西門子S120電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊6SL3120-1TE28-5AA3

通信

通過PROFIBUS DP和／或 PROFINET 實(shí)現(xiàn)*控制器和分布式站之間的安全相關(guān)通訊和標(biāo)準(zhǔn)通訊。特殊開發(fā)的PROFIsafe支持在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)報(bào)文中傳送具有安全功能的用戶數(shù)據(jù)。無需其它硬件組件，例如特殊安全總線。所需的軟件既可以作為一個(gè)操作系統(tǒng)的擴(kuò)展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個(gè)軟件塊裝載到 CPU 中。

操作模式

F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信號(hào)模塊中。信號(hào)模塊采用差異分析方法和測試信號(hào)注入技術(shù)來監(jiān)視輸入和輸出信號(hào)。

CPU通過周期性自檢、命令測試以及基于邏輯和時(shí)間的程序執(zhí)行檢測，檢查控制器運(yùn)行的正確性。此外，通過“活躍標(biāo)志（sign-of-life）"請(qǐng)求，還可以對(duì) I/O 進(jìn)行檢測。

當(dāng)系統(tǒng)診斷出一個(gè)故障時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入安全狀態(tài)。

CPU 319F-3 PN/DP的運(yùn)行不需要F運(yùn)行*。

編程

CPU 319F-3 PN/DP的編程方法與SIMATIC S7系統(tǒng)的編程方法相同．通過諸如 STEP 7 編程工具可創(chuàng)建非安全型用戶程序。

選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety"(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對(duì)與安全型程序段進(jìn)行編程。選件包中包括所有用來創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。

帶有安全功能的 F 程序鏈接在 F-FBD 或 F-LAD 或使用 F 庫中的特殊功能塊。使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態(tài)與編程，也因與特定工廠無關(guān)的統(tǒng)一表示形式而簡化了驗(yàn)收測試。無須使用其它工具，程序員就可以對(duì)安全型應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)

• 摒棄了傳統(tǒng)的下拉式菜單，采用了新穎的帶狀式菜單設(shè)計(jì)，所有菜單選項(xiàng)一覽無余，形象的圖標(biāo)顯示，操作更加方便快捷。
  雙擊菜單即可隱藏，給編程窗口提供更多的可視空間。

• 全移動(dòng)式窗口設(shè)計(jì)
  軟件界面中的所有窗口均可隨意移動(dòng)、并提供八種拖拽放置方式。
  主窗口、程序編輯窗口、輸出窗口、變量表、狀態(tài)圖等窗口均可按照用戶的習(xí)慣進(jìn)行組合，較大限度的提高編程效率。

• 變量定義與程序注釋
  用戶可根據(jù)工藝需求自定義變量名，并且直接通過變量名進(jìn)行調(diào)用，*享受編程語言的便利。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能，特殊功能寄存器調(diào)用后自動(dòng)命名，更加便捷。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注釋功能，能為程序塊、編程網(wǎng)絡(luò)、變量添加注釋，大幅提高程序的可讀性。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到指令塊時(shí)，自動(dòng)顯示各管腳支持的數(shù)據(jù)類型。

• 強(qiáng)大的密碼保護(hù)
  STEP 7- Micro/WIN SMART 不僅對(duì)計(jì)算機(jī)中的程序源提供密碼保護(hù)，同時(shí)對(duì)CPU 模塊中的程序也提供密碼保護(hù)，滿足用戶對(duì)密碼保護(hù)的不同需求，保護(hù)用戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 對(duì)程序源實(shí)現(xiàn)三重保護(hù)：包括為為工程、POU（程序組織單元）、數(shù)據(jù)頁設(shè)置密碼，只有*的用戶才能查看并修改相應(yīng)的內(nèi)容。
  編程軟件對(duì) CPU 模塊里的程序提供4 級(jí)不同權(quán)限密碼保護(hù)。

