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西門子PLC模塊6ES7231-0HF22-0XA0

概述

　　CP 1243-1 通信處理器用于通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)協(xié)議（DNP3、IEC 60870-5-104、TeleControl Basic）將 SIMATIC S7-1200 連接到服務(wù)中心，并用于通過基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)安全通信。

　　該通信處理器具有以下特性：

　　至 TeleControl Server Basic 的以太網(wǎng)連接（例如，通過因特網(wǎng)）

　　測(cè)量值、控制變量或報(bào)警等的數(shù)據(jù)傳輸針對(duì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　自動(dòng)發(fā)送提醒電子郵件

　　蕞多 64,000 個(gè)值的數(shù)據(jù)緩沖可在發(fā)生臨時(shí)連接故障時(shí)確保數(shù)據(jù)庫(kù)安全

　　通過 VPN 連接進(jìn)行基于 IPSec 的安全通信

　　通過狀態(tài)檢測(cè)防火墻提供訪問保護(hù)

　　支持 SINEMA Remote Connect 自動(dòng)配置。

　　LED 指示燈布局清晰，可進(jìn)行快速、方便的診斷

　　具有 S7-1200 設(shè)計(jì)形式的緊湊工業(yè)外殼，可安裝到標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上

　　可使用 STEP 7 方便地組態(tài)，調(diào)試十分快速

　　優(yōu)勢(shì)

　　數(shù)據(jù)安全

　　CP 1243-1 有一個(gè)可以存放幾千個(gè)數(shù)據(jù)值的大緩沖區(qū)。因此，可以橋接傳輸鏈路出現(xiàn)的停機(jī)時(shí)間。

　　全自動(dòng)時(shí)間戳

　　為了在以后正確地歸檔控制系統(tǒng)中的過程數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)幀均有一個(gè)始發(fā)點(diǎn)時(shí)間戳。

　　高速、靈活的數(shù)據(jù)通信

　　操作員可以快速獲得來自過程的報(bào)警、狀態(tài)和過程值信息；此外，也可以隨時(shí)通過輸入命令或設(shè)定值對(duì)過程控制施加影響作用。

　　簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的工程組態(tài)

　　周期性或事件控制器的測(cè)量，設(shè)定值或報(bào)警的傳輸可以在幾個(gè)步驟中實(shí)現(xiàn)，無需進(jìn)行任何編程。

　　遠(yuǎn)程診斷

　　由于通過因特網(wǎng)進(jìn)行具有成本效益的遠(yuǎn)程編程、診斷、控制和監(jiān)視，節(jié)約了差旅費(fèi)用和維護(hù)成本。

　　工業(yè)安全

　　通過以下措施防止工廠網(wǎng)絡(luò)受到非授權(quán)訪問:

　　例如，通過驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)工作站，在一個(gè)自動(dòng)化單元中實(shí)現(xiàn)任意設(shè)備的集中訪問保護(hù)

　　通過數(shù)據(jù)加密 (VPN) 以及檢查數(shù)據(jù)的完整性，可通過因特網(wǎng)進(jìn)行安全遠(yuǎn)程訪問?！　⊥ㄟ^ CP 1243-1 (Security Integrated) 實(shí)現(xiàn) SIMATIC S7-1200 單元保護(hù)，例如，安全訪問 S7-1200 以進(jìn)行工程組態(tài)

　　使用 TeleControl Server Basic 連接到控制中心

　　借助于 CP 1243-1，服務(wù)應(yīng)用中基于 S7-1200 的遠(yuǎn)程站點(diǎn)可經(jīng)由基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)直接連接到 TeleControl Server Basic 使用附加路由器（例如，用于通過移動(dòng)無線方式或 DSL 進(jìn)行通信的 SCALANCE M），可通過其它介質(zhì)進(jìn)行連接?！　∫?S7-1200 作為 RTU 的服務(wù)應(yīng)用，通過 DSL 連接到含有 Telecontrol Add On 的 PCS7 控制中心

