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西門子模塊6ES7361-3CA01-0AA0

性能
• 提高性能
o 高速指令執行:
o 語言擴展
o 新數據類型
o 更快速的背板總線
o 經過優化的代碼生成
• 功能強大的通信：
o PROFINET IO（2 端交換機）標準接口；
從 CPU 1515-2 PN 起，具有一個更多額外的集成 PROFINET 接口，例如，用于網絡分離
o 可針對總線系統和點到點連接，通過通信模塊進行擴展
集成技術
• 無需附加模塊就可集成運動控制功能：
o 通過標準化的塊 (PLCopen) 來連接模擬驅動器和 PROFIdrive 驅動器
o 運動控制功能支持轉速控制軸和定位軸以及外部編碼器
o 軸之間實現位置精確的齒輪傳動
• 全面跟蹤所有 CPU 標簽，以進行實時診斷和間歇錯誤檢測；
擁有有效調試和快速優化驅動器和控制裝置
• 廣泛的控制功能：
例如，可輕松組態的塊可進行控制參數的自動優化以實現控制質量
• 通過提供的工藝模塊獲得附加功能：
例如，高速計數、位置檢測或高達 1 MHz 信號的測量
安全集成
保證人身安全和機器安全 – 在集成式完整系統框架內
• 故障安全 SIMATIC S7-1500F 控制器可在同一控制器上處理標準程序和安全程序。
在 TIA 博途中，使用相同的編輯器生成故障安全和標準用戶程序；例如，這樣就能向評估標準用戶程序中的標準數據那樣，評估故障安全數據。由于這種軟件集成，故障安全應用也可利用 SIMATIC 的系統有點和全面功能。

集成安全功能
• 通過密碼進行知識保護，防止未經*讀取和修改程序塊
• 通過復制保護來提高保護程度，防止未經*而復制程序塊：
通過復制保護，可將 SIMATIC 存儲卡上的程序塊與其序列號綁定，以便只有在將配置的存儲卡插到 CPU 中時，該程序塊才可運行。
• 具有四個不同*級別的權限：
可向各個用戶組分配不同訪問權限。通過新的保護級別 4，還可以限制與 HMI 設備之間的通信。
• 改進了操作保護：
控制器將會檢測到組態數據的更改或未*傳輸。
• 用于以太網通信處理器 (CP 1543-1)：
o 通過防火墻提供附加訪問保護
o 建立安全 VPN 連接（V12 SP1 或更高版本）
設計與操作
• CPU 帶有用于顯示普通文本信息的顯示屏：
o 可顯示所有連接模塊的訂貨號、固件版本和序列號信息
o 直接在現場設置 CPU 的 IP 地址以及進行其它網絡設置，無需使用編程設備
o 直接以普通文本形式顯示錯誤消息，可縮短停機時間
• 所有模塊采用統一的前連接器，并具有用于靈活形成電壓組的集成式電壓橋接件，從而簡化了庫存，降低了接線成本
• S7-1500 安裝導軌上集成有 DIN 導軌：
快速、方便地安裝小型斷路器、繼電器等附加組件
• 通過信號模塊進行集中擴展：
可根據任何應用的要求進行靈活調整
• 數字量信號模塊的系統電纜連接：
可快速、清晰地進行安排，以連接至現場的傳感器和執行器并在控制柜中進行簡便接線
• 電源：
o 負載電源模塊（電源模塊）為模塊提供 24 V 電源
o 電源模塊可通過背板總線向模塊內部電路供電
• 分布式擴展：
o 通過 PROFINET 接口模塊 IM 155-5，可針對 ET 200MP I/O 系統使用最多 30 個信號模塊、通信模塊和工藝模塊
o 在集中和分布式運行的操作和系統功能方面沒有差別
集成系統診斷
• CPU 的集成系統診斷，默認情況下已激活：
o 在顯示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 服務器中以普通文本形式*地顯示系統診斷信息，甚至可顯示變頻器消息。即使 CPU 處于停止狀態，也會更新消息。
o 系統診斷功能集成在 CPU 固件中。無需由用戶進行組態。組態發生改變時，會自動對診斷信息進行更新。
數據記錄（歸檔）和配方
• SIMATIC 存儲卡：
o 插入式裝載存儲器
o 可進行固件更新
o STEP 7 項目（包括注釋和符號）、附加文檔或 csv 文件（用于配方和歸檔）的存儲選項
o 通過 SD 讀卡器并使用 Office 工具，可方便地訪問與設備相關的運行數據和組態數據（與控制器之間的雙向數據交換）
• 集成 wed 服務器：
- 通過 Web 瀏覽器，可方便地訪問與設備相關的運行數據和組態數據
認證
SIMATIC S7-1500 符合以下國家和*標準：
• cULus 認證
• cULus HazLoc 認證
• FM 認證
• ATEX 認證*于 24 V，不適用于 230 V
• CE
• C-TICK
• KCC
• IECEx（* 24 V；不適用于 230 V）
• EN 61000-6-4
• EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
• EN 61131-2
此SIMATIC存儲卡也可用于存儲STEP 7項目，包括注釋和符號、其它文檔或csv文件(用于配方和歸檔)。使用系統函數(SFC)和用戶程序，可以創建數據塊，并將數據存儲在SIMATIC存儲卡上。

