西門子6ES7521-1BH50-0AA0

工業以太網（IEEE 802.3 和 802.11 WLAN）– 區域網絡連接的標準是占有 90% 以上*的局域網環境中的首要網絡標準。通過工業以太網，可在分布很廣的區域內構建功能強大的通訊網絡。

標準 PROFINET (IEC 61158/61784) 使用了工業以太網，可實現直至現場級的實時通訊，也可將企業級集成進來。由于**利用了現有 IT 標準，PROFINET 還在工業以太網上實現同步運動控制應用、高效跨廠商工程組態和機器與設備的高可用性。PROFINET 支持分布式自動化和控制器之間的通訊，可實現故障安全應用。

PROFIBUS (IEC 61158/61784) – ?的布線系統標準。?µ????￡它是僅有的一種可用于在生產應用和過程應用中進行通訊的現場總線。

AS-Interface (IEC 62026-2/EN 50295) – 可替代電纜束的標準連接技術，可通過兩線制總線非常經濟地將傳感器和執行器連接在一起。

IO 鏈路 –
用于智能化連接現場級到 MES 級的傳感器和執行器的標準。

標準 KNX/EIB （EN 50090、ANSI EIA 776）是實現樓宇自動化的基礎。

網絡轉換通過控制器或鏈路實現。可以從工廠的任何位置執行組態和診斷。

 根據被控對象對 PLC 控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

（ 3 ）選擇合適的 PLC 類型

根據已確定的用戶 I/O 設備，統計所需的輸入信號和輸出信號的點數，選擇合適的 PLC 類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（ 4 ）分配 I/O 點

分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行 PLC 程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現場施工。

（ 5 ）設計應用系統梯形圖程序

根據工作功能圖表或狀態流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統設計的zui核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（ 7 ）進行軟件測試

程序輸入 PLC 后，應*行測試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現場設備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。

（ 8 ）應用系統整體調試

在 PLC 軟硬件設計和控制柜及現場施工完成后，就可以進行整個系統的聯機調試，如果控制系統是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然后再進行整體調試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調試，然后再連接起來總調。調試中發現的問題，要逐一排除，直至調試成功。

（ 9 ）編制技術文件

系統技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖。

三、 PLC 硬件系統設計

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。

在控制系統邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數器等）、工藝流程和產品改型較頻繁、需要進行數據處理和信息管理（有數據運算、模擬量的控制、 PID 調節等）、系統要求有較高的可靠性和穩定性、準備實現工廠自動化聯網等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內外眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經濟實用的目的。一般選擇機型要以滿足系統功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇

盲目選擇點數多的機型會造成一定浪費。

要先弄清除控制系統的 I/O 總點數，再按實際所需總點數的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數。

另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％； PLC 每個輸出點的驅動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。

PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關量進行控制的系統中，可以用輸入總點數乘 10 字 / 點＋輸出總點數乘 5 字 / 點來估算；計數器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數量粗略估算。zui后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經驗的設計者，選擇容量時留有裕量要大些。

（ 3 ）對 I/O 響應時間的選擇

PLC 的 I/O 響應時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關量控制的系統， PLC 和 I/O 響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應問題。但對模擬量控制的系統、特別是閉環系統就要考慮這個問題。

（ 4 ）根據輸出負載的特點選型

不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優點，如導通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的方式選擇開關來選擇 PLC 的編程、監控和運行工作狀態。編程狀態時， CPU 只為編程器服務，而不對現場進行控制。編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ，主機的 CPU 完成對現場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序對現場進行控制。計算機輔助編程既能實現離線編程，也能實現在線編程。在線編程需購置計算機，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應根據需要決定。

（ 6 ）據是否聯網通信選型

若 PLC 控制的系統需要聯入工廠自動化網絡，則 PLC 需要有通信聯網功能，即要求 PLC 應具有連接其他 PLC 、上位計算機及 CRT 等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。

 西門子6ES7521-1BH50-0AA0

下表描述了制作非交叉電纜時， IE FC M12 Plug Pro 4x2 (X-coded) 的針腳分配和 TP FC 電纜 8種顏色導線之間的對應關系。通過在一個接口上交換發送和接收線對也可以制作交叉電纜

PC/PPI電纜引腳定義

關于PC/PPI電纜的詳細情況，請參考相應的《S7-200系統手冊》，在附錄A中由詳細的介紹。這里只提示關于電纜的一些有趣的細節。

目前銷售的RS-232/PPI多主站電纜（6ES7 901-3CB30-0XA0）與以前銷售的PC/PPI電纜（6ES7 901-3BF21-0XA0）略有區別，比較如下：

