（参考幻灯片）S7-1500控制-学习.pptx

S7-1500_CPU,标准型,安全型,紧凑型,分布型,1,CPU1512C,CPU1511C,集成运动轴,模块宽度,位运算时间,工作存储器数据存储器,网络接口,CPU种类,upto128,upto96,upto30,upto30,upto6,upto6,upto6,upto6,175mm,175mm,70mm,70mm,35mm,110mm,85mm,35mm,1ns,2ns,10ns,30ns,40ns,48ns,60ns,60ns,4/6MB10/20MB,2/3MB8MB,1/1,5MB5MB,500/750KB3MB,300/450KB1,5MB,250KB1MB,175KB1MB,150/225KB1MB,1518F-4PN/DP,1517F-3PN/DP,1516F-3PN/DP,1515F-2PN,1513-1FPN,1512C-1PN,1511C-1PN,1511-1FPN,CPU1518(F),CPU1517(F),CPU1516(F),CPU1515(F),CPU1513(F),CPU1511(F),1,1,2,3,1,1,2,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,1,S7-1500的种类,37959_84218_84226_84,PROFIBUS,PROFINET/IE,AdvancedController,2,S7-1500_标准型CPU扩展,3,S7-1500-模块标识及维护,模块标识和维护数据(I&M)标识和维护(I&M)数据是指存储在某个模块中的信息，该信息有助于检查工厂组态、查找工厂中的硬件更换并消除错误。标识数据（I数据）是设备的只读静态信息。维护数据（M数据）信息与设备相关，例如，安装位置或日期。维护数据在组态期间创建并随后写入模块中,I&M0：数据是设备的设备特定基本信息，包含制造商ID、订货号、序列号以及硬件和固件版本等信息。只能对I&M0数据进行读取访问。该信息还可以通过设备的“在线与诊断”视图显示在TIAPortal中。I&M1：数据包含设备的功能描述和位置ID，即，有关设备在工厂中设计方式的信息。I&M2：数据包括安装日期，即有关设备何时安装在工厂中的信息。I&M3：数据包含有关已安装设备的其它信息。其它信息是自由文本，可以根据需要进行分配。,模块标识和维护数据组态,I&M1,I&M1,I&M2,I&M3,4,S7-1500-模块标识及维护,读取标识及维护数据,0:来自I&M0数据11:来自I&M1数据12:来自I&M2数据13:来自I&M3数据,存储读取I&M数据的区域I&M0的数据可以定义结构体数据区保存I&M1-3的数据可以定义数组/字符串保存。,硬件标识符,5,SIMATICS7-1500,输入输出模块使用,S7-1500-模块简写,7,S7-1500-DI,1,2,3,5,4,6.HFV2.1.0或更高版本通道0和1具有计数功能,6,开关量传感器的常用2中种：1，两线式两根线既是电源线又是信号线；2，三线式的两根线是电源线，一根线是信号线；电源地与信号地共地；,8,S7-1500-DI相关知识,使用PNP型传感器，无信号时，24V与0V之间不形成回路，内部信号为0。有信号时，24V与0V之间形成回路，内部信号为1。使用NPN型传感器，无信号时，由于接近开关内部输出端与24V间的电阻很大（100k），无法提供电耦合器件所需要的驱动电流，需要增加上拉电阻。PLC内部24V与0V之间，通过光电耦合器件、限流电阻、上拉电阻经COM公共端构成电流回路，此时PLC内部信号和接近开关发出的状态相反，内部信号为1。有信号时，上拉电阻下端为0V，光电耦合器件无电流，内部信号为0。上拉下电阻要根据内部光电耦合器件驱动电流、限流电阻阻值计算1.5-2k。,PLC漏型模板输入,传感器PNP/NPN,PLC源型模板输入,使用NPN型传感器，无信号时，24V与0V之间不形成回路，内部信号为0。有信号时，24V与0V之间形成回路，内部信号为1。使用PNP型接近开关时，无信号时，由于接近开关内部输出端与0V间的电阻很大（100k），无法提供电耦合器件所需要的驱动电流，需要增加下拉电阻，PLC内部24V与0V之间，通过光电耦合器件、限流电阻、下拉电阻经COM公共端构成电流回路，此时PLC内部信号和接近开关发出的状态相反，内部信号为1。有信号时，下拉电阻上端为24V，光电耦合器件无电流，内部信号为0，未发信时，内部信号为1。,9,S7-1500-DI接线图,10,S7-1500-DI模块组态1,与CPU的启动项相互影响，CPU侧选3，模块选2，CPU则无法启动。