西门子6ES7214-2AD23-0XB8安装方法

浔之漫智控技术(上海)有限公司

西门子6ES7214-2AD23-0XB8安装方法

近年来，随着西门子PLC系统在油田的生产过程中应用的日益增多，对其时间不能准确同步问题的研究也就显得加重要，对该问题的研究也急需深入。就以油田生产中应用较为普遍的西门子S7-300系列为例，从PLC系统应用中日期与时钟编程的特殊性入手，通过对PLC时钟功能指令进行分析，实现可随时对西门子PLC系统间同步，先找出其中存在的问题并分析原因，再给出一系列可行的改进措施。
西门子可编程序控制器（文中简称PLC）是由西门子公司设计并生产的，目前在我国的冶金、化工、印刷生产线等领域应用也十分广泛。该技术诞生于1958年，经历了C3，S3，S5，S7系列，已经成为应用非常广泛的可编程控制器。西门子公司的PLC包括S7-200，S7-300，S7-400，HMI人机界面等。西门子S7系列PLC有着运行过程标准化、体积小、运算速度快的优点，同时也具有一定的网络通信能力，比原先普遍使用的系统相比功能强，性高，目前受大家欢迎。
1的各种成分
油田上的联合站是对从地下开采出来的各种成分（油、气、水等）进行分离的场所，在这里其控制系统的控制效果直接影响了外输的质量，也就说直接关系到该油田的信誉问题。我国的大庆油田以前的联合站控制系统主要有三种类型：霍尼韦尔为代表的DCS系统、OMRON为代表的PLC系统及研华工控机为代表的内插I/O卡的计算机系统。这些系统都有各自的优缺点：DCS系统运行起来速度快、效，人机界面交融性好，但是，该系统的所有信号都是后统一接入到控制室，这就造成了成本造价比较高的问题；以OMRON为代表的PLC系统在数字处理上其逻辑运算能力非常强，性也比较高，但是在处理速度上就略逊一等了，效率相对低，功能模块也比较单一，不太容易和其它设备兼容，发展前途不大；而工控机内插I/O板相对比较适合于点数少的应用，成本相对也低、灵活性好，但比较容易出故障，造成工作效率低下，不。由此我们看到，在油田的联合站控制领域中目前还没有一种特别让用户满意的控制系统。
近半个世纪以来，随着计算机技术的迅猛发展，加上工业自动化控制理论的进一步深化以及生产工艺方面对控制系统的要求越来越高，如：性、运算能力、开放性等方面。西门子公司在原来S5系列可编程控制器的基础上，运用市场上的网络通讯、电子制造、现场总线等技术，进一步刻苦研究，继而推出了新一代可编程控制器S7系列PLC。该系统其本身制造技术的起点比较高，功能模块尤其丰富多样，尤其是网络接口模块的开发，使的该系统很快成为新一代控制系统中的者。
2功能指令
2.1时钟功能指令
