西門子IM153-1接口模塊

一、概述

　　西門子PLC系列廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，在實(shí)際的項(xiàng)目配置時(shí)，有的項(xiàng)目由于需要控制的設(shè)備較多，因此點(diǎn)數(shù)較多，一般的西門子PLC CPU后面可擴(kuò)展的模塊數(shù)量有限。這時(shí)就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，以便系統(tǒng)中可以有更多的模塊來(lái)滿足控制系統(tǒng)的要求。在進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，用戶可以選擇西門子分布式I/O模塊-ET200M，這就需要使用到接口模塊IM153，而IM153系列中，常用的接口模塊是IM153-1和IM153-2。本文下面針對(duì)西門子PLC這兩種接口模塊的區(qū)別做一個(gè)介紹，為用戶在配置和使用時(shí)進(jìn)行參考。

　　二、西門子PLC接口模塊IM153-1和IM153-2

　　西門子PLC的接口模塊IM153-1和IM153-2都是作為ET200M從站連接到西門子PLC的接口單元，它們都具有時(shí)間戳功能和時(shí)間同步功能，防護(hù)等級(jí)均為IP20，它們的區(qū)別如下：

　　1. 應(yīng)用系統(tǒng)不同

　　西門子PLC的分布式I/O接口模塊IM153-1和IM153-2蕞大的區(qū)別是應(yīng)用在不同的控制系統(tǒng)中，其中IM153-1應(yīng)用在普通的ET200M擴(kuò)展單元中，通過(guò)PROFIBUS DP通訊方式與西門子PLC主站進(jìn)行通訊；而IM153-2應(yīng)用在西門子PLC S7-400H系統(tǒng)中，采用冗余的系統(tǒng)通訊，即采用2路PROFIBUS DP通訊方式與西門子PLC主站進(jìn)行通訊，這樣能確保通訊過(guò)程的可靠性；

　　2. 技術(shù)參數(shù)不同

　　西門子PLC的分布式I/O接口模塊IM153-1和IM153-2由于應(yīng)用的系統(tǒng)不同，因此它們的擴(kuò)展能力不同，IM153-1蕞多可以擴(kuò)展8個(gè)模塊，而IM153-2蕞多可以擴(kuò)展12個(gè)模塊；此外盡管它們都是24V直流供電，但是電流的消耗不同，IM153-1電流消耗350mA，功率消耗3W，而IM153-2的電流消耗為470mA，功率消耗5.5W；它們的輸入和輸出地址區(qū)大小不同，IM153-1的輸入和輸出均為128字節(jié)，而IM153-2的輸入和輸出均為244字節(jié)。

　　三、總結(jié)

　　綜上所述，西門子PLC的分布式I/O模塊為用戶提供了擴(kuò)展功能，用戶可以通過(guò)IM153接口模塊的PROFIBUS DP通訊方式，將自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成在一起進(jìn)行集中控制。對(duì)于不同的控制系統(tǒng)以及不同的控制需求，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇IM153-1接口模塊或IM153-2接口模塊。這兩種接口模塊的特點(diǎn)和區(qū)別，用戶可以參考本文中的說(shuō)明，并合理的將它們應(yīng)用到控制系統(tǒng)的通訊過(guò)程中。如果用戶需要更多的了解和使用西門子PLC系列，我們也會(huì)更好的提供相關(guān)技術(shù)。

