西门子6ES7214-1BD23-0XB8参数说明

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创新的存储机制

充足的存储空间，可用于各行业的所有应用

灵活的存储卡机制，适合各种项目规模

较大的存储空间：支持高达 2 GB 的存储卡，可存储项目数据、归档、配方和相关文档

优化后的数据模块，可jingque选择剩余存储空间中的数据。

SIMATIC 工业软件具有模块化的设计。各个工具可根据特定应用而单独使用。

提供了 4 个软件级别：

STEP 7 是用于对 SIMATIC S7/C7/WinAC 进行编程的基础。编程时总要使用该软件。
它具有以下版本：

STEP 7：
用于各种应用的*版本，带有梯形图、功能块图和指令表编程语言

STEP 7 Professional 高性能软件包：
支持所有 IEC 语言（梯形图、功能块图、指令表、顺序功能图和结构化文本）。并且，还提供了一个集成离线模拟组件(S7-PLCSIM)。

STEP 7 Lite：
适用于较低性能范围的版本，可用于 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC C7

STEP 7 Micro：
用于 SIMATIC S7-200 的精简编程软件包

工程工具是一些面向任务的工具，除 STEP 7 之外也可使用这些工具。它们可大大降低能源成本，并显著tigao舒适性。

设计工具（Engineering Tool）包括：

供编程人员使用的语言

供技术专家使用的图形化语言

用于诊断、模拟、远程维护、设备文档制作等的扩展软件。

运行版软件包括已编程好并可由用户程序调用的解决方案。它直接集成在自动化解决方案中，分为两种类型：

硬件捆绑：
软件与特定硬件相关

非硬件捆绑：
软件可满足一般硬件要求。

例如，运行版软件包括：

用于 SIMATIC S7 和 WinAC 的控件

用于将自动化系统集成到 WINOOWs 应用程序中的工具

您可在“基于 SIMATIC PC 的控制"下面找到用于基于 PC 的控制的运行版软件。

大中型plc的温度模块大大增强了系统用于温度测量和控制的能力，对于有温度测控要求的场合，无需昂贵的热电偶和热电阻变送器，用户通过配置温度模块就可以完成复杂的控制过程。
1、SM331热电阻模块
热电阻(如Ptl00)与输入模块的4线连接回路示意图。通过端IC+和IC－将恒定电流送到电阻型温度计或电阻，通过M+和M－端子测得在电阻型温度计或电阻上产生的电压，4线回路可以获得很高的测量精度。如果接成2线或3线回路，则必须在M+和IC+之间以及在M－和IC－之间插入跨接线，这将降低测量结果的精度。

1) 除 WinCC flexible以外，Windows 还对备用硬盘空间提出要求；
例如，用存储空间。建议使用以下公式：交换文件大小 = 3 倍可用 RAM 大小。
欲知详情，请参见 Windows 文档

2）一种语言安装时。每扩展一种其它语言，需要 200 MB。在使用系统和组态的不同分区时：系统分区约 700MB，项目分区约 1.3 GB。

3）一种语言安装时。每扩展一种其它语言，需要 80 MB。在使用系统和组态的不同分区时：系统分区约 600MB，项目分

SIMATIC WinCC powerrate 是 WinCC的插件，为控制从馈电到负荷的能耗提供了条件。软件会持续采集、归档功率数据，并进行的处理。确切的了解到能耗分布，就能够找出节能潜力，优化您的供电条件，并降低用电成本。注意合同约定的功率极限，一方面可以帮助免于承担不必要的高供电价格或罚款，另一方面可以充分地利用固定的功率极限。

批次消耗记录可以准确记录和评估每批的功率消耗。

通过数字量输入/输出的开关集成可以凭借适当的授权监视或指示开关状态和远程开关。凭借通过 DPV1 的集成，可以在线指示SENTRON PAC3200 和 SENTRON PAC4200 电源监控装置选择的测量值和信号。

