西门子S7-300的扩展能力

　S7—300是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架（导轨）或多个机架上。与CPU312IFM和CPU313配套的模块只能装在一个机架上。除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上多只能在安装八个信号模块或功能模块。
　　CPU314/315/315-2DP多可扩展为四个机架，IM360/IM361接口模块将S7—300 背板总线从一个机架连接到下一个机架，如图2.3所示。
　　中央处理单元总是在0号机架的2号槽位上，1号槽安装电源模块，3号槽总是安装接口模块。槽号4至11，可自由分配信号模块、功能模块和通信模块。需要注意的是，槽位号是相对的，每一机架的导轨并不存在物理的槽位。
　　用于发送的接口模块IM360，装在0号机架3号槽。通过专用电缆，将数据从IM360发送到IM361。IM360 和IM361的大距离为10m.IM361上有指示系统状态和故障的发光二极管LED，如果CPU不确认此机架，则LED闪烁，可能是连接电缆没接好或者是串行连接的IM361关掉了。具有接受功能的接口模块IM361，用于S7—300 的机架1到机架3的扩展，通过连接电缆把数据从IM360接收到IM361或者从一个IM361传到另一个IM361。IM361 和IM361之间的大距离也为10m。IM361不仅提供数据传输功能，还将24V直流电压转换为5V直流电压，给所在机架的背板总线提供直流5V电源，供电电流不超过1.2A，CPU312IFM不超过0.8A。所以，每个机架所能安装的模块数量除了不能大于8块外，还要受到背板总线5V供电电流的限制，即每个机架上各模块消耗的5V电流之和应小于该机架大的供电电流。
?? 如果只扩展两个机架，可选用比较经济的IM365接口模块对，这一对接口模块由1m长的连接电缆相互固定连接。IM365不提供直接5V电源，此时，在两个机架上直流5V的总电流耗量限在1.2A之内。且由于IM365不能给机架1提供通信总线，所以在机架1上只能安装信号模块，而不能安装通信等其它智能模块。

图1 　S7—300 机架和槽位图

（1）组态设备：

通过博途软件对主站1515R冗余控制系统进行组态，需要注意的有：

对于1515R冗余CPU组环网必须用X1，同时X1 PR2口需要互相连接用作冗余CPU的同步，而且在这之间不能连接其他的设备；

在MRP环网中的设备必须支持MRP环网功能，尤其是环中的交换机需要支持MRP环网以及转发功能，同时需要对交换机的冗余端口、IP地址进行设置，如此才能方便与环外设备通讯；

在本项目中采用了双网段，X2所在网段用作与上位机通讯，需要启用系统IP，以便上位机与冗余系统通讯；

对组态的设备需要分配对应的IP地址和介质冗余角色。

组态硬件设备如下图所示：

（2）控制方式：

现场设备的主要控制方式为：

通过采集到的本地远程信号来决定设备是由现场操作箱控制还是由PLC自动控制系统控制；

通过采集到的运行和故障信号来反馈现场设备的运行状态；

通过采集到的现场模拟量信号包括：液位、水质、溶解氧等的变化来自动控制相关设备的启停；

通过采集到的模拟量信号来反映污水处理的情况是否达标以及生产量；

通过自控系统给定模拟量信号来控制相关阀门开度、电机转速等。

（3）程序编写：

此项目主要采用了梯形图的编程方式，程序主要包括：程序调用快、模拟量块、电机块、自动逻辑块、自定义公共块。

由于此项目包含大量电机和阀门，而且各自运行的方式大致一样，所以此项目编写了公共的电机FB块和阀门FB块，同时较多的仪表我们采用了公共的模拟量处理FC块来进行转换。

对于1515R冗余CPU的程序下载，需要注意的有：

通过博途V16将CPU固件升级至V2.8版本，才可在设备运行时备份，而无需中断运行过程。设备不间断运行可有效地降低设备停机时间，保证每日的污水处理量。

冗余PLC次下载时，在下载窗口不显示主备关系，只显示MAC地址，此时要根据冗余PLC上的显示面板查看主备关系，找到主PLC对应的MAC地址，下载时再根据MAC地址选择正确的主PLC执行下载，如果选择备PLC下载操作将无法执行。

（4）HMI控制：

此污水处理厂现场设备控制有两个PLC柜，每处都有一台精智面板，通过博途平台与1515RCPU完美协同，集成在一个项目中编程调用变量，

对于1515R冗余CPU与HMI连接，需要注意的有：

在新建连接时，在网络视图中点击连接，连接HMI与CPU时会弹出黄色选择框，连接伙伴需要选择S7-1500R/H systerm；

需在网络组态中将网段设定与PLC第二网段一致；

注意像此类环网设备的介质冗余角色我们统一设定为环网中无设备。

上位机部分操作画面如下图所示：

中央控制室使用分散控制站显示实际的过程界面和控制功能，主要是集中检测和控制流程，同时可以报告运行状态。

画面主要包括：

（1）总工艺流程图，提供了整个污水处理厂的视图，以及电机、阀门、仪表显示；

（2）组显示，分别显示各个处理系统，如：生化处理系统、加药系统、污泥脱水系统等。而且能够直接操作其中的设备和显示仪表参数；

（3）趋势显示，可以显示污水处理厂所有的仪表参数，实时更新，通过曲线图来显示时间轴也可移动和放大；

（4）报警&事件显示，包括液位限制警告、添加剂警告、电机故障、温度报警、通讯故障等。

主要工艺的WINCC画面如下图所示：

需要注意的是1515R V2.8版本是不支持PUT/GET指令的。该污水处理厂第三方设备仅要求在中控起到监视的作用即可，对于西门子200smart和S7-300CPU我们直接将其跟WINCC通讯。

其中200Smart采用OPC服务器与WINCC建立通讯，315CPU与WINCC通过TCP/IP建立通讯。

与第三方数据采集仪的通讯时通过NT50网关将MODBUS转换为PN IO设备，将其GSD文件在博途中安装，与其他S1设备一样组态，再与1515R通讯（MRP环外）。

1515R冗余控制器，适合类似于该污水处理厂的中型项目。

1515R采用了透明化的编程方式，使用博途V16编程，将程序下载至冗余系统。

通过系统IP与精智面板和上位机WINCC连接简单快捷，无需额外工作。

此外该系统采用了PROFINET系统冗余，支持S2冗余功能的设备连接到CPU组成了冗余通讯，即使网络发生中断也能保障设备的正常运行。

由

于1515R不支持PUT/GET指令，就不太方便与西门子PLC做S7通讯。

好在该项目中200smart和S7-300CPU只需与WINCC建立。

终经过调试，该冗余系统运行平稳，为井研第二污水处理厂的可靠运行提供了有力保障。