西門子S120電機驅動模塊6SL3120-1TE28-5AA3

通信

通過PROFIBUS DP和／或 PROFINET 實現*控制器和分布式站之間的安全相關通訊和標準通訊。特殊開發的PROFIsafe支持在標準數據報文中傳送具有安全功能的用戶數據。無需其它硬件組件，例如特殊安全總線。所需的軟件既可以作為一個操作系統的擴展功能集成在硬件組件中，也可以作為一個軟件塊裝載到 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號模塊中。信號模塊采用差異分析方法和測試信號注入技術來監視輸入和輸出信號。

CPU通過周期性自檢、命令測試以及基于邏輯和時間的程序執行檢測，檢查控制器運行的正確性。此外，通過“活躍標志（sign-of-life）"請求，還可以對 I/O 進行檢測。

當系統診斷出一個故障時，系統將進入安全狀態。

CPU 319F-3 PN/DP的運行不需要F運行*。

編程

CPU 319F-3 PN/DP的編程方法與SIMATIC S7系統的編程方法相同．通過諸如 STEP 7 編程工具可創建非安全型用戶程序。

選件包 SIMATIC S7 Distributed Safety (Classic) 和 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12)

STEP 7 選件包“SIMATIC S7 Distributed Safety"(Classic) 或 SIMATIC Safety Advanced V12 (TIA Portal V12) 用于對與安全型程序段進行編程。選件包中包括所有用來創建 F 程序的所有功能和塊。

帶有安全功能的 F 程序鏈接在 F-FBD 或 F-LAD 或使用 F 庫中的特殊功能塊。使用 F FBD 或 F LAD 可簡化工廠的組態與編程，也因與特定工廠無關的統一表示形式而簡化了驗收測試。無須使用其它工具，程序員就可以對安全型應用進行組態

• 摒棄了傳統的下拉式菜單，采用了新穎的帶狀式菜單設計，所有菜單選項一覽無余，形象的圖標顯示，操作更加方便快捷。
  雙擊菜單即可隱藏，給編程窗口提供更多的可視空間。

• 全移動式窗口設計
  軟件界面中的所有窗口均可隨意移動、并提供八種拖拽放置方式。
  主窗口、程序編輯窗口、輸出窗口、變量表、狀態圖等窗口均可按照用戶的習慣進行組合，較大限度的提高編程效率。

• 變量定義與程序注釋
  用戶可根據工藝需求自定義變量名，并且直接通過變量名進行調用，*享受編程語言的便利。根據實現的功能，特殊功能寄存器調用后自動命名，更加便捷。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注釋功能，能為程序塊、編程網絡、變量添加注釋，大幅提高程序的可讀性。當鼠標移動到指令塊時，自動顯示各管腳支持的數據類型。

• 強大的密碼保護
  STEP 7- Micro/WIN SMART 不僅對計算機中的程序源提供密碼保護，同時對CPU 模塊中的程序也提供密碼保護，滿足用戶對密碼保護的不同需求，保護用戶的知識產權。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 對程序源實現三重保護：包括為為工程、POU（程序組織單元）、數據頁設置密碼，只有*的用戶才能查看并修改相應的內容。
  編程軟件對 CPU 模塊里的程序提供4 級不同權限密碼保護。

• 新穎的設置向導
  STEP 7- Micro/WIN SMART 集成了簡易快捷的向導設置功能，只需按照向導提示設置每一步的參數即可完成復雜功能的設定。新的向導功能允許用戶直接對其中某一步的功能進行設置，修改已設置的向導便無需重新設置每一步。
  向導設置支持以下功能：
  ? HSC（高速計數）
  ? 運動控制
  ? PID
  ? PWM（脈寬調制）
  ? 文本顯示

• 狀態監控 
  在STEP 7- Micro/WIN SMART 狀態圖中，可監測PLC 每一路輸入/ 輸出通道的當前值，同時可對每路通道進行強制輸入操作來檢驗程序邏輯的正確性。
  狀態監測值既能通過數值形式，也能通過比較直觀的波形圖來顯示，二者可相互切換。
  另外，對PID 和運動控制操作，STEP 7- Micro/WIN SMART 通過專門的操作面板可對設備運行狀態進行監控。