,只需在1个通道中组态无电压诊断,0=值不正确,1,2,3,用来评估输出值是否有效输入ON时，评估位才会ON,PNIO时可用分成多段字节,对编码器的短路检测,PNIO时可用，把I状态拷贝多个MSI状态，被I_controller共享,11,S7-1500-DI模块组态2,组态通道,组态诊断,组态硬件中断,1，如下图输入点是无效的2，如果PIP1分在OB1中，对其他OB是否有效？,12,S7-1500-DQ,1,2,13,S7-1500-DQ,14,S7-1500-DI/DO,15,S7-1500-DQ模块组态1,组态CPU的启动项,组态模板,用来评估输出值是否有效没有异常时，评估位ON,0=值不正确,16,S7-1500-DQ模块组态2,17,S7-1500-AI,1,2,18,S7-1500-模拟量信号接法,2线制接法：导线电阻加在电桥单臂中，影响测量精度3线制接法：导线电阻加在电桥双臂中，导线阻值带来的作用相互抵消，提高测量精度4线制接法：当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，即可通过计算得出电阻值。,模拟量信号接法,模拟量信号屏蔽,单端屏蔽接地只能衰减低频干扰。在下列情况建议单端接地：1、不允许安装等电位导体2、传送模拟信号时双端屏蔽接地能很好的抑制高频干扰。通常需要安装一个等电位导体防止不等电位电流流过两端连接的屏蔽层。1、动力电缆线两边接地，电机端的PE必然要接在驱动端的PE上，并最终接入机箱内的大地汇流排；2、数字信号或差分信号主张双端接地3、变频器的动力电缆要双端接地。,干扰信号：干扰源和信号线形成效成电容的两极。一边有电压波动会通过电容感应到另一端。增加屏蔽层可以破坏此等效电容，从而切断干扰通路。,19,S7-1500-AI-AI8xU/I/RTD/TCST电压电流接法,电压测量,4线制电流测量,2线制电流测量,没有0-10V，因为相对于300PLC模块的13/14位分辨率更高。,20,S7-1500-AI热电阻热电偶相关概念,电阻式传感器：把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位式传感器和压阻传感器等。,热电阻传感器：RTD（ResistanceTemperatureDetector）电阻温度探测器，是中低温区（-200-500C）最常用的一种温度检测器，测温原理是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。PTxxx：(铂热电阻)，电阻温度系数分散性小，其精度高、线性好、灵敏度也比较高，常用范围为-200850。Nixxx：(镍热电阻)，热电阻温度系数大，灵敏度高。常用范围-60-180C。分度号：热电阻分度号主要有Pt100、Pt1000、Pt10、Pt800、Pt500等铂电阻；Cu10、Cu50、Cu100等铜电阻；镍NI120、NI500、NI1000等镍电阻，PT100铂电阻在0时是100欧，NI1000镍电阻在0时是1000欧。热电阻温度系数：温度变化1时，变化的电阻值和原来电阻值的比，非常量，常取平均值。如Pt100的电阻值是100欧姆【零度】，100度时电阻值138.5欧姆，Pt100的温度系数为38.5/100/100=0.003851。,热电阻式测量电路：传统的不平衡电桥作为电阻温度变送器(如铜热电阻、铂热电阻等)的测量电路。,2线制接法：导线电阻加在电桥单臂中，影响测量精度3线制接法：导线电阻加在电桥双臂中，导线阻值带来的作用相互抵消，提高测量精度4线制接法：当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，即可通过计算得出电阻值。,21,S7-1500-AI热电阻热电偶相关概念,摄氏度（C）：摄氏温标的温度计量单位。指在1标准大气压下，纯净的冰水混合物的温度为0度，水的沸点为100度，其间平均分为100份，每一等份为1度，记作1。华氏度（F）：选取氯化铵和水的混合物的冰点温度（即盐水结冰的温度）为温度计的零度，人体温度为温度计的100度，把水银温度计从0度到100度按水银的体积膨胀距离平均分成100份，每一份为1华氏度，记作“1”。华氏度=32+摄氏度1.8开尔文（T）:以绝对零度作为计算起点的温度，即将水三相点的温度准确定义为273.15K后所得到的温度，过去称为绝对温度。开尔文温度常用符号T表示，其单位为开尔文，定义为水三相点温度的1/273.15,常用符号K表示。开尔文温度和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数273.15，即T=t+273.15（t是摄氏温度的符号）。,22,S7-1500-AI热电阻热电偶相关概念,热电偶传感器：TC（thermocouple）两种不同的导体组成一个回路，只要两结点处的温度不同，回路中将产生一个电动势，这种现象称为“热电效应”，两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。