表1. RS-232/PPI多主站電纜

1. 本地（DCE）與遠程（DTE）模式在電纜上用DIP開關6選擇，開關位置在“ON"時為DTE模式，在“OFF"時為DCE模式。
2. 這時RTS信號總是為“ON"
 

 此電纜的RS-232端，4針和6針始終連通，即DTR/DSR是短接的。

表2. PC/PPI電纜（3BF21）

1. DCE與DTE模式在電纜上用DIP開關5選擇，開關位置在“ON"時為DTE模式，在“OFF"時為DCE模式。
2. RTS信號可以用DIP開關6在兩種狀態間選擇：開關為“ON"時為“發送 時為1 "；開關為“OFF"時為 “總是為1"。

 上述的“本地"模式相當于“DCE"模式；“遠程"模式相當于“DTE"模式。

 所謂DTE和DCE是RS-232通信中的一對設備，參見PC/PPI電纜的DTE/DCE設置。

2.4 PC/PPI電纜與CPU連接

以RS232/PPI電纜為例：步：打開Communications（通信）界面

在Micro/WIN主界面的左側瀏覽條中用鼠標單擊Communications（通信）圖標；或者在指令樹、View菜單中打開通信設置界面：

圖6. 通信設置界面

圖中：

1. 通信設置區
   Local（本地）顯示的是運行Micro/WIN的編程器（PC機）的網絡地址。默認的地址為0。
   使用Remote（遠程）下拉選擇框可以選取試圖連通的遠程CPU地址。缺省的地址為2。

2. 選中此項可以使通信設置與項目文件一起保存

3. 顯示電纜的屬性，以及連接的PC機通信口

4. 本地（編程器）當前的通信速率

5. 選中此項會在刷新時分別用多種波特率尋找網絡上的通信接點

6. 顯示當前使用的通信設備，鼠標雙擊可以打開Set PG/PC Interface界面，設置本地通信屬性

7. 鼠標雙擊可以開始刷新網絡地址，尋找通信站點

• 模塊類型

  S7-200數字量模塊有進口與國產兩種類型。進口與國產模塊在功能上沒有區別，并且在一個S7-200系統中可以混合使用。

  S7-200 數字量模塊根據模塊功能分為以下三個類型：

  • DI:數字量輸入模塊EM221

  • DO:數字量輸出模塊EM222

  • DI/DO:數字量輸入/輸出模塊EM223

  具體可參見下表所示： 

  

  注：（1）表中未標注“只有進口模塊"注釋的其它模塊都有進口與國產兩種類型的模塊 

  （2）EM223中輸入/輸出類型中：24V DC/24VDC-0.75A是指：輸入類型是直流24V,輸出類型是直流24V且每點電流為0.75A

  

   

  模塊技術規范

  在使用S7-200 數字量模塊時，我們需要了解模塊的很多的具體參數，如：輸入輸出類型、輸入輸出的點數、模塊功耗﹑輸入/輸出點額定電流等，您可以在以下文檔中獲得這些具體參數

  《S7-200可編程控制器系統手冊》附錄A 技術規范表A-12至表A-14

  如何查詢西門子產品的技術數據，請點擊 查看

  在眾多參數中，需要特別提醒您注意模塊的以下兩個重要參數：

  • 模塊的電源消耗

  • 輸出點的切換頻率

  參數1： 模塊的電源消耗：主要指模塊對5V電源和24V電源的消耗能力。

  （1） 5V電源消耗：5V電源是CPU通過I/O總線電纜供給模塊使用的，5V電源是無法通過外接電源補充和擴展的。我們需計算所有S7-200數字量模塊的5V電源消耗總和，以保證其不超過CPU 5V電源供應能力。

  （2） 24V電源消耗：部分S7-200數字量模塊的供電、數字量輸入點及輸出點需要使用24V電源。24V電源可由CPU模塊的24V DC傳感器輸出電源提供，也可外加24V DC電源。通常，我們需計算S7-200數字量模塊的24V電源消耗總和，以保證其不超過CPU模塊的電源定額或選用正確容量的24V電源模塊。