• 新穎的設(shè)置向?qū)?br data-filtered="filtered" style="box-sizing: border-box; margin: 0px;"/>STEP 7- Micro/WIN SMART 集成了簡易快捷的向?qū)гO(shè)置功能，只需按照向?qū)崾驹O(shè)置每一步的參數(shù)即可完成復(fù)雜功能的設(shè)定。新的向?qū)Чδ茉试S用戶直接對(duì)其中某一步的功能進(jìn)行設(shè)置，修改已設(shè)置的向?qū)П銦o需重新設(shè)置每一步。
  向?qū)гO(shè)置支持以下功能：
  ? HSC（高速計(jì)數(shù)）
  ? 運(yùn)動(dòng)控制
  ? PID
  ? PWM（脈寬調(diào)制）
  ? 文本顯示

• 狀態(tài)監(jiān)控 
  在STEP 7- Micro/WIN SMART 狀態(tài)圖中，可監(jiān)測PLC 每一路輸入/ 輸出通道的當(dāng)前值，同時(shí)可對(duì)每路通道進(jìn)行強(qiáng)制輸入操作來檢驗(yàn)程序邏輯的正確性。
  狀態(tài)監(jiān)測值既能通過數(shù)值形式，也能通過比較直觀的波形圖來顯示，二者可相互切換。
  另外，對(duì)PID 和運(yùn)動(dòng)控制操作，STEP 7- Micro/WIN SMART 通過專門的操作面板可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

• 便利的指令庫
  在PLC 編程中，一般將多次反復(fù)執(zhí)行的相同任務(wù)編寫成一個(gè)子程序，將來可以直接調(diào)用。使用子程序可以更好地組織程序結(jié)構(gòu)，便于調(diào)試和閱讀。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 提供便利的指令庫功能，將子程序轉(zhuǎn)化成指令塊，與普通指令塊一樣，直接拖拽到編程界面就能完成調(diào)用。指令庫功能提供了密碼保護(hù)功能，防止庫文件被隨意查看或修改。
  另外，西門子公司提供了大量完成各種功能的指令庫，均可輕松添加到軟件中

標(biāo)準(zhǔn)型晶體管輸出CPU 模塊，ST40/S T60 提供3 軸100 kHz高速脈沖輸出，支持PWM（脈寬調(diào)制）和PTO 脈沖輸出· 在PWM 方式中，輸出脈沖的周期是固定的，脈沖的寬度或占空比由程序來調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)電機(jī)速度、閥門開度等· 在PTO 方式（運(yùn)動(dòng)控制）中，輸出脈沖可以組態(tài)為多種工作模式，包括自動(dòng)尋找原點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的控制，達(dá)到調(diào)速和定位的目的· CPU 本體上的Q0.0，Q0.1 和Q0.3 可組態(tài)為PWM 輸出或高速脈沖輸出，均可通過向?qū)гO(shè)置完成上述功能

PWM 和運(yùn)動(dòng)控制向?qū)гO(shè)置

為了簡化您應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7- Micro/WIN SMART 提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM、PTO 的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，您可以用這些指令在您的應(yīng)用程序中對(duì)速度和位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。PWM 向?qū)гO(shè)置根據(jù)用戶選擇的PWM 脈沖個(gè)數(shù)，生成相應(yīng)的PWMx_R UN 子程序框架用于編輯。運(yùn)動(dòng)控制向?qū)ui多提供3 軸脈沖輸出的設(shè)置，脈沖輸出速度從2 0 H z 到1 0 0 k H z 可調(diào)。

運(yùn)動(dòng)控制功能特點(diǎn)

· 提供可組態(tài)的測量系統(tǒng)，輸入數(shù)據(jù)時(shí)既可以使用工程單位（如英寸或厘米），也可以使用脈沖數(shù)· 提供可組態(tài)的反沖補(bǔ)償· 支持、相對(duì)和手動(dòng)位控模式· 支持連續(xù)操作· 提供多達(dá)32 組運(yùn)動(dòng)動(dòng)包絡(luò)，每組包絡(luò)zui多可設(shè)置16 種速度· 提供4 種不同的參考點(diǎn)尋找模式，每種模式都可對(duì)起始的尋找方向和zui終的接近方向進(jìn)行選擇