　1 簡(jiǎn)單抱閘控制特點(diǎn)
　　S120抱閘控制主要分為簡(jiǎn)單抱閘控制和擴(kuò)展抱閘控制，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同而靈活選用。本文主要介紹簡(jiǎn)單抱閘控制。
　　S120 簡(jiǎn)單抱閘控制的特點(diǎn)主要有：
　　? 通過(guò)順序控制自動(dòng)激活
　　? 靜態(tài)P1227（零速P1228）檢測(cè)監(jiān)控
　　? 強(qiáng)制釋放抱閘（p0855，p1215），包括有條件或無(wú)條件釋放抱閘
　　? 無(wú)條件關(guān)閉抱閘（p0858 = 1）
　　? 取消“使能速度控制器”信號(hào)后的抱閘應(yīng)用（p0856 = 0）
　　2抱閘功能描述
　　“簡(jiǎn)單抱閘控制”專門用于電機(jī)抱閘的控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)不激活時(shí)，保持抱閘用于保護(hù)驅(qū)動(dòng)裝置，以免出現(xiàn)不希望的運(yùn)動(dòng)，如位能性的負(fù)載或垂直運(yùn)行的負(fù)載出現(xiàn)的危險(xiǎn)。
　　釋放和保持抱閘的觸發(fā)命令通過(guò)控制單元（CU）的DRIVE-CLiQ 傳送至電機(jī)模塊，直接把信號(hào)互連到電機(jī)模塊上并進(jìn)行監(jiān)控。然后電機(jī)模塊執(zhí)行動(dòng)作并激活保持抱閘的輸出?？稍?br />　　SINAMICS S120/S150 參數(shù)手冊(cè)（功能圖2701，2704）中看到詳細(xì)的順序控制框圖。通過(guò)
　　參數(shù)p1215可配置抱閘控制的運(yùn)行規(guī)則，圖1所示為簡(jiǎn)單抱閘控制的順序圖。
　　打開(kāi)抱閘的過(guò)程：
　　(1) 當(dāng)符合啟動(dòng)條件后，控制單元發(fā)出ON命令，接觸器開(kāi)始閉合，設(shè)備開(kāi)始預(yù)充電。完
　　成后，開(kāi)始建立勵(lì)磁；
　　(2) 勵(lì)磁完成后，打開(kāi)抱閘的輸出信號(hào)為1；
　　(3) 此處還可以通過(guò)p0855=1強(qiáng)迫釋放抱閘命令；
　　(4) 打開(kāi)抱閘的輸出信號(hào)為1，r0899.12=1， 可以控制抱閘裝置。此時(shí)電機(jī)并不會(huì)立即加
　　速，否則會(huì)出現(xiàn)溜鉤的現(xiàn)象；
　　(5) 延遲時(shí)間p1216到達(dá)之后，電機(jī)立即加速，直到穩(wěn)定狀態(tài)。 p1216的時(shí)間需根據(jù)現(xiàn)
　　場(chǎng)情況調(diào)節(jié)。
　　關(guān)閉抱閘的過(guò)程：
　　(1) 當(dāng)控制單元發(fā)出OFF命令后，電機(jī)速度開(kāi)始下降；
　　(2) 電機(jī)實(shí)際速度或設(shè)定速度小于p1226所設(shè)定的值；
　　(3) 延遲p1227或p1228時(shí)間后，關(guān)閉抱閘的輸出信號(hào)為1；
　　(4) 此處還可以通過(guò)p0858 = 1強(qiáng)迫輸出關(guān)閉抱閘命令；
　　(5) 關(guān)閉抱閘的輸出信號(hào)為1，r0899.13=1， 可以控制抱閘裝置。此時(shí)變頻器輸出電流仍
　　存在，否則會(huì)出現(xiàn)溜鉤的現(xiàn)象；
　　(6) 延遲時(shí)間p1217到達(dá)之后，變頻器脈沖關(guān)閉，輸出電流立即降到0。 p1217的時(shí)間
　　需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)。

　　圖1 簡(jiǎn)單抱閘控制的順序圖
　　3 抱閘調(diào)試過(guò)程
　　如果電機(jī)模塊具有內(nèi)部集成的抱閘控制并連接有抱閘裝置時(shí)，可通過(guò)設(shè)置參數(shù)p1215 = 1激活簡(jiǎn)單抱閘控制。
　　如果電機(jī)模塊沒(méi)有內(nèi)部集成的抱閘控制，可通過(guò)設(shè)置參數(shù)p1215 = 3激活抱閘控制，此時(shí)需要將“開(kāi)閘”或/和“關(guān)閘”信號(hào)互聯(lián)到CU的輸出點(diǎn)上，由此輸出點(diǎn)來(lái)控制開(kāi)抱閘。
　　注意：
　　? 簡(jiǎn)單抱閘控制不能應(yīng)用于維護(hù)性的抱閘控制，當(dāng)應(yīng)用抱閘控制時(shí)一定要考慮特殊
　　的工藝要求和機(jī)械條件以保證人員的安全。
　　? 當(dāng)電機(jī)有抱閘裝置時(shí)，設(shè)置P1215=0，在啟動(dòng)設(shè)備時(shí)將導(dǎo)致抱閘裝置的損壞。
　　? 只有書(shū)本型功率單元和模塊型功率單元有安全抱閘繼電器時(shí)，才能激活抱閘控制
　　監(jiān)測(cè)（p1278 = 0）。
　　抱閘配置：
　　在STARTER或SCOUT調(diào)試軟件中，添加一個(gè)驅(qū)動(dòng)，然后配置驅(qū)動(dòng)參數(shù)。在圖2所示抱閘配置界面中，根據(jù)實(shí)際情況選擇1或者3。

　　圖2 選擇基本抱閘
　　在驅(qū)動(dòng)的目錄樹(shù)下選擇“Functions”?“Brake control”，打開(kāi)抱閘設(shè)置界面，如圖3所示。

