西門子CPUST60

6ES7288-1ST60-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU ST60， 上，DC/DC/DC， 機載 I/O： 36 個 24V DC 數字輸入；24 DO 24V DC； 電源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存儲器/數據存儲器 50 KB

1 G120 PROFIBUS通信功能概述
SINAMICS G120*二代控制單元CU240B-2 DP、CU240E-2 DP、CU240E-2 DP F支持基于PROFIBUS的周期過程數據交換和變頻器參數訪問。
> 周期過程數據交換--通過該通信PROFIBUS主站可將控制字和主設定值等過程數據周期性的發送至變頻器，并從變頻器周期性的讀取狀態字和實際轉速等過程數據。G120較多可以接收和發送8個過程數據字。該通信使用周期性通信的PZD通道（過程數據區），變頻器不同的報文類型定義了不同數量的過程數據字（PZD）。
> 變頻器參數訪問--提供PROFIBUS主站訪問變頻器參數的接口，有兩種方式能夠訪問變頻器參數：

1. 周期性通信的PKW通道（參數數據區）：通過PKW通道主站可以讀寫變頻器參數，每次只能讀或寫一個參數，PKW通道的長度固定為4個字。
2. 非周期性通信：主站采用PROFIBUS-DPV1通信訪問變頻器數據記錄區，每次可以讀或寫多個參數。

本文通過示例介紹S7-1200與CU240E-2 DP F的PROFIBUS PKW通信，介紹如何通過PKW通信讀P2902[5]參數值、寫P1121參數值。

2 參數通道(PKW)的數據結構
PKW通信工作模式：主站發出請求，變頻器收到主站請求后處理請求，并將處理結果應答給主站。


圖2-1 PKW通信原理

PKW通信的請求和應答數據總是包含4個字，*1個字和*2個字傳送參數號、索引以及任務類型（讀或寫），*3個和*4個字傳送參數內容。


圖2-2 PKW參數通道的結構 

> PKE：PKW*1個字

? AK：位 12~15 包含了任務ID 或應答ID，任務ID參考表2-1，應答ID參考表2-2 ；
? SPM：始終為0；
? PNU：參數號 < 2000 PNU = 參數號。 參數號 ≥ 2000 PNU = 參數號減去偏移，將偏移寫入分區索引中
（ IND 位 7 … 0 ）。

 
圖2-3 PKW結構
 

表2-1主站發送給變頻器的任務ID

 

表2-2變頻器發送給主站的應答ID

應答ID = 7 變頻器會在參數值PWE1中將錯誤號發送給主站。

 

表2-3 應答ID = 7時的錯誤編號

注：更多錯誤編號描述請參考《CU240E-2操作手冊》
> 參數索引IND：PKW*2個字

? 子下標（參數下標）：標識變頻器參數的子索引（參數下標）值。例如P840[1]中括號中的“1”即為參數下標。
? 分區下標：變頻器參數偏移量，配合PNU確定參數號。例如P2902的分區下標 = 0x80，分區下表查詢請參考表
   2-1。

圖2-4 IND結構

表2-4 分區下標設置，取決于變頻器參數范圍

> 參數值PWE：PKW第3、4個字
參數值PWE總是以雙字方式（ 32 位）發送，一條報文只能傳送一個參數值。

? 32位的參數值由PWE1（*3個字）和PWE2（*4個字）兩個字組成；
? 16位的參數值以PWE2表示，PWE1為0；
? 8位的參數值以PWE2中位0…7表示，高8位和PWE1為0；
? BICO參數：PWE1表示參數號，PWE2位10…15為1，PWE2位0…9表示參數的索引或位號。

3 S7-1200與CU240X-2 DP的PROFIBUS PKW通信實例

3.1 S7-1200組態
CU240E-2 DP F控制單元支持兩種PKW通信報文：353報文和354報文，它們的區別在于過程值通道PZD數量的不同，PKW通道功能完全相同。本示例以組態353報文為例。
S7-1200與CU240X-2 DP的PROFIBUS通信基本組態過程以及變頻器通信參數設置請參考《S7-1200與G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信》文檔，在此不做詳細介紹。

