巢湖西门子PLC代理商

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硬件需求及接线

2.1. 硬件需求
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与MM440变频器的通信。
本例中使用的PLC硬件为：
1） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
2) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
3) CSM 1277 ( 6GK7 277 -1AA00 - 0AA0)
本例中使用的MM440变频器硬件为：
1） MM440 （ 6SE6440 - 2AB11 - 2AA1 ）
2） MICROMASTER 4 ENCODER MODULE （ 6SE6400 - 0EN00 - 0AA0 ）
3） SIEMENS MOTOR （ 1LA7060 - 4AB10 - Z ）
4） USS 通信电缆 ( 6XV1830 - 0EH10 )

2.2. 接线
建议使用西门子的网络插头和PROFIBUS电缆。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西门子网络插头。
PROFIBUS 电缆的红色导线B 即 RS 485 信号 +，此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 P+；绿色导线A 即 RS485 信号 -，此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 N-。

 
图1：MM440接线端子                                      表4：MM440端子定义

因为MM 440 通信口是端子连接，PROFIBUS电缆不需要网络插头，而是剥出线头直接压在端子上。如果还要连接下一个驱动装置，则两条电缆的同色芯线可以压在同一个端子内。PROFIBUS电缆的红色芯线应当压入端子 29；绿色芯线应当连接到端子 30，如图1、表4所示。完整接线图如图2所示。

图2： S7-1200与MM440接线图

a. 屏蔽/保护接地母排，或可靠的多点接地。此连接对抑制干扰有重要意义。
b. PROFIBUS 网络插头，内置偏置和终端电阻。
c. MM 440 端的偏置和终端电阻。
d. 通信口的等电位连接。可以保护通信口不致因共模电压差损坏或通信中断。
e. 双绞屏蔽电缆（PROFIBUS）电缆，因是高速通信，电缆的屏蔽层须双端接地（接 PE）。
注意，以下几点对网络的性能有极为重要的影响。几乎所有网络通信质量方面的问题都与未考虑到下列事项有关：

•偏置电阻用于在复杂的环境下确保通信线上的电平在总线未被驱动时保持稳定；终端电阻用于吸收网络上的反射信号。一个完善的总线型网络必须在两端接偏置和终端电阻。
• 通信口 M 的等电位连接建议单独采用较粗的导线 ，而不要使用 PROFIBUS的屏蔽层，因为此连接上可能有较大的电流，以致通信中断。
• PROFIBUS 电缆的屏蔽层要尽量大面积接 PE。一个实用的做法是在靠近插头、接线端子处环剥外皮，用压箍将裸露的屏蔽层压紧在PE 接地体上（如 PE 母排或良好接地的裸露金属安装板）。
• 通信线与动力线分开布线；紧贴金属板安装也能改善抗干扰能力。驱动装置的输入/输出端要尽量采用滤波装置，并使用屏蔽电缆。
• 在 MM 440的包装内提供了终端偏置电阻元件，接线时可按说明书直接压在端子上。如果可能，可采用热缩管将此元件包裹，并适当固定

 下面艾特贸易网用一个简单的例子来说明plc的循环工作过程。按钮SB1和SB2的常开触点分别接在输入模块上I0.1和I0.2对应的输入端，接触器KM的线圈接在输出模块上Q4.0对应的输出端。
   图1的梯形图中的I0.1与I0.2是输入变量，Q4.0是输出变量。梯形图中的I0.1与过程映像输入位I0.1和接在对应的输入端的SB1的常开触点相对应，梯形图中的Q4.0与过程映像输出位Q4.0和接在对应的输出端子的输出模块内的输出电路相对应。 

    图1    PLC外部接线图与梯形图
   梯形图以指令的形式储存在PLC的用户程序存储器中，图1中的梯形图与下面的3条指令相对应，“//”之后是该指令的注释：
    A    I   0.1    //接在左侧“电源线”上的I0.1的常开触点
    AN    I   0.2    //串联的I0.2的常闭触点
    =    Q   4.0    //Q4.0的线圈
    A（And，与）指令表示常开触点串联，AN( AndNot)指令表示常闭触点串联，赋值指令“=”表示将逻辑运算的结果传送给指定的地址。图1-5中的梯形图完成的逻辑运算为 

   在读取输入模块阶段，CPU将SB1和SB2的常开触点的ON/OFF状态读入对应的过程映像输入位，外部触点接通时将二进制数1存入过程映像输入位，存入0。
    执行第1条指令时，从过程映像输入位I0.1中取出二进制数。
   执行第2条指令时，取出过程映像输入位I0.2中的二进制数，因为是常闭触点，将取出的二进制数取“反”，与I0.1对应的二进制数相“与”，电路的串联对应“与”运算。
    执行第3条指令时，将前面的二进制数运算的结果送人过程映像输出位Q4.0。
   在数据写入输出模块阶段，CPU将各过程映像输出位中的二进制数传送给输出模块，并由后者将数据锁存起来。如果过程映像输出位Q4.0中存放的是二进制数1，外接的KM的线圈将通电，将断电。
   图1中I0.1、I0.2和Q4.0的波形图中的高电平表示按下按钮或KM的线圈通电，当t<t1时，读入过程映像输入位I0.1和I0.2的均为二进制数0，此时过程映像输出位Q4.0中存放的亦为0，在程序执行阶段，经过上述逻辑运算过程之后，运算结果仍为Q4.0=0，KM的线圈处于断电状态。在f<t1区间，输入、输出信号的状态没有变化，用户程序仍一直反复不断地执行着。t=t1时按下按钮SB1，I0.1变为1状态，经逻辑运算后Q4.0也变为1状态，在输出处理阶段，将Q4.0对应的过程映像输出位中的1送到输出模块，输出模块中与Q4.0对应的物理继电器的常开触点接通，接触器KM的线圈通电

