西门子电机安徽省总代理
ET 200分布式I/O综述[34]
1.分布式I/O概念
当一个控制系统搭建完毕后,系统的过程控制量会频繁地要么输入到控制器,要么控制器输出。如果系统的过程控制量远离系统控制器,过长的输入/输出过程量传输线很难保证信号不被干扰。
分布式I/O的引入则可以很好地解决这问题。分布式I/O的思路就是将系统的控制器置于系统位置,输入/输出系统独立运行并分布在系统的远距离外围,而高传输速率的PROFIBUS-DP总线保证了控制器与输入/输出系统间的顺畅通信。
PROFIBUS-DP是一种开放的总线,DP主站负责将分布式I/O系统(DP从站)连接到控制器,同时DP主站通过PROFIBUS-DP网络与分布式I/O系统(DP从站)交换数据。
.ET 200的特点
西门子公司生产的ET 200是基于PROFIBUS-DP总线的分布式I/O,可以与经过认证的非西门子公司生产的PROFIBUS-DP主站协同运行。
PROFIBUS是为全集成自动化定制的开放的现场总线系统,它将现场设备连接到控制装置,并保证各个部件之间的高速通信,CPU模块从I/O传送信号到PLC只需毫秒级的时间。
全集成自动化概念和STEP 7使ET 200能与西门子公司的其他自动化系统产品协同运行,实现了从硬件配置到共享数据库等所有层次上的集成。所有I/O均在一个软件的控制之上,因此用户在增加程序时不需要额外的培训。
ET 200只需要很小的空间,能使用体积小的控制柜。集成的连接器代替了过去密密麻麻、杂乱无章的电缆,加快了安装过程,紧凑的结构使成本大幅度降低。
ET 200能在非常严酷的环境(例如酷热、严寒、强压、潮湿或多粉尘)中使用,能提供连接光纤PROFIBUS网络的接口,可以节省费用昂贵的抗电磁干扰措施。
3.ET 200的集成功能
(1)电动机启动器
集成的电动机启动器用于异步电动机的单向或可逆启动,可以直接控制7.5kW以下的电动机,节省了动力电缆;馈电电缆较大电流达40A,一个站可以带6个电动机启动器。
(2)气动系统
经过适当配置,ET 200能用于阀门控制。ET 200X很容易安装上这种阀门,直接由PROFIBUS总线控制,并由STEP 7软件包组态。
(3)变频器
ET 200X用于为电气传动工程的模块提供变频器的所有功能。
(4)智能传感器
光电式编码器或光电开关等可以与使用IQ Sense智能传感器的ET 200S进行通信。可以直接在控制器上进行所有设置,然后将数值传送到传感器。传感器出现故障时,系统诊断功能会自动发出报警信号。
(5)安全技术
ET 200可以在冗余设计的容错控制系统或安全自动化系统中使用。集成的安全技术能显著降低接线费用,包括紧急断开开关、安全门的监控以及众多与安全有关的电路。通过ET 200S故障防止模块、故障防止CPU和PROFISafe协议,与故障有关的信号也能同标准功能一样在PROFIBUS网络上进行传送。
(6)分布式智能
ET 200S中的IM 15I/CPU功能类似于大型S7控制器,可以用STEP 7对它编程。由于它用分布式智能传送I/O子任务,因而减轻了中央控制器的负担,能对某些对时间要求很高的信号快速作出响应,可以简化对部件的管理。
(7)功能模块
功能模块是用于ET 200M和ET 200S的附加模块,例如计数器、步进电动机或定位模块,以模块化的方法扩展分布式I/O的功能
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ET 200分为以下几个子系列。
1)ET 200S:分布式I/O系统,特别适用于需要电动机启动器和安全装置的开关柜,一个站较多可接64个子模块。
2)ET 200M:多通道模块化的分布式I/O,采用S7-300全系列模块,较多可扩展8个模块,可以连接256个I/O通道,适用于大点数、高性能的应用。ET 200M户外型是为野外应用设计的,其温度范围可达−25℃~60℃。
3)ET 200is:本质安全系统,具有紧固和本质安全的设计,适用于有爆炸危险的区域。
4)ET 200X:具有高保护等级IP 65/67(NEMA4)的分布式I/O设备,其功能相当于S7-300的CPU 314,较多允许7个具有多种功能的模块连接在一块基板上。它封装在一个坚固的玻璃纤维的塑料外壳中,可以直接安装在机器上,用于有粉尘和水流喷溅的场合。
5)ET 200eco:经济实用的分布式I/O,具有很高的保护等级(IP67),能在运行时换模块。
6)ET 200R:适用于机器人,用于恶劣的工业环境,能抗焊接火花的飞溅。
7)ET 200L:小巧经济的分布式I/O,像明信片大小,适用于小规模的任务,可以十分方便地安装在DIN导轨上。
8)ET 200B:整体式的一体化分布式I/O,有交流或直流的数字量I/O模块和模拟量I/O模块,具有模块诊断功能。
ET 200S是模块化分布式I/O机架,它按“位”模块化设计,能精确地适配自动化任务的要求。ET 200S由输入/输出模块、功能模块(较大支持63个模块)和电机启动器组成。