可以将通过 SIMATIC WinCC powerrate 记录和存档的数据导出到Excel，并且还可以在不同的报告中显示这些数据。

*集成在 WinCC，实现了标准接口或 WinCC 标准功能的简单使用。

组件

SIMATIC WinCC powerrate 由以下组件构成：

用于采集和处理能源数据的模块

用于采集和处理能源数据的面板

用于执行负载管理的组件（计算趋势、监视极限、启用/禁用负载）

批次消耗记录组件

用于测量设备和开关集成的组件

用于如时间同步、数据缓冲或与档案交换数据等的其他组件

用于显示结果和输入数值（例如，用于组态的数值或手动测量值）的面板

基于 Excel 的报告，用于将功率数据发送到成本中心以进行批次相关评估以及确定和显示持续时间曲线

将数据导出到 Excel

SIMATIC WinCC powerrate 可以应用于使用 WinCC并且重视能源效率的所有领域。*集成在 WinCC中，意味着无需专门的系统环境。预定义的组件和符号，能够保证您使用已测试的产品组件、通过允许进行自定义扩展的接口搭建平台。SIMATICWinCC powerrate V 3.0 可以与 SIMATIC S7-317 或更高版本一起使用。

河池西门子代理商

2.1系统网络结构

能源管理系统是一个企业级别的系统,其网络范围覆盖全厂,通常有几十或几百个节点组成。作为系统中枢神经的工业以太网的性能及稳定性对于整个系统的稳定运行具有很大作用。

能源EMS系统采用C/S及B/S结构,网络架构考虑四层网络。其一是工业以太环网的实时采集网络系统（单独网络），通讯速率1000Mb，实时采集现场数据及设备工艺状态。其二是实时监控网络，通过冗余的分区SCADA服务器及操作站实现现场设备的实时状态监视和操作控制。其三是管理信息网络，利用实时数据库和关系数据库资源，通过管理平台实现能源的合理调配、预测和分析、统计报表打印等功能。其四是与ERP及MES接口网络，通过中间服务器或防火墙实现与ERP、MES的数据信息交换。

如上图：EMS系统网络主要分为三个部分。底层为西门子工业交换机组成的能源环网，上层为H3C商用交换机组成的中央网络，外部为天融信防火墙，用于对外系统通信。其中，在EMS机房内布置两台H3CS5500-28C-EI交换机组成能源中央网络。

2.2 能源管理系统工业以太网络架构

在通常的工业以太网结构中，当发生传输介质损坏或有交换机发生意外停机时，会导致信息传输中断。而采用了环网技术，当单点发生故障时，就可切换到备用路由，大大tisheng了系统的可靠性。而从设备成本的角度考虑，只需在原有系统基础上增加了一条备用光纤。从系统设计和配置的角度看，只需开启工业交换机的环冗余功能，不影响所有的正常的交换功能。就传输介质来说千兆工业以太环网既可以用光纤也可以用双绞线进行组网，具有极大的灵活性。现在大多数厂家的千兆换网交换机能够在300ms内完成切换，这种切换速度满足大多数工业控制对交换机的响应速度的要求。在系统中应用千兆工业以太环网，就能以很小的投资解决控制系统中传输链路存在的不可靠问题。各交换机之间采用trunk和西门子的HSR技术连接，保证网络链路冗余。

2.2 西门子SCALANCE X交换机选型及组网

西门子SCALANCE X系列交换机拥有从入门级交换机（SCALANCEX005与XB000），非网管型交换机（SCALANCE X-100），网管型交换机（SCALANCEX-200），增强型网管交换机（SCALANCE X-300），模块化网管交换机（SCALANCEX-400）、核心级交换机（SCALANCEXR-500）等全套产品线，为组网提供了多种选择和灵活的搭配方式。从可网管的X-200型以上系列的交换机就可以支持环网冗余了。

在前进能源管理系统中，由于节点较多、数据量较大我们在环网主干上主要应用了XR324和X414-3E两款较高的型号。前进能源管理系统工业网络各个节点间的距离一般在2千米以内，主干网络根据系统要求以千兆速率组网。环上EMS01选用SCALANCEX324，其他环网节点选用SCALANCE X414-3E，分支接入点选用非网管型交换机SCALANCE XB004-1LD。

