6ES7321-1FF10-0AA0技术参数
通信
通过PROFIBUS DP和／或 PROFINET 实现*控制器和分布式站之间的安全相关通讯和标准通讯。特殊开发的PROFIsafe支持在标准数据报文中传送具有安全功能的用户数据。无需其它硬件组件，例如特殊安全总线。所需的软件既可以作为一个操作系统的扩展功能集成在硬件组件中，也可以作为一个软件块装载到 CPU 中。
操作模式
F-CPU 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中以及故障安全信号模块中。信号模块采用差异分析方法和测试信号注入技术来监视输入和输出信号。
CPU通过周期性自检、命令测试以及基于逻辑和时间的程序执行检测，检查控制器运行的正确性。此外，通过“活跃标志（sign-of-life）"请求，还可以对 I/O 进行检测。
当系统诊断出一个故障时，系统将进入安全状态。
CPU 319F-3 PN/DP的运行不需要F运行*。
编程
CPU 319F-3 PN/DP的编程方法与SIMATIC S7系统的编程方法相同．通过诸如 STEP 7 编程工具可创建非安全型用户程序。
选件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)
STEP 7 选件包“SIMATIC S7 Distributed Safety"(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于对与安全型程序段进行编程。选件包中包括所有用来创建 F 程序的所有功能和块。
带有安全功能的 F 程序链接在 F-FBD 或 F-LAD 或使用 F 库中的特殊功能块。使用 F FBD 或 F LAD 可简化工厂的组态与编程，也因与特定工厂无关的统一表示形式而简化了验收测试。无须使用其它工具，程序员就可以对安全型应用进行组态
摒弃了传统的下拉式菜单，采用了新颖的带状式菜单设计，所有菜单选项一览无余，形象的图标显示，操作更加方便快捷。
双击菜单即可隐藏，给编程窗口提供更多的可视空间。全移动式窗口设计
软件界面中的所有窗口均可随意移动、并提供八种拖拽放置方式。
主窗口、程序编辑窗口、输出窗口、变量表、状态图等窗口均可按照用户的习惯进行组合，较大限度的提高编程效率。变量定义与程序注释
用户可根据工艺需求自定义变量名，并且直接通过变量名进行调用，*享受编程语言的便利。根据实现的功能，特殊功能寄存器调用后自动命名，更加便捷。
STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注释功能，能为程序块、编程网络、变量添加注释，大幅提高程序的可读性。当鼠标移动到指令块时，自动显示各管脚支持的数据类型。强大的密码保护
STEP 7- Micro/WIN SMART 不仅对计算机中的程序源提供密码保护，同时对CPU 模块中的程序也提供密码保护，满足用户对密码保护的不同需求，保护用户的知识产权。
STEP 7- Micro/WIN SMART 对程序源实现三重保护：包括为为工程、POU（程序组织单元）、数据页设置密码，只有*的用户才能查看并修改相应的内容。
编程软件对 CPU 模块里的程序提供4 级不同权限密码保护。新颖的设置向导
STEP 7- Micro/WIN SMART 集成了简易快捷的向导设置功能，只需按照向导提示设置每一步的参数即可完成复杂功能的设定。新的向导功能允许用户直接对其中某一步的功能进行设置，修改已设置的向导便无需重新设置每一步。
向导设置支持以下功能：
? HSC（高速计数）
? 运动控制
? PID
? PWM（脉宽调制）
? 文本显示状态监控
在STEP 7- Micro/WIN SMART 状态图中，可监测PLC 每一路输入/ 输出通道的当前值，同时可对每路通道进行强制输入操作来检验程序逻辑的正确性。
状态监测值既能通过数值形式，也能通过比较直观的波形图来显示，二者可相互切换。
另外，对PID 和运动控制操作，STEP 7- Micro/WIN SMART 通过专门的操作面板可对设备运行状态进行监控。便利的指令库
在PLC 编程中，一般将多次反复执行的相同任务编写成一个子程序，将来可以直接调用。使用子程序可以更好地组织程序结构，便于调试和阅读。
STEP 7- Micro/WIN SMART 提供便利的指令库功能，将子程序转化成指令块，与普通指令块一样，直接拖拽到编程界面就能完成调用。指令库功能提供了密码保护功能，防止库文件被随意查看或修改。
另外，西门子公司提供了大量完成各种功能的指令库，均可轻松添加到软件中
标准型晶体管输出CPU 模块，ST40/S T60 提供3 轴100 kHz高速脉冲输出，支持PWM（脉宽调制）和PTO 脉冲输出· 在PWM 方式中，输出脉冲的周期是固定的，脉冲的宽度或占空比由程序来调节，可以调节电机速度、阀门开度等· 在PTO 方式（运动控制）中，输出脉冲可以组态为多种工作模式，包括自动寻找原点，可实现对步进电机或伺服电机的控制，达到调速和定位的目的· CPU 本体上的Q0.0，Q0.1 和Q0.3 可组态为PWM 输出或高速脉冲输出，均可通过向导设置完成上述功能
PWM 和运动控制向导设置
为了简化您应用程序中位控功能的使用，STEP7- Micro/WIN SMART 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM、PTO 的组态。该向导可以生成位控指令，您可以用这些指令在您的应用程序中对速度和位置进行动态控制。PWM 向导设置根据用户选择的PWM 脉冲个数，生成相应的PWMx_R UN 子程序框架用于编辑。运动控制向导zui多提供3 轴脉冲输出的设置，脉冲输出速度从2 0 H z 到1 0 0 k H z 可调。