　　通過“設(shè)備對(duì)象組態(tài)"實(shí)現(xiàn)可全面可組態(tài)的應(yīng)用

　　使用 STEP 7 中的“設(shè)備對(duì)象組態(tài)"功能，無需編程即可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

　　與控制中心相關(guān)的 CPU 數(shù)據(jù)可通過 STEP 7 中用戶友好的內(nèi)容瀏覽功能來選擇。隨后即可在布局清晰的菜單中，向以這種方式選擇的設(shè)備對(duì)象分配數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)。只需少數(shù)幾步操作，即可循環(huán)傳輸或在發(fā)生特定事件時(shí)傳輸測(cè)量值、設(shè)定值或報(bào)警，無需進(jìn)行任何編程。

　　數(shù)據(jù)后備

　　產(chǎn)品中集成的數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制可防止數(shù)據(jù)丟失。

　　連接失敗時(shí)，可以緩沖存儲(chǔ)蕞多 64000 個(gè)帶時(shí)間標(biāo)記的值。重新建立連接后，緩沖的值將按正確順序自動(dòng)傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

　　DNP3 協(xié)議

　　與控制中心的通信基于 DNP3 規(guī)范 2 (2007/2009) 的成熟標(biāo)準(zhǔn)。

　　由于支持規(guī)范中定義的對(duì)象和傳輸機(jī)制，可確保與 PCS7、WinCC（使用相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制包）以及市場(chǎng)上的所有其它控制中心系統(tǒng)兼容。

　　全面支持 DNP3 標(biāo)準(zhǔn)中定義的通過主干網(wǎng)進(jìn)行安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珯C(jī)制。

　　IEC 60870 標(biāo)準(zhǔn)

　　與控制中心之間的通信基于符合 IEC 60870-5-104 標(biāo)準(zhǔn)的成熟通信標(biāo)準(zhǔn)。這確保了無需進(jìn)行任何基礎(chǔ)性的調(diào)整開發(fā)，即可實(shí)現(xiàn)來自西門子或其它供應(yīng)商的遠(yuǎn)程控制、儀表與控制設(shè)備和系統(tǒng)可以相互之間進(jìn)行通信。此標(biāo)準(zhǔn)提供的變化形式允許采用不同的廠商相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如，使用的框架類型和功能）。借助互操作性表，各種配置文件可以相互協(xié)調(diào)地工作。此標(biāo)準(zhǔn)已得到廣泛采用，尤其在歐洲和亞洲。IEC 60870-5-104 遠(yuǎn)程控制協(xié)議也適合用于現(xiàn)場(chǎng)總線或站總線。用于站總線時(shí)，可以使得各個(gè)設(shè)備之間直接進(jìn)行通信。

　　電郵發(fā)送提醒

　　為了及時(shí)向服務(wù)或維護(hù)人員提供站的狀態(tài)信息，可以組態(tài)電子郵件提醒。如果發(fā)生事先定義的事件（如違反了閾值），則會(huì)通過電子郵件自動(dòng)發(fā)送與相關(guān)的信息。

　　診斷

　　CP1243-1 提供了全面的診斷功能，可用于快速分析站的狀態(tài)和 VPN 連接?；驹\斷信息直接通過 CP 上的 LED 燈來指示。

　　通過 STEP 7，可以調(diào)出大量信息，如連接歷史記錄、總線狀態(tài)和傳輸?shù)臏y(cè)量值。

　　遠(yuǎn)程維護(hù)

　　從控制中心對(duì)子站進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問時(shí)，除了可進(jìn)行過程操作外，通信處理器還提供了一個(gè)遠(yuǎn)程維護(hù)端口。這樣就可確保對(duì)固件更新或程序更改進(jìn)行監(jiān)視。支持 SINEMA Remote Connect 自動(dòng)配置。

　　接口

　　CP1243-1 具有一個(gè)以太網(wǎng)接口?？山柚诂F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或其它介質(zhì)，通過使用附加路由器（例如，用于移動(dòng)無線通信的 SCALANCE M）來直接連接 S7-1200。

