西门子S7-200EM221CN扩展模块

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九游会中心智控技术有限公司  上海诗慕自动化设备有限公司

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SIMATIC S7-1200 是一款适用于机械设备制造以及工厂构建中开环和闭环控制任务的控制器。它可实现的自动化性能以及经济的成本。

由于同时采用了高性能的紧凑型模块化设计，SIMATIC S7-1200 适用于各种自动化应用。其使用范围从更换继电器和接触器一直到网络和分布式结构中复杂的自动化任务。

S7-1200 还不断开辟了以前由于经济原因而开发的特殊电子元件领域。

Design

SIMATIC S7-1200 系列由以下模块组成：

• 3 个控制器，具有不同类型的分级性能，可作为宽范围的交流或直流控制器
• 2 个信号板（模拟和数字），用于直接在 CPU 上进行的低成本模块化控制器扩展，安装空间保持不变
• 13 个不同的数字和模拟信号模块
• 2 个通讯模块 (RS232/RS485)，用于通过点对点连接进行的通讯
• 带有 4 个端口的以太网开关，用于执行许多不同的网络拓扑
• PS 1207 稳定电源装置，115/230 V 交流线路电压，24 V 直流额定电压

机械特点

• 坚固耐用的紧凑型塑料外壳
• 易于接触的连接和控制元件，用前挡板保护
• 可拆卸连接端子，也适用于模拟或数字扩展模板

设备功能

• 符合标准：
  SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL,、CSA 和 FM 等标准（Class I、Cat 2；危险区组别 A、B、C 和 D，T4A）。生产中采用的质量管理体系已通过 ISO 9001 认证

通讯

SIMATIC S7-1200 配备不同的通讯机制：

• 集成的 PROFINET 接口
• 通过通讯模板实现点对点连接

PROFINET 接口

集成的 PROFINET 接口允许进行下列通讯：

• 编程器
• 人机接口（HMI）设备
• 其他 SIMATIC 控制器

支持以下协议：

• TCP/IP
• ISO-on-TCP
• S7 通讯

可以连接以下设备：

• 通过标准 CAT5 电缆在现场 PG 编程设备和 PC 之间通讯。

PG 和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之间的连接

• SIMATIC HMI Basic 面板

基本面板和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之间的连接

• 更多的 SIMATIC S7-1200 控制器

通过 CSM 1277 以太网交换机连接多台设备

点到点接口，可自由编程接口模式

通讯模块允许通过点对点连接进行的通讯。使用 RS232 和 RS485 物理传输介质。在 CPU 的“自由端口 (Freeport)”模式中执行数据传输。使用用户、面向比特的通讯协议（例如，ASCII 协议、USS 或 MODBUS）。

可以连接带有串行接口的任何终端设备，例如，驱动器、打印机、条形码阅读器、调制解调器等。

在可编程的接口模式中，通过 CM 1241 实现的点对点连接

Functions

S7-1200 具有以下特点：

• 极为简单的入门解决方案：
  的入门软件包和操作说明方便熟悉操作。
• 操作简单：
  功能强大的标准命令，使用简单，结合易于使用的编程软件，可以将编程费用小化。
• 出色的实时特性：
  特殊的中断功能、快速计数器和脉冲输出适用于时间紧急的过程。

SIMATIC S7-1200 满足国内和标准：

• UL 508

    ■操作简单，可以实现无人值守；

    ■良好的实时调节，防止了人为因素滞后；

    ■具有高可靠性；

    ■减轻工作人员负担；

    ■节省人力成本。

    需要控制的参数和可能的控制方式

    空压站需要的控制需求；⑴高、低压供气压力控制（机组自动开停控制）；⑵系统自动排水控制；⑶循环水液位控制和自动加药控制；⑷所需压缩空气温度、循环水温度等参数控制等等。

    空压系统的整体自动调控一般可以使用以下2种方法之一来实现：

    ⑴采用PLC系统进行通讯和控制。

    ⑵可以采用英格索兰公司或自己编制的控制软件。

种方法可靠性高，适用于工业控制系统。当监控计算机出现故障时，PLC还可以按照设定的程序进行自动控制。

    第二种方法是通过控制系统的计算机进行单独的分析运算进行控制，它具有较好的灵活性，但缺点是如果出现如计算机死机等故障时，有可能影响系统的正常运行。好在计算机的一般恢复往往不需要太多的时间。

    除空压供气系统自控外，空压站可与制冷站、热力站系统一起建立设备控制网络，实现集中控制，或与工厂控制中心联网，由控制中心的控制器实时远程监控，实现真正的无人值守。

    系统构成

    对于以上讨论，如果需要实现空压站的整体自控，又许多成熟PLC自控系统可以选用，现以ZH公司的PLC自控系统为例。

    该自控系统选用西门子S7-300系列可编程控制器，带有RS422/485网络接口，支持MODBUS等相关网络通讯协议。该系统可以采用工业通讯网络技术实施远程联网。空压站自控设备可根据生产实际情况和各设备的特点，以及可能存在的问题，综合各方面因素后确立分级控制网络的实施方案，如图1所示。

    ■硬件配置

    现场仪表，受控设备、执行器、带有串行通讯接口的设备（如空压机，冷干机等），PLC和监控计算机。

    ■软件功能

    选用的工业组态软件（如WINCC或iFIX）用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通讯、显示及报表管理等功能，各设备控制器自成一子系统，其应用程序功能包括：信息采集，设备控制，故障报警，连锁保护，以及数据处理和通信传输。

    在系统实施过程中，还可引入故障检测和故障诊断的处理程序，能够提高系统的智能化程度，有利于进一步改善自控系统的有效性和可靠性，通过调度策略，软件连锁保护等自动控制功能模式的应用，有望将自动化水平提升到更高层次，可以为确定空压机设备状态检修点提供依据，并由此获得更大的效益。

    结论