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西门子模块6SL3120-2TE13-0AD0

产品简介:西门子模块6SL3120-2TE13-0AD0
PROFINET 基于符合 IEEE 802.3 标准的标准以太网技术,可将现场层的任何设备连接到管理层。
这样,PROFINET 可实现系统范围内的通信、工厂范围内的工程组态,并将 Web 服务器或 FTP 等 IT 标准技术一直应用到现场层。可以方便地集成经过反复检验的现场总线系统(如 PROFIBUS 或 AS-Interface),无需对现

更新时间:2022-11-24
浏览次数:253
厂商性质:代理商
详情介绍
品牌Siemens/西门子应用领域化工,电子,电气
产地德国品牌西门子

西门子模块6SL3120-2TE13-0AD0

概述

SIMATIC ET 200 为所有应用提供解决方案

SIMATIC ET 200 有丰富的分布式 I/O 系统可供选用,既可以用在控制柜中,也可以直接用在不带控制柜的机器上,还可在危险区域中使用域。模块化的设计让您能够轻松、快速地调整和扩展 ET200 系统。已集成的附加模块可以降低成本,同时拓宽了应用范围。您可以从多种不同的组合方案中进行选择:数字量和模拟量输入/输出、带 CPU 的智能模块、安全系统、电机启动器、气动装置、变频器以及各种不同的技术模块(例如,计数、定位等)。

通过 PROFIBUS 和 PROFINET 进行的通信、统一的工程组态、透明诊断功能以及 SIMATIC 控制器和 HMI 单元的接口,都证明全集成自动化具有的集成功能。

PROFINET

PROFINET 是自动化领域中的开放式、跨供应商工业以太网标准 (IEC 61158/61784)。

PROFINET 基于工业以太网,可实现现场设备(IO 设备)和控制器(IO 控制器)之间直接通信,能够用于运动控制应用的同步驱动控制解决方案。

PROFINET 基于符合 IEEE 802.3 标准的标准以太网技术,可将现场层的任何设备连接到管理层。

这样,PROFINET 可实现系统范围内的通信、工厂范围内的工程组态,并将 Web 服务器或 FTP 等 IT 标准技术一直应用到现场层。可以方便地集成经过反复检验的现场总线系统(如 PROFIBUS 或 AS-Interface),无需对现有设备进行任何改动。

PROFIBUS

PROFIBUS 是工业现场级的标准 (IEC 61158/61784)。它是经认可的在加工制造和过程工业两种领域均可进行通讯的现场总线。

PROFIBUS 用于将现场设备(如分布式 I/O 设备或驱动器)连接到自动化系统(如 SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或 PC 机)。

PROFIBUS 是标准化的现场总线,符合 IEC 61158 规范,是功能强、开放式、坚固耐用、响应时间短的现场总线系统。PROFIBUS 有多种规格,可用于各种应用环境。

PROFIBUS DP(分布式 I/O)

PROFIBUS DP 用于连接分布式现场设备(如 SIMATIC ET 200)或响应时间极快的驱动器。PROFIBUS DP 用在传感器/执行器分布在机器或厂房内的情况(如,现场级别)。

AS-Interface

AS-Interface 符合标准 (IEC 62026/EN 50295),可代替电缆束,只需一条双股线即可极其经济可靠地将传感器和执行器连接起来。这条双股线还用于为各个工作站提供电力。这样,AS-Interface 就成为 PROFINET 和 PROFIBUS DP 的理想接口。借助于 ET 200SP 中的 AS-Interface 通信模块,可将 AS-Interface 和分布式 I/O 灵活组合。AS-Interface 在同一个 AS-I 网络中传送标准数据和安全数据,安全等级高达 PL e / SIL 3。AS-Interface 不仅适合高效传输数字量和模拟量 I/O 信号,还适用于用户友好地连接急停按钮和防护门。

IO-Link

通过通信标准 IO-Link,可将传感器和分断装置智能连接到控制层。IO-Link 促进了控制柜和现场层中了所有部件的集成,实现直至终过程仪表的大集成度和无缝通信。