常用范围2001300,23,S7-1500-AI热电阻热电偶相关概念,热电偶传感器基本定律定律1：由2种均质金属材料A与B所形成的热电偶回路中，热电势E与接点处温度t1、t2的相关函数关系，不受A与B之中间温度t3与t4之影响。定律2：A与B所形成之热电偶回路两接合点以外的任意点插入均质的第三金属C，C之两端接合点之温度t3若为相同的话，E不受C插入影响。定律3：任意数的异种金属A、B、CG所形成的封闭回路，封闭回路之全体或是全部的接合点保持在相等的温度时，此回路的E=0定律4：A与B所形成之热电偶，两接合点之温度为t1与t2时之E为E12，t2与t3时之E为E13的话，E12+E23=E13。此时，称t2为中间温度。以中间温度t2选择如0这样的标准温度，求得相对0任意的温度t1、t2、t3tn之热电动势，任意两点间之热电动势便可以计算求得,24,S7-1500-AI热电阻热电偶相关概念,热电偶温度补偿：热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0时分度的。在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在0不变，而热偶电势既决定于热端温度，也决定于冷端温度。所以，如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差。为了消除这种误差，必须进行冷端温度补偿。热电偶温度补偿方法：1冷端恒温法一般热电偶定标时冷端温度以0为标准。因此，常常将冷端置于冰水混合物中，使其温度保持为恒定的0。在实验室条件下，通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中，是冷端保持0。2补偿导线法为了使热电偶冷端温度保持恒定（最好为0），可将热电偶做的很长，使冷端远离工作端，并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方。但这种方法使安装使用不方便，而且可能耗费许多贵重的金属材料。因此，一般使用一种称为补偿导线的连接线将热电偶冷端延伸出来。这种导线在一定温度范围内（0150）具有和所连接的热电偶相同的热电性能，若是用廉价金属制成的热电偶，则可用其本身的材料作为补偿导线，将冷端延伸到温度恒定的地方。,3补偿电桥法补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。R1=R2=R3=RCu。当冷端温度变化时，RCu随温度改变，破坏了电桥平衡，产生一不平衡电压U，此电压则与热电势相叠加，一起送入测量仪表。适当选择Rs的数值，可是电桥产生的不平衡电压U在一定温度范围内基本上能补偿由于冷端温度变化而引起的热电势变化值。这样，当冷端温度有一定变化时，仪表仍然可给出正确的温度示值。,25,S7-1500-AI热电阻热电偶相关概念,西门子模块的内部补偿和外部补偿内部补偿：使用模板的内部温度为参比接点进行补偿，再由模板进行处理，直接用补偿导线连接热电偶到模拟量板输入端；外部补偿：使用热电阻采集参比接点温度，再由模板进行处理；如果参比接点温度恒定可以不要温度参考。,26,S7-1500-AI-AI8xU/I/RTD/TCST电阻电偶接法,2/3/4线制(热)电阻测量,热电偶测量,热电偶测量,27,S7-1500-AI-AI8xU/IHS电压电流接法,电压测量,4线制电流测量,2线制电流测量,28,S7-1500-AI-4xU/I/RTD/TCST,电压测量,4线制电流测量,2线制电流测量,2线制电阻测量,热电偶测量,热电偶测量,3/4线制电阻测量,29,S7-1500-AI模块组态1,组态模板,用来评估输出值是否有效没有异常时，评估位ON,30,S7-1500-AI模块组态2,可以组态2组上限，下限,标准型精度为0.1，转换时除以10气候型精度为0.01，转换时除以100,31,S7-1500-AI滤波,抑制由AC电压电源频率产生的噪声,400HZ用于航空，设置的频率越高，转换时间越短,AI滤波：系统配置法,AI滤波：程序平均法,每次采集累加,累加次数到,计算完后累加值清除,32,S7-1500-AO,33,S7-1500-AQ8xU/IHS,电压测量,电流测量,34,S7-1500-AQ4xU/IST,电压测量,电流测量,电压测量,电流测量,35,S7-1500-AI/AO,接线图,36,S7-1500-AQ模块组态1,组态模板,37,S7-1500-AQ模块组态2,单个通道组态,AI转换,AQ转换,先转换0-1之间的数，再转换成需要的量,38,SIMATICS7-1500,串口通讯,S7-1500-PTP通讯模块,在S7-1500中只能通过通讯模块(CM)建立点对点的连接,USS主站,USS主站,40,S7-1500-PTP物理接口,41,S7-1500-参数比较/ASCII,42,S7-1500-CMPTPRS232BA/HF,CMPTPRS232BA/HF,流控制：串口的流控制提供里由于某种原因不能进行通讯时阻碍通讯的一种机制，硬件流控制：使用串行电缆控制线上的电压信号来控制数据的发送和接收，DTR/DSR信号根据组态可以不接。