? 組態與CU240E-2 DP F通信報文

1） 將硬件目錄中“SIEMENS telegr 353, PKW+PZD-2/2”模塊拖拽到“設備概覽”視圖的*1個插槽中，系統自動分配了輸入輸出地址，本示例中分配PKW的輸入地址IB68~IB75，輸出地址QB64~QW71，分配PZD的輸入地址IW76、IW78，輸出地址QW72、QW74；
2）為方便編程將插槽1的PKW區重命名為“PKW”（在調用系統功能DPRD_DAT、DPWR_DAT時將用到此名字），將插槽2的PZD區重命名為“PZD”。

圖3-1組態與CU240E-2 DP F通信報文

? 編程：在S7-1200中調用擴展指令“DPRD_DAT”讀取PKW區數據，調用擴展指令“DPWR_DAT”寫入PKW數據。

1） 雙擊項目樹下的“Main（OB1）”打開OB1程序編輯窗口；
2） 擴展指令目錄中“分布式I/O -> 其它 -> 驅動器 -> DPRD_DAT和DPWR_DAT ”指令拖拽到程序編輯窗口中。

西門子CPUST60
圖3-2 S7-1200編程

? 為系統功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配硬件標識：

1） 單擊塊參數“LADDR”；
2） 在下拉列表中選擇“PKW[AI/AO]”。

圖3-3分配硬件標識符

? 為系統功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配其它參數：

1） DPRD_DAT讀取緩沖區從MB100開始的8個字節；
2） DPRD_DAT發送緩沖區從MB200開始的8個字節；

注意：也可以使用DB塊作為緩沖區，創建DB時請將塊訪問模式定義為“標準-與S7-300/400兼容”模式。

圖3-4分配其它參數

3.2示例1：讀取參數P2902[5]數值
將MB200~MB207的8個字節請求數據發送到變頻器，變頻器返回的響應數據保存在MW100~MB107的8個字節中。讀取參數P2902[5]值的請求數據格式參考表2.2.1，變頻器響應數據格式參考表2.2.2。
P2902參數范圍在2000…3999之間，根據表2-1設置分區索引值為0x80。
PNU = 2902-2000 = 902（十進制）= 386 （十六進制）。
通過變量表模擬程序讀取參數P2902[5] = 100.0，參考圖3-4。

圖3-4 S7-1200讀P2902[5]參數

 

表3-1讀取參數P2902[5]值的請求數據格式，PLC -> 變頻器

PKW（*1個字）MW200			MW200 IND（*2個字）MW202		MW202 PWE（*3個和*4個字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(參數下標) （8bit）高字節	分區索引 （8bit）低字節	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x1	0x386		0x05	0x80	0x0000	0x0000

 

表3-2讀取參數P2902[5]值的響應數據格式，變頻器 -> PLC

PKW（*1個字）MW200			IND（*2個字）MW202		PWE（*3個和*4個字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(參數下標) （8bit）高字節	分區索引 （8bit）低字節	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x2	0x386		0x05	0x80	100.0(浮點數)

3.3示例2：修改參數P1121數值
將MB200~MB207的8個字節請求數據發送到變頻器，變頻器返回的響應數據保存在MW100~MB107的8個字節中。修改參數P1121值的請求數據格式參考表2.3.1，變頻器響應數據格式參考表2.3.2。
P1121參數范圍在0…1999之間，根據表2-1設置分區索引值為0x00。
PNU = 1121（十進制）= 461 （十六進制）。
通過變量表模擬程序修改參數P1121 = 5.0，參考圖2-2。

圖3-5 S7-1200寫P1121參數

如何快速響應市場變化的需求，如何早于競爭對手將新產品推向市場，如何增加工廠的靈活性和透明度，如何節約成本、降低能耗，一直以來，都是企業孜孜不倦追求的目標。這些任務看似艱巨，但并非是不能夠完成。簡而言之，這些目標都可以通過西門子產品、解決方案、服務及我們在各行業的專業技術來實現。“工欲善其事，必先利其器”，西門子產品毫無疑問是工業用戶的較佳選擇。在撫順石化“千萬噸煉油，百萬噸乙烯”項目中，西門子以其DCS/SIS的一體化無縫集成解決方案和性能優良的自動化儀表為項目的順利運行提供了堅實的基礎。