運(yùn)動(dòng)控制的監(jiān)控

為了幫助用戶開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制方案，S TEP 7- Micro/WIN SMART 提供運(yùn)動(dòng)控制面板。其中的操作、組態(tài)和包絡(luò)組態(tài)的設(shè)置使用戶在開發(fā)過程的啟動(dòng)和測試階段就能輕松監(jiān)控運(yùn)動(dòng)控制功能的操作?！?nbsp;使用運(yùn)動(dòng)控制面板可以驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)控制功能接線是否正確，可以調(diào)整組態(tài)數(shù)據(jù)并測試每個(gè)移動(dòng)包絡(luò)· 顯示位控操作的當(dāng)前速度、當(dāng)前位置和當(dāng)前方向，以及輸入和輸出LED（脈沖LED 除外）的狀態(tài)· 查看修改在CPU 模塊中存儲(chǔ)的位控操作的組態(tài)設(shè)置

西門子S120電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊6SL3120-1TE28-5AA3

1 路燈照明管理現(xiàn)狀

　　1)照明設(shè)施開關(guān)燈統(tǒng)一性差，智能化水平低，不具備遠(yuǎn)程修改開關(guān)燈時(shí)間，不能根據(jù)實(shí)際情況修改開關(guān)燈時(shí)間，能源浪費(fèi)大，增加了財(cái)政負(fù)擔(dān);

　　2)路燈設(shè)備分散，管理人員少，管理困難，不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況，缺乏靈活的控制手段;

　　3)人工巡檢工作量大，效率低，成本高，浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力，缺乏有效的故障預(yù)警機(jī)制。

　　2 ZigBee簡介

　　ZigBee是一種新興的短距離、低復(fù)雜度、低耗功、低傳輸速率、低成本的雙向無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。它是一種介于RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識(shí)別)和藍(lán)牙之間的技術(shù)。

　　3 GPRS簡介

　　GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)是一種新的承載業(yè)務(wù)，提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的數(shù)據(jù)傳輸。GRPS永遠(yuǎn)在線，接入速度快，用戶可隨時(shí)與無線網(wǎng)絡(luò)保持連接，可使遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的效率大幅提高。

　　4 PLC簡介

　　PLC即可編程控制器，是一種帶有指令存儲(chǔ)器，數(shù)字或模擬輸入/輸出接口，能夠完成邏輯，順序、定時(shí)、等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制裝置。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。

　　5 系統(tǒng)工作原理

　　運(yùn)用組態(tài)軟件作為上位機(jī)的控制平臺(tái)，通過GPRS與現(xiàn)場控制器PLC通訊。監(jiān)控中心軟件通過GPRS網(wǎng)絡(luò)向各個(gè)現(xiàn)場控制器發(fā)送動(dòng)作指令，使現(xiàn)場控制器完成各種配置和數(shù)據(jù)采集工作，并對(duì)現(xiàn)場控制器發(fā)送上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理?，F(xiàn)場控制器通過ZigBee無線通訊設(shè)備接收單燈控制器所發(fā)送來的信號(hào)，進(jìn)行分析處理并通過GPRS通訊系統(tǒng)向監(jiān)控中心發(fā)送信息，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遠(yuǎn)程無線控制，如圖1所示。

　　6 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)由3部分組成：現(xiàn)場控制器、單燈控制器、監(jiān)控中心。

　　6.1 現(xiàn)場控制器

　　由PLC獨(dú)立控制模塊、GPRS通信模塊、ZigBee無線通信模塊等組成，完成數(shù)據(jù)采集、控制輸出、數(shù)據(jù)通信、故障報(bào)警等功能?，F(xiàn)場控制器通過GPRS與照明管理監(jiān)控中心服務(wù)器相連，通過ZigBee無線通信模塊與單燈控制器相連，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，如圖2所示。