运动控制功能特点
· 提供可组态的测量系统，输入数据时既可以使用工程单位（如英寸或厘米），也可以使用脉冲数· 提供可组态的反冲补偿· 支持、相对和手动位控模式· 支持连续操作· 提供多达32 组运动动包络，每组包络zui多可设置16 种速度· 提供4 种不同的参考点寻找模式，每种模式都可对起始的寻找方向和zui终的接近方向进行选择
运动控制的监控
为了帮助用户开发运动控制方案，S TEP 7- Micro/WIN SMART 提供运动控制面板。其中的操作、组态和包络组态的设置使用户在开发过程的启动和测试阶段就能轻松监控运动控制功能的操作。· 使用运动控制面板可以验证运动控制功能接线是否正确，可以调整组态数据并测试每个移动包络· 显示位控操作的当前速度、当前位置和当前方向，以及输入和输出LED（脉冲LED 除外）的状态· 查看修改在CPU 模块中存储的位控操作的组态设置
西门子S120电机驱动模块6SL3120-1TE28-5AA3
1 路灯照明管理现状
1)照明设施开关灯统一性差，智能化水平低，不具备远程修改开关灯时间，不能根据实际情况修改开关灯时间，能源浪费大，增加了财政负担;
2)路灯设备分散，管理人员少，管理困难，不能实时、准确、全面地监控设备运行状况，缺乏灵活的控制手段;
3)人工巡检工作量大，效率低，成本高，浪费人力、物力、财力，缺乏有效的故障预警机制。
2 ZigBee简介
ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低耗功、低传输速率、低成本的双向无线组网通讯技术。它是一种介于RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)和蓝牙之间的技术。
3 GPRS简介
GPRS通用分组无线业务是一种新的承载业务，提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的数据传输。GRPS永远在线，接入速度快，用户可随时与无线网络保持连接，可使远程数据采集的效率大幅提高。
4 PLC简介
PLC即可编程控制器，是一种带有指令存储器，数字或模拟输入/输出接口，能够完成逻辑，顺序、定时、等功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
5 系统工作原理
运用组态软件作为上位机的控制平台，通过GPRS与现场控制器PLC通讯。监控中心软件通过GPRS网络向各个现场控制器发送动作指令，使现场控制器完成各种配置和数据采集工作，并对现场控制器发送上来的数据进行分析和处理。现场控制器通过ZigBee无线通讯设备接收单灯控制器所发送来的信号，进行分析处理并通过GPRS通讯系统向监控中心发送信息，以此来实现对路灯的远程无线控制，如图1所示。
6 系统组成
系统由3部分组成：现场控制器、单灯控制器、监控中心。
6.1 现场控制器
由PLC独立控制模块、GPRS通信模块、ZigBee无线通信模块等组成，完成数据采集、控制输出、数据通信、故障报警等功能。现场控制器通过GPRS与照明管理监控中心服务器相连，通过ZigBee无线通信模块与单灯控制器相连，以此实现实时通信，如图2所示。
图2 现场控制器的组成
6.2 单灯控制器
每盏路灯都装有单灯控制器，由ZigBee无线通信模块、完成电量采集和模块遥信功能的单片机模块组成。ZigBee无线模块具有网状拓扑结构，这样 ZigBee子网就有内置冗余保证，如果网络中有节点脱离网络，无法工作，节点数据将自动路由到一个替换节点保证系统的可靠、稳定。单灯控制器是路灯监控 系统中控制功能的执行部分，控制路灯的状态并监测路灯运行的电流、电压、功率因素等，将这些参数通过无线方式传送到现场控制器，同时接收来自现场控制器的所有控制指令，从而实现远程控制功能，如图3所示。
图3 单灯控制器的组成
6.3 监控中心
监控中心由监控中心软件、GPRS通信模块组成，对整个照明系统进行集中控制。监控中心软件可实现远程监控、采集数据、建立数据库、数据分析等功能，通 GPRS通信模块实时扫描各路灯电量数据和输出状态，也可将监控中心软件发送的各种有效指令发送给现场控制器。遇到报警信息，通过GSM短信方式送至巡检人员手机。
7 监控中心软件介绍
组态软件是用于数据采集和过程控制的专用软件，本系统采用组态王作为开发工具，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点，能充分利用图形编辑功能，为用户提供了友好的可视化界面。
监控中心软件是整个路灯监控系统的控制中心，它负责跟控制现场中的监控终端进行远程通信，对获取的数据进行处理，主要功能如下：
1)查询功能现场控制器将单灯的电压、电流、功率、设备运行状态等参数通过无线信道发送回监控中心，监控中心主机对这些数据进行分析、处理后，以直观的报表或图表形式提供管理人员，为决策提供准确的依据。
2)控制功能手控与自控相结合，提供灵活、可靠的开关控制功能，通过“设置参数"里的开关灯方案及开关灯时间，下发给现场控制器，让现场控制器按的方案运行。
3)设置参数监控中心可自动或手动执行全控开关灯，也可控制任一单灯执行开关灯，可随意设置半夜灯或全夜灯模式，并对设置的参数和要求进行保存。
4)报警功能当现场控制器主动报警或检测单灯控制器时发现有故障，监控中心软件发出声光报警信号提醒工作人员，并在画面上显示故障报警位置状况和类型，保存报警记录的同时以短信息的方式通知现场巡检人员。
5)数据统计与报表统计备采集参数的数据信息，形成报表，便于分析研究，可打印报表。
8 结束语
本系统从路灯控制的具体要求出发，建立了友好的可视化界面，集无线通讯技术、自动化控制技术、监控系统组网于一体，有效的解决了路灯控制的灵活性、实时性、可靠性、经济性等问题，抗干扰力强，通信稳定，上位机给监控终端发出的命令能准确到位。不仅大大节约了铺设通信电缆的费用，更达到了节约能源的目的。
