6ES7312-1AE14-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 312 CPU WITH MPI INTERFACE, INTEGRATED 24 V DC POWER SUPPLY 32 KBYTE WORKING MEMORY, MICRO MEMORY CARD NECESSARY

6ES7314-1AG14-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 314 CPU WITH MPI INTERFACE, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, 128 KBYTE WORKING MEMORY, MICRO MEMORY CARD NECESSARY

6ES7315-2AH14-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 315-2DP CPU WITH MPI INTERFACE INTEGRATED 24 V DC POWER SUPPLY 256 KBYTE WORKING MEMORY 2. INTERFACE DP-MASTER/SLAVE MICRO MEMORY CARD NECESSARY

6ES7315-2EH14-0AB0 SIMATIC S7-300 CPU 315-2 PN/DP，中央处理单元，带有 384 KBYTE 工作存储器，1 个 MPI/DP 12MBIT/S 接口，2 个以太网 PROFINET 接口，双端换机，需要微型存储卡

6ES7317-2AK14-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU317-2 DP, CENTRAL PROCESSING UNIT WITH 1 MBYTE WORKING MEMORY, 1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE DP-MASTER/SLAVE, MICRO MEMORY CARD NECESSARY

6ES7317-2EK14-0AB0 SIMATIC S7-300 CPU 317-2 PN/DP，中央处理单元，带有 1 MB 工作存储器，1 个 MPI/DP 12MBIT/S 接口，2 个以太网 PROFINET 接口，，需要微型存储卡

6ES7318-3EL01-0AB0 SIMATIC S7-300 CPU 319-3 PN/DP, CENTRAL PROCESSING UNIT WITH 2 MBYTE WORKING MEMORY, 1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE DP-MASTER/SLAVE, 3. INTERFACE ETHERNET PROFINET, WITH 2 PORT SWITCH, MICRO MEMORY CARD NECESSARY

6ES7312-5BF04-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 312C COMPACT CPU WITH MPI, 10 DI/6 DO, 2 FAST COUNTERS (10 KHZ), INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, 64 KBYTE WORKING MEMORY, FRONT ConNECTOR (1 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED

6ES7313-5BG04-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 313C, COMPACT CPU WITH MPI, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO 1 PT100, 3 FAST COUNTERS (30 KHZ), INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, 128 KBYTE WORKING MEMORY, FRONT ConNECTOR (2 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED

6ES7313-6BG04-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 313C-2 PTP COMPACT CPU WITH MPI, 16 DI/16 DO, 3 FAST COUNTERS (30 KHZ), INTEGRATED INTERFACE RS485, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, 128 KBYTE WORKING MEMORY, FRONT ConNECTOR (1 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED

6ES7313-6CG04-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 313C-2DP COMPACT CPU WITH MPI, 16 DI/16 DO, 3 FAST COUNTERS (30 KHZ), INTEGRATED DP INTERFACE, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, 128 KBYTE WORKING MEMORY, FRONT ConNECTOR (1 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED

6ES7314-6BH04-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 314C-2 PTP COMPACT CPU WITH MPI, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO, 1 PT100, 4 FAST COUNTERS (60 KHZ), INTEGRATED INTERFACE RS485, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, 192 KBYTE WORKING MEMORY, FRONT ConNECTOR (2 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED

6ES7314-6CH04-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 314C-2 DP COMPACT CPU WITH MPI, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO, 1 PT100, 4 FAST COUNTERS (60 KHZ), INTEGRATED DP INTERFACE, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, 192 KBYTE WORKING MEMORY, FRONT ConNECTOR (2 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED

6ES7314-6EH04-0AB0 SIMATIC S7-300, CPU 314C-2PN/DP COMPACT CPU WITH 192 KBYTE WORKING MEMORY, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO, 1 PT100, 4 FAST COUNTERS (60 KHZ), 1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE ETHERNET PROFINET, WITH 2 PORT SWITCH, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, FRONT ConNECTOR (2 X 40PIN) AND MICRO MEMORY CARD REQUIRED

SIMATIC S7-300 提供多种性能等级的 CPU。除了标准型 CPU 外，还提供紧凑型 CPU。
同时还提供技术功能型 CPU 和故障安全型 CPU。

下列标准型CPU 可以提供：

• CPU 312，用于小型工厂
• CPU 314，用于对程序量和指令处理速率有额外要求的工厂
• CPU 315-2 DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
• CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的工厂
• CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 319-3 PN/DP，用于具有极大容量程序量何组网能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