　　電源

　　無需對(duì)通信處理器電源進(jìn)行額外接線。電源是直接從 S7-1200 的背板總線提供的

高速計(jì)數(shù)器與一般計(jì)數(shù)器不同之處在于，計(jì)數(shù)脈沖頻率更高可達(dá)2kHz/7kHz，計(jì)數(shù)容量大，一般計(jì)數(shù)器為16位，而高速計(jì)數(shù)器為32位，一般計(jì)數(shù)器可讀可寫，而高速計(jì)數(shù)器一般只能作讀操作。

在S7-200CPU中有4個(gè)32位累加器，即AC0～AC3，用它可把參數(shù)傳給子程序或任何帶參數(shù)的指令和指令塊。此外，PLC在響應(yīng)外部或內(nèi)部的中斷請(qǐng)求而調(diào)用中斷服務(wù)程序時(shí)，累加器中的數(shù)據(jù)是不會(huì)丟失的，即PLC會(huì)將其中的內(nèi)容壓入堆棧。因此，用戶在中斷服務(wù)程序中仍可使用這些累加器，待中斷程序執(zhí)行完返回時(shí)，將自動(dòng)從堆棧中彈出原先的內(nèi)容，以恢復(fù)中斷前累加器的內(nèi)容。但應(yīng)注意，不能利用累加器作主程序和中斷服務(wù)子程序之間的參數(shù)傳遞。

S7-200系列PLC是模塊式結(jié)構(gòu)，可以通過配接各種擴(kuò)展模塊來達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大類擴(kuò)展模塊。

S7-200的擴(kuò)展配置是由S7-200的基本單元和擴(kuò)展模塊組成。其擴(kuò)展模塊的數(shù)量受兩個(gè)條件約束：一個(gè)是基本單元能帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量；另一個(gè)是基本單元的電源承受擴(kuò)展模塊消耗DC5V總線電流的能力。

編址舉例

由CPU222組成的擴(kuò)展

由CPU222組成的擴(kuò)展配置可以由CPU222基本單元和zui多兩個(gè)擴(kuò)展模塊組成，CPU222可以向擴(kuò)展單元提供的DC5V電流為340mA。

例1：若擴(kuò)展單元為16DI/16DO的EM223模塊，查得該模塊耗DC5V總線電流為150/160 mA。小于CPU222可以提供DC5V的電流，所以這種配置是可行的。

S7-200的擴(kuò)展配置是由S7-200的基本單元和擴(kuò)展模塊組成。其擴(kuò)展模塊的數(shù)量受兩個(gè)條件約束：一個(gè)是基本單元能帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量；另一個(gè)是基本單元的電源承受擴(kuò)展模塊消耗DC5V總線電流的能力。

編址舉例

CPU224組成的擴(kuò)展

由CPU224組成的擴(kuò)展配置可以由CPU224基本單元和zui多7個(gè)擴(kuò)展模塊組成，CPU224可以向擴(kuò)展單元提供的DC5V電流為660mA。

例：若擴(kuò)展單元為4個(gè)16DI/16DO繼電器輸出EM223模塊和2個(gè)8DI的EM221模塊組成。查得：EM223繼電器輸出模塊耗DC5V總線電流為150 mA，EM221模塊耗DC5V總線電流為30 mA，總消耗電流為660 mA，等于CPU222可以提供DC5V的電流，所以這種配置還是可行的。
　