SCALANCEXR324交换机可以配置不同基本模块满足不同的现场需求，模块有：MM992-2CU（2x10/100/1000Mbit/s）电口模块、MM991-2百兆单/多模模块、MM992-2千兆单/多模模块、100/1000Mbit/s的SFP模块。

SCALANCE X400系列为模块化交换机，以SCALANCEX414-3E交换机为例，在5号插槽上可接入千兆光纤模块，6、7号插槽上可接入百兆光纤模块，如需再增加模块则须在12插槽上接入EM495-8(8个RJ45端口)或EM496-4（4个介质插槽），具体配置组合方式如下图。在能源系统中除环网所用的2个光口外，如接入子站超过2个则需要增加EM496-4，再配置光纤模块。

3.西门子工业交换机环网配置

3.1西门子SCALANCEX交换机环网配置

在环上以一台交换机作为环管理交换机RM，从RM结点的主、辅两个接口均发送健全探测消息，其他节点在从环接口上收到健全探测消息则反射回去，从而达到对环网的冗余控制。环的状态可分为，正常状态、切换状态和冗余状态。在用西门子工业交换机组环网时需要注意太网总是保持总线型传输结构，在配置完成前，不能闭合环网链路。HSR不可以与其他品牌具有环网协议产品的串接共同组环。在配置前需用PST（西门子初始化软件）为交换机配置IP地址等内容。

在配置环时，为了保证系统的快速重构和稳定运行多可连接50个交换机在环上。环网中其中一台作为冗余管理器RM，其余交换机作为环成员。在网络正常的情况下RM的环端口中有一个会处于断开状态，此时网络呈现线型的结构。当网络中出现传输介质损坏或有交换机损坏时，环网会自动启用RM中断开的端口，可以在300ms内使切换到另一种线型结构。当网络故障排除，可以恢复原有的线型结构。在配置环网的时候，组成环的端口可以是光纤端口，也可以是电气端口。需要注意的是，要使整个环都实现的传输速度，选择作环的端口必须是的光纤或电气端口。

当环状网内一个传输路径或者SCALANCE X-400交换机发生错误时，西门子SCALANCEX-400交换机传输路径可在0.3秒内重构，对于现有网络管理的集成功能通过SNMP进程来实现，能自动把网络情况用E-mail 发送给网络管理员，支持VLAN，SCALANCEX-414E还支持3层交换功能(IP路由)。

4.应用体会

         
在结点数较多的环型网络结构中，会出现上百台终端出现在同一LAN区域内的情况，在这种大型的环结构中会出现大量广播、组播影响网络的性能。这时把大环化为几个独立的小环，在各个小环间以三层的方式完成小环间各LAN的通讯可以有效tigao网络的性能。在对可靠性要求更高的生产环境中，可采用单机双环，或双机双环的方式提供更可靠的服务，当然成本也成倍的增加。多环组网时协议效率、可靠性、交会节点设备的压力等问题仍旧需要深入研究。

除西门子的HSR协议之外，现阶段实现环网冗余功能各个厂商有各自开发的协议，在实践中有时遇到将两三家厂商的集成在一起的情况，由于各厂商环冗余协议间的互相不支持，经常出现问题。为此国际电工委员会制定了MRP（MediaRedundancy Protocol）协议,这一协议对环网协议进行了标准化，允许不同品牌的设备连接在一起组成环网。西门子的交换机产品也已经全面支持MRP协议了，并且西门子交换机能够自动检测环上采用了哪种冗余协议。

SIEMENS  CPU模块系列技术参数

简介：在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，也给工业控制带来了*的非凡变化。使用PLC的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有*的优点。在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被*淘汰，由于PLC的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想.

