西门子6ES7212-1BB23-0XB8详解说明

西门子6ES7212-1BB23-0XB8详解说明

STEP 7 的标准指令库中常常会出现同名却不同功能的功能块，比如本文的主角“FC105”，在“S5-S7 ConvertingBlocks”处是用来读取模拟量数值，而在“TI-S7 Converting Blocks”处是用来实现模拟量量程转换。

客户咨询FC105的引脚“KNKD”代表什么含义。沟通后发现其调用了“S5-S7 ConvertingBlocks”处的FC105，要实现的功能却是模拟量量程转换，于是告知客户将之前的删除并重新调用“TI-S7 ConvertingBlocks” 处的 FC105。

本以为这个问题就这样轻松搞定，谁知客户的问题仍未解决，其强调已经将之前的FC105删除，但调用后显示的仍然是之前的功能块，如图1所示。

思前想后都未发现问题所在，俗话说心动不如行动，于是在组织块中调用“S5-S7 ConvertingBlocks”处的FC105，删除后重新调用“TI-S7 Converting Blocks”处的FC105，结果一切正常。那么用户所反映的现象究竟是什么原因造成的呢？

和客户确认是如何删除之前调用的 FC105 的，客户说直接选中 Blocks 中的 FC105块右键点击删除，并且将弹出窗口中默认的勾选项取消后进行删除的。删除窗口如图2所示，此处勾选的内容指的是变量表的符号名称总是被删除，不删除非唯一的块名称。如果不勾选的话，FC105删除，但“符号表”中被删除块所遗留的信息依旧存在，调用的话将出现客户所述的现象。

待客户将“符号表”中被删除块所遗留的信息删除之后，问题迎刃而解。俗话说“失之毫厘，谬之千里”，细节决定成败，STEP 7编程更不例外，千万要多几个“小”眼。

1、引言

用PLC做控制系统核心，成本较低，稳定性很高，程序编写调试方便，但PLC在人机对话、故障判断、在线修改等方面有一些不便，需要对编程非常熟悉的人员进行操作。并且，要想直观地了解生产过程和监控信号的动态变化必须选择一个上位机来配合PLC，才能组成较好的自动控制系统。本系统采用触摸屏与PLC通信，共同组成生产监控系统。
     在橡塑机械生产制造业，生产现场情况复杂，油污多。普通的工业触摸屏的稳定性很难保证。而选用进口的触摸屏，性能较好，但在复杂环境中，寿命大大减短，其价格昂贵，必然增加生产成本。LEODO人机界面是由32位嵌入式微处理器、WinCE．net操作系统和组态软件构成的新颖的人机界面产品，适用于工业现场环境，安全可靠，可广泛应用于生产过程设备的操作和数据显示，它与传统的人机界面相比又增添了信息处理和网络功能。LEODO人机界面，功耗低，温升小，热稳定性相对较高，并且不怕遇到断电情况。
     在工业测控软件中，组态软件能充分利用bbbbbbs的图形编辑功能，方便地构成监控画面，以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口，实时趋势曲线等功能。并可运用PC机丰富的软硬件资源进行二次开发，方便地生成各种报表，为应用程序的开发提供了十分方便的平台，它在工业控制中运用越来越广泛。

在本系统中，利用ET组态软件构成监控画面。通过串行口与PLC进行通信，这样可实现对各种信号的监测以及现场数据的采集和处理。

2、系统配置

本控制系统由14路开关量和62路模拟量组成，人机界面与西门子200系列PLC通过人机界面上的串口COM1口连接实现通信，PLC与工业现场变频器通过PLC智能模块连接实现通信。系统整体配置如图1所示。

图1 系统配置简图

在ET组态软件中定义了串口类设备S7200PLC，串口号为COM1。设备定义结束后，定义62个I／0实型变量，分别与设备模拟量输入寄存器V连接，实现模拟量的采集。定义l4个I／0离散变量，分别与串口设备的输出寄存器连接，实现开关量的控制。

3、系统特点

本系统具有实时数据采集与监控显示功能。对于来自现场的三辊(上，中，下辊)主机状态，主机电流，主机速度，导开，卷取，冷却，贴合，喂料，摆料状态和速度等信号，进行实时监控，通过数值或图形来实时反映生产现场的信号变化隋况，并通过相应处理可存储于数据库，利用网络开发送到其它站点。本系统具有数据运算、保存及打印等功能。可将结果按照制定的格式保存到ET组态软件的内部数据库中，也可以将数据传送到外部通用数据库中。用户可利用历史曲线形式查询数据，并打印查询结果。