 S7-200設(shè)置了中斷功能，用于實(shí)時(shí)控制、高速處理、通信和網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜和特殊的控制任務(wù)。中斷就是終止當(dāng)前正在運(yùn)行的程序，去執(zhí)行為立即響應(yīng)的信號(hào)而編制的中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢再返回原先被終止的程序并繼續(xù)運(yùn)行。
   中斷源即發(fā)出中斷請(qǐng)求的事件，又叫中斷事件。為了便于識(shí)別，系統(tǒng)給每個(gè)中斷源都分配一個(gè)編號(hào)，稱為中斷事件號(hào)。S7-200系列可編程控制器zui多有34個(gè)中斷源，分為三大類：通信中斷、輸入/輸出中斷和時(shí)基中斷。）通信中斷
在自由口通信模式下，用戶可通過編程來設(shè)置波特率、奇偶校驗(yàn)和通信協(xié)議等參數(shù)。用戶通過編程控制通訊端口的事件為通信中斷。
（2）I/O中斷
I/O中斷包括外部輸入上升/下降沿中斷、高速計(jì)數(shù)器中斷和高速脈沖輸出中斷。S7-200用輸入（I0.0、I0.1、I0.2或I0.3）上升/下降沿產(chǎn)生中斷。這些輸入點(diǎn)用于捕獲在發(fā)生時(shí)必須立即處理的事件。高速計(jì)數(shù)器中斷指對(duì)高速計(jì)數(shù)器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的事件實(shí)時(shí)響應(yīng)，包括當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值時(shí)產(chǎn)生的中斷，計(jì)數(shù)方向的改變時(shí)產(chǎn)生的中斷或計(jì)數(shù)器外部復(fù)位產(chǎn)生的中斷。脈沖輸出中斷是指預(yù)定數(shù)目脈沖輸出完成而產(chǎn)生的中斷。

）時(shí)基中斷
時(shí)基中斷包括定時(shí)中斷和定時(shí)器T32/T96中斷。定時(shí)中斷用于支持一個(gè)周期性的活動(dòng)。周期時(shí)間從1毫秒至255毫秒，時(shí)基是1毫秒。使用定時(shí)中斷0，必須在SMB34中寫入周期時(shí)間；使用定時(shí)中斷1，必須在SMB35中寫入周期時(shí)間。將中斷程序連接在定時(shí)中斷事件上，若定時(shí)中斷被允許，則計(jì)時(shí)開始，每當(dāng)達(dá)到定時(shí)時(shí)間值，執(zhí)行中斷程序。定時(shí)中斷可以用來對(duì)模擬量輸入進(jìn)行采樣或定期執(zhí)行PID回路。定時(shí)器T32/T96中斷指允許對(duì)定時(shí)間間隔產(chǎn)生中斷。這類中斷只能用時(shí)基為1ms的定時(shí)器T32/T96構(gòu)成。當(dāng)中斷被啟用后，當(dāng)前值等于預(yù)置值時(shí)，在S7-200執(zhí)行的正常1毫秒定時(shí)器更新的過程中，執(zhí)行連接的中斷程序。 S7-200有PTO、PWM兩臺(tái)高速脈沖發(fā)生器。 PTO脈沖串功能可輸出個(gè)數(shù)、周期的方波脈沖（占空比50%）；PWM功能可輸出脈寬變化的脈沖信號(hào)，用戶可以脈沖的周期和脈沖的寬度。若一臺(tái)發(fā)生器給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.0，另一臺(tái)發(fā)生器則給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.1。當(dāng)PTO、PWM發(fā)生器控制輸出時(shí)，將禁止輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1的正常使用；當(dāng)不使用PTO、PWM高速脈沖發(fā)生器時(shí)，輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1恢復(fù)正常的使用，即由輸出映像寄存器決定其輸出狀態(tài)。 

 由表1可知，CPU 22X 系列具有不同的技術(shù)性能，使用于不同要求的控制系統(tǒng)：

CPU 221：用戶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小，有一定的高速計(jì)數(shù)處理能力，適合用于點(diǎn)數(shù)少的控制系統(tǒng)。

CPU222：和CPU221相比，它可以進(jìn)行一定模擬量的控制，可以連接2個(gè)擴(kuò)展模塊，應(yīng)用更為廣泛。

CPU224：和前兩者相比，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，使用很普遍。

CPU 226：和CPU224相比，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)，可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。

CPU226XM：它是西門子公司推出的一款增強(qiáng)型主機(jī)，主要在用戶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU 226相同

