ET200S终端模块6ES7193-4CB10-0AA0

西门子ET200S终端模块6ES7193-4CB10-0AA0，ET200S模块TM-E15C23-01

SIMATIC DP，5 个终端模块 TM-E15C23-01，用于 ET 200S 针对电子模块 15mm 结构宽度，笼卡型端子 2x3 端子接口 不带端子访问至 AUX1， AUX1 已穿联 5 件/包装单位

西门子ET200S终端模块6ES7193-4CB10-0AA0，ET200S模块TM-E15C23-01

SIMATIC DP，5 个终端模块 TM-E15C23-01，用于 ET 200S 针对电子模块 15mm 结构宽度，笼卡型端子 2x3 端子接口 不带端子访问至 AUX1， AUX1 已穿联 5 件/包装单位

概述

• 适配于电子模板的机械模板
• 采用系统自带电压总线的配置方式，建立的布线
• 键控连接技术保证高抗振性，最大 5 g
• 有各种型号的电源模块、电子模块。
• 可更换的接线盒（甚至在站网络内也可替换）
• 电子模块的自动编码
• 自带屏蔽的背板总线，确保数据具有很高的安全性
• 具有端子色码以及识别插槽编号用的色码
• 用螺丝固定的端子和弹簧压接的端子以及“FastConnect”快速接线端子。采用FastConnect 快速接线端子后，接线时间可以缩短 60 %。

 1．应用背景

　　在冶金，化工，电力，制药等许多大型工程中，空压站建设是一项重要的辅助工程。空压站的主设备为空气压缩机，空气干燥器，配套过滤器，储气罐，连接管道和阀门等组成一供气系统。大型空压站通常拥有多套设备，以保证不同负荷的需求。确保合格的供气品质，满足稳定的气源压力，供气流量的自动调节等是空压站自动化的基本任务。随着自动化水平的不断提高，建设无人值守空压站的要求已是一个发展趋势。

　　本案例应用于上海宝钢集团上钢一厂连铸连轧项目的大型空压站。该站有6台每分钟供气200立方的螺杆式空压机，6台200立方处理量的冷冻式干燥器，另有两台80立方处理量的吸附式干燥器，采用母管制连接方式生产压缩空气。用户要求：
　　1） 每台设备应有自动控制和联锁保护装置，并配有触摸屏供现场观察各工艺参数和设备状态，可手动/自动切换操作及紧急停机；
　　2） 现场控制室应有计算机操作站，通过建立设备网络，监控整个生产过程；
　　3） 空压房的操作站应与厂区控制中心联网，由控制中心的控制器实时远程监控，实现空压站无人值守。
　　
　　2．系统构成

　　2.1．控制网络结构的确立
　　由于控制中心选用AB公司的PLC构筑自控系统，并采用DH+网络实施远程联网。为保持*性，空压站自控设备选用AB公司的小型PLC ——SLC-500系列可编程控制器，其带有DH+网络接口，支持DH+和DH-485网络协议。原设计推荐为单一DH+网络结构，后仔细分析了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了分级控制网络的实施方案，如图1所示。其基本理由是：

　　1） 技术性考虑，单一结构网络在节点数量较大时安全性不够理想。因为各设备控制器均挂在同一网络上，任何一台出现通信故障都可能影响整个网络，严重时会引起网络瘫痪，无法实现远程监控。虽然本案例的设备总数并不算很多，但考虑到对无人值守的高标准要求，将设备网分为上层DH+和下层DH-485两级网络，以达到分散危险，提高网络有效性和可靠性的目的。

　　2） 经济性考虑，满足基本要求的前提下，采用低成本的微型PLC替代。干燥器设备的生产工艺相对较简单，控制点数不到10点，模拟量信号输入点数也不多，动态响应的时间常数相对较大，微型PLC——Micrologix 1200可以满足要求。其成本可降低一半，每套约节省2万元，总计可达15万。