本系统可通过加密、设定用户权限等形式对一些操作进行限制，只要用户定义了记录报警和事件文件，系统将自动记录操作员的操作过程。

在线修改工程流程时也非常容易。

LEODO嵌入式人机界面内置bbbbbbsCE．net操作系统，它是一种紧凑，高效，可伸缩的操作系统，主要面向各种嵌入式系统和产品。bbbbbbsCE．net继承传统bbbbbbs系统的风格，具有多线程，多任务，完全抢占式的特点，专为严格资源限制的硬件系统所设计。其内嵌的ET1．0版嵌入式组态软件可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个系统的运行隋况、包括速度，浮辊位置，电流等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，并向PLC发出相应动作指令，保存并记}乙故障发生的时间、原因等原始数据。

4、ET软件的设计

ET嵌入版1．0中用“工程”来表示组态软件组态生成的应用系统。创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统。建立工程的一般步骤为：构造数据库(定义变量)，定义设备，设计图形界面，建立动画连接，运行和调试。在进行设计的时候，它们不是独立的，而是交替进行的，需要综合考虑。

创建一个新工程，定义路径和名称，在设备选项中选定一个COM口，进行PLC连接。ET提供的设备连接向导对话框列出了工业生产常用的一些硬件设备(如PLC、板卡、智能仪表、变频器等)，并且已经根据这些常用设备各自的通信协议制作了相应的通信协议，使应用人员从繁琐的底层驱动程序中解脱出来。选择了西门子公司$7200系列PLC后，选择通信方式，并给定设备名称和地址，还要设置采样时间和通信参数。

进行动画画面的设计和变量的定义。双击数据词典，定义和编写系统所有变量。变量可以设为只读、只写和读写模式。对于既要采集PLC状态，又要实现对PLC的远程控制的变量设置为读写模式，而不需要向PLC发送命令的变量设置为只读，这样可以节省PLC扫描时间，加快系统进程，提高PLC效率。绘制图形画面时，双击画面选项，在弹出的绘图环境下绘制与橡塑三辊压延生产线相对应的监控画面。系统监控的设备较多，为更清楚明了地显示不同设备的各个参数，需要绘制多副画面，既方便显示，又方便现场操作员进行控制。主画面里利用ShowPicture(“画面名”)函数实现对其他画面的调用。绘制完流程画面后，将系统与要监控的参数和画面中的变量一一对应起来。这样HMI组态基本完成。

5、画面功能介绍

在ET组态软件中编制系统的组态界面。根据本系统的特点及实际使用情况，界面设计由系统生产线流程、配方、浮辊指示、主机状态、主机电流、主机速度、急停指示、卷取、导开、贴合、冷却、喂料、摆料及登陆标题栏等13个画面组成。

5.1 生产线流程图
      从流程图上可观察生产过程，主要运行参数及输出控制参数。(图略)
     在系统开始运行后，ET组态软件读取PLC监测到的三辊压延生产线的运行状态、控制各电机变频器的信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个三辊生产线的运行情况、包括整个系统的浮辊位置、模拟量示值、实时趋势曲线等，系统以数值及曲线两种方式反映数据的变化，LEODO人机界面内置硬盘，使得触摸屏在画面显示的还可以保存历史数据，方便了现场应用，并可以定时、实时打印数据或者整个画面。
     生产线流程图下面的三个按钮下隐藏了三个按钮，都是停止按钮，只有当控制电机启动后才有效。启动、停止按钮通过命令语言函数BitSet()实现交替出现。

5.2 主机电流，速度和状态图
     由三个画面共同描述，画面中的实时趋势曲线中的坐标并不表示实际值，而是将实际值放大或缩小的比例值，曲线只是描绘了参数的变化趋势，生动地体现主机可能存在的扰动和实际值对设定值的跟随隋况。

图2 主机电流界面

5.3 配方画面

在监控组态软件中，配方就是一个二维参数表，行表示变量的一组取值，列表示一组配方，即各变量的一种取值可能。可以通过名称访问已经定义好的配方，也可以在线修改，定制新配方，保存下载。对同一个生产过程可以通过改变其配方来生产不同批号的产品。配方变量一般设置为内存变量，保存在触摸屏系统硬件里。

5.4 急停指示

当有报警发生时，会自动弹出报警系统对话框，我们只有触摸复位按钮才能结束报警，以便继续工作。

图3 急停指示画面

5.5 卷取画面
     卷取、导开，贴合，冷却，接取、摆料、喂料等画面设置相同。它们都是由卷径，电流和实际速度实时趋势曲线和离散数值描述的。
     每幅画面都有设置用户登陆权限的标题栏，画面随时显示登陆用户名及用户登陆权限， 加强系统的安全性。