 　　一、控制继电器存在的缺点

继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是*磨损和疲条件下进行的，容易损坏。继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。

二、可编程序控制器的优势、特点及功能

可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。

1、顺序控制

顺序控制是PLC基本、应用较广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，在实现单机控制、多机qunkong制、生产流程控制中可以*取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能。

2、闭环过程控制

以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在*可以采用PLC控制系统，选用模拟量控制模块，其功能由软件完成，系统的精度由位数决定，不受元件影响，可靠性更高，容易实现复杂的控制和*的控制方法，可以控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、liuliang、压力、速度等。

3、运动位置控制

PLC可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。

4、生产过程的监控和管理

PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。

5、网络特性

PLC可以实现多台PLC之间或多台PLC与一台计算机之间的通讯联网要求，从而组成多级分布式控制系统，构成工厂自动化网络。

(1) 通过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离监控。

(2) 通过调制解调器和公用网与远程客户端计算机相连，从而使管理者可通过线对控制系统进行远距离监控。

S7-300 PLC的选型原则是据生产工艺所需的功能和容量进行选型，并考虑维护的方便性、备件的通用性，以及是否易于扩展和有无特殊功能等要求。选型时具体注意以下几方面：

(1)有关参数确定。一是输入/输出点数(I/O点数)确定。这是确定PLC规模的一个重要依据，一定要根据实际情况留出适当余量和扩展余地。二是PLC存储容量确定。注意当系统有模拟量信号存在或要进行大量数据处理时，其存储容量应选大一些。

(2)系统软硬件选择。一是扩展方式选择，S7-300PLC有多种扩展方式，实际选用时，可通过控制系统接口模块扩展机架、Profibus-DP现场总线、通信模块、运程I/O及PLC子站等多种方式来扩展PLC或预留扩展口；二是PLC的联网，包括PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种方式。因S7-300PLC的工业通信网络淡化了PLC与DCS的界限，联网的解决方案很多，用户可根据企业的要求选用；三是CPU的选择，CPU的选型是合理配置系统资源的关键，选择时必须根据控制系统对CPU的要求(包括系统集成功能、程序块数量限制、各种位资源、MPI接口能力、是否有 

    PROFIBUS-DP主从接口、RAM容量、温度范围等)，并在西门子公司的技术支持下进行，以获得合理的选型；四是编程软件的选择，这主要考虑对CPU的支持状况，我们的体会是：STEP7V4.0对有些型号的CPU不支持，硬件组态时会发生故障出错，而STEP7V5.0则不存在这种问题。 

二 设计及使用

1. 设计注意事项

设计时主要应注意以下几方面：

(1)PLC输出电路中没有保护，在外部电路中应设置串联熔断器等保护装置，以防止负载短路造成PLC损坏。熔断器容量一般为0.5A。

(2)PLC存在I/O响应延迟问题，在快速响应设备中应加以注意。MPI通信协议虽简单易行，但响应速度较慢。

(3)编制控制程序时，用模块式结构程序。这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作；又能使数据库结构统一，方便WinCC组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一显示。

(4)硬件资源。要合理配置硬件资源，以tigao系统可靠性。如PLC电源配电系统要配备冗余的UPS不间断电源，以排除停电对全线运行的不利影响。又如对电机的控制回路要进行继电器隔离，以消除外部负载对I/O模块的可能损坏。系统设备要采用独立的接地系统，以减少杂波干扰。

2. 使用要点

(1)抗干扰措施。来自电源线的杂波，能造成系统电压畸变，导致系统内电气设备的过电压、过负荷、过热甚至烧毁元器件，造成PLC等控制设备误动作。在电源入口处应设置屏蔽变压器或电源滤波等防干扰设施。其中，电源滤波器的地要以短线路接到*保护地。对于直流电源，则可加装微分电容加以干扰抑制。

(2)保护接地。可采取用不小于10mm2的保护导线接好配电板的保护地；相邻的控制柜也应良好接触并与地可靠连接。要做好防雷保护接地，通常可采取总线电缆使用屏蔽电缆且屏蔽层两端接地，或模拟信号电缆采取两层屏蔽，外层屏蔽两端接地等措施。为防止感应雷进入系统，可采用浪涌吸收器。

