取RTD的溫度，然后使用系統(tǒng)功能SFC55(WR_PARM)將溫度值寫(xiě)入到模板2中，模板2選擇固定溫度補(bǔ)償?shù)姆绞健?br />SFC55只能對(duì)模板的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行修改，模擬量輸入模板的靜態(tài)參數(shù)（數(shù)據(jù)記錄0）和動(dòng)態(tài)參數(shù)（數(shù)據(jù)記錄1）的參數(shù)及數(shù)據(jù)記錄1的結(jié)構(gòu)如下：

表10 S7-400模擬量輸入模板的參數(shù)

圖8 S7-400模擬量輸入模板的數(shù)據(jù)記錄1的結(jié)構(gòu)

以6ES7 431-7QH00-0AB0 模擬量輸入模板為例，程序塊SFC55調(diào)用：

圖9 SFC55系統(tǒng)塊調(diào)用

當(dāng)M0.0上升沿使能時(shí)，將寫(xiě)入的參數(shù)從MB100~MB166傳遞到輸入地址為100開(kāi)始的模板，修改其數(shù)據(jù)記錄1的參數(shù)，同時(shí)也將參比接點(diǎn)的溫度也寫(xiě)入模板的設(shè)定位置。