• 便利的指令庫
  在PLC 編程中，一般將多次反復執行的相同任務編寫成一個子程序，將來可以直接調用。使用子程序可以更好地組織程序結構，便于調試和閱讀。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 提供便利的指令庫功能，將子程序轉化成指令塊，與普通指令塊一樣，直接拖拽到編程界面就能完成調用。指令庫功能提供了密碼保護功能，防止庫文件被隨意查看或修改。
  另外，西門子公司提供了大量完成各種功能的指令庫，均可輕松添加到軟件中

標準型晶體管輸出CPU 模塊，ST40/S T60 提供3 軸100 kHz高速脈沖輸出，支持PWM（脈寬調制）和PTO 脈沖輸出· 在PWM 方式中，輸出脈沖的周期是固定的，脈沖的寬度或占空比由程序來調節，可以調節電機速度、閥門開度等· 在PTO 方式（運動控制）中，輸出脈沖可以組態為多種工作模式，包括自動尋找原點，可實現對步進電機或伺服電機的控制，達到調速和定位的目的· CPU 本體上的Q0.0，Q0.1 和Q0.3 可組態為PWM 輸出或高速脈沖輸出，均可通過向導設置完成上述功能

PWM 和運動控制向導設置

為了簡化您應用程序中位控功能的使用，STEP7- Micro/WIN SMART 提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內全部完成PWM、PTO 的組態。該向導可以生成位控指令，您可以用這些指令在您的應用程序中對速度和位置進行動態控制。PWM 向導設置根據用戶選擇的PWM 脈沖個數，生成相應的PWMx_R UN 子程序框架用于編輯。運動控制向導zui多提供3 軸脈沖輸出的設置，脈沖輸出速度從2 0 H z 到1 0 0 k H z 可調。

運動控制功能特點

· 提供可組態的測量系統，輸入數據時既可以使用工程單位（如英寸或厘米），也可以使用脈沖數· 提供可組態的反沖補償· 支持、相對和手動位控模式· 支持連續操作· 提供多達32 組運動動包絡，每組包絡zui多可設置16 種速度· 提供4 種不同的參考點尋找模式，每種模式都可對起始的尋找方向和zui終的接近方向進行選擇

運動控制的監控

為了幫助用戶開發運動控制方案，S TEP 7- Micro/WIN SMART 提供運動控制面板。其中的操作、組態和包絡組態的設置使用戶在開發過程的啟動和測試階段就能輕松監控運動控制功能的操作。· 使用運動控制面板可以驗證運動控制功能接線是否正確，可以調整組態數據并測試每個移動包絡· 顯示位控操作的當前速度、當前位置和當前方向，以及輸入和輸出LED（脈沖LED 除外）的狀態· 查看修改在CPU 模塊中存儲的位控操作的組態設置

西門子S120電機驅動模塊6SL3120-1TE28-5AA3

1 路燈照明管理現狀

　　1)照明設施開關燈統一性差，智能化水平低，不具備遠程修改開關燈時間，不能根據實際情況修改開關燈時間，能源浪費大，增加了財政負擔;

　　2)路燈設備分散，管理人員少，管理困難，不能實時、準確、全面地監控設備運行狀況，缺乏靈活的控制手段;

　　3)人工巡檢工作量大，效率低，成本高，浪費人力、物力、財力，缺乏有效的故障預警機制。

　　2 ZigBee簡介

　　ZigBee是一種新興的短距離、低復雜度、低耗功、低傳輸速率、低成本的雙向無線組網通訊技術。它是一種介于RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別)和藍牙之間的技術。

　　3 GPRS簡介

　　GPRS通用分組無線業務是一種新的承載業務，提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的數據傳輸。GRPS永遠在線，接入速度快，用戶可隨時與無線網絡保持連接，可使遠程數據采集的效率大幅提高。

　　4 PLC簡介

　　PLC即可編程控制器，是一種帶有指令存儲器，數字或模擬輸入/輸出接口，能夠完成邏輯，順序、定時、等功能，用于控制機器或生產過程的自動控制裝置。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。