软件流控制：软件流控使用数据流中的两个特殊的字符，XOFF和XON，来控制数据的接收和发送。,43,S7-1500-CMPTPRS422/485BA/HF,CMPTPRS422/485BA/HF,RS422采用4线传输方式，差分传输，发送数据线为T+T-,接收数据线为R+R-。RS485采用2线传输方式可以使用终端电阻吸收多余的信号返射，阻抗不连续和阻抗不匹配都会引起信号反射,44,S7-1500-CMPTP模块总结,45,S7-1500-参数比较/ASCII,46,S7-1500-PTP相关概念,并行通讯:数据的各位同时发送或接收。串行通讯:数据一位一位顺序发送或接收。数据位：ASCII分为标准ASCII码和扩展ASCII码两种形式。当你传送字符为标准ASCII码时，数据位就为七位；当你传送字符为扩展ASCII码时，数据位就为八位。起始位：数据的起始标识，逻辑0停止位：数据的结束标识，逻辑1,1奇偶校验原理：通过计算数据中“1”的个数是奇数还是偶数来判断数据的正确性。在被校验的数据后加一位校验位或校验字符用作校验码实现校验。2校验位的生成方法奇校验：确保整个被传输的数据中“1”的个数是奇数个，即载荷数据中“1”的个数是奇数个时校验位填“0”，否则填“1”；偶校验：确保整个被传输的数据中“1”的个数是偶数个，即载荷数据中“1”的个数是偶数个时校验位填“1”，否则填“0”。3使用奇偶校验码校验的特点：校验处理过程简单，但如果数据中发生多位数据错误就可能检测不出来，更检测不到错误发生在哪一位；主要应用于低速数字通信系统中，一般异步传输模式选用偶校验，同步传输模式选用奇校验。,47,S7-1500-ASCII协议,自由口是可自由编程的基于帧的协议，也称为ASCII协议。必须为发送方向和接收方向组态帧的起始和结束标准。自由口协议通过通信模块和通信伙伴之间的点对点连接控制数据传输。自由口协议包含物理层（第1层）。,自由口协议报文格式,48,S7-1500-PTP,异步通信的接收过程,（1）开始通信时，信号线为空闲（逻辑1）,当检测到由1到0的跳变时，开始对“接收时钟”计数。（2）当计到8个时钟时，对输入信号进行检测，若仍为低电平，则认这是“起始位”B，而不是干扰信号。（3）接收端检测到起始位后，隔16个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D0位数据。若为逻辑1,作为数据位1；若为逻辑0，作为数据位0。（4）再隔16个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D1位数据。.，直到全部数据位都输入。（5）检测校验位P（如果有的话）。（6）接收到规定的数据位个数和校验位后,通信接口电路希望收到停止位S(逻辑1)，若此时未收到逻辑1，说明出现了错误，在状态寄存器中置“帧错误”标志。若没有错误，对全部数据位进行奇偶校验，无校验错时，把数据位从移位寄存器中送数据输入寄存器。若校验错，在状态寄存器中置奇偶错标志。（7）本幀信息全部接收完，把线路上出现的高电平作为空闲位。（8）当信号再次变为低时，开始进入下一幀的检测,8个时钟周期,49,S7-1500-ASCII协议,1.设置校验位。,2.设置流控制。,“XON/XOFF”模式，通信模块将发送XON字符，从而允许通信伙伴发送数据。在接收缓冲区上溢前达到所组态的最大帧数，或达到16个字符时，通信模块会发送XOFF字符，从而请求通信伙伴停止发送。,3.设置发送消息。,每条消息传输开始时发送附加断点,每个消息传输开始时附加IdleLine信号,数据流RTS切换时可用,位时间=1/波特率,发送字符包含结束码,发送字符添加结束码,附件断点空闲起始位,50,S7-1500-ASCII协议,4.设置接受条件。,设置起始条件,选择多个条件时检测顺序2,1,3,4,1,2,3,4,最多4个字符序列，每个序列5个字符，,多个序列时是“或”的关系,从接受的第一个字符计时,从传送结束时计时,通过消息的2个连续字符时间间隔,通过固定长度,通过最大长度,通过指定结束字符,选择多个条件时是“或”的关系,51,S7-1500-ASCII协议,4.接受的结束检测。