下列紧凑型CPU 可以提供：

• CPU 312C，具有集成数字量 I/O 以及集成计数器功能的紧凑型 CPU
• CPU 313C，具有集成数字量和模拟量 I/O 的紧凑型 CPU
• CPU 313C-2 PtP，具有集成数字量 I/O 、2个串口和集成计数器功能的紧凑型 CPU
• CPU 313C-2 DP，具有集成数字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成计数器功能的紧凑型 CPU
• CPU 314C-2 PtP，具有集成数字量和模拟量 I/O 、2个串口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU
• CPU 314C-2 DP，具有集成数字量和模拟量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成计数、定位功能的紧凑型 CPU

下列技术型CPU 可以提供：

• CPU 315T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有中/高要求、同时需要对8个轴进行常规运动控制的工厂。
• CPU 317T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有高要求、又必须同时能够处理运动控制任务的工厂

下列故障安全型CPU 可以提供：

• CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 进行分布式组态、对程序量有中/高要求的故障安全型工厂
• CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的故障安全工厂
• CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
• CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的故障安全型工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

S7-300

• 模块化微型 PLC 系统，满足中、小规模的性能要求
• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务
• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活
• 操作方便，设计简单，不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 大量的集成功能，使它功能非常强劲

S7-300F

• 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信
• 标准模块另外也可用于非安全相关应用

S7-300

SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

• 特殊机械，
• 纺织机械，
• 包装机械，
• 一般机械设备制造，
• 控制器制造，
• 机床制造，
• 安装系统，
• 电气与电子工业及相关产业。

多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

• 具有高电磁兼容性和抗震性，可**限度地用于工业领域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

S7-300F 满足下列安全要求：

• 要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 类别 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

S7-300

一般步骤

S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

一个系统包含下列组件：

• CPU：
  不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
• 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
• 用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
• 用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

根据要求，也可使用下列模块：

• 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
• 接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
  通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。
• SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
  适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

设计

简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：

• 安装模块：
  只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
• 集成的背板总线： 
  背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
• 模块采用机械编码，更换极为容易：
  更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
• 现场证明可靠的连接：
  对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
• TOP 连接：
  为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
• 规定的安装深度：
  所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
• 无插槽规则:
  信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

扩展

若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：

• 中央控制器和3个扩展机架**多可连接32个模块：
  总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。
• 通过接口模板连接：
  每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。
  • 通过 IM 365 扩展：
    1 个扩展装置**远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。
  • 通过 IM 360/361 扩展：
    3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的**远距离为 10m。
• 单独安装：
  对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。
• 灵活的安装选项：
  CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以**限度满足空间要求。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

• 连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。
• 用于点到点连接的通信处理器
• 多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
  是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

PROFIBUS DP进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

• SIMATIC S7-300
  （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S7-400
  （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC C7 
  （通过带 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308
• SIMATIC 505

出于性能原因，每条线路上连接的主站不得超过 2 个。

以下设备可作为从站连接：

• ET 200 分布式 I/O 设备
• S7-300，通过 CP 342-5
• CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
• 现场设备

虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200
  （使用配备 PROFINET 接口的 CPU）
• SIMATIC S7-400
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

• ET 200 分布式 I/O 设备
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• SIMATIC S7-300
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• 现场设备

通过 AS-Interface 进行过程通信

S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备（AS-Interface 从站）。

更多信息，请参见通信处理器。

通过 CP 或集成接口（点对点）进行数据通信

通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

• 20 mA (TTY)（仅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（仅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
• 打印机
• 机器人控制
• 扫描器，条码阅读器，等

特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

• MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局数据：
  “全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。 
  例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。
• 内部通信总线(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。
• 功能强大的通信技术：
  • 多达 32 个 MPI 节点。
  • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
  • 使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
  • 数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 灵活的组态选项：
  可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的**化调整。例如，任意两个MPI节点之间**多可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。

通过 CP 进行数据通信

SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信处理器可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

可以连接以下设备：

• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 编程器
• PC 机
• SIMATIC HMI 人机界面系统
• 数控装置
• 机器人控制
• 工业PC
• 驱动控制器
• 其它厂商设备

S7-300F

S7-300F 能够以两种 I/O 设计的方式运行：

• ET 200M 中的 I/O 设计：
  故障安全数字量/模拟量输入和输出模块用于集中式或分布式应用（Cat.4/SIL3 只能与隔离模块一起使用）
• ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 设计：
  故障安全数字量输入和输出模块可用于分布式应用
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PLC几种结构形式及其特点