S7-300系列PLC有总共给出了一下四种功能性的指令：TODRX、TODWX、TODR和TODW。其中前两条是与夏令时有关的指令，后两条是一般的日期设置指令，目前我国现在已不再使用夏令时，因此我们在本文的后续研究与讨论中只讨论后两条指令。读时钟指令TODR：，主要功能是：从硬件时钟读取当前时间与日期等信息并进行记录，而后将其传输到以地址T开始的8字节的时间作为数据信息的缓冲区域。图中的EN为输入使能位，该点位通过内部的逻辑接点连接到梯形图的母线，这些接点可以是内部存储器V、M、SM、S、L等中的某一个，也或者是计时器、计数器的输出接点T、C，也可以是输入输出接点I、Q等，以上这些都有可能，也都是可以的。T是的内部存储器的起始地址，它以字节为单位，如MB200与VB100等（注意要该指令的起始后的8个字节没有被为其他用途，即空闲的）。以便用来存储从PLC硬件时钟中读取的日期与时钟数据。
表1各种数据形式
字节序号 内容 含义 备注
0 年（0-99） 当前年份 BCD值
1 月（1-12） 当前月份 BCD值
2 日（1-31） 当前日期 BCD值
3 时（0-23） 既时小时 BCD值
4 分（0-59） 既时分钟 BCD值
5 秒（0-59） 既时秒 BCD值
6 00 保留 始终为00
7 周（1-7） 当前周几 BCD值（1=周日）
注：当系统长时间断电或者内存不能读取时，系统的时间会被初始化：显示的时间会变为90年1月1日时间：00:00:00星期日。而读时钟指令TODW的任务是将当前时间和日期传送入用T的长度在8个字节的时间缓冲区开始的硬件时钟（如图2所示）：其中EN为输入位，作为起始地址，T是设置CPU时钟的8个以BCD码编码的日期时钟数据，可以是V、M、L等类型的内存，也就是说通过该条指令可以将PLC的日期时钟的当前值设置为以T起始的连续的8个字节的BCD码数据所指示的值。
  表2应用举例
内存地址 BCD码数据 代表含义
VB100 9 2009年
VB101 3 3月
VB102 25 25日
VB103 8 8时
VB104 36 36分
VB105 30 30秒
VB106 00 保留位
VB107 4 周三
注：S7-300PLC不会自动根据系统内部的日期去核对今天周几，也不会根据今天周几来推断今天的年月日，也就是说（如上表，2009年3月28日）如果VB107栏的数据不是4，而是2，也即当天是周一，这种情况PLC会接受，不会提示异常或错误，类似2月30日这样的常识性错误它也会接受，这也正是S7-300PLC系列CPU功能指令的大缺陷，我们应该这个BUG，以确保在系统的新中，我们可以正常延续。S7-300中的时间显示时只显示后两位年份，如：1990年表示为90。而P7-300PLC则使用了考虑到只显示年份的后两位数的表示时如果世纪变化产生的影响。特别需要提醒的是：该系统中使用的是BCD码格式的数据，因此在设置处理器中的时钟信息时，数据也是BCD码格式的，二者格式一致，才能够兼容。这就从侧面告诉我们在将该系统的数据导入到日常电脑中去时，进行从BCD码到二进制数据的一个转换，反过来，也要把数据进行从二进制到BCD格式的转换。这就给操作者带来了很大不便，值得进一步改善和提高。
综上所述，我们通过对西门子S7-300PLC的时钟指令的详尽分析，再加上对一些实例的现实分析，并且比较详细的给出了读取PLC时钟数据及对PLC时钟的编程步骤，对于工程项目中的实践与应用有着深远的意义。