西门子的 IO-Link 解决方案可确保任何生产系统实现精度和经济实用性。IO-Link 已*集成在全集成自动化 (TIA) 中,具有众多优点。

  • 借助于开放式标准,可以将来自不同厂商的设备联网

  • 简易接线促进了安装过程

  • 接线工作量减少,节省了安装时间与成本

  • 高效工程组态功能促进了组态与调试

  • 高速诊断可确保缩短工厂停产时间,实现较高工厂可用性

  • 较高的过程透明度可实现高效功耗管理

西门子模块6SL3120-2TE13-0AD0

串行技术在工业检测系统中的应用

一、前言

刚生产出来的冰箱、冷柜的合格与否由许多指标决定,而制冷性能是其中的一个重要指标。最初的制冷性能是靠人工目测温度计进行检验的(仅仅检测到某一瞬间的温度参数,而不是整个生产过程),这不仅浪费人工,还存在着很大的误差。为此设计了一个小型的分散控制系统,通过网络将分布在工业现场的控制站、检测站和操作中心等连接起来,共同完成分散控制和集中操作、管理的综合控制系统。该系统通过对冰箱、冷柜的制冷实时检测,不仅可得到高精度的温度参数,还可绘制各种曲线,并就其曲线判断冰箱、冷柜的合格与否,存在什么缺陷,同时进行报表管理及统计。由此可见,系统利用计算机替代原有人工检测,既提高了企业自动化程度,降低出错率,又有助于企业管理。

二、系统组成

本系统是针对冰箱检测系统的容量特点而设计的。整个系统由温度巡检仪和上位机组成,检测单元为温度巡检仪,分散到一条或半条线为一个分散单元(进程级),然后各个分散单元由RS-422网络组成分散系统。系统原理图如图1所示。

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图1 系统原理图

现场温度经传感器变换成电流传送给各自的巡检仪,每台巡检仪对64路传感器信号进行循环采集、处理、显示,当上位机寻址到该巡检仪时,该巡检仪通过20mA电流环串行通信方式传输给上位机。上位机通过串行口得到数据,完成数据长久保存、数据查询、打印报表和曲线等功能。

三、温度巡检仪

温度巡检仪是本系统的基础。温度巡检仪可分成三大模块:数据模块、单片机扩展和通信接口。组成框图如图2所示。

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图2 温度巡检仪硬件组成框图

  它是以单片机8031为核心器件,感温元件AD590J得到的温度信号,经过模拟开关选择、电流电压变换、信号放大、A/D转换,变为数字信号,该信号经CPU处理后,进行显示和通信。
  传感器采用的是美国Analog Devices公司生产的二端式集成温度-电流传感器AD590J,具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点,且适合远距离测量和传输,抗干扰性强。其技术指标为:测温范围为-55℃~+150℃,线性电流输出为1μA/K,电压稳定度为1%时,所产生的误差只有±0.01℃。
  
多路模拟开关选用CD4051。1片CD4051完成1路~8路模拟信号的输入选择与切换,64路模拟量需要8片CD4051完成。CD4051的开关漏电流为0.08nA,而信号源的线性电流为1μA/K,因此CD4051的开关漏电流对于信号源的影响可以忽略不计。
  根据设计要求,传感器的输出信号电流I不足以A/D处理,需对信号进行转换和放大。本系统采用低失调低漂移的运算放大器OP07作为信号放大和转换,OP07的输入失调电压温漂dU/dT和输入失调电流温漂dA/dT都很小,分别为0.7mV/℃和12pA/℃,精度比较高,适用于直流及低速的微弱信号放大,转换速率低(0.17V/μs),内附相位补偿线路。温-压信号转换原理图如图3所示。

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图3 信号调理电路

  输出输入关系为:-I=U/R2+U1/R1。I随着温度的增加而上升,每增加1℃,I上升1μA。U=-R2*(I+U1/R1),显然输出电压和输出电流成线性关系,故输出电压和温度也成线性关系。根据测量范围,选择电阻的阻值和电压U1。
  根据误差分配原则,A/D变换精度至少要高于要求的测量精度一个量级。综合考虑A/D转换速度、抗干扰性、价格性能比等指标,本系统选用了逐次逼近型AD574A A/D转换接口。
  8031译码输出选择模拟开关,对选定传感器的温度信号进行采集、处理、存储、现场显示,及对上位机的访问。

