西門子6ES7416-3ER05-0AB0     西門子6ES7416-3ER05-0AB0     

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  可編程邏輯控制器實質是一種于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：

  一、電源

  可編程邏輯控制器的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 10%( 15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去

  二、*處理單元(CPU)

  *處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，zui后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。

  為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。

  三、存儲器

  存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。

  存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

  四、輸入輸出接口電路

  1．現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現場控制的接口界面的輸入通道。

  2．現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。

  五、功能模塊

  如計數、定位等功能模塊。

  六、通信模塊

  用于組裝容錯控制系統的軟件包

   

• 設計用于帶單通道分布式 I/O 的控制系統

• 適用于對切換速度要求較低的應用，如水力發電廠、冷卻回路、交通流量、液位以及數據采集的控制

• 因使用標準 S7-300 和 S7-400 組件而成本較低

• 通過冗余配置的 PROFIBUS DP 進行 I/O 鏈接

• 可選擇通過 WinCC 操作員站進行控制

Area of application

通過“Software Redundancy”軟件包，可使用 S7-300 和 S7-400 的標準硬件組件來組裝容錯控制系統。

Software Redundancy 可用于對切換速度要求不高的應用，例如：

• 自來水廠和水處理廠的控制

• 冷卻回路的控制

• 交流流量的監視與控制

• 溫度或液位的監視與控制

根據應用，可整個過程或它的某些部分進行冗余設計。

以下故障可得到控制：

• *控制器中的冗余組件（PROFIBUS DP 主站接口、電源）的故障

• 因硬件故障或軟件錯誤引起的 CPU 故障

• 兩個*控制器之間的冗余鏈路中斷

• 與分布式 I/O 相連的冗余 PROFIBUS DP 鏈路之一中斷

Design

冗余控制系統可使用 Software Redundancy 軟件包進行如下配置：

• 也可組合使用兩個 S7-300（CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 DP、CPU 315-2 DP、CPU 316-2 DP、CPU 318-2 DP 或更高）或 S7-400（主站和保留，所有 CPU）*控制器；兩個設備上的
  用戶程序和 Software Redundancy 程序包

• 單通道分布式 I/O，交換式，包括帶兩臺 IM 153-2 的 ET 200M 分布式 I/O 設備。

• *控制器的冗余鏈路：
  通過 MPI、PROFIBUS DP 或工業以太網；可使用現有通訊鏈路。

• 可選：
  非冗余 I/O，集中或分布式

• 可選：
  用于方便地控制和監視冗余功能的 WinCC 操作員站（供貨范圍內包括 WinCC 畫面塊）

Functions

軟件冗余性：

• 從出故障的*控制器（主站）自動切換到后備*控制器。

通過 WinCC 操作員站進行操作：

• 請求切換

• 冗余功能 ON/OFF（/禁用切換）

• 顯示冗余耦合的狀態

• 顯示 ET 200M 從站的狀態

操作模式

發生故障時，“Software Redundancy”軟件包將啟動從主*控制器到后備控制器的切換：

• 切換過程中：
  由于控制器輸出被凍結，因此對過程沒有影響

• 切換之后：
  基于zui后獲得數據將過程繼續。數據可能已落后了幾個周期，因此只能用于較慢的過程。

從主站發生故障到過程繼續進行之間的切換時間取決于幾個因素：

• 所用 CPU 的通訊性能

• 主設備/后備設備連接所使用的通訊介質、連接類型和傳輸速率

• 要傳輸的數據量

• 故障原因

• 冗余 PROFIBUS DP 的傳輸速率

• 冗余 PROFIBUS DP 上的從站數量

例如，對于由兩個 414-2 DP CPU 和四個 ET 200 站（要傳輸 4 KB 數據）組成的系統，切換時間如下：

可編程控制器是由現代化生產的需要而產生的，可編程序控制器的分

西門子PLCS7-200系列

西門子PLCS7-200系列

類也必然要符合現代化生產的需求

。一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結構特點去分類。

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控制規模

可以分為大型機、中型機和小型機。

西門子PLCS7-300系列

西門子PLCS7-300系列

小型機: 小型機的控制點一般在256點之內,適合于單機控制或小型系統的控制。

西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數字量248點；模擬量35路 。

中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控，它適合中型或大型控制系統的控制。

西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數字量1024點；模擬量128路 ；網絡PROFIBUS；工業以太網；MPI。

大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術運

西門子PLCS7-400系列

西門子PLCS7-400系列

算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監控。

西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；

存貯器512k ；I/O點12672；

控制性能

可以分為***機、中檔機和低檔機。

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低檔機

這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數量比較少。

比如，德國SIEMENS公司生產的S7-200就屬于這一類。

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中檔機

這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復雜的三角函數、指數和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

比如，德國SIEMENS公司生產的S7-300就屬于這一類。

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***機

這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數運算、指數運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數量很多，輸入和輸出模塊的種類也很***。這類可編程序控制器可以完成規模很大的控制任務。在聯網中一般做主站使用。

比如，德國SIEMENS公司生產的S7-400就屬于這一類。

• 如果 CPU 通過 PROFIBUS DP 進行連接：1.2 s

• 如果 CPU 通過 MPI 進行連接：1.5 s