1 ． 单元式

单元式的特点是结构紧凑。它将所有的电路都装入一个模块内，构成一个整体，这样体积小巧、成本低、安装方便。

FX2 系列可编程控制器由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊适配器等四种产品构成。仅用基本单元或将上述各种产品组合起来使用均可。

  基本单元（ M ）：内有 CPU 与存贮器，为必用装置。

扩展单元（ E ） : 要增加Ｉ／Ｏ点数时使用的装置。

可利用扩展模块，以 8 为单位增加输入／输出点数。也可只增加输入点数或只增加输出点数，因而使输入／输出的点数比率改变。

2 ．模块式

模块式可编程控制器采用搭积木的方式组成系统，在一块基板上插上 CPU 、电源、Ｉ／Ｏ模块及特殊功能模块，构成一个总Ｉ／Ｏ点数很多的大规模综合控制系统。

这种结构形式的特点是 CPU 为独立的模块 , 输入、输出也是独立模块。

3 ．叠装式

它的结构也是各种单元、 CPU 自成独立的模块，但安装不用基板，仅用电缆进行单元间联接，且各单元可以一层层地叠装。

FX2 系列 PLC 是单元式和模块式相结合的叠装式结构。

西门子S7-200系列PLC在旋挖钻机上的应用

 ZR200型旋挖钻机是湖南省长沙市长沙中联重工科技发展股份有限公司（简称中联重科）自主研制开发的一种建筑基础工程中成孔作业的施工机械。中联重科是我国工程机械制造业的**企业，主要从事建筑工程、能源工程、交通工程等国家重点基础设施建设工程所需重大高新技术装备的研发制造。



 

 

    中联重科ZR200型旋挖钻机是一种大口径桩基工程的高效成孔设备，采用卡特彼勒专用可拓展履带底盘、自行起落折叠桅杆、可伸缩钻杆和液压先导控制。具有自动检测孔深、垂直度自动调整、回转自动定位、彩色液晶触摸屏直接监控显示工作状态参数和防误操作的逻辑功能控制，是大口径桩基础工程的**的成孔设备。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是传统转盘钻机的5～10倍。在国外发达国家旋挖钻机早已作为灌注桩的主要施工机种。近几年旋挖钻机在国内已广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等地基础钻孔灌注桩工程。右图为中联重科ZR200型旋挖钻机照片。

 

    ZR200型旋挖钻机的控制系统采用西门子S7-200系列plc的CPU224主模块、EM223扩展模块及EM222扩展模块各一个，实现对旋挖钻机液压系

 

    统电磁阀的自动控制、外部传感信号检测及与液晶触摸屏通讯实现人机界面等功能。

 

    二、控制系统方案设计

 

    旋挖钻机结构复杂、外部传感装置分布较多、各机构动作逻辑性强，且作业时工况恶劣、机身振动强烈，需要设计采用质量可靠、功能丰富的控制部件以完成其控制功能。同时操作人员也需要通过清晰、直观的人机界面对设备进行全面的掌握与控制。

 

    通过选型对比，设计方案上采用西门子S7-200系列PLC作为控制系统的核心实现对旋挖钻机的全面控制、日本PROFACE品牌GP系列液晶触摸屏作为人机界面对话设备，与外部传感装置、液压执行机构组成机电液一体化系统。下图为控制系统结构框图：

 

    

 

    触摸屏作为人机界面对话设备，主要进行钻进深度、回转角度的显示、深度设置、时间校对、及实现有关功能切换、按钮、指示、系统调试等功能。共设有：主作业画面、参数设置画面、报警记录画面、系统调试画面。其中主作业画面是操作人员工作时的主要对话界面。下图为主作业画面图：



    三、控制系统主要功能

 

    西门子S7-200系列PLC是西门子公司为用户解决中小型自动化控制的主力产品。它具有运算速度快、功能齐全、性能可靠、可灵活组合等特点，在全球的中小型自动化控制领域应用非常广泛。以下重点介绍S7-200系列PLC在旋挖钻机上的应用。

 

    1、双向高速计数信号检测

 

    S7-214CPU模块具有多路高速计数输入检测端口，可灵活设计实现多路单向、双向计数信号的检测。在旋挖钻机上应用其双向高速计数功能实现了上车回转角度检测、钻头钻孔深度检测。

 

    旋挖钻机上车部分为液压驱动的独立旋转机构。在设计中采用旋转编码器检测其转动角度，通过对编码器A、B两路脉冲信号的检测，PLC的双向高速计数输入端可准确计算出旋挖钻机上车的相对角度（0-360O）变化值。

