SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的

SIEMENS PLC控制系統關於熱插拔功能的定義:

1帶電插拔模塊時,確保不造成模塊的硬件損壞;

2帶電插拔模塊時,CPU不停機,併產生報警;

3帶電插拔模塊時,該模塊I/O通道的數值保持不變,而其他模塊的運行不受影響;

4.帶電插拔模塊時,CPU中觸發中斷組織塊或通過DP診斷程序塊,得到模塊拔出或插入的事件信息,在用戶程序或中斷組織塊OB中進行相應控制邏輯和I/O通道的處理;

SIEMENS的PLC控制系統中:

S7-200系列PLC不支持熱插拔功能;

S7-300 CPU直接帶I/O模塊的方式不支持熱插拔;

S7-300作為PROFIBUS DP主站下掛DP從站ET200M、ET200S、ET200iS,支持熱插拔功能;

注:採用S7-300作為主站的軟冗餘系統無法實現熱插拔全部功能,不具備以上所列第3,4條目中的功能。將ET200M從站上的模塊拔出時,CPU不停機,主CPU、備用CPU上的SF燈亮,BUSF燈閃爍,ET200M從站上的2塊IM153-2模塊的SF燈亮,BF燈閃爍,該ET200M從站上所有模塊的I/O值被清0,S7-300主站失去對該ET200M從站的控制能力。再次將模塊插入到ET200M站上時,系統從主CPU切換到備用CPU,SF、BUSF、BF燈熄滅,軟冗餘系統重新回到正常運行狀態。若要在軟冗餘系統中實現熱插拔的4項功能,必須使用S7-400作為軟冗餘系統的主站。S7-400作為PROFIBUS DP主站下掛DP從站ET200M、ET200S、ET200iS,支持熱插拔功能;S7-400 CPU直接帶I/O模塊的方式支持熱插拔。

S7-400系統由於很好的電磁兼容性和抗衝擊、耐震動性能,因而能最大限度的滿足各種工業標準,模板能夠帶電插拔,當S7-400機架上插入或取出模板時,都會在CPU中產生一箇中斷信息,在用戶程序中對模板更換的動作進行相應的處理。

ET200M的有源總線底板配置與說明:ET200M是在工業現場經常使用的PROFIBUS DP分佈式從站,一個ET200M從站一般由導軌(S7-300系列通用導軌)、IM153接口模塊、若干塊S7-300系列的模塊(PS電源模塊、I/O模塊、CP通訊模塊、FM功能模塊)組成:SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的這樣的ET200M從站是不支持熱插拔功能的。為了實現ET200M從站的熱插拔功能,我們需要對ET200M的硬件配置進行一些調整,通用導軌更換成帶有有源總線模板的導軌,下圖展示了1個有源總線導軌和5個有源總線模板組裝後的情形:

SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的
下圖比對有源總線導軌與S7-300通用導軌的區別:
SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的
下圖展示有源總線導軌、有源總線模板和2個IM153-2接口模塊組裝後的情形:SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的​​​
關於ET200M站"Module change during operation"(運行中更換模塊)功能實現的說明:"Module change during operation" (or "Insert/Remove module") 功能使得能夠在系統下運行過程中,在ET200M站上帶電拔出或插入模板,即熱插拔功能。

硬件要求:使用普通的S7-300導軌和U型總線連接器是不能實現熱插拔功能的,必須購買有源總線底板,才能實現該功能。另外,在配置時,必須使用MLFB 6ES7 153-1AA02-0XB0版本以上的接口模塊,因為它支持DP協議的DPV1版本,而MLFB IM153-1AA00-0XB0模塊是不支持該功能的。目前能夠購買到的IM153接口模塊都支持熱插拔,只有2-3年以前的IM153接口模塊不支持熱插拔。

注意事項:如果想知道模塊是否支持熱插拔功能,可以在STEP7的HW Config硬件組態窗口中的產品目錄裡選擇對應模塊,閱讀窗口右下角對該模塊功能的描述,或直接閱讀"SIMATIC Distributed Peripheral Deviced ET 200M"手冊。