　　分级网络的特点：
　　a） 远程控制网——DH+网络（增强型数据高速公路）连接控制中心控制器与空压站主控制器0#SLC，传输空压站系统的重要信息参数及各设备运行状态，并实现控制中心的远程控制操作。
　　b） 上层设备网——DH+网络，连接现场主控制器0#SLC，1#-6#空压机子站SLC，以及作为通信控制器的7#SLC。0#SLC除负责与远程控制网连接外，还承担所有子站的信息集成和控制信号的传递。
　　c） 下层设备网——采用DH-485网络，7#SLC通信控制器作为上下网的联接器集成各干燥器控制子站1#-8#M1200的数据信息，并传递远程控制信号。M1200和触摸屏均通过通信模块NET-AIC挂接到DH-485网上。

　　DH+网络为AB公司推出的工业局域网之一，它是最早为可编程序控制器提供远程编程支持的控制网络。它可以在可编程序控制器（PLC-5、PLC-3、SLC 5/04）、操作员界面系统、个人计算机、主计算机、数字控制设备、可编程的具有RS-232-C/RS-422接口的设备之间提供点对点通信。一个DH+网络最多可以连接99个DH+链路，每个DH+链路最多可以连接64个节点（智能化设备）。它采用双绞线或屏蔽同轴电缆连接，每个链路的传输速率为57.6K Bps，115.2KBps和230.4KBps三种可选，传输距离可达10,000英尺（3048米）。DH+网络支持从远程链路进行组态、编程以及故障查询等。

　　DH-485是一种对信息传送有时间苛刻要求的、高速确定性的工业局域网络，主要用于车间级各种设备之间的数据传递；具有多主功能，在令牌传送协议下工作，网络的最大长度为1219m。DH-485能够连接多达32个节点的设备，包括SLC 500和Micrologix 1200可编程控制器、操作员终端和个人计算机等。其最大传输速率可达19.2KBps。

    2.2 硬件配置

　　 现场控制室——操作站计算机PC，主控制器0#SLC（SLC-504）带有标准RS-232C /DH+ /8针圆形接口，共3个网络接口。配置模拟量输入/输出模块，开关量输入/输出模块，共计128点，所有开关量输出均采用继电器隔离。0#SLC控制各设备子站以外的系统测点和阀门。
　　 空压机子站——1#-6#SLC可编程控制器（SLC-504），分别配有包括模拟量输入在内的64点I/O模块；通过DH+接口连接到上层设备网。
　　 干燥器子站——1#-8#M1200微型可编程控制器（Micrologix 1200 自带24点I/O），配接12点模拟量输入I/O模块，通过NET-AIC通信模块接入DH-485下层设备网。PV-500彩色触摸屏也由通信模块的9针插头连接到DH-485网。

　　2.3．软件组成和工作程序

　　网络连接软件RSLinx 它在车间级设备与各种应用软件之间提供通讯功能，它可组态网络的通讯协议（即选择PLC控制网络的协议，如DH-485协议，DH+协议），传输波特率，驱动程序等，完成网络的初始化和令牌管理。

    编程软件RSLogix 500 可使用户在DH-485网或DH+网上对控制器（SLC 500、Micrologix 1200）进行编程，网络上的任一个工业终端可以用来对网络上的所有控制器编程。用户既可以将程序下载到有关设备中，又可以从设备上载已有的程序，调试程序，监视设备的运行。

    工作站组态软件RSView 32 设在现场控制室的操作站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，联锁保护，以及数据处理和通信传输。

　　通信传输工作程序如图2所示。在本案例中，从控制中心控制器经现场控制室操作站到7#SLC通信控制器，均采用自上而下的方式读/写目标控制器的数据区数据，由数据传送指令完成数据通信，实现信息集成和远程控制。