四、通信接口电路

  由一台IBM PC作为主机,多台MCS-51单片机作为从机,通过RS-422总线互连成主从式总线型多微机通信系统,为小型分布式控制系统DCS。
  图4表示一台IBMPC为主机,多台MCS-51单片机组成的总线型多微机通信系统。IBM-PC通过机内的异步通信适配器挂在总线上,异步通信适配器的核心是8250芯片,在功能上相当于串行接口芯片。每台MCS-51都是通过片内的串行口经过驱动器转换后挂在总线上。IBM-PC的异步通信适配器提供的信号符合RS-232C总线标准,MC-51串行口提供的信号在功能上支持RS-232C总线标准,但在电平上不符合RS-232C标准的规定,必须经过MC-1488、MC1489变换。但是由于RS-232C总线标准本身存在缺陷,所以在本系统中我们采用了RS-422总线标准,电平先经过MC-3486、MC-3487变换,最后经MC-1488、MC-1489转换与主机通信。

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图4 总线型多微机通信系统

  RS-232C是异步串行通信中应用*的标准总线,其本身是一种协议标准,又是一种电气标准,描述了数据终端DTE和通信设备DCE之间信息交换的方式和功能。但是支持RS-232C总线标准的串行接口芯片在电气特性上并不符合RS-232C的规定,该芯片的信号电平为TTL级,而RS-232C要求的电平范围比TTL级高得多。因此必须经过电平转换。变换电路如图5所示。

 

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图5 RS232C电气图

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图6 RS422电气图

  RS-232C总线存在的问题有:传送距离过近,不超过15m;单端输入,抗干扰能力差;传输速率偏低,仅20KBps等。而RS-422总线标准又称双端接口电气标准或平衡传输电气标准,是一种平衡驱动、差分接收的接口标准。RS-422电气连接如图6所示。
  比较图5与图6,RS-422不同于RS-232C的地方在于传输数据的是两条平衡导线。所谓“平衡"是指输出端为双端平衡驱动器,输入端为双端差分放大器。这一改变有三大好处:
  1 如果传输过程中混入干扰与噪声,由于双端输入差分放大作用,使干扰噪声互相抵消,从而增强总线的抗干扰能力。
  2 这种接法由两条信号线形成回路,与信号地无关,双方的信号地也不必连在一起,这样避免了“电平偏移",同时解决了潜在接地的问题。
  3 RS-422输出端采用双端平衡驱动,比单端不平衡驱动对电压信号的放大倍数要大一倍。
  RS-422所能达到的通信指标为:传送距离为12m时,速率达10Mb/s;传送距离为120m时,速率达1Mb/s;传送距离为1200m时,速率达100Kb/s。所以我们用RS-422总线互连成总线型多微机通信系统。
  在MCS-51端使用RS-422电平转换调整和20mA电流环串行接口。
  20mA电流环是目前串行通信中应用*泛的一种接口电路,它是低阻传输线对电噪声不敏感,且易实现光电隔离。光电隔离器根据所需传送速率选择,在此选用TLP521-4光电隔离器。本系统是RS-422与光电隔离器相结合用于串行通信电路。如图7所示。此电路有很好的抗干扰能力,可防止强信号直接过来,增强系统可靠性。

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图7 20mA电流环串行接口

五、结束语

  总之,为提高系统的可靠性,系统采用了以下几种技术:
  1 传感器与下位机采用电流传输,以提高信号的传输距离和抗干扰性,采用适合现场使用的温度-电流传感器AD590J。
  2 下位机与上位机采用20mA电流环、RS-422标准串行接口通信技术,以提高抗干扰性和减少传输误码率。
  3 采用软、硬件抗干扰技术,以保证整个系统的可靠运行。
  4 采用薄膜面板技术,使人机界面友好,便于操作。
  5 系统软、硬件采用模块化设计思想,以提高系统的可维护性。
  6 AD590J的调试采用软件校正


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