 

    同时PLC的复位信号输入端检测编码器的C相信号，在上车每次回转至编码器的一固定位置时将高速计数器内变量清零，可消除各种原因造成的计数误差，保证计数的准确性。

 

    钻头钻孔深度检测的原理与上车回转角度检测基本相同，但复位信号采用按钮输入，由操作人员根据情况校准钻头深度零位值。在检测运算中计数值为钻头深度变化值。

 

    2、左右控制手柄多路按钮信号的检测

 

    旋挖钻机的控制主要通过驾驶座椅左右两个控制手柄的多个按钮控制实现，通过对PLC的指令编程，可转换实现按钮信号的上升沿、下降沿、延时控制等多种逻辑功能。

 

    3、外部传感信号的检测

 

    西门子S7-200系列PLC输入信号检测采用光耦隔离电流信号检测，可隔离输入信号线上因各种原因引起的非正常电气信号，电流信号检测方式可有效防止外部强干扰对正常信号的检测。同时各输入端输入信号的滤波时间可根据需要分别设置。

 

    旋挖钻机各机构动作频繁、控制复杂，在使用中容易因误操作造成设备损坏。在设计中对各机构关键部位均安装了外部传感装置检测其状态，当出现紧急情况时PLC将通过外部传感装置信号控制相应机构立即保护动作，保护人身和设备安全。

 

    4、实现对液压执行机构的控制

 

    西门子S7-200系列PLC的继电输出模块可直接控制液压系统的直流电磁线圈，只需在电磁线圈两端并接外部抑制二极管，可较好的保护并延长内部继电器触点的使用寿命。

 

5、与PROFACE的GP系列液晶触摸屏通讯实现方便、直观的人机界面对话显示。



利用214CPU模块上的485通讯接口与PROFACE的GP系列液晶触摸屏通讯，将PLC检测计算的旋挖钻机各参数直观的显示在触摸屏上，同时可直接通过触摸屏实现对液压系统的控制和调试。

 

    plc在中联重科ZR200型旋挖钻机的应用中，能很好的实现所需的各种功能，以下为总结的设计体会。

 

    直流供电型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的标称值内，实际应用中可满足旋挖钻机DC24V的供电环境下，并能承受点火及作业过程中的各种干扰，非常适合工程机械的柴油发动机24V电源环境；丰富的高速计数端口适合与各种传感装置匹配进行信号检测；CPU模块内部集成的PPI通讯接口可实现多种方式的数据通讯，与多种触摸屏端口方便的实现通讯传输。