,接收数据时，如果已接收帧的长度达到已发送的帧长度，则将检测到帧结束,该值用于确定消息长度的字符的起始位置(第3个字节里的值是接受字节的长度),该值用于确定消息长度所占的字节数(接受字节的长度只在第3个字节里),该值可用于定义不包括在消息长度评估中的帧结束时的字节数,52,S7-1500-3964(R)协议,3964（R）报文帧格式,53,S7-1500-3964(R)协议,1，3964(R)协议发送/接受过程,发送过程：1，为发送建立连接3964(R)程序发送STX控制字符以建立连接。如果通信伙伴在acknowledgmentdelaytime结束前以DLE字符进行响应，则程序将切换至发送模式。2，发送数据如果成功建立了连接，则会将通信模块的输出缓冲区中所包含的用户数据连同所选择的传输参数一起发送给通信伙伴（发送作业期间，用户数据中识别到的DLE将被发送两次）。3，发送期间连接终止一旦发送了缓冲区中的内容，程序将添加DLE和ETX字符以及块校验和BCC（仅限3964R）作为结束标识符，然后等待确认代码。如果通信伙伴在acknowledgmentdelaytime内发送DLE字符，则说明已无错接收数据块。结束，连接被释放，具有较低优先级的设备就可以执行其发送请求。通信的双方必须设置优先级。,54,S7-1500-3964(R)协议,3964(R)组态,必须为一个通信伙伴分配较高的优先级，为另一个伙伴分配较低的优先级。,添加BCC校验,建立连接失败的次数,字符间隔时间,选择协议,设定通讯格式,55,S7-1500-PTP程序,脉冲有效，重启后不重新触发则组态参数有效,脉冲有效,0时以Buffer长度为准,56,S7-1500-MODBUS通讯,Modbus是一种单主站的主从通信模式，Modbus网络上只能有一个主站存在。2.主站在Modbus网络上没有地址，每个从站必须有唯一的地址，从站的地址范围为0-247，其中0为广播地址，从站的实际地址范围为1247，CM最大32个模块。3.Modbus具有两种串行传输模式：分别为ASCII和RTU。ASCII模式：西门子不提供现成的通讯指令，需用自由口方式编程。RTU模式：用指令库编程，也可以用自由口方式编程。ModbusRTU通信以主从的方式进行数据传输，在传输的过程中ModbusRTU主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，ModbusRTU从站返回响应报文。,57,S7-1500-MODBUS通讯,Modbus功能码Modbus地址到SIMATIC地址的分配,58,S7-1500-MODBUS通讯,Modbus主站程序示例,从站地址,读操作,从站起始地址,16个位长度,读出数据存放地址,写操作,写入寄存器起始地址,写入源数据,读从站2的I0.0-I1.7的值,向从站2写入5个寄存器的值,端口组态,Modbus-Master通信规则1，必须运行Modbus_Comm_Load来组态端口。2，要用来作为Modbus主站的端口不可作为Modbus_Slave使用。3，可以使用一个或多个Modbus_Master的实例。但是，所有版本的Modbus_Master都必须为该端口使用相同的背景数据块。4，Modbus指令不会使用通信报警事件来控制通信过程。程序必须查询Modbus_Master指令来获得完整的命令（DONE、ERROR）。,必须使用此状态,主站或从站指令的数据块引用,DONE完成位：上一请求已完成且没有出错后，DONE位将保持为TRUE一个扫描周期时间,59,S7-1500-MODBUS通讯,Modbus轮询对于多从站通讯，PLC不支持对Modbus通讯功能块的自动排序，因此需要使用轮询的方式进行信息处理，可以采用标志位方式或时间片方式。,时间轮询：以固定的时间进行触发，触发时间间隔需要计算。,以常见的主站读取从站的寄存器为例，主站发出请求需要8个字节（站号1byte+功能码1byte+起始地址2byte+长度2byte+校验2byte）从站返回响应为5+2*n个字节（站号1byte+功能码1byte+读数据长度1byte+数据ne+校验2byte）。其中n为寄存器个数。如果通讯速率为9600时，按照常规的ModbusRTU，8个数据位、1个停止位、1个校验位，每传输1个字节数据需要的时间为：(8+1+1)/9600=1.04ms/Byte因此，主站发出响应到从站返回数据的时间周期为：(8+5+2*n)*1.04+T1+T2，其中n为寄存器个数，T1为从站的响应时间（如果是PLC，则为PLC的扫描时间），T2为通讯余量，一般为2050ms。如果读取10个字的数据，从站响应时间为50ms，则整个周期为：(8+5+2*10)*1.04+50+50=134.32ms。因此，超时时间必须大于134.32ms，可以设置为150ms以上。