西門子PLC模塊模擬量輸入SM331

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西門子S7-300模擬量輸入模塊SM331

模擬量輸入模塊將從過程發(fā)送來的模擬信號轉換成供PLC內部處理用的數(shù)字信號。

該模塊具有如下特點：

分辨率為9到15位+符號位（用于不同的轉換時間），可設置

不同的測量范圍;
通過量程模塊可以機械調整電流/電壓的基本測量范圍。用PG上的STEP 7硬件組態(tài)工具可進行微調。

中斷能力;
模塊把診斷和超限中斷發(fā)送到可編程控制器的CPU中。

診斷;
模塊向CPU發(fā)送詳細的診斷信息。

西門子S7-300模擬量輸入模塊SM331

德國西門子（SIEMENS）公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網絡，HMI人機界面，工業(yè)軟件等。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網絡通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。

    S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統(tǒng)內，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

西門子PLC模塊模擬量輸入SM331

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。

S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。

4． 工業(yè)通訊網絡西門子PLC模擬量輸入模塊SM331

通訊網絡是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網絡平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的*性通訊，“SIMATIC NET”是全部網絡系列產品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù)，有標準的接口并且相互之間*兼容。

5． 人機界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工業(yè)軟件

西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類：

（1）編程和工程工具  編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。

（2）基于PC的控制軟件  基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器*兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。

（3）人機界面軟件  人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應用于機器級的ProTool，另一種是應用于監(jiān)控級的WinCC。

ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。西門子PLC模擬量輸入模塊SM331

WinCC是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設計適合于廣泛的應用，可以連接到已存在的自動化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產過程。

S7-300是模塊化小型PlC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。其模塊化結構設計使得各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。系統(tǒng)組成*處理單元(CPU)：各種CPU有不同的性能，例如，有的CPU上集成有PROFIBUS—DP通訊接口等。信號模塊(SM)：用于數(shù)字量和模擬量輸入／輸出。通訊處理器(CP)：用于連接網絡和點對點連接。功能模塊(FM)：用于高速計數(shù)，定位操作(開環(huán)或閉環(huán)定位)和閉環(huán)控制。負載電源模塊(PS)：用于將SIMATICS7—300連接到120／230V交流電源，或24／48／60／110V直流電源。接口模塊(1M)：用于多機架配置時連接主機架(CR)和擴展機架(ER)。S7—300通過分布式的主機架(CR)和3個擴展機架(ER)，可以操作多達32個模塊。運行時無需風扇。SIMATICS7—300適用于通用領域：高電磁兼容性和強抗振動，沖擊性，使其具有zui高的工業(yè)環(huán)境適應性。功能SIMATICS7—300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：高速的指令處理：0．1—0．6u s的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內開辟了全新的應用領域。浮點數(shù)運算：用此功能可以有效地實現(xiàn)更為復雜的算術運算。方便用戶的參數(shù)賦值：一個帶標準用戶接口的軟件工具給所有模塊進行參數(shù)賦值。人機界面(HMl)：方便的人機界面服務已經集成在S7—300操作系統(tǒng)內、因此人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面(HMl)從S7—300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送。診斷功能：CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件(例如：超時、模塊更換等)。口令保護：多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改，操作方式選擇開關：操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式。這樣就防止非法刪除或改寫用戶程序 組態(tài)軟件面對的對象是控制組態(tài)軟件，其運行于Windows環(huán)境下，并與任何自動化的控制系統(tǒng)均可以兼容。將組態(tài)軟件同PLC控制系統(tǒng)組合在一起，并利用計算機模擬技術，就可實現(xiàn)對PLC控制系統(tǒng)的整體模擬和調試。當前，PLC控制系統(tǒng)的應用領域越來越廣，特別是在工業(yè)現(xiàn)場的應用。其檢測和修正方面的優(yōu)點，在提升現(xiàn)場調試效率的同時，也使得調試的風險和費用大大的降低。實現(xiàn)基于組態(tài)軟件PLC控制系統(tǒng)的設計，使設計能夠實現(xiàn)其控制性能zui大化的發(fā)揮，即是文中討論的重點內容。