    3．难点问题和解决方法

    整个控制系统随同设备于2003年7月初步完成安装调试工作，进入试生产。2004年2月正式投产，满负荷运行，情况良好，达到设计的预期目标。期间出现过的主要问题为：

　　1）通信故障引起远程监控失效两次（上层设备网）。分析可能的原因，通信电缆使用了带屏蔽的普通信号电缆而非控制设备规范要求的双绞线屏蔽电缆，易受现场干扰；软件方面对通信异常未设置必要的处理程序。
　　解决方法——将原来115.2KBps通信传输速率降低到57.6KBps ，以提高数据传输的可靠性；软件方面做了相应的改动，此后未再出现过类似通信故障。

　　2）通信传输延时，实时控制滞后（下层设备网）。经分析获悉，DH-485令牌总线网络结构的工作模式使得7#SLC通信控制器需要多个循环才能对下层网各设备控制器扫描一遍，加之网络传输速率相对较低，在传输数据量较大时，出现控制延时达7-8秒。
　　解决方法——由于系统结构已定，硬件无法改变，所以在软件方面加以改进。数据传输速率提高到上限19.2KBps；再修改软件程序，采用控制操作指令优先的策略，控制滞后的操作可得到改善。
　　
　　4．小结

　　·控制系统网络化可有效实现空压站远程监控，无人值守。本案例的成功实施是一个很好的示例。
　　·分级控制网络的实施，分散了故障危险，可提高网络运行的有效性和可靠性。
　　·综合分析生产实际情况，以及全面评价控制设备的各项性能指标，有助于制订经济性的控制方案，从而降低投资成本，提高经济效益。

　　改进方向：
    1）引入故障检测和故障诊断的处理程序，系统的智能化程度可得到提高，有利于进一步改善自控系统的有效性和可靠性。
    2）优化调度策略，软件联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，并由此获得更大的效益。

 ET200分为以下几个子系列：

    1．ET200S

    分布式I/O系统，特别适用于需要电动机起动器和安全装置的开关柜，一个站最多可接64个子模块，模块种类丰富，有带通信功能的电动机起动器和集成的安全防护系统（适用于机床及重型机械行业）和IQSense传感器等，集成有光纤接口。

    2．ET200M

    多通道模块化的分布式I/O，采用S7-300全系列模块，最多可扩展8个模块，可以连接256个I/O通道，适用于大点数、高性能的应用。它有支持HART协议的模块，可以将HART仪表接入现场总线。它具有集成的模块诊断功能，在运行时可以更换有源模块，提供与S7 -400H系统相连的冗余接口模块和IM153-2集成光纤接口。

    ET200M户外型是为野外应用所设计的，其温度范围可达-25~+60℃。

    3．ET200is

    本质安全系统，通过紧固和本质安全的设计，ET200is适用于有爆炸危险的区域。以点为单位的模块化I/O可以直接安装在Zone 1区域，而其传感器和执行器甚至能安装在Zone 0区域，并能在运行时更换各种模块。

    4．ET200X

    具有高保护等级IP65/67( NEMA4)的分布式I/O设备，其功能相当于S7-300的CPU314，最多7个具有多种功能的模块连接在一块基板上，可以连接电动机起动器、气动元件以及变频器，有气动模块和气动接口，实现了机、电、气动一体化。ET200X可以直接安装在机器上，节省开关柜的投资。它封装在一个坚固的玻璃纤维的塑料外壳中，可以用于有粉末和水流喷溅的场合。

    5．ET200eco

    经济实用的I/O，低成本的ET200eco数字量I/O具有很高的保护等级(IP67)，能在运行时更换模块，不会中断总线或供电。

    6．ET200R

    适用于机器人，用于恶劣的工业环境。例如在汽车生产过程中，ET200R直接安装在机器人内部。坚固的金属外壳和高保护等级( IP65)使ET200R能抗焊接火花的飞溅。由于ET200R中集成有转发器功能，因而能减少机器人硬件部件的数量。ET200R使PROFIBUS能直接连接到焊接机器人的焊钳上。

    由于有高保护等级，抗冲击、防尘和不透水，ET200X，ET200eco和ET200R能适应严酷的工业环境，可以用于没有控制柜的I/O系统。它们只需要很少的附加部件。