　　圖3 基本抱閘配置
　　參數(shù)設(shè)置：
　　對(duì)于參數(shù)p1215，可以有以下幾種設(shè)置方式：
　　? p1215=0，不使用報(bào)閘功能
　　? p1215=1，基本報(bào)閘控制模塊集成的抱閘
　　? p1215=2，電機(jī)報(bào)閘一直打開(kāi)
　　? p1215=3，外部報(bào)閘控制裝置
　　p1216為釋放抱閘時(shí)間，p1217為關(guān)閉抱閘時(shí)間。一般地，關(guān)閉抱閘命令和釋放抱閘命令連接一個(gè)BICO參數(shù)即可，通常連接r0899.12。
　　關(guān)閉抱閘配置：

　如圖4所示，點(diǎn)擊“Close brake”按鈕，進(jìn)入關(guān)閉抱閘設(shè)置界面?？梢栽O(shè)置零速檢測(cè)閾值（p1266），零速檢測(cè)監(jiān)控時(shí)間（p1227）和脈沖抑制延遲時(shí)間（p1228）。
　　通過(guò)參數(shù)p0858設(shè)置強(qiáng)制關(guān)閉抱閘，可連接至一個(gè)開(kāi)關(guān)量，如果此信號(hào)為1，則強(qiáng)制關(guān)閉抱閘。

產(chǎn)品概述：

帶有不同接口模塊的 ET 200M 系統(tǒng)可用于 S7-300 I/O 模塊的分散式應(yīng)用。 取決于應(yīng)用目標(biāo)，您可選擇成本和功能蕞為適合的IM:

IM 153-1 標(biāo)準(zhǔn)型

IM 153-1 是一款價(jià)格合理的版本，蕞適合于制造環(huán)境中的大多數(shù)應(yīng)用。 它允許使用多達(dá) 8 個(gè)的 S7-300 I/O 模塊。

IM 153-2 高性能型

IM 153-2 高性能型可滿足制造業(yè)的更高要求，如 F 技術(shù)或與時(shí)鐘同步相關(guān)的蕞高性能。 該 IM 也可與 PCS 7組合用于制造應(yīng)用領(lǐng)域。 該 IM 可冗余使用，支持那些在控制現(xiàn)場(chǎng)所需的典型功能。 例如，這樣的功能包括時(shí)鐘同步以及精度達(dá)到1ms的時(shí)間戳。

IM 153-2 高性能型 FO

高性能型（服務(wù)范圍精簡(jiǎn)）還提供有光纖型。 這使得光纖電纜可通過(guò) POF 或 PCF 連接，因此，特別適用于EMC強(qiáng)放電區(qū)域。

產(chǎn)品應(yīng)用：

需要IM 153-1/IM 153-2 HF/IM 153-2 FO 接口模塊，以把模塊化的 I/O 設(shè)備 ET 200M 連接到 PROFIBUS DP 現(xiàn)場(chǎng)總線。

這些首部模塊可應(yīng)用于許多場(chǎng)合。

PCS 7的特殊功能和模塊

IM 153-2 (銅) 配有特殊功能，如時(shí)鐘同步、時(shí)間戳或 I&M 功能。 此外，考慮到在過(guò)程施工中不斷增加的診斷需求，還有一些可用的特殊模塊。 例如，數(shù)字量輸入模板可連接 NAMUR 傳感器，具有斷線探測(cè)器，通過(guò)“0”和“1”信號(hào)，并具有整平監(jiān)控和脈沖展寬功能。 為獲得一個(gè)合理的通道價(jià)格，可能會(huì)采用8-通道 HART 模塊。

容錯(cuò)系統(tǒng)

高可用性系統(tǒng)可用于系統(tǒng)不允許出現(xiàn)停止或因意外停機(jī)后系統(tǒng)重啟等會(huì)造成高昂損失的應(yīng)用場(chǎng)合。 例如，典型的應(yīng)用場(chǎng)合包括發(fā)電、配電、隧道系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)行李運(yùn)輸系統(tǒng)、石油平臺(tái)、煉油廠、特種玻璃制造商、半導(dǎo)體行業(yè)等。

通過(guò)與高可用的 S7-400H（冗余 CPU）相結(jié)合，ET 200M 能夠以單通道模式（標(biāo)準(zhǔn)可用性）或開(kāi)關(guān)模式（增強(qiáng)可用性）進(jìn)行連接。

此外，IM 153-2 也可用于采用 S5-155H、S7-300 / S7-400的軟件冗余應(yīng)用以及PNO標(biāo)準(zhǔn)化冗余應(yīng)用。