軟件要求:必須在STEP7 5.1版本以上進行配置;如果採用S7-400 CPU或S7-400 CP作為DP主站,那麼可以直接在IM153的屬性窗口的"Operating Parameters"標籤頁裡配置熱插拔功能。 如下圖所示:SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的​​STEP1:在STEP7的硬件組態窗口的PROFIBUS DP目錄中選擇相應IM153模塊,可以看出該模塊支持“module exchange in opration”(熱插拔);STEP2:將IM153模塊拖到PROFIBUS總線上;STEP3:選擇I/O模塊,插入到ET200M站的各個槽位中;STEP4:雙擊ET200M站,打開屬性窗口,選中“Replace modules during operation“(熱插拔)選項;STEP5:屬性窗口中提供了ET200M站熱插拔功能所需的有源總線導軌的訂貨號;STEP6:屬性窗口中提供了該型號IM153,插入的I/O模塊對應使用的有源總線底板的訂貨號;除了以上的硬件組態之外,還要向S7-400中下載OB82、OB83、OB84、OB85、OB86、OB87、OB121、OB122等組織塊。當ET200M從站上進行模塊的熱插拔時,中斷組織塊OB83 ,OB85,OB122被調用。如果採用S7-300 CPU 或 CP 342-5作為DP主站,那麼只能夠通過安裝GSD文件的方式將IM153模塊組態成DP從站,並雙擊IM153,打開它的屬性窗口,進行設置。否則在STEP7的硬件組態窗口中直接將PROFIBUS DP目錄ET200M文件夾下IM153模塊掛在PROFIBUS總線上,如下圖:

SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的​​從上圖可以看出,當從右側的PROFIBUS DP樹型目錄中將IM153-2模塊拖到PROFIBUS總線上後,雙擊點開IM153的屬性,“Repalcemodules during operation”(熱插拔功能)選項為灰色,所以在這種方式下,無法實現熱插拔的全部功能,只能實現第1、2兩條,不能實現第3、4條功能。要實現熱插拔的全部功能,首先在113498.處下載IM153的GSD或GSE文件,在STEP7軟件中導入該文件,再在IM153模塊的屬性窗口中選擇熱插拔選項,如下圖所示:SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的​​添加IM153-2模塊到PROFIBUS總線上,設置熱插拔選項
SIEMENS PLC系統中熱插拔功能實際應用,學會就是你的設置IM153-1模塊的熱插拔功能選項

除了以上的硬件配置之外,還要向S7-300的CPU中下載OB82、OB86、OB121、OB122等組織塊,才能保證在ET200M站上進行模塊熱插拔時,S7-300的CPU保持運行,而ET200M站上其他模塊的工作不受影響。同時,當進行ET200M站上模塊的拔出或插入,系統都會調用OB82、OB86,可以獲取OB86和OB82中的參數返回值,得知什麼時間是哪一個主站下的哪一個從站上的模塊被插拔, 可以根據系統控制邏輯的需要,在組織塊OB82,OB86中編寫用戶程序,調整I、O的數值,確保進行模塊熱插拔時,生產機構處於安全運行狀態。

可以在S7-300的用戶程序中循環調用SFC13(DP總線診斷功能塊),不斷獲取DP網絡的診斷信息,當ET200M從站上進行模塊的熱插拔時,可以從SFC13的返回數據(在DB塊中)獲取插拔模塊的信息,在用戶程序中對返回的診斷信息進行判斷、評估後,進行相應的邏輯控制和I/O處理,使生產機構處於安全運行狀態;如果在ET200M站中使用了參數化的模塊(如FM354,CP340等非輸入輸出的模塊),在DP主站通電初始化過程中會對這些模板進行參數化和配置。當帶電拔掉可參數化的模塊,再插入後,模塊原有的參數就會丟失。除非重新啟動DP主站,在主站進行初始化過程中,對這些模塊在進行一次參數化和配置,否則這類模塊在被拔掉,再插入後,只能夠以它的默認參數運行。

如果期望能幀測到系統中存在一個新的需要進行參數化的模塊 ,必須對模塊的狀態進行分析,可以通過調用診斷系統功能塊SFC13 "DPNRM_DG"來實現,在S7-300/400系統軟件手冊中的16章4節裡說明了該SFC13的用法,點擊Entry ID: 1214574下載。ET200M的手冊中,在6.4.6節中說明了ET200M從站裡模板狀態信息的內容和分配。

當在程序中獲知是哪一塊模塊需要進行新的參數化後,可以通過調用系統功能SFC56 "WR_DPARM",將CPU中保存的參數信息寫入到剛剛被插入到ET200站上的模塊,可以在S7-300/400系統軟件手冊中的7章5節裡獲取SFC56的用法。

注意事項:TIM153-x接口模塊的GSD文件可以在entry ID: 113498.中找到,而如何將設備的GSD文件裝載到STEP7軟件的方法可以點擊entry ID: 2383630. 。要是選擇了"Module change during operation"功能,那麼還必須選擇"Start-up for ref./actual conf."選項,如果採用s7-400作為DP主站,該選項默認選中。





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