  模塊5V/24V電源消耗請參考《S7-200可編程控制器系統手冊》附錄A 技術規范表A-12 。

  5V/24V電源計算請參考《S7-200可編程控制器系統手冊》附錄B 計算電源定額。

  參數2：輸出點的切換頻率 

  S7-200數字量模塊晶體管輸出類型的DO點不能輸出高速脈沖；繼電器輸出的DO點大切換頻率為1HZ且有機械壽命，因此不能頻繁開關。

  除了以上重要參數外，還需要提醒您注意模塊連接的負載類型，尤其對于數字量輸出點連接接感性負載時，應設計保護電路。

  感性負載設計請參考《S7-200可編程控制器系統手冊》第3章 S7-200的安裝->感性負載設計指南

• 保護環境，提高競爭能力

  西門子節能環保型產品線中的節能解決方案和環保技術具有雙重優勢：對于西門子客戶而言，可通過降低能源成本和提高生產效率來增加利潤；對于將來幾代人而言，有助于保持和改善環境和生活條件。

  廣泛的環保技術和節能解決方案

  從公司的初階段開始，西門子就一直提供有助于環境保護和氣候控制的產品和解決方案。其中一個例子就是，維爾納·馮·西門子早在 1873 年就開發出一種消除工廠排放廢氣中的煙塵的技術。

  今天，西門子已擁有一個環保節能型產品線，這些產品融入了經過證明有助于客戶實施污染控制的各種技術。其中包括：

• 與類似解決方案相比能效明顯提高的產品與系統，如燃氣輪機和蒸汽輪機、低能耗燈泡以及智能樓宇管理系統。

• 采用可再生能源的系統及其組件，如風力發電站和蒸汽輪機

• 用來提供清潔用水和更純凈的空氣的環保技術

• 西門子環保節能型產品線覆蓋了整個能量轉化鏈 – 從高效率發電和配電，直至電能的使用以及綠色節能技術。每一種產品都在節能方面發揮了作用，比如我們的工業控制產品系列。

  SIRIUS 工業控制產品

  各種工業控制部件實現*協調，可大限度地降低功耗，從而在實現高效節能的系統與應用方面提供被動和主動支持。

  SIRIUS 創新產品中的組件具有極低的固有能量損耗。新一代產品預計會將能耗進一步大幅降低平均 10%。這意味著不僅能夠節約能源成本，而且還可降低控制柜中的散熱量，從而可在控制柜中實現更大的組件密度，降低所需的冷卻效率。

  SIRIUS 降低了能耗

  西門子工業控制產品系列中的幾個例子：

• 由于采用的雙金屬材料，西門子 3RV2 電機起動保護器在運行時的固有功耗與此前的產品相比要低高達 20%。

• 西門子的節能型接觸器配有一個電子線圈控制裝置。它可將功耗降低高達 92%。

• 軟起動器采用了智能化集成電流旁路電路。它可將運行功耗降低高達 92%。

• 固態過載繼電器安裝有電流互感器（而不是雙金屬件），因此，不僅具有更寬的設置范圍，而且還可將空載損耗降低高達 98%。

• 與常規饋電裝置相比，緊湊型饋電裝置中的功耗降低高達 80%。節能的原因是將多種高節能型技術組合在了一個裝置中。

• 西門子的電機控制裝置、軟起動器和電機起動器除具有控制功能外，還能夠收集電能管理數據，并通過 PROFIBUS 或 PROFINET 將數據提供給能源管理系統。一些設備還配有 PROFIenergy 行規，因此可極為方便地集成到此類項目中。

• SIRIUS 控制產品在能耗方面提供了所需的透明度，無需測量技術上的附加開支。

• 能量優化型驅動解決方案

  另外一種重要的節能途徑是在驅動解決方案中：變頻器專門用于動態過程，而在速度恒定的應用中，采取直接起動器、可逆起動器、星-三角起動器的控制裝置是更佳解決方案。例如，2 點控制器可在效率下運轉西門子的節能電機，而控制裝置中的內部損耗極低。