逻辑操作
ALD OLD	电路块串联 电路块并联
LPS LRD LPP LDS	入栈 读栈 出栈 装载堆栈
AENO	对ENO进行与操作
ANDB    IN1，OUT ANDW    IN1，OUT ANDD    IN1，OUT	字节逻辑与 字逻辑与 双字逻辑与
ORB     IN1，OUT ORW     IN1，OUT ORD     IN1，OUT	字节逻辑或 字逻辑或 双字逻辑或
XORB    IN1，OUT XORW    IN1，OUT XORD    IN1，OUT	字节逻辑异或 字逻辑异或 双字逻辑异或
INVB    OUT INVW    OUT INVD    OUT	字节取反(1的补码) 字取反 双字取反
表、查找和转换指令
ATT     TABLE，DATA	把数据加到表中
LIFO    TABLE，DATA FIFO    TABLE，DATA	从表中取数据，后入先出 从表中取数据，先入先出
FND=    TBL，PATRN，INDX FND＜＞ TBL，PATRN，INDX FND＜   TBL，PATRN，INDX FND＞   TBL，PATRN，INDX	在表中查找符合比较条件的数据
BCDI    OUT IBCD    OUT	BCD码转换成整数 整数转换成BCD码
BTI     IN，OUT IBT     IN，OUT ITD     IN，OUT TDI     IN，OUT	字节转换成整数 整数转换成字节 整数转换成双整数 双整数转换成整数
DTR     IN，OUT TRUNC   IN，OUT ROUND   IN，OUT	双整数转换成实数 实数四舍五入为双整数 实数截位取整为双整数
ATH     IN，OUT，LEN HTA     IN，OUT，LEN ITA     IN，OUT，FMT DTA     IN，OUT，FMT RTA     IN，OUT，FMT	ASCII码→16进制数 16进制数→ASCII码 整数→ASCII码 双整数→ASCII码 实数→ASCII码
DECO    IN，OUT ENCO    IN，OUT	译码 编码
SEG     IN，OUT	7段译码
中断指令
CRETI	从中断程序有条件返回
ENI DISI	允许中断 禁止中断
ATCH    INT，EVENT DTCH    EVENT	给事件分配中断程序 解除中断事件
通信指令
XMT     TABLE，PORT RCV     TABLE，PORT	自由端口发送 自由端口接收
NETR    TABLE，PORT NETW    TABLE，PORT	网络读 网络写
GPA     ADDR，PORT SPA     ADDR，PORT	获取端口地址 设置端口地址
高速计数器指令
HDEF    HSC，MODE	定义高速计数器模式
HSC     N	激活高速计数器
PLS     X	脉冲输出
数学、加1减1指令
+I      IN1，OUT +D      IN1，OUT +R      IN1，OUT	整数，双整数或实数法 IN1+OUT=OUT
-I      IN1，OUT -D      IN1，OUT -R      IN1，OUT	整数，双整数或实数法 OUT-IN1 =OUT
MUL     IN1，OUT *R      IN1，OUT *I      IN1，OUT *D      IN1，OUT	整数乘整数得双整数 实数、整数或双整数乘法 IN1×OUT=OUT
MUL     IN1，OUT /R      IN1，OUT /I      IN1，OUT /D      IN1，OUT	整数除整数得双整数 实数、整数或双整数除法 OUT/IN1=OUT
SQRT    IN，OUT	平方根
LN      IN，OUT	自然对数
LXP     IN，OUT	自然指数
SIN     IN，OUT	正弦
COS     IN，OUT	余弦
TAN     IN，OUT	正切
INCB    OUT INCW    OUT INCD    OUT	字节加1 字加1 双字加1
DECB    OUT DECW    OUT DECD    OUT	字节减1 字减1 双字减1
PID     Table，Loop	PID回路
定时器和计数器指令
TON     Txxx，PT TOF     Txxx，PT TONR    Txxx，PT	通电延时定时器 断电延时定时器 保持型通延时定时器
CTU     Txxx，PV CTD     Txxx，PV CTUD    Txxx，PV	加计数器 减计数器 加/减计数器
实时时钟指令
TODR    T TODW    T	读实时时钟 写实时时钟
程序控制指令
END	程序的条件结束
STOP	切换到STOP模式
WDR	看门狗复位(300 ms)
JMP     N LBL     N	跳到指定的标号 定义一个跳转的标号
CALL    N(N1，…) CRET	调用子程序，可以有16个可选参数 从子程序条件返回
FOR     INDX，INIT，FINAL NEXT	For/Next循环
LSCR    N SCRT    N SCRE	顺控继电器段的启动 顺控继电器段的转换 顺控断电器段的结束

根据功能流程图设计出PLC梯形图程序

根据图16所示的功能流程图，设计出梯形图程序。 



    1使用起保停电路模式的编程

对应的状态逻辑关系为：



对应的梯形图程序如图17所示。

 

2使用置位、复位指令的编程

对应的梯形图程序如图18所示。



3使用顺序控制指令的编程

对应的功能流程图如图19所示。对应的梯形图程序如图20所示。



 



（3）并行分支及编程方法

并行分支也分两种，图21a为并行分支的开始，图21b为并行分支的结束，也称为合并。并行分支的开始是指当转换条件实现后，同时使多个后续步激活。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。在图21a中，当工步2处于激活状态，若转换条件e=1，则工步3、4、5同时起动，工步2必须在工步3、4、5都开启后，才能关断。并行分支的合并是指：当前级步6、7、8都为活动步，且转换条件f成立时，开通步9，同时关断步6、7、8。

西门子S5 PLC远程电台通讯在供水遥测系统中的应用

原有系统构成：
（1）本地中心站,采集水厂的设备状态,采用西门子S5-115U.
（2）取水和1号加压泵站，采用西门子S5-115U
（3）2号加压泵站控制系统，采用西门子S5-115U
（4）在市内的东南西北和**高处和**处安装了测量水管压力站，采用西门子S5-100U。用抄表的人工方式来记录设备状态

用户需求：

随着时代的进步，和对工艺的进一步的要求，要实时对各个站的管道压力、流量及各个的阀门开关的状态进行监视和控制，从而降低了故障率和提高了对此系统的反应时间，更好保证城市供水。并把各个站的所有设备的数据送到中心监控站里，进行监控，和电子统计。