 西門子模塊6ES7361-3CA01-0AA0

　1 DCS系統的模型

　　DCS控制系統是控制技術、計算機技術、通信技術及圖形顯示技術相結合的產物，其一般的體系結構見圖1。由圖1 DCS控制系統模型框圖可知，DPU指的是分布處理單元。DCS控制系統的體系結構分為3層：過程控制層、監控層和管理層。其中過程控制層是DCS系統控制的基礎，其設備的主要功能是控制接口、現場控制單元、檢測儀表和執行機構;監控層主要由監控計算機、高級操作站和接口裝置構成，主要負責操作監視、系統報警、趨勢顯示及系統診斷等功能;管理層主要由管理計算機組成，負責整個系統的管理工作。

　　DCS控制系統的冗余設置大部分都與過程控制層和監控層有關，因此大部分的冗余技術都與過程控制層相關。下面結合*新的基于ARM控制器的分布式處理單元，對DCS控制系統中采用的冗余技術中的分布處理單元冗余和網絡冗余進行討論。

　　2 基于ARM的分布處理單元結構

　　基于ARM的分布處理單元的結構框圖見圖2，這和一般的分布處理單元的結構非常相似。這里主要把處理單元分為6部分：ARM控制器、上層網絡模塊、電源管理模塊、存儲器模塊、低層網絡模塊和時鐘模塊。ARM控制器和存儲模塊組成了*基本的嵌入式系統，整個DCS控制系統的數據處理和控制策略都是在這里處理的。上層網絡模塊主要是指和管理層通信的主/冗余網絡和一個實現主/冗余分布處理單元進行數據交換的網絡，這部分的主要功能是完成管理層對DCS控制系統的實時檢測和實現主/冗余分布處理單元的數據冗余。底層的網絡模塊是由分為主次的2條485網絡組成，此模塊主要實現ARM控制器的I/O卡件之間的數據通信。存儲器模塊可分為兩部分，一部分用來管理存放操作系統，另一部分用來管理存放實時數據。電源模塊和時鐘模塊分別實現電源的管理和時鐘的管理。

　　3 控制器冗余

　　分布式處理單元的冗余根據冗余度可以分為冗余度為1∶1和1∶n兩種情況。這在每個DCS廠家的產品中是不同的。這兩種方式各有優缺點。這里介紹的是冗余度為1∶1的冗余設置。

　　分布處理單元冗余度為1∶1，就是將2塊組態*一樣的控制器設置成冗余方式。在投入運行時，若出現故障，兩分布處理單元之間能實現無擾動切換，保證系統的正常運行。

　　本系統所采用的分布處理單元均帶3個網絡接口，其中2個網口分別連接到A網和B網，實現各工作站點間的數據通信，第3個網口通過對等網數據連接子分布處理單元間(對等網數據現可選用光纖作傳輸介質)，用來傳輸主、從分布處理單元之間的備份數據;分布處理單元之間的狀態信息由串口傳輸。冗余分布處理單元與網絡的連接見圖3。

　目前的網絡控制器都提供了命令、診斷、配置和狀態寄存器，通過讀寫這些寄存器，便可以區分上述5種情況。當系統運行時，各種因素都可能存在，為了在線反映網絡各節點的運行狀態，每個節點可以設置一張網絡狀態表，記錄各節點上每塊網卡的運行狀態。當某節點上1塊或2塊網卡的狀態改變時，其他節點應能在盡可能短的時間內知道。為此，每個節點的2塊網卡需要定時廣播1個測試包，表明該節點的網卡存在。其他節點收到此包時，修改網絡狀態表中此節點上相應網卡的狀態。然而在運行過程中，如果某節點的1塊網卡離線，它將既不能接收、也不能發送。而在此之前，它已在其他節點的網絡狀態表上登記了，其他節點將認為該網卡存在且正常，顯然沒有反映網卡運行的真正狀態。為了準確反映網卡的狀態，每個節點的2塊網卡定時廣播測試包的同時，將本節點的網絡狀態表中所有網卡狀態計數加1，直到*大值LIMIT。每當收到某節點的測試包時，將該節點相應網卡的狀態計數清為0。這樣，保證狀態數小于*大值LIMIT和定時廣播周期就可以在線實時監視網絡的運行，準確反映節點所處的狀態。在2個網絡之間還可以添加具有路由功能的網間傳輸設備，當2個網絡同時出現故障時，網間傳輸設備也能自動尋找可行路徑，組成1個環路，保持系統的正常通信。