,Master,Slave1,Slave2,T,T,60,S7-1500-MODBUS通讯,Modbus轮询对于多从站通讯，PLC不支持对Modbus通讯功能块的自动排序，因此需要使用轮询的方式进行信息处理，可以采用标志位方式或时间片方式。,标志位轮询：用一个计数器对通信功能块的DONE和ERROR位进行计数，通过该计数器的值来触发读写功能块，比如计数器=1，读1#表；计数器2，读2#表。,Master,Slave1,Slave2,61,S7-1500-MODBUS通讯,Modbus从站程序示例,从站地址,读出数据存放地址,端口组态,Modbus从站通信的规则1，必须运行Modbus_Comm_Load以组态端口,2，如果端口作为从站响应Modbus主站，则不能使用Modbus_Master指令对该端口进行编程。3，只有Modbus_Slave的一个实例可与特定端口一起使用；否则可能遇到意外行为。4，Modbus指令不会使用通信报警事件来控制通信过程。为实现完整的发送和接收过程，程序必须通过查询Modbus_Slave指令来控制通信过程。NDR:TRUE表示新数据已由Modbus主站写入DR:TRUE-表示该指令已将Modbus主站接收到的数据存储在目标区域中。,NDR：新数据就绪：0-无新数据；1-表示Modbus主站已写入新的数据DR：数据读取：0-无数据读取；1-表示Modbus主站已读取新的数据,62,SIMATICS7-1500,Profibus_DP通讯,S7-1500-DP通信,一类DP主站（DPM1）：一类DP主站是中央控制器，它在预定的周期内与分散的站（如DP从站）交换信息。典型的DPM1如PLC或PC。二类DP主站（DPM2）：二类DP主站是编程器组态设备或操作面板，在DP系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的。DP从站：DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备（IO设备驱动器HMI阀门等,PROFIBUSDP定义三种设备类型：,64,S7-1500-DP通信中继器,按照Profibus的规范，当网络中的硬件设备超过32个，或者波特率对应的网络通讯距离已经超出规定范围时，就应该使用ProfibusRS485中继器来拓展网络连接。总线上最多9个中继器。,65,S7-1500-PROFIBUS地址,分配PROFIBUS地址：在PROFIBUS网络中，为每台设备分配了一个PROFIBUS地址。这个地址可以在0到127的范围内，以下为特殊地址地址0：为网络组态和/或连接到总线的编程工具保留地址1：Siemens保留给第一个主站使用地址126：为不具有开关设置且必须通过网络重新寻址的出厂设备保留地址127：为给网络上所有设备广播消息保留，不可以分配给运转设备因此，可用于PROFIBUS从站设备的地址的范围是2到125。,PROFIBUSDP通讯协议的3个版本：DP-V0/V1/V2,66,S7-1500-DP网络通讯种类,PROFIBUSDP通讯的形式主要分为以下3种：1、主站与远程I/O的通讯2、主站CPU与从站CPU之间的通讯3、主站CPU与主站CPU之间的通讯（DP/DPCoupler）4、从站-从站设备之间的通讯,67,S7-1500-DP从站组态1,PROFIBUS从站（I/O传感器、阀、电机驱动器或其它测量设备）构成网络上的被动站，因为它没有总线访问权限，只能确认接收到的消息或根据请求将响应消息发送给主站。所有PROFIBUS从站具有相同的优先级，并且所有网络通信都源于主站。对于非集成从站，可以通过GSD文件加载方式组态。,68,S7-1500-DP从站组态2,一次性读取从站,一次性写入,69,S7-1500-DP主从通讯,智能从站：以DP从站的角色连接到“上级”DP主站的CPU或CP。DP主站实际是访问预处理CPU的I/O地址空间中的传输区域，而不是访问智能DP从站所连接的I/O。1500_PLC只能通过CM/CP组态智能从站，CPU自带接口可以作为主站。,智能从站具有以下优势：与具有PROFIBUS接口的CPU连接简便可实现CPU与PROFIBUS接口之间的实时通信通过将计算容量分配到智能从站，可减轻DP主站的负荷拆分STEP7项目专有技术保护（GSD文件组态进行传输，）,70,S7-1500-DP智能从站组态,单个传送或接受最大64字节，可以组态多组,常见问题：1，虽然主站没有组态，但是会生成数据连接，所以主站组态要重新下载。,数据的一致性需要SFC14/15实现,71,S7-1500-DP主主通讯,DP/DPCoupler：DP/DPCoupler用于连接两个Profibus-DP主站网络，以便在这两个主站网络之间进行数据通讯，数据通讯区最高可以达244字节输入和244字节的输出.。