“千萬噸煉油，百萬噸乙烯”項目

"千萬噸煉油，百萬噸乙烯”項目是一個特大型煉油化工一體化項目，項目集中原油加工、煉油結構調整技術改造工程、100萬噸/年乙烯技術改造工程、熱電廠“以大代小”擴能改造工程及配套項目、石油一廠新區和化塑廠搬遷工程，是分別立項又相互聯系的煉油和化工綜合項目。該項目生產流程長、工藝復雜，又有大量易燃、易爆危險裝置，安全要求較高，對肩負全廠生產重任的控制系統的性能也提出了更高的要求。控制系統和儀表不僅要采用較新的技術、確保安全可靠，而且需要滿足石油化工特殊工藝過程的技術要求，除基本的過程控制和檢測外，還要建立全廠實時數據庫，為廠級計算機信息管理和生產調度建立基礎。

過程控制與安全控制的融合

面對項目提出的巨大挑戰，西門子利用自己在自動化領域的優勢，依靠具有豐富經驗的團隊，為撫順石化的煉化和化工項目提供了節能降耗、靈活耐用，便捷高效的自動化系統和儀表。在控制系統方面，撫順石化采用西門子SIMATIC PCS 7作為全廠DCS系統，并與S7-400FH系統聯合使用，構成DCS/SIS的一體化無縫集成解決方案。

為了確保生產裝置的人員和設備安全、**裝置在事故情況下的安全聯鎖和緊急停車，避免災難性事故的發生，項目采用SIS系統對重要裝置進行保護，并與DCS系統一體化集成。西門子的SIS系統選用具有冗余容錯性的SIMATIC S7-400FH控制器，內置完全冗余設計及自診斷功能，能對內部及外部的故障進行快速而有效的診斷，通過不同的模塊冗余（FMR）方式，對現場儀表和執行裝置進行單模塊、雙模塊和三重化模塊配置，完成IEC61511安全規范規定中的安全儀表功能。這樣SIMATIC PCS 7與S7-400FH系統將基本過程控制系統與安全儀表系統完全整合在一起，這樣既可以減少投資，又可簡化系統設計、開發與維護工作，且能更好地滿足**安全標準規定的等級要求。

上位機系統采用客戶機/服務器結構，其中客戶機用于對現場控制設備的監視和操作，服務器可完成生產過程的數據記錄與歸檔。操作員站、工程師站和自動化系統站與控制系統之間采用西門子SIMATIC NET冗余光纖環網作為通訊網絡，通信速率高達1Gbps，有效**了海量數據高速傳輸的需求，在環型網絡的某一個節點出現故障時，環形網絡會在0.3秒內重建通訊通道。

西門子公司提供的高可靠性并且靈活易用的控制系統已經幫助撫順石化的常減壓蒸餾、延遲焦化等裝置陸續投入生產，產品收率、質量均達到設計值，確保工廠可靠、穩定運行。

過程儀表遍布生產流程

控制系統猶如工廠中的“神經**”，管理著生產過程中的每一個環節。而過程中配備的每一個自動化過程儀表，擔負著數據采集等工作。自動化過程儀表遍布在生產過程中，就好比是生產過程中的“手足”。自動化過程儀表的性能優劣對生產過程具有決定性的影響。好的過程儀表，將為企業帶來更多的收獲與驚喜。

項目總共使用了SIPART PS2智能電氣閥門定位器4000臺，此外還使用了全集成過程儀表，包括溫度變送器模塊SITRANS TH300，雷達物位計SITRANS LR460，音叉物位開關SITRANS LVS200和音叉液位開關SITRANS LVL200，超聲波流量計SITRANS FUS。這些過程儀表在變溫控溫、流量監測、過程控制中扮演者**的角色，為企業節約了成本，降低了能耗，實現了項目運行輕松**。

以自動化過程儀表中廣泛使用的閥門定位器為例。在“千萬噸煉油，百萬噸乙烯”項目中，使用的閥門有數千個，而每一個閥門都要安裝與之配套的閥門定位器。由于閥門定位器以儀表空氣為動力源，在使用過程中消耗大量的儀表空氣。數千閥門定位器的儀表空氣消耗對于企業來說是一筆不小的開支。因此，撫順石化方面希望使用的閥門定位器，在**設備運行穩定、可靠的同時，具有良好的節能減排的性能，較大限度的節約成本。