随着科学技术的发展，portant; text-decoration-line: none !important;">plc在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。
1、电磁干扰源及对系统的干扰
影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V 以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成portant; text-decoration-line: none !important;">元器件损坏（这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
2、PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？
(1) 来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由portant; text-decoration-line: none !important;">电力网络、portant; text-decoration-line: none !important;">电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC 系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC 内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC 通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC 局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
(2) 来自系统外引线的干扰
主要通过portant; text-decoration-line: none !important;">电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
(3)来自电源的干扰
实践证明，因电源引入的干扰造成PLC 控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC 电源，问题才得到解决。
PLC 系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC 电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布portant; text-decoration-line: none !important;">电容的存在，隔离是不可能的。
(4) 来自信号线引入的干扰
与PLC 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC 控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
（5）来自portant; text-decoration-line: none !important;">接地系统混乱时的干扰
接地是提高portant; text-decoration-line: none !important;">电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC 系统将无法正常工作。PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC 的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
（6）来自PLC 系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
3、怎样才能更好、更简单解决PLC系统干扰？
1）选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线要更加合理等等，能解决干扰，但是比较烦琐、不易操作而且成本较高。
2）利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方，输入端和输出端中间加上这种产品，就可有效解决干扰问题。
4、为什么解决PLC系统干扰信号隔离器呢？
1）使用简单方便、可靠，成本低廉。
2）可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量，即使复杂的系统在普通的设计人员手里，也会变的非常简单可靠。
5、信号隔离器工作原理是什么？
首先将PLC接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间独立。
6、现在市场有那么多品牌的隔离器，价格参差不齐，该怎么选择呢？
隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器首先要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如：噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关，这些需要使用者慎选。适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。