　　對于測試包的廣播，只要本節點上的網卡在線運行，即從相應的鏈路發送，測試包發送完畢之后，根據網絡狀態表，可以選擇一條正常運行的節點數較少的，負荷較輕的鏈路，用于數據包發送。雙網的工作流程見圖4。

6ES7   307-1BA01-0AA0電源模塊(2A)6ES7 307-1EA01-0AA0電源模塊(5A)6ES7 307-1KA02-0AA0電源模塊(10A)CPU
6ES7   312-1AE13-0AB0CPU312，32K內存6ES7 312-1AE14-0AB0
6ES7 312-5BE03-0AB0
6ES7312-5BF04-0AB0CPU312C，32K內存   10DI/6DO6ES7 313-5BF03-0AB0
6ES7313-5BG04-0AB0CPU313C，64K內存   24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 313-6BF03-0AB0
6ES7313-6BG04-0AB0CPU313C-2PTP，64K內存   16DI/16DO6ES7 313-6CF03-0AB0
6ES7313-6CG04-0AB0CPU313C-2DP，64K內存   16DI/16DO6ES7 313-6CF03-0AM0CPU313C-2DP，64K內存   16DI/16DO組合件（6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0）6ES7 314-1AG13-0AB0CPU314,96K內存6ES7 314-1AG14-0AB0CPU314,128K內存6ES7 314-6BG03-0AB0
6ES7314-6BH04-0AB0CPU314C-2PTP   96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 314-6CG03-0AB0
6ES7314-6CH04-0AB0CPU314C-2DP   96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO6ES7 314-6EH04-0AB0CPU314C-2PN/DP   192K內存/24DI/16DO/ 4AI/2AO6ES7 314-6CG03-9AM0CPU314C-2DP   96K內存 24DI/16DO / 4AI/2AO組合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)6ES7 315-2AG10-0AB0CPU315-2DP,   128K內存6ES7 315-2AH14-0AB0CPU315-2DP,   256K內存6ES7 315-2EH13-0AB0
6ES7315-2EH14-0AB0CPU315-2   PN/DP, 256K內存6ES7 317-2AJ10-0AB0
6ES7317-2AK14-0AB0CPU317-2DP,512K內存6ES7 317-2EK13-0AB0
6ES7317-2EK14-0AB0CPU317-2   PN/DP,1MB內存6ES7 318-3EL00-0AB0
6ES7318-3EL01-0AB0CPU319-3PN/DP,1.4M內存

PLC也是基于計算機的技術，并日益完善。故它也*可以用于數字量控制。

PLC可接收計數脈沖，頻率可高達幾k到幾十k赫茲。可用多種方式接收這脈沖，還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能，脈沖頻率也可達幾十k。有了這兩種功能，加上PLC有數據處理及運算能力，若再配備相應的傳感器（如旋轉編碼器）或脈沖伺服裝置（如環形分配器、功放、步進電機），則*可以依NC的原理實現種種控制。

高、中檔的PLC，還開發有NC單元，或運動單元，可實現點位控制。運動單元還可實現曲線插補，可控制曲線運動。所以，若PLC配置了這種單元，則*可以用NC的辦法，進行數字量的控制。

新開發的運動單元，甚至還發行了NC技術的編程語言，為更好地用PLC進行數字控制提供了方便。

3.4用于數據采集

隨著PLC技術的發展，其數據存儲區越來越大。如德維森公司的PLC，其數據存儲區（DM區）可達到9999個字。這樣龐大的數據存儲區，可以存儲大量數據。

數據采集可以用計數器，累計記錄采集到的脈沖數，并定時地轉存到DM區中去。

數據采集也可用A/D單元，當模擬量轉換成數字量后，再定時地轉存到DM區中去。

PLC還可配置上小型打印機，定期把DM區的數據打出來。

PLC也可與計算機通訊，由計算機把DM區的數據讀出，并由計算機再對這些數據作處理。這時，PLC即成為計算機的數據終端。