,DP/DPCoupler具有以下特点：通讯速率可以不同数据区必须一致,72,S7-1500-DP主主通讯,73,S7-1500-DP等时同步通信,非等时执行周期,等时执行周期,根据各自的周期，信号或数据，会从电子输入模块发送到DP从站背板总线，再通过PROFIBUS子网发送到CPU的非等时用户程序。将数据返回至电子输出模块。各个周期的不同长度和“随机”位置将使过程响应时间波动很大。,74,S7-1500-DP等时同步通信组态,在组织块中OB61中使用，,PIP号,75,S7-1500-DP从站同步/冻结功能,DP主站可以同时发送SYNC/FREEZE控制命令到一组DP从站中以保持这些从站的输出/输入状态。DP主站发送SYNC命令，以冻结一组DP从站的输出状态，使这些从站保持当前值。DP主站发送FREEZE命令，位于相关组内的DP从站会冻结自身输入的当前状态。,一个从站只能分配到个一组中,76,S7-1500-DP诊断功能,面板诊断功能,RUN/STOPLEDERRORLEDMAINTLED,TIA诊断,77,S7-1500-DP诊断功能,程序诊断功能,查询DP主站系统中所有DP从站的状态信息,读取DP从站的当前诊断数据,256字节的数组,PROFINETIO系统：1024位对于DP主站系统：128位,厂商ID,78,SIMATICS7-1500,I-Device通讯,S7-1500-I-DEVICE,PROFINETIO分为IO控制器,IO设备,IO监视器。PROFINETIO控制器指用于对连接的IO设备进行寻址的设备。这意味着IO控制器将与分配的现场设备交换输入和输出信号。IO控制器通常是运行自动化程序的控制器。PROFINETIO设备指分配给其中一个IO控制器（例如，远程IO、阀终端、变频器和交换机）的分布式现场设备。PROFINETIO监控器指用于调试和诊断的编程设备、PC或HMI设备。,IO控制器,IODevice,IOMonitor,80,S7-1500-I-DEVICE,智能设备（IDevice）:CPU不但可以作为一个智能处理单元处理生产工艺的某一过程，而且可以和IO控制器之间交换过程数据。智能设备设备可以同时作为IO控制器和IO设备。,智能设备的应用领域：分布式处理可以将复杂自动化任务划分为较小的单元/子过程。单独的子过程通过使用智能设备，可以将分布广泛的大量复杂过程划分为具有可管理的接口的多个子过程。专有技术保护组件只能通过智能设备接口描述的GSD文件传输，而不能通过STEP7项目传输。智能设备具有以下优势：简单链接IO控制器IO控制器之间的实时通信通过将计算容量分发到智能设备可减轻上层IO控制器的负荷。由于在局部处理过程数据，通信负载降低,81,S7-1500-I-DEVICE数据交换,上层IO控制器与普通IO设备之间的数据交换在这种方式中，IO控制器和IO设备通过PROFINET来交换数据。上层IO控制器与智能设备之间的数据交换在这种方式中，IO控制器和智能设备可通过PROFINET来交换数据。上层IO控制器与智能设备之间的数据交换，基于常规IO控制器与IO设备之间的关系。对于上层IO控制器，智能设备的传输区代表某个预组态站的子模块。IO控制器的输出数据是智能设备的输入数据。与此类似，IO控制器的输入数据是智能设备的输出数据。用户程序与传输区之间的传输关系在这种方式中，用户程序与传输区交换输入和输出数据。用户程序与智能设备的I/O之间的数据交换在这种方式中，用户程序与集中式/分布式I/O交换输入和输出数据。智能设备与下层IO设备之间的数据交换在这种方式中，智能设备与它的IO设备交换数据。数据传输是通过PROFINET完成的。,PNIO系统中数据传输过程,82,S7-1500-I-DEVICE组态,1.作为CPU的IO设备：,选择接口参数由谁分配,选择是否作为可选IO设备,最大1024,对于非集成项目只有组态的智能设备的数据，导出GSD文件，实现程序保护。,83,SIMATICS7-1500,Open-IE,S7-1500-CP/CM,85,S7-1500-以太网/Profinet,以太网基本特征:采用一种称为载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection)的共享访问方案，即多个工作站都连接在一条总线上，所有的工作站都不断向总线上发出监听信号，但在同一时刻只能有一个工作站在总线上进行传输，而其它工作站必须等待其传输结束后再开始自己的传输。,PROFINET三大通讯特性:TCP/IP和UDP/IP通讯(非实时)在时间要求并不严格的情况下，可利用TCP/IP和UDP/IP进行数据传输，这是通讯技术的基础例如用于进行参数设置和配置。TCP/IP是IT领域发展过程中所形成的一种标准。