作為在智能閥門定位器市場占有主導地位的自動化過程儀表供應商，西門子的SIPART PS2智能電氣閥門定位器正是為實現該目的，量身定做的自動化過程儀表。

SIPART PS2閥門定位器是由西門子公司開發研制的智能閥門定位器，在節能方面具有良好的口碑。SIPART PS2閥門定位器與傳統的電氣閥門定位器相比，是一款可以實現節能減排的自動化過程儀表，并且具有性能可靠、操作便捷等優勢。傳統的閥門定位器采用噴嘴--擋板結構，在穩態時，噴嘴擋板結構中的噴嘴仍然在排氣狀態，會消耗大量的儀表空氣；而西門子SIPART PS2閥門定位器采用壓電閥結構，在穩態時，關閉壓電閥，其儀表空氣的消耗量基本為零。這一技術將使得作為閥門定位器動力源的儀表空氣的消耗大大減少，從根本上解決了儀表空氣能耗的問題，實現了企業提出的節約成本的目標。

西門子SIPART PS2智能電氣閥門定位器可以對閥門進行預防性維護，通過檢測閥門各項參數并實時提供數據，通過自動控制系統的處理器進行數據處理后，報告閥門工作狀態，工作人員根據處理后的數據可以對閥門工作是否正常做出判斷，以實現對閥門的預防性維護，大大減少了不必要的定期維護，為企業節約了人力物力，降低了成本。

根據統計，西門子的SIPART PS2智能電氣閥門定位器在儀表空氣支出這一項可以為撫順煉油和化工項目節約400多萬元，節能率**過了95%，圓滿的解決了撫順石化的節能問題。

一體化過程控制系統助企業騰飛

隨著**能源成本的不斷提升，越來越多的企業把目光投向了自動化控制系統，利用**的過程集成技術來實現優化管理，降低運營成本。在撫順石化“千萬噸煉油，百萬噸乙烯”項目中，一方面，大型項目的高效運行離不開自動化控制系統；另一方面，企業希望通過在集成自動化方面的投入，實現節約項目整體運行成本的目的。在雙方的通力打造之下，使得這一聯合煉油廠成為世界上采用 SIMATIC PCS 7 作為主自動化系統的較大型集成式煉油及乙烯工廠。

西門子以其*有的自動化理念，形成完整解決方案，并且配備以高效穩定、節能降耗的自動化過程儀表，從整體性角度解決用戶的系統性問題。可以說通過西門子控制系統，被集成的不僅僅是兼具模塊化和擴展性的執行器、傳感器和控制器等產品，還包括從工業流程、工程組態到生產線運行的集成，以及企業中所有自動化組件的無縫協同，必將成為企業的較佳選擇。

西門子CPUST60

上海朕鋅電氣設備有限公司是一家專業從事西門子工業自動化產品和數控系統銷售、技術服務及培訓的工程服務公司。
在西門子工業自動化產品領域，公司憑借雄厚的技術實力及多年從事 SIEMENS 產品的銷售經驗，本著樹立公司形象和對用戶認真負責的精神開展業務，贏得了 SIEMENS 公司與廣大用戶的**及大力支持，我公司除了在西門子S7-200/300/400PLC、變頻傳動、直流調速裝置、網絡通訊及WinCC人機界面顯示系統等的產品銷售中擁有較好的價格優勢外，同時我們致力于工業自動化控制領域的產品開發、工程配套和系統集成，擁有豐富的自動化產品的應用和實踐經驗以及雄厚的技術力量，公司擁有一批充滿創新活力并具有豐富工作經驗的員工，致力于為您提供優質的產品務。公司在技術方面不斷吸收國內外**的經驗，在工程實施方面為客戶提供*的服務。我們不但是自動化的專業設備供應商，較是您真誠的合作伙伴，為您提供了SIEMENS的及自動控制的解決方案。
在西門子數控系統應用領域，我們提供全方面解決方案：從早期的SINUMERIK3/810T/M到810D/840D的數控模塊和SIMODRIVE611A/D/U伺服驅動模塊等我們均可以提供足夠的備品備件和現場技術服務，全力服務于較終用戶..