　　圖2 現(xiàn)場控制器的組成

　　6.2 單燈控制器

　　每盞路燈都裝有單燈控制器，由ZigBee無線通信模塊、完成電量采集和模塊遙信功能的單片機(jī)模塊組成。ZigBee無線模塊具有網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這樣 ZigBee子網(wǎng)就有內(nèi)置冗余保證，如果網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)脫離網(wǎng)絡(luò)，無法工作，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)將自動(dòng)路由到一個(gè)替換節(jié)點(diǎn)保證系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定。單燈控制器是路燈監(jiān)控 系統(tǒng)中控制功能的執(zhí)行部分，控制路燈的狀態(tài)并監(jiān)測路燈運(yùn)行的電流、電壓、功率因素等，將這些參數(shù)通過無線方式傳送到現(xiàn)場控制器，同時(shí)接收來自現(xiàn)場控制器的所有控制指令，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，如圖3所示。

　　圖3 單燈控制器的組成

　　6.3 監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心由監(jiān)控中心軟件、GPRS通信模塊組成，對(duì)整個(gè)照明系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。監(jiān)控中心軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、采集數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析等功能，通 GPRS通信模塊實(shí)時(shí)掃描各路燈電量數(shù)據(jù)和輸出狀態(tài)，也可將監(jiān)控中心軟件發(fā)送的各種有效指令發(fā)送給現(xiàn)場控制器。遇到報(bào)警信息，通過GSM短信方式送至巡檢人員手機(jī)。

　　7 監(jiān)控中心軟件介紹

　　組態(tài)軟件是用于數(shù)據(jù)采集和過程控制的專用軟件，本系統(tǒng)采用組態(tài)王作為開發(fā)工具，它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，能充分利用圖形編輯功能，為用戶提供了友好的可視化界面。

　　監(jiān)控中心軟件是整個(gè)路燈監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心，它負(fù)責(zé)跟控制現(xiàn)場中的監(jiān)控終端進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要功能如下：

　　1)查詢功能現(xiàn)場控制器將單燈的電壓、電流、功率、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)通過無線信道發(fā)送回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心主機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后，以直觀的報(bào)表或圖表形式提供管理人員，為決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

　　2)控制功能手控與自控相結(jié)合，提供靈活、可靠的開關(guān)控制功能，通過“設(shè)置參數(shù)"里的開關(guān)燈方案及開關(guān)燈時(shí)間，下發(fā)給現(xiàn)場控制器，讓現(xiàn)場控制器按的方案運(yùn)行。

　　3)設(shè)置參數(shù)監(jiān)控中心可自動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行全控開關(guān)燈，也可控制任一單燈執(zhí)行開關(guān)燈，可隨意設(shè)置半夜燈或全夜燈模式，并對(duì)設(shè)置的參數(shù)和要求進(jìn)行保存。

　　4)報(bào)警功能當(dāng)現(xiàn)場控制器主動(dòng)報(bào)警或檢測單燈控制器時(shí)發(fā)現(xiàn)有故障，監(jiān)控中心軟件發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)提醒工作人員，并在畫面上顯示故障報(bào)警位置狀況和類型，保存報(bào)警記錄的同時(shí)以短信息的方式通知現(xiàn)場巡檢人員。

　　5)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與報(bào)表統(tǒng)計(jì)備采集參數(shù)的數(shù)據(jù)信息，形成報(bào)表，便于分析研究，可打印報(bào)表。

　　8 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)從路燈控制的具體要求出發(fā)，建立了友好的可視化界面，集無線通訊技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)于一體，有效的解決了路燈控制的靈活性、實(shí)時(shí)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等問題，抗干擾力強(qiáng)，通信穩(wěn)定，上位機(jī)給監(jiān)控終端發(fā)出的命令能準(zhǔn)確到位。不僅大大節(jié)約了鋪設(shè)通信電纜的費(fèi)用，更達(dá)到了節(jié)約能源的目的。