IM 151-1接口模块用来将ET 200S连接到PROFIBUS DP,用于处理与PROFIBUS-DP主站的所有数据交换。目前IM 151-1接口模块有3种型号,分别为IM 151标准型(RS 485和FO)、IM 151高性能型(RS 485)和IM 151基本型(RS 485)。
2.IM 151-7 CPU接口模块[36]
IM 151-7 CPU接口模块用于SIMATIC ET 200S,带有集成CPU,可以增强整套设备和机器的有效性和系统的可用性。IM 151-7 CPU接口模块通过PROFIBUS DP总线进行编程,并提供全新的SIMATIC微存储卡,由于没有电池,因此免维护。另外,IM 151-7 CPU接口模块与S7-314的CPU功能一致。
ET 200S CPU脱网运行模式时,IM 151-7 CPU作为PLC单独运行,功能与S7-314一致。ET 200S CPU联网运行模式时,IM 151-7 CPU作为智能型从站运行,CPU快速响应处理现场I/O信号,并与PROFIBUS主站交换数据。
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如果使用用于IM 151-7 CPU接口模块的主站接口模块(订货号MLFB 6ES7 151-7AA10-0AB0),则可将IM 151-7 CPU接口模块升级为PROFIBUS主站,即在一个IM 151-7 CPU上扩展一个新的PROFIBUS子网,功能相当于S7-314 CPU中的DP主站组态接口。通过主站接口模块,可以地实现多层PROFIBUS系统,从而提高整个系统的可用性,并在PROFIBUS子网上实现高速响应(较高速率为12 Mbit/s,较远传输距离为1000m)
传感器模块IQ-Sense是一种智能化的4通道电子模板,用于ET 200S,可用于连接IQ-Sense传感器。ET 200S为PROFIBUS-DP主站模块提供了各种功能,对于SIMATIC S7简单处理提供了标准功能块。常规传感器不能使用该模板运行。
传感器模板4IQ-Sense特点如下。
·较多可连接4个IQ-Sense传感器。
·采用2线制,降低了布线费用。
·通过IntelliTeach调试快速。
·通道精确系统诊断(例如断线、短路、模板/传感器故障等)。
·在运行过程中和通电情况下即可进行模板换(热插拔)。
·采用自动编码,连接到TM-E端子模板。
(2)SSI模块
SSI模块用于将SSI传感器连接到ET 200S,可实现位置检测和简单的定位功能,可与*比较值进行两次比较操作(标准模式)。数字量输入用于锁定实际值(标准模式)采用自动编码插入TM-E端子模块,在运行过程中和通电情况下即可进行模板换(热插拔)。
(3)2PULSE脉冲发生器
2PULSE脉冲发生器是双通道脉冲发生器和定时器模块,用于ET 200S,可实现控制较终控制元件、阀、加热元件等,并具有脉冲宽度调制(PWM)、脉冲顺序和脉冲跟踪等功能。
(4)1 STEP步进电机模块
1 STEP步进电机模块是单通道模块,用于定位控制ET 200S步进电机,带有基准点或增量运行模式,用5 V插分信号使功率电路与脉冲/方向接口相连接,具有经过数字量输入的斜坡外部停止、LED状态和故障显示功能。
(5)1 POS SSI/数字量定位模块
1 POS SSI/数字量定位模块是单通道定位模块,其根据快速/爬行进给原理,使用数字量输入进行定位控制,可进行SSI编码器实际位置感测,可在运行过程中改参数。
(6)1 POSS SSI/模拟量定位模块
1 POSS SSI/模拟量定位模块是单通道定位模块,其根据快速/爬行进给原理,使用模拟量输出进行定位控制,可进行SSI编码器实际位置感测,可在运行过程中改反向差、关断差、编码器调整、转速和加速度等参数。
(7)1 POS Inc/数字量定位模块
1 POS Inc/数字量定位模块是单通道定位模块,其根据快速/爬行进给原理,使用数字量输出进行定位控制,有实际位置确定功能,可用于增量式编程器。
(8)1 COUNT 24 V/100/kHz计数器模块
1 COUNT 24V/100/kHz计数器模块是单通道智能32位计数模块,用于通用计数任务、时限测量任务和直接连接24V增量传感器或执行器。其具有比较功能,可与预定义的比较值进行比较。其集成了数字量输出,到达比较值时,输出反应;采用了自动编码,可连接到TM-E端子模块。在运行过程中和通电情况下即可进行模块换(热插拔)。
(9)1 COUNT 5 V/500/kHz计数器模块
1 COUNT 5V/500/kHz计数器模块是单通道智能32位计数模块,用于通用计数任务和时限测量任务,并可用于直接连接5V增量编程器(RS-422)。其具有比较功能,可与预定义的比较值进行比较;集成了数字量输出,到达比较值时,输出反应;采用自动编码,可连接到TM-E端子模板。在运行过程中和通电情况下即可进行模板换(热插拔)(10)1 SI接口模块