(3)做好信号屏蔽。信号的屏蔽非常关键，一般可采取屏蔽电缆传送模拟信号。注意对多个模拟信号共用一根多芯屏蔽电缆或用两种屏蔽电缆传送时，信号间一定要做好屏蔽。电缆的屏蔽层一端(一般在控制柜端)要可靠接地。

(4)当现场没有或无法设置硬点时，可在操作界面上采取软按键的方法解决走向选择或控制方式选择等问题。与变频器、智能仪表等的连接，还是采用信号线直接相连的方式。

(5)应合理配置PLC的使用环境，tigao系统抗干扰能力。具体采取的措施有：远离高压柜、高频设备、动力屏以及高压线或大电流动力装置；通信电缆和模拟信号电缆尽量不与其他屏(盘)或设备共用电缆沟；PLC柜内不用荧光灯等。PLC虽适合工业现场，但使用中也应尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等；不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用；避免导电性杂物进入控制器。

三 调试要点及注意事项

(1)常规检查。在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。

(2)系统调试。系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决。 

在线调试设备开停时，必须先调试空开关的运行情况；如果设备设有运行监视开关，则可把监视开关强制为"1"(正式运行时，撤销强制)。调试单台设备时可针对性地建立该设备的变量表，对该设备及其与该设备相关的变量进行实时监视。这样既可判断逻辑操作是否正确，对模拟量的变化也可一目了然。比如调试电动执行器时，可建立一变量表，对执行器的位置信号、限位信号、过力矩信号及输出命令信号等进行实时监视，便可非常直观地观测执行器的动作情况。

(3)S7-300PLC模拟量模块可通过变换信号类型卡支持各种类型信号。当改造老生产工艺线时，不可避免地会遇到多类信号。设计时不把几种信号接到同一模块；必须先组态好模块，再接信号线，检查无误后送电。应避免两线制与四线制信号、电流与电压信号的混接，以免烧坏模块。

(4)一般变送器的负载能力为600Ω，而模拟量输入模块的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路内设安全栏，必　　须注意抗阻的匹配；模拟量输出模块的负载能力为600Ω，一般执行器的负载能力为250Ω；如线路较长，也存在抗阻匹配问题。要加强信号的隔离，特别是要加强与支流调速装置、变频调速装置及设备配套的小型PLC之间的信号隔离，防止相互干扰

 在实际应用中，经常会遇到I/O点数不够的问题，可以通过增加扩展单元或扩展模块的方法解决，也可以通过对输入信号和输出信号进行处理，减少实际所需I/O点数的方法解决。

    1.减少输入点数的方法

   （1）分时分组输入。一般系统中设有“自动"和“手动"两种工作方式，两种方式不会执行。将两种方式的输入分组，从而减少实际输入点。

   PLC通过I1.0识别“手动"和“自动"，从而执行手动程序或自动程序。图中的二极管用来切断寄生电路。若图中没有二极管，转换开关在“自动"，S1、S2、S3闭合，S4断开，这时电流从L+端子流出，经S3、S1、S2形成的寄生回路电流流入I0.1，使I0.1错误的变为ON。各开关串如入二极管后，则切断寄生回路。

    （2）硬件编码，PLC内部软件译码

   （3）输入点合并。将功能相同的常闭触点串联或将常开触点并联，就只占用一个输入点。一般多点操作的起动停止按钮、保护、报警信号可采用这种方式。

   （4）将系统中的某些输入信号设置在PLC之外。系统中某些功能单一的输入信号，如一些手动操作按钮、热继电器的常闭触点就没有必要作为PLC的输入信号，可直接将其设置在输出驱动回路当中。

    2.减少输出点的方法

    （1）在可编程控制器输出功率允许的条件下，可将通断状态*相同的负载并联共用一个输出点。

   （2）负载多功能化。一个负载实现多种用途，如在PLC控制中，通过编程可以实现一个指示灯的平光和闪烁，这样一个指示灯可以表示两种不同的信息，节省了输出点