描述：
本条目描述了使用工业以太网通信处理器时对自动协商和自适应功能需要注意的事项。
通信处理器总是尽可能使用强快的控制模式。要理解下面的说明，有必要先解释几个在协商 LAN 工作模式时与 LAN 控制器可能状态相关的术语。
 

表 1：术语解释

所有支持 10MBit/secand 100MBit/sec 的工业以太网通信处理器都支持自动协商和自适应。该机制用于自动识别两个通信伙伴设备间有效的工作模式。通信伙伴设备通常是指通信处理器或网络组件。

下列工作模式可以进行协商：
 

表 2: 可能的波特率和工作模式概览

工作模式的含义

• 全双工意味着双向的数据交换是可能的，在网络上，通信伙伴中每一个都可以独立于另一个发送数据。

• 半双工时，也可以进行双向的数据交换。在网络上，在同一时刻，在两个组件间，只可以有一个数据在一个方向进行传输。两个组件间不能在同一时刻进行双向数据交换，必须按顺序进行。

该方法的目的
其目的在于要获得高可能的波特率和可能的工作模式，也就是波特率为 100 MBit工作模式为全双工。

必须区分两种协商 LAN 工作模式的途径。从 2001 年 8 月起，该机制保证了自动连接到几乎所有伙伴站点。下面描述了不同版本 V1 和 V2 的差别，也描述了哪个固件版本模块属于哪一组。

提示：
自动协商是100 MBit/sec 的属性。对只有一个 AUI 接口或一个只支持 10MBit/sec 的 ITP 接口或通过硬件固定预选择的模板，不支持自动协商。

协商程序 V1 的描述：
启动模块后，通信处理器执行自动协商如果通信伙伴支持，那高可能的工作模式将被确定下来，主动通信处理器将推荐 100MBit/sec 全双工模式，如果需要，将切换到对方支持的工作模式。

如果由于通信伙伴不支持自动协商而没有收到应答，那么将切换到"自动切换" 模式，这与 10 MBit/sec 半双工是一样的，这是通信处理器的缺省模式。

所有只支持 10MBit/sec 半双工的通信组件都不会对自动协商作出应答，这之后通信仍然可以进行，因为伙伴站点被设置到缺省模式。

如果在启动完成后，没有发现通信伙伴，将激活缺省模式。如果稍后通信伙伴作出响应，将建立一个 10MBit/sec 的连接。之后，通信处理器发起另一个自动协商行为, 因为对方可能支持超过 10MBit/sec.
如果双方支持100MBit/sec 全双工 ，那双方将以100MBit/sec 全双工通信。
如果通信处理器没有得到应答，它将保持 10 MBit/sec 半双工模式。

提示：
如果通信伙伴只支持 100MBit/sec 全双工，譬如OMC（光介质转换器），也要进行自动协商, 此时要区分两种情况：

• 在通信伙伴双方启动时，通信处理器将以 100 MBit/sec 全双工发起*次自协商，并将识别出 100MBit/sec 波特率和全双工工作模式。

• 如果 100 MBit/sec 组件稍后才连接上，通信处理器此时已经处于自动切换模式，这是*次没有成功自协商的结果，此时需要以 10 MBit/sec 进行连接。由于通信伙伴（OMC）不支持10 MBit/sec，连接将永远不能建立。

支持自动协商 V1 的模板：

 表3: 支持自动协商 V1 的模板

协商程序V2的描述：

针对 OMC 的特性，对通信处理器完成了下述的改变：
在启动完成后并且没有连接的情况下，通信处理器在自动切换和自动协商 之间周期性的切换。这样，在任何情况下都可以与通信的组件建立连接。所有上述情况都可以解决。
特点：  
当切换时，模板上 FAST-LED 将慢闪。
如果通信处理器通过 AUI 电缆接受报文，其终将进入 AUI 状态(对应于 10 MBit/sec 半双工）。Autoswitching启动，以识别可能以双绞线进行的 10 MBits 连接。
如果双绞线的连接被识别，将开始自动协商，以期在通信伙伴间建立更高可能的工作模式。

支持自动协商V2的模板：
所有工业以太网 CP, 除了表3中所列的，都支持自动协商 V2.

提示：
如果已经协商确定或项目规划确定 "100 MBit/sec 全双工"工作模式，可能出现零星的报文丢失。这只会在要求很高，CP 本身需要处理大量报文通信的情况下发生。
如果该 CP 有多个通讯伙伴可以异步进行数据接收发送，是该影响可能被放大。

上述情形对下述工业以太网通信处理器适用：:
 

表 4: 全双工模式受限的模板

结果表现为连接暂时中断。由于报文丢失，通信伙伴会在传输层等待一个确认信号，而该信号不会得到。大约1秒后，通信伙伴站点会重发后的报文，而通信得以继续。这样导致性能下降，但由于传输层提供报文重发，连接既不会关闭，报文也不会丢失。

补救措施：
通信伙伴 (CP 和网络组件) 必须固定设为不等于 "100 Mbit/sec 全双工"，这意味着不进行自动协商。此处重要的是通信双方都要设为固定的，否则在这两个通信伙伴间会有不同的工作模式。
该现象不会发生在表4中所列固件版本之后的通信处理器和现在的工业以太网 CP.没有哪个模式会丢报文