  與西門子變頻器結合使用時，還可實現多電機級聯，從而將兩種驅動方式的優點組合在一起。

  西門子在工業控制工程中的創新和可持續增值方面居于地位。

  SIRIUS 分斷和保護裝置可為能源管理系統提供測量數據

  現代能源管理是顯著提高機器設備生產效率的又一種方法，可大大提高所有工業領域內公司的競爭力。

  作為一種連續過程，經過精密設計的系統將會始終如一地實現能耗降低。西門子的能源管理策略基于三個階段：“識別"、“評估"和“執行"。

  相互兼容的硬件和軟件會記錄下系統中的能量流，生成可視化顯示并對能量流進行分析。這樣獲得的數據可用來對節能潛力進行初步評估，以作為智能化高效能源管理系統的基礎。

• 工業控制產品：
  SIRIUS 模塊化系統。

  SIRIUS 產品系列

  創新解決方案的基礎

  工業控制工程領域中有著很高的用戶需求：用戶需要經濟有效的解決方案，這種解決方案可以方便地集成到控制柜、配電柜以及分布式系統中，并能*地相互通信。

  為滿足這種需求，西門子提供了 SIRIUS 工業控制產品。

  SIRIUS 工業控制產品

  SIRIUS 產品系列包含負載的分斷、保護和起動所需的所有產品。用于監視、控制、檢測、命令及信號發送的產品使得這一工業控制產品系列變得更加完整。

  樓宇控制柜應該快捷、方便、靈活和節省空間。但如何才能同時滿足所有這些要求？答案是采用高達 250 kW/400 V 的*的 SIRIUS 模塊化系統，其中包括對電機和工業系統進行分斷、保護和起動所需的所有產品。

  并且，SIRIUS 模塊化系統的所有部件都具有節省空間的設計和高靈活性，并且相互間可實現協調。配置、安裝、接線和維護極為方便，節省時間。

  無論您是需要自己構建含有電機起動保護器/斷路器、過載繼電器、接觸器或軟起動器的起動裝置，還是決定選用預組裝的起動裝置，SIRIUS 都堪稱是每種應用的正確之選。

  持續的進一步開發和定期創新可確保我們的客戶擁有 SIRIUS 配備，并獲益于節能型解決方案 - 無論現在還是將來。

  系統性進一步開發 – SIRIUS 創新產品

  長期以來，SIRIUS 在范圍內已成為工業控制產品的同義詞，從一開始就是這個領域內的。SIRIUS 模塊化系統由用于對電機和工業系統進行分斷、起動、保護和監視的組件組成，代表著快速、靈活以及節省空間的控制柜結構。

  由于對主電路和控制電路進行了創新，新的 SIRIUS 模塊化系統再一次加強了其地位。

  始終如一的 SIRIUS 產品開發更好地考慮了當前市場要求，尤其是考慮了產品種類要少、靈活性更高以及節省成本與時間等方面的要求。對于公司而言，其優點是生產效率和成本效益提高。

  點擊取代了接線

  在 SIRIUS 模塊化系統產品線中，您可以找到*協調和可以靈活組合的部件，這些部件現在更易于安裝：只需插入到位、連接和點擊，即大功告成！

  復雜的接線以及伴隨的接線錯誤已成為過去的事情。對于用戶來說，這就意味著時間與成本的顯著節約。

  全面創新

  電流高達 40 A、規格為 S00 和 S0 的 SIRIUS 模塊化系統在主電路和控制電路方面進行了全面改進。因此，創新的基本部件（如電機起動保護器和接觸器）具有眾多優點，無論是現在還是將來，都可用于對裝置進行優化。創新常常體現在細微之處。例如，同樣的設計能夠提供更高的功率，并在基本單元中組合進多種功能，從而大大節省了空間。

  同時，創新實現了*的靈活性。無論客戶裝置是需要直接起動、可逆起動或星-三角起動，還是要將經過測試的組合裝置或配有緊湊型起動器的“多功能合一"解決方案用于軟起動或頻繁起動，SIRIUS 模塊化系統均能夠勝任。

  新產品進展中的另一個重要方面是裝置可用性的提高。將來，該模塊化系統中的 SIRIUS 組件甚至可用來以極低的成本對應用進行監視。選擇性裝置監視會變得十分簡單 – 電流監控繼電器直接集成在電機起動器中，或通過與 AS-Interface 或 IO-Link 之間的電機起動器連接從控制器進行組態。

  這些創新是對今天的 S00 至 S12 模塊化系統（高達 250 kW/400 V）的*低端產品補充，針對控制柜結構提供了眾多新的選擇。

  提高控制柜安裝的效率

  新型 SIRIUS 模塊化系統在組裝與處理、應用監視、與控制器的連接以及整個裝置生命周期中所提供的客戶支持等方面具有諸多亮點。

  新型 SIRIUS 模塊化系統的這些創新加在一起提供了眾多可能性，可在控制柜安裝中實現效率。