6、系统调试及运行情况
      连接PC机和HMI，在PC机上运行ET，打开工程浏览器菜单“工具”下拉菜单“远程安装与调试”将组态工程下载到HMI，特别注意下载路径。用专用通信线PPI连接HMI和PLC，实现PLC与HMI通信。根据不同的设备逐一反复调整系统参数的配置使之达到佳工作状态，因为不同的设备对采集速率有不同的要求。重要的控制功能由稳定可靠的PLC去完成，当操作台发生故障时，不会影响控制，进而不会影响生产。制作HMI画面时，一定要符合用户的操作需求和习惯。
     一年来的实际应用结果表明，采用LEODO人机界面，简化了控制系统结构，增加了许多功能，通过了用户苛刻的检验。ET组态软件能方便的实现复杂友好图形界面的编制，其本身与I／O设备通讯程序构成一个完整的系统，不需工程人员自行编制设备的通讯程序，这种方式既保证了运行系统的高效率，也方便了工程应用，是一种简便高效的工程应用系统。本监控系统大大提高

　一、系统概述
　　某柴油机发电厂于15年前配套了9套柴油发电机组，采用西门子公司S5系列PLC实现柴油机组的核心控制和危急保护。经过十多年的运行,发生故障的危险大大增加,经常发生误动作,造成突然停机,对生产造成极大的影响.西门子公司已推出新一代的控制系统,老系统的备件价格逐渐加高,供货周期较长,部分设备已很难订到备件，无法满足电厂系统维护的要求,为节省长期投资,计划采用西门子新一代的控制系统逐步代替原有系统。
　　原有SIEMENS-S5系统结构如下图所示：
　　

　　系统由以下几个部分组成：
　　1.由S5-115U构成的柴油机控制系统
　　2.由ET100U构成辅机系统
　　3.由S5-95U构成安全系统
　　4.由S5-95U构成的发电机控制系统
　　5.MP14显示系统
　　6.以及由S5-95U构成的其他控制系统.
　　7.上位监控与数据管理系统由COROS计算机构成
　　整套系统由SIEMENS的SINECL2-DP总线相连，数据信息经协议转换后由COROS完成上位机的监控功能。
　　二系统要求
　　1．采用成熟可靠的控制产品替代旧产品，保证控制产品升级和替换容易；
　　2．系统升级要实现原系统的所有监控功能；
　　3．根据现场实际需要，增加相应的监控；
　　4．现场实施时间短，不影响系统的正常开机发电；
　　5．升级后的系统必须稳定可靠，维护简单。
　　三系统配置与功能实现
　　为了保证系统运行的高可靠性和系统改造的经济性，我们采用SIMATICS7-300控制系统替换原来的S5控制系统，采用成熟的人机界面软件WINCC替代原系统的COROS操作站，仅对有关的接口进行必要的修改。
　　系统网络结构如下图所示：
　　

　　1．柴油机控制系统由带有ProfibusDP通讯总线接口的新S7-CPU 315-2DP控制器替换现有的S5-115U控制器；
　　2．由带有ProfibusDP通讯总线接口的新远程I/O站ET200M替换辅机系统现有的ET100U；
　　3．安全系统和发电机系统的S5-95U控制器都替换成新的CPU313-2DP控制器；
　　4．S7-300PLC以及ET200之间通过Profibus-DP总线进行通讯，保持和现有系统网络结构的一致性；
　　5．安装WinCC操作站替代原有的COROS站，未改造的S5控制系统采用SIMATICS5 PROGRAMMER PORTAS511通讯协议与WinCC之间通过RS232串口通讯，改造的S7系统采用PROFIBUS通讯协议，实现了在一台WINCC操作站上监控所有柴油机组；
　　6．WINCC操作站作为WINCC服务器，通过电厂内部局域网连接了若干台远程监控站，实现办公室的远程生产监控；
　　7．监控功能：操作员站作为监视、控制、维护和事故处理的HMI（人机界面），可以调出系统任何一个信息画面进行集中监视和控制。操作员、维护人员和系统工程师在操作站上根据口令等级进行常规控制、复杂控制、系统维护、控制环节的建立和扩充。为了实现对生产过程的监控，我们通过组态主要提供以下操作画面：
　　A．操作菜单画面
　　B．系统总貌画面
　　C．用户流程图画面
　　D．趋势显示画面
　　E．测点总览画面
　　F．报警查询画面
　　G．打印功能
　　8．主要监控界面　
　　四使用效果分析
　　通过本次改造实现了原有的全部控制功能，在原有操作监视功能的基础上实现了诸如历史趋势、报警查询等用户定制的实用功能，为厂方进行生产管理和事故分析提供了强有力的工具。由于S7相对于S5更强大的功能，使得无论是系统响应速度还是维护调试都较之以前都有很大的改观。系统改造完成到现在已经安全稳定运行2年，得到了厂方运行人员和管理人员的普遍好评。
　　五结束语
　　西门子的S5系统作为S7系统的上一代产品，曾经是非常的控制系统。随着S7系统的推出，老的S5系统诸如配件短缺、相关技术支持资源缺乏等问题日益突出，导致系统的维护难度日益增大。将S5系统升级为S7系统不失为一个理想的解决办法，不仅可以保证系统功能的完全保留，备品备件、调试维护等问题都得以解决