实现方案：

在水处理厂中心站与各个泵站和测压站之间，由于距离较远达几十公里，我们决定采用无线电通讯方式，并且因为大山的阻碍，在取水1号加压泵站，2号加压泵站控到中心站之间，设立了中继站进行转发。而水处理厂中心站与6个市内的测压站之间由于距离较近直接通过无线电通讯。
这个项目的主要问题是无线电通讯的任务，如何在已有的S5系列的设备上，加上无线电通讯呢。根据现有的实际情况，在不动原有西门子S5-115U的基础上，决定在此基础上加入西门子的Sinaut产品的ST1系列模块来实行无线电通讯。Sinaut ST1是基于SIMATIC S5的程序控制的系统，由硬件模块和软件软件模块组成。适用各种自动化的任务，完整的无线电通讯方式，允许数据传输到或近或远的地方。数据能够通过专线，或者各种PTT网络（GSM,ISDN,拨号Modem,无线电通讯等）等方式传送。
 Sinaut ST1硬件包括，TIM模块(遥控接口模块，即S5-PLC通讯功能模块)，modem（ 用于数字量和模拟量相互转换）,无线电台（无线电发射装置）。软件是Sinaut TD1软件包。这样我们在STEP5的基础上，用TD1这个扩展软件包进行对硬件TIM板编程。把水处理厂中心站作为主站，其他站作为从站。以直接轮巡的方式逐个采集各个从站的信息，并且这样的方式只有当从站发生数据发生变化时，才进行数据的传递，大大的加快了数据的更新速度和硬件设备的使用寿命。

系统图如下：



上位机显示:

我们采用监控组态软件，从中心站的PLC中采集数据，实时的反映整个系统（本地站，无线电远程站）的状态。主要显示部分包括：水厂控制工艺图、运行状态表、报警和历史数据的查询，统计报表、趋势图。控制工艺图反映水厂的各个泵站的运行状态，并且以动态的图形、数据和实时的现场保持一致，运行状态表中反映主要设备的开关状态、现场仪表的参数、累计值（流量，水位，浊度，温度,PH,压力等）。报表，每天打印一份主要设备的状态的日报。除了在显示器上显示外，并且把主要数据显示在电子显示屏上。此系统投运以来一直正常工作，达到了预期的实施效果。

电器控制线路中常用的电压型保护环节

失压保护

失压保护:防止电源电压消失后，电压恢复时电动机自起动的保护

自起动的危害:

1)造成人身事故、设备事故。

2)多台电动机自起动造成电网不允许的过电流及电压降。

失压保护装置:按钮和接触器(自锁)

2、欠电压保护

欠电压保护:电源电压降低到(0. 6一0. 8U_N)时，切断电源。

欠电压保护:防止电网电压的降低使电器释放，造成电路不正常而进行的保护。

欠压保护装置:按钮和接触器(自锁)、电压继电器。

电压继电器的吸合电压整定:0.8一0.85U_RT

电压继电器的释放电压整定:0.5一0.7U_RT.

3、过电压保护

过电压保护: 为感性负载提供放电回路

                           过电压继电器

影响电器控制线路的温升因素主要有:电流大小、散热条件、通电时间

1、短路保护(几倍到几十倍的额定电流)

危害: 高温绝缘损坏、强大的电动应力产生机械性损坏。

保护特性: 可靠、瞬动断开电源。

注意:短路保护不应受起动电流的影响而动作。

短路保护装置:熔断器、自动开关

说明:1)、自动开关把测量元件和执行元件装在一起，直接切断电源。

      2)熔断器的熔体本身就是测量和执行元件，直接切断电源。

2、过电流保护(不超过2. 5倍的额定值 )

保护特性:瞬动断开电源。

过载保护装置:过电流继电器

说明:过电流继电器的过电流保护通过接触器(执行元件)完成，为了能切断过电流，接触器的触点容量需加大。

3、过载保护(通常1. 5倍的额定值以内)

  保护特性:反时限特性。

  过载保护装置:热继电器

说明:热继电器动作后不能马上复位。

热敏电阻作为测量元件的热继电器，嵌在电机的绕组或发热元件中，以便更准确地测量温升的部位。当被测部件达到指定的温度时，切断电路进行保护。

4、欠电流保护(一般在直流电路中)

  保护特性:瞬动断开电源。

  欠电流保护装置:欠电流继电器

5、断相保护(三角形接法)

  保护特性:反时限特性。

  断相保护装置:带断相保护的热继电器