1 組態(tài)軟件的含義和特點概述

    1.1 組態(tài)軟件的含義概述

    人們對于監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求日漸提升，在要求操作簡單、可靠性高、界面友好、實用性高的同時，也開始向開發(fā)周期短，便于擴充、更改、升級等方面拓展。而這些不斷升級的性能都是由檢測系統(tǒng)的設計和研發(fā)來實現(xiàn)的。運用計算機的程序語言去進行一個監(jiān)控系統(tǒng)的大型軟件的編制是一件費時、費力的工作，不僅研發(fā)成本高、通用性差、研制周期長，而且對于系統(tǒng)的升級和擴充也很不方便，難以進行相關的推廣及應用，而比較好的選擇就是運用控制系統(tǒng)的各種軟件包，也就是文中所說的組態(tài)軟件。

    1.2 組態(tài)軟件的特點概述

    在監(jiān)控系統(tǒng)中，組態(tài)軟件是作為系統(tǒng)收集和處理的中心環(huán)節(jié)而存在的，是數(shù)據(jù)的轉發(fā)中心和監(jiān)控中心。在組態(tài)軟件運行狀態(tài)下通過各種檢測、監(jiān)控設備共同構成了快速的控制中心。組態(tài)軟件是一種面向數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的平臺工具，其實質項目相當豐富，使用功能十分強大，并且方式靈活。其作為控制過程和數(shù)據(jù)采集的專項軟件，運用計算機，為實施過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和生產控制提供優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境和基礎平臺。組態(tài)軟件的專業(yè)性很強。某種領域中往往只適合一種組態(tài)軟件的應用。在控制系統(tǒng)引入組態(tài)軟件，可以起到簡化軟件編程和算法設計的目的，有效解決知識水平同現(xiàn)場操作技術間的矛盾，工作效率大大提升。

2 遠程監(jiān)控層機構的虛擬控制系統(tǒng)

    一般情況下，控制系統(tǒng)分為監(jiān)控層、控制層和管理層3種層次結構。在監(jiān)控層中，其硬件主要為IPC，運用組態(tài)軟件來實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、安全和報警機制、動畫顯示、流程控制、企業(yè)監(jiān)控、報表輸出及趨勢曲線實時運行；控制層中主要是PLC發(fā)揮作用。PLC具有很強的抗*力和可靠性，能夠很好的適用于現(xiàn)場要求，其相關配置發(fā)展十分迅速。運用組態(tài)軟件網絡平臺，實現(xiàn)了其網絡控制的功能，用戶通過IE瀏覽器來進行對本地監(jiān)控機的訪問，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場運行情況的控制，在客戶端對各種報表和數(shù)據(jù)進行打印。進而構成了具有完整監(jiān)控管理層、控制層及遠程監(jiān)控層機構的虛擬控制系統(tǒng)。

3 PLC控制系統(tǒng)設計實現(xiàn)的意義及前景

    3.1 PLC控制系統(tǒng)設計實現(xiàn)的意義

    基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)具有很好的擴展性，持續(xù)擴展下利用通信實現(xiàn)對組態(tài)工程中數(shù)據(jù)的采集，隨后將其發(fā)布于網上，就實現(xiàn)了局域網下的同步控制。基于組態(tài)軟件的PLC控制系統(tǒng)的*性亦十分突出，采用的均是*的通信和網絡控制技術，從而用虛擬的設備對實際設備進行替代。實現(xiàn)這一控制系統(tǒng)的設計，使得客戶能夠通過客戶端對現(xiàn)場數(shù)據(jù)、報表進行瀏覽，并且對現(xiàn)場運行情況加以控制，工作人員在現(xiàn)場之外就能夠對設備的實際運行情況有所了解，并實時傳達指令，在其控制之下達到同現(xiàn)場操作一樣的效果。

    3.2 PLC控制系統(tǒng)設計實現(xiàn)的前景

    通過計算機設備來對現(xiàn)場設備進行模擬，從而起到降低教學成本的目的。可以提供相比于現(xiàn)場更為方便、豐富的監(jiān)控、調試功能；可以對其PLC功能不斷擴展，以*技術為支撐，從而提供、zui全的監(jiān)控功能。將硬件軟化本身就很具有創(chuàng)造力，使得組態(tài)動畫界面更加形象，不斷提升自身的性能，使其成為監(jiān)控領域不斷前進的動力，實現(xiàn)技術領域的與時俱進。PLC監(jiān)控系統(tǒng)使對現(xiàn)場設備的模擬更加的靈活、方便和豐富，可以對不適合現(xiàn)場操作的實驗進行模擬和調試。