　　5 系統工作原理

　　運用組態軟件作為上位機的控制平臺，通過GPRS與現場控制器PLC通訊。監控中心軟件通過GPRS網絡向各個現場控制器發送動作指令，使現場控制器完成各種配置和數據采集工作，并對現場控制器發送上來的數據進行分析和處理。現場控制器通過ZigBee無線通訊設備接收單燈控制器所發送來的信號，進行分析處理并通過GPRS通訊系統向監控中心發送信息，以此來實現對路燈的遠程無線控制，如圖1所示。

　　6 系統組成

　　系統由3部分組成：現場控制器、單燈控制器、監控中心。

　　6.1 現場控制器

　　由PLC獨立控制模塊、GPRS通信模塊、ZigBee無線通信模塊等組成，完成數據采集、控制輸出、數據通信、故障報警等功能。現場控制器通過GPRS與照明管理監控中心服務器相連，通過ZigBee無線通信模塊與單燈控制器相連，以此實現實時通信，如圖2所示。

　　圖2 現場控制器的組成

　　6.2 單燈控制器

　　每盞路燈都裝有單燈控制器，由ZigBee無線通信模塊、完成電量采集和模塊遙信功能的單片機模塊組成。ZigBee無線模塊具有網狀拓撲結構，這樣 ZigBee子網就有內置冗余保證，如果網絡中有節點脫離網絡，無法工作，節點數據將自動路由到一個替換節點保證系統的可靠、穩定。單燈控制器是路燈監控 系統中控制功能的執行部分，控制路燈的狀態并監測路燈運行的電流、電壓、功率因素等，將這些參數通過無線方式傳送到現場控制器，同時接收來自現場控制器的所有控制指令，從而實現遠程控制功能，如圖3所示。

　　圖3 單燈控制器的組成

　　6.3 監控中心

　　監控中心由監控中心軟件、GPRS通信模塊組成，對整個照明系統進行集中控制。監控中心軟件可實現遠程監控、采集數據、建立數據庫、數據分析等功能，通 GPRS通信模塊實時掃描各路燈電量數據和輸出狀態，也可將監控中心軟件發送的各種有效指令發送給現場控制器。遇到報警信息，通過GSM短信方式送至巡檢人員手機。

　　7 監控中心軟件介紹

　　組態軟件是用于數據采集和過程控制的專用軟件，本系統采用組態王作為開發工具，它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點，能充分利用圖形編輯功能，為用戶提供了友好的可視化界面。

　　監控中心軟件是整個路燈監控系統的控制中心，它負責跟控制現場中的監控終端進行遠程通信，對獲取的數據進行處理，主要功能如下：

　　1)查詢功能現場控制器將單燈的電壓、電流、功率、設備運行狀態等參數通過無線信道發送回監控中心，監控中心主機對這些數據進行分析、處理后，以直觀的報表或圖表形式提供管理人員，為決策提供準確的依據。

　　2)控制功能手控與自控相結合，提供靈活、可靠的開關控制功能，通過“設置參數"里的開關燈方案及開關燈時間，下發給現場控制器，讓現場控制器按的方案運行。

　　3)設置參數監控中心可自動或手動執行全控開關燈，也可控制任一單燈執行開關燈，可隨意設置半夜燈或全夜燈模式，并對設置的參數和要求進行保存。

　　4)報警功能當現場控制器主動報警或檢測單燈控制器時發現有故障，監控中心軟件發出聲光報警信號提醒工作人員，并在畫面上顯示故障報警位置狀況和類型，保存報警記錄的同時以短信息的方式通知現場巡檢人員。

　　5)數據統計與報表統計備采集參數的數據信息，形成報表，便于分析研究，可打印報表。

　　8 結束語

　　本系統從路燈控制的具體要求出發，建立了友好的可視化界面，集無線通訊技術、自動化控制技術、監控系統組網于一體，有效的解決了路燈控制的靈活性、實時性、可靠性、經濟性等問題，抗干擾力強，通信穩定，上位機給監控終端發出的命令能準確到位。不僅大大節約了鋪設通信電纜的費用，更達到了節約能源的目的。