中斷指令有4條，包括開、關(guān)中斷指令，中斷連接、分離指令。指令格式如表1所示。

1. 開、關(guān)中斷指令

開中斷（ENI）指令全局性允許所有中斷事件。關(guān)中斷（DISI）指令全局性禁止所有中斷事件，中斷事件的每次出現(xiàn)均被排隊(duì)等候，直至使用全局開中斷指令重新啟用中斷。

PLC轉(zhuǎn)換到RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，中斷開始時(shí)被禁用，可以通過執(zhí)行開中斷指令，允許所有中斷事件。執(zhí)行關(guān)中斷指令會(huì)禁止處理中斷，但是現(xiàn)用中斷事件將繼續(xù)排隊(duì)等候。

邏輯運(yùn)算是對(duì)無符號(hào)數(shù)按位進(jìn)行與、或、異或和取反等操作。操作數(shù)的長(zhǎng)度有B、W、DW。指令格式如表1所示。

1. 邏輯與（WAND）指令：將輸入IN1，IN2按位相與，得到的邏輯運(yùn)算結(jié)果，放入OUT的存儲(chǔ)單元。

2. 邏輯或（WOR）指令：將輸入IN1，IN2按位相或，得到的邏輯運(yùn)算結(jié)果，放入OUT的存儲(chǔ)單元。

3. 邏輯異或（OR）指令：將輸入IN1，IN2按位相異或，得到的邏輯運(yùn)算結(jié)果，放入OUT的存儲(chǔ)單元。

4. 取反（INV）指令：將輸入IN按位取反，將結(jié)果放入OUT的存儲(chǔ)單元。

本例說明了利用S7-200的集成“接通延遲"(ON-Delayed)定時(shí)器，能夠方便地產(chǎn)生斷開延遲(OFF-Delay)、脈沖(Pulse)及擴(kuò)展脈沖(Extended Pulse)。

為了在輸出端Q0.0得到斷開延遲信號(hào)，Q0.0端的輸出信號(hào)的置位時(shí)問要比I0.0端的輸入信號(hào)長(zhǎng)一段定時(shí)器的時(shí)間。

為了在輸出端Q0.1得到脈沖信號(hào)，I0.1端的輸入信號(hào)被置位之后，信號(hào)會(huì)在輸出端Q0.1停留一段定時(shí)器的時(shí)間;但是，如果輸入I0.1被復(fù)位，那么輸出端Q0.1脈沖信號(hào)也將被復(fù)位。

為了在輸出端Q0.2得到擴(kuò)展脈沖信號(hào)，一旦輸入I0.2己經(jīng)置位，無論輸入I0.2是否復(fù)位，那么在預(yù)置定時(shí)器時(shí)問內(nèi)Q0.2端輸出信號(hào)將一自處于置位狀態(tài)。

程序和注釋

下列程序分為3部分，每部分都相互獨(dú)立，用來實(shí)現(xiàn)斷開延遲(OFF-Delay)、脈沖(Pulse)和擴(kuò)展脈沖(Extended Pulse)。

一、斷開延遲(OFF-Delay)

當(dāng)接通輸入I0.0時(shí)，輸出Q0.0被置位。如果輸入I0.0被復(fù)位(下降沿)，

T33，運(yùn)行5秒鐘后，定時(shí)器T33置位，同時(shí)使標(biāo)志位M0.0和輸出Q0.0

則啟動(dòng)定時(shí)器復(fù)位。

二、脈沖(Pulse)

當(dāng)接通輸入I0.1時(shí)，輸出Q0.1和標(biāo)志位M0.1被置位。通過對(duì)標(biāo)志位M0.1置位使定時(shí)器T34啟動(dòng)，運(yùn)行5秒鐘后或輸入舊.1復(fù)位，就立即使輸出Q0.1復(fù)位。

三、擴(kuò)展脈沖(Extended Pulse)

當(dāng)接通輸入I0.2時(shí)，輸出Q0.2和標(biāo)志位M0.2被置位。通過對(duì)標(biāo)志位M0.2置位，使定時(shí)器T35啟動(dòng)，運(yùn)行5秒鐘后，立即使輸出Q0.2復(fù)位