西门子PLC具有很完善的自诊断功能，如出现故障，借助自诊断程序可以方便的找到出现故障的部件，换后就可以恢复正常工作。故障处理的方法可参看西门子S7-200PLC系统手册的故障处理指南。实践证明，外部设备的故障率远PLC，而这些设备故障时，PLC不会自动停机，可使故障范围扩大。为了及时发现故障，可用梯形图程序实现故障的自诊断和自处理。
    1. 时检测
    机械设备在各工步的所需的时间基本不变，因此可以用时间为参考，在可编程控制器发出信号，相应的外部执行机构开始动作时起动一个定时器开始定计时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。如某执行机构在正常情况下运行10s后，使限位开关动作，发出动作结束的信号。在该执行机构开始动作时起动设定值为12s的定时器定时，若12s后还没有收到动作结束的信号，由定时器的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的程序，起动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。
    2. 逻辑错误检查
    在系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部的信号（如存储器为的状态）相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出了故障。因此可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。如机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时接通。若它们同时接通，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。在梯形图中，用这两个限位开关对应的存储器的位的常开触点串联，来驱动一个表示限位开关故障的存储器的位就可以进行检测。 

在系统设计的初期，应该从系统的角度来考虑PLC控制程序的保护：

    一、 T.I.A(全集成自动化)的概念有助于保护我们的KNOW HOW

    T.I.A实现了组态和编程，数据管理和通讯，自动化与驱动产品(包括PLC控制器、HMI人机界面、网络、驱动器等产品)的高度集成。实践证明，采用T.I.A集成概念设计的控制系统很难被。同一个软件平台，相同的硬件组成，一样的总线通讯，可以设计出截然不同的控制系统，这是一个让自由发挥的平台。
    举个例子，2个MM440变频器和一个CPU315-2DP进行PROFIBUS-DP的通讯，除了PLC和变频器有常规的数据交换，如果用户使用了DRIVES ES的工程软件，还能实现2个MM440之间的直接的快速数据交换，另外通过DRIVES ES还能实现PLC和MM440之间过10个总共16个PZD过程数据的交换，实现PLC批量下载变频器参数的功能。
    而这一切的实现从表面上看，硬件没有发生任何的变化，者很难从硬件上来判断出系统是如何控制这两台驱动器的速度的。不熟悉西门子产品的者无法轻易换硬件配置或软件，而即使者是个西门子产品的，要自分析清楚具体细节问题也不是件容易的事情。
    从某种程度上说，T.I.A大大提高了对者的技术水平要求的门槛，达到西门子系统集成水平的技术人员一是不多，二很少有愿意做这些不齿的事情的。此外，对于一些较大系统的OEM开发商，路由通讯功能，iMAP软件包等都是很不错的T.I.A系统功能或工具，我们应该尽量利用T.I.A给我们带来的技术优势，技术，加大或的技术难度。
    

    二、 采用语言编写部分重要的工艺程序

    这一点主要针对采用S7-300400或WI产品的控制设备，除了使用STEP 7提供的LAD，STL，FBD标准编程语言来开发控制程序，还可以使用SCL，S7-GRAPH等语言来开发一些重要的工艺程序，WI还可以使用ODK软件包开发出专有的程序块。一般的者是不容易搞到这些开发工具的，即使有也不一定会使用，不用说来读懂这些程序了。在项目具体实施的过程中，我们应该从软件开发技巧的角度来考虑PLC控制程序的保护：

    1. 编程方式的采用

    a) 采用模块化的程序结构，采用符号名，参数化来编写子程序块

    b) S7-300400尽量采用背景数据块和多重背景的数据传递方式

    c) 多采用间接寻址的编程方式

    d) 复杂系统的控制程序尤其是一些带有顺序控制或配方控制的程序，可以考虑采用数据编程的方式，即通过数据的变化来改变系统的控制逻辑或控制顺序。

    用户应该尽量采用以上几种层次的编程方式，这样编出来的程序中嵌入系统的保护加密程序，才不容易被发现和<此处内容被屏蔽>

    2.主动保护方法

    a) 利用系统的时钟

    b) 利用程序卡或者CPU的ID号和序列号

    c) 利用EEPROM的反写入功能，及一些需要设置的内存保持功能d) 利用系统提供的累时器功能

    e) 在用户程序的数据块中设置密码

    f) 软件上设置逻辑陷阱

    g) 可以反向利用自己在编程时犯的错误

    3. 被动保护方法

    a) 在内存容量利用许可的条件下，不要删除被认为是无用的程序

    b) 在数据块里留下的标识，以便于将来遭到侵权时可以取证

    4. 应用反<此处内容被屏蔽>技术的注意事项

    a) 在用户程序中嵌入保护程序要显得自然一些，不能很突兀的加出一段程序来，代码要尽量精简，变量符号名应与被嵌入程序段的变量保持一致

    b) 往往一种保护加密手段是不够的，应该多种方法并用，并且这些保护程序一旦后对系统造成的后果也应该尽量不同，造成所谓的“效应”，从而增加程序被<此处内容被屏蔽>的难度，时间与成本，短时间内让者束手无策，