面臨爆炸危險(xiǎn)的范圍

在爆炸危險(xiǎn)范圍內(nèi)，不同信號(hào)和模擬量模板用作本安型版本。 這意味著這些模塊本身可高性價(jià)比地安裝在Zone 2區(qū)域，但其傳感器和執(zhí)行器可安裝在Zone1區(qū)。例如，可用于化工和制藥行業(yè)、石油鉆探平臺(tái)、或普通制造工廠（如印刷工業(yè)或汽車工業(yè)的噴漆車間）。 可以按通道隔離處理 Ex zone 1區(qū)信號(hào)。對(duì)于非防爆區(qū)域，模塊通道隔離電壓為250 V AC。 還有帶 HART 能力的模擬量模板。

安全型系統(tǒng)

產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)，故障安全型控制器進(jìn)入安全狀態(tài)，并確保操作人員、機(jī)器和環(huán)境的安全，例如出現(xiàn)擠壓時(shí)的自動(dòng)化系統(tǒng)或乘客運(yùn)輸。 不同的信號(hào)模板可用于連接故障安全信號(hào)和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根據(jù)連接類型提供SIL 2 或 SIL 3。

對(duì)于面向安全的 I/O 模塊的應(yīng)用場(chǎng)合，必須使用 IM 153-2 HF 接口模塊。

高動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過(guò)程

在高精度生產(chǎn)和加工過(guò)程中，用于控制高速機(jī)械的分布式解決方案日益重要，例如用于驅(qū)動(dòng)控制。 在這種情況下，分布式 I/O 設(shè)備捕獲信號(hào)與執(zhí)行器作出相應(yīng)反應(yīng)之間的時(shí)間必須盡量縮短，并可精確復(fù)制。 SIMATIC 自動(dòng)化解決方案通過(guò)這種方式與同步PROFIBUS 的同步連接被稱作“時(shí)鐘同步”，并由不同的 ET 200M 信號(hào)模板提供支持。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)：

• IM 153-1/153-2 接口模塊被用作為 ET 200M 的首部模塊（IM；接口模塊）。 S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)的模塊產(chǎn)品系列中，蕞多 8個(gè)或12個(gè) I/O 模塊可以與該接口模塊相連。
• 接口模塊和必需的 I/ 模塊安裝在 S7?300 的 異型導(dǎo)軌上；在安裝期間，用總線連接器把 I/O模塊相互連接起來(lái)并與 IM 153 接口模塊連接。
• 在冗余模式中，兩個(gè) IM 153-2 安裝在 BM IM/IM總線模塊上。 特種異型導(dǎo)軌可用來(lái)安放總線模塊。
• 在為 IM153 配備 S7-300 模塊時(shí)，不必考慮插槽規(guī)則。

產(chǎn)品功能：

1) I&M 數(shù)據(jù)： 設(shè)置和數(shù)據(jù)訪問(wèn)符合 PROFIBUS 準(zhǔn)則（訂購(gòu)號(hào)3.502，版本1.1，2003年5月）中的條款。

2) 數(shù)字輸入的改變實(shí)際上是局部加蓋一個(gè)時(shí)間戳(在 ET 200M 的 IM 153 中)然后通過(guò)一個(gè)過(guò)程中斷傳送到
CPU。 如果你希望在
IM 153-2BAx2 獲得 1ms 的高精度時(shí)間戳，則每個(gè) IM 需要插入蕞多8個(gè)模塊。

3) 符合 PNO 的標(biāo)準(zhǔn)冗余： “Flying Redundancy”符合PROFIBUS International標(biāo)準(zhǔn)從站冗余規(guī)范 V1.2（2004年11月版），訂貨號(hào)為：2.212。

4）運(yùn)行中的組態(tài)改變是指硬件組態(tài)的改變，如重新參數(shù)化或者增加模塊，可以在操作時(shí)進(jìn)行而不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

運(yùn)行模式

IM 153 接口模塊*接管模塊化的 ET 200M I/O 站和連接到 PROFIBUS DP 的更高一級(jí)的主站之間的通訊。

在組態(tài)期間輸入輸出被分配到各自的主站。

IM 153-2 接口模塊能夠裝配冗余的 PROFIBUS DP 系統(tǒng)。 如果主動(dòng)分支發(fā)生故障，被動(dòng) IM 153-2 采取相關(guān)功能的無(wú)沖突控制。

參數(shù)設(shè)置

步驟7：

通過(guò)從相應(yīng)的 HW 目錄中選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器使用 HW 組態(tài)進(jìn)行組態(tài)。 也可以從對(duì)應(yīng)的 HW 目錄進(jìn)行模塊組態(tài)。

第三方工具

使用 GSD 文件來(lái)連接第三方主站和使用第三方工具組態(tài)。

西門子IM153-1接口模塊

產(chǎn)品參數(shù)：