    7．ET200L

    小巧经济的分布式I/O，像明信片大小的I/O模块，适用于小规模的任务，能十分方便地安装在DIN导轨上。ET200L分为以下3种：

    1) ET200L是整体式单元，不可扩展，只有数字量I/O模块。

    2) ET200L-SC是整体式单元，可以通过SmartConnect（灵活连接系统）扩展最多8块数字量、模拟量模块。

    3) ET200L-SCIM-SC是*模块化的灵活连接系统，最多可以扩展16块模块。

    8．ET200B

    整体式的一体化分布式I/O，有交流或直流的数字量I/O模块和模拟量I/O模块，具有模块诊断功能。

西门子的ET200是基于PROFIBUS-DP现场总线的分布式I/O，可以与经过认证的非西门子公司生产的PROFIBUS-DP主站协同运行。

    PROFIBUS是为全集成自动化定制的开放的现场总线系统，它将现场设备连接到控制装置，并保证在各个部件之间的高速通信，从I/O传送信号到PLC的CPU模块只需毫秒级的时间。

    全集成自动化概念和STEP7使ET200能与西门子其他的自动化系统协同运行，实现了从硬件配置到共享数据库等所有层次上的集成。所有的I/O均在一个软件的控制之下，因此用户在增加程序时不需要额外的培训。

    因为ET200只需要很小的空间，故能使用体积更小的控制柜。集成的连接器代替了过去密密麻麻、杂乱元章的电缆，加快了安装过程，紧凑的结构使成本大幅度降低。

    ET200能在非常严酷的环境（例如酷热、严寒、强压、潮湿或多粉尘）中使用，能提供连接RPOFIBUS网络的接口，可以节省费用昂贵的抗电磁干扰措施。

    ET200集成了以下的功能：

    1．电动机起动器

    集成的电动机起动器用于异步电动机的单向或可逆起动，可以直接控制7. 5kW以下的电动机，节省了动力电缆，馈电电缆最大电流达40A，一个站可以带6个电动机起动器。

    通过PROFIBUS现场总线网络可以调用开关状态和诊断信息，运行时能更换电动机起动器。

    2．气动系统

    经过适当的配置，ET200能用于阀门控制。ET200X很容易安装上这种阀门，直接由PROFIBUS总线控制，并由STEP7软件包组态。

    3．变频器

    ET200X用于电气传动工程的模块提供变频器的所有功能。

    4．智能传感器

    光电式编码器或光电开关等可以与使用IQ Sense智能传感器的ET200S进行通信，可直接在控制器上进行所有设置，然后将数值传送到传感器。传感器出现故障时，系统诊断功能将自动发出报警信号。

   5．安全技术

    ET200可以在冗余设计的容错控制系统或安全自动化系统中使用。集成的安全技术能显著地降低接线费用。安全技术包括紧急断开开关、安全门的监控以及众多与安全有关的电路。通过ET200S故障防止模块、故障防止CPU和PROFISafe协议，与故障有关的信号亦能同标准功能一样在PROFIBUS网络上进行传送。

    6．分布式智能

    ET200S中的IM151/CPU类似于大型S7控制器的功能，可以用STEP7对它进行编程。它用分布式智能传送I/O子任务，从而减轻了中央控制器的负担，能对时间要求很高的信号作出快速响应并简化对部件的管理。

    7．功能模块

    它们是用于ET200M和ET200S的附加模块，例如计数器、步进电动机或定位模块，以模块化的方法扩展分布式I/O的功能。

    在启动前，ET200检查总线电缆和接口，可以通过BT200总线测试单元来检查部件的状态。在运行时，用监视和诊断工具提供不同部件的状态信息。PLC可以通过PROFIBUS从I/O设备调用诊断信息，还可以接收到易于理解的报文。STEP7软件包自动地检测系统故障，并采取必要的响应措施。在运行时，可以使用诊断中继器对电缆进行检查和S7-DIAG诊断工具快速高效地确定过程中发生的故障。