    c) 保护好程序的原代码，如果需要交付程序的，在不影响用户对设备维护的前提下，应对交付的程序做适当的技术处理，如删除部分符号名，采用上载的程序或数据块

    d) 做好严格的测试，以避免保护程序的不完善引起的误动作而带来的不必要的麻烦，同时也能降低售后服务的的费用

    三、使用通讯功能

    在实际的工作中，往往会遇到一些系统间需要数据交换的问题(如PLC-PLC之间，PLC与驱动器之间，PLC与仪表之间)，无论是西门子产品之间还是西门子产品与三方产品之间，建议使用通讯的方案来代替模拟量或开关量之间的信号互连的方案。对于前者，者只能看见一条硬件的通讯线，至于有多少数据是如何通过通讯交换的，者要花精力研究具体的用户程序才能搞清楚;而对于后者，是省心省力了，者也是一目了然，尽收眼底。
    PLC与驱动器的通讯，除了了控制字状态字、设定值反馈值及过程变量的数据通讯，驱动器工作的参数也能由PLC通过软件下载，这样即可以降低终用户维护系统的技术要求，同时可以防止者通过驱动器工作参数分析系统尤其在驱动方面的工作原理和设计思路。
    有时候控制系统会由多个子控制系统构成，由此形成多CPU机界面的网络，西门子S7-200产品常见的是PPI网络，S7-300400产品常见的是MPI网络，通常是人机界面与CPU之间的数据交换，而我们也可在CPU的用户程序中添加一些无须组态的S7基本通讯功能(S7-200可用NETRNETW指令，S7-300400可以用X_PUTX_GET指令)，定时或不定时地在CPU之间进行少量数据交换，通过这些数据实现子系统控制逻辑的互锁。对于这样的系统，者要分析某一子系统的程序也不是件十分容易事情。

    四、采用面板类型的人机界面

    尽量在自动化系统中使用面板类型的人机界面来代替单一的按钮指示灯，虽然按钮指示灯的功能是无法保密的，但目前为止，面板型人机界面能够实现程序上载并实现反编译的产品还不多见，可以在面板的画面上加上明显的厂家标识和联系方式等信息，者还不至于傻到连这个也原样照抄吧。

    这样迫使者重新编写操作面板的程序甚至于PLC的程序，而则可利用面板和PLC数据接口的一些特殊功能区(如西门子面板的区域指针，或VB脚本)来控制PLC的程序执行。这样的PLC程序在没有HMI源程序的情况下只能靠猜测和在线监视来PLC内部变量的变化逻辑，费时费力，大的增加了的难度。

1．基于MPI网络的全局数据通信
使用集成的MPI接口，不需增加通的硬件，只需组态，就可以实现周期性的数据交换。传输的数据量较少，广播方式，性较低。
2．基于MPI网络的S7基本通信
每个数据包多76字节，不需要组态连接，调用SFC X_SEND、X_RCV、X_GET与X_PUT实现通信，可用SFC断开连接。
3．S7通信
是专为S7和C7优化设计的通信协议，提供简明、强有力的通信服务。可用于MPI、DP和以太网，多可传送64K数据。S7-300集成的通信接口在通信中只能作服务器，S7-400集成的DP接口和CP 443-5在单向S7通信中既可以作服务器，也可以作客户机。它们之间还可以进行双向S7通信。S7通信需要组态和编程。
4．DP主从通信
一台CPU作DP从站，需要组态双方用于通信的存储区，可能需要调用SFC14、SFC15来实现一致性。
5．S5兼容的通信
需要组态连接和调用AG_RECV、AG_SEND，多240字节。
1）基于DP的FDL通信，需要使用通信处理器。
2）工业以太网中的ISO、ISO-on-TCP、TCP、UDP连接。
FDL和UDP可以采用多种通信方式。
6. 串行通信
双方需要使用串行通信处理器，通信速度低，少使用。