实时(RT)实时技术用于处理对时间要求较为严格的过程数据，即用于处理循环数据或者事件触发的报警信号。PROFINET利用经过优化的实时通讯通道来处理自动化系统中的实时请求信息。这样可以缩短执行时间，且可提高刷新过程数据的性能。其性能优于传统现场总线，且能使响应时间降低到以微秒计算等时实时(IRT)如果是要求特别高的应用，则可使用硬件支持的实时通讯方式，即等时实时(IRT)例如运动控制以及工厂自动化系统中的高性能应用。利用IRT可实现最高为250s的循环时间，且抖动误差小于1s，为此可将通信循环划分为确定性和开放性两部分，并由网络中的Sync主站传递给其它设备。,86,S7-1500-OPEN-IE,开放式通信具有主要特点：1，开放式标准（可与其它厂商的CPU或PC进行通信）2，通过各种协议（在STEP7中称为“连接类型”）进行通信3，可传输的数据结构上具有高度灵活性。4，数据交换必须编程实现5，可以动态建立和释放连接,通过开放式IE通信，CPU可以与同一子网中具有通信能力的其它模块进行数据交换。,87,S7-1500-OPENIE通讯模型,开放式通信协议,CP,CM,CPU,CP,CM,CPU,编写程序建立连接,S7-1500支持开放式通信的通信接口：1，CPU中集成的接口（PROFINET/工业以太网）2，CP1543-1/CM1542-1,88,S7-1500-TCP特点,面向连接的传输层协议；适用于中等大小或较大的数据量传输（=8192Byte）；TCP连接只能有两个端点，每条TCP连接只能是点对点；TCP提供可靠交付的服务，无差错、不丢失、不重复、按序到达；只能传输固定长度的数据；协议的透明性，广泛应用于与第三方通讯。,TCP主要特点,以固定好的顺序传输一个序列（数据流）,89,S7-1500-TCP特点,面向连接的协议；是ISO协议和TCP协议的融合，具有面向消息的数据信息特点；数据信息以数据报文形式出现，发送端和接收端的数据长度可以不一致，发送端的长度不能大于接收端的数据报文长度；可用于实现动态数据长度；适用于中等大小或较大的数据量传输（Run.-regeditHKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetservicesW32TimeTimeProvidersNtpServerHKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetservicesW32TimeConfig开始控制面板系统与安全管理员工具服务,112,S7-1500-HMI与PLC同步,Master：由HMI设备设置时间。Salve：由PLC设置时间。1，如果1个HMI与多个控制器连接，则只能组态作为“主站”的连接。2，如果多个HMI与1个控制器连接，则只能1个HMI作为主站，其他作为从站3，只能将基本面板组态为“从站”(Slave)。4，不需要编程,HMI与PLC同步方法,HMI主从时间同步,113,S7-1500-HMI时钟同步,可以建立不同连接时的区域指针,只能用于一个连接区域指针,HMI区域指针同步,114,S7-1500-HMI与PLC同步,Areapointer:Date/time该区域指针用于将HMI日期和时间设备传送到PLC（JOB40/41）。,可以使用区域指针实现PLC和HMI设备交互操作。使PLC和HMI设备交替访问数据区，以进行读、写操作。,JOB号,PLC将控制作业“41”或“40”写入作业信箱。当判断控制作业时，HMI设备将其当前日期和时间写入在“日期/时间”区域指针中组态的数据区内。,Areapointer:Date/timePLC该区域指针用于将PLC日期和时间传送到HMI设备。,在PLC中RD_SYS_TIME读取时间存放于指向HMI区域指针的地址，HMI设备即与PLC时间同步。,115,SIMATICS7-1500,PID应用,S7-1500-PID,PID系统组成,执行器：连续控制执行器脉宽调制执行器具有积分作用和三位起动信号的执行器,PID概念,在闭环系统中控制对象常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。,117,S7-1500-PID各部分作用,P比例作用：输入偏差值和一个负常数P（表示比例）相乘，然后和设定值相加。无法消除静差。增大比例系数使系统反应灵敏，调节速度加快，并且可以减小稳态误差。但是比例系数过大会使超调量增大，振荡次数增加，调节时间加长，动态性能变坏，比例系数太大甚至会使闭环系统不稳定。,设定值阶跃时，被调量不能立刻变化，输入偏差最大，经比例作用，输出最大（T2时刻），因为输出很大，被调量逐渐增大，输入偏差逐渐减少，输出逐渐减小，在T4时刻被调量最大，输出最小。,I积分作用：只要输入偏差不等于零就对输入偏差进行积分