西门子控制器CPU1513-1PN

本文的背景为某食品加工厂某控制系统包括原料混料线、薯饼生产线、包装线等构成的主线系统，以及蒸汽锅炉系统、水系统、压缩空气系统、照明系统、通风系统和消防系统等构成的辅助系统。各系统位置比较分散，控制点较多，其中包括140多台电机，29台变频器，15个温湿度控制点。

由于系统比较复杂，控制采取分层控制策略，由两台上位机完成工厂级的监控及数据管理功能，触摸屏和PLC完成现场级的控制，采用Profibus现场总线的方式进行通讯。上位机留有接口，可连接局域网和广域网，以利于的开发。其中数字输入点有900多点，数字输出有400多点，模拟量输入20个。

下面以这个食品加工厂为例，组成一个集中控制系统，系统结构如图二所示。

其中PLC(1)用于主系统，PLC(2)用于辅助系统。辅助系统的组成与主系统相似，图中省略了其构成。PLC选用S7-300系列的CPU315-2DP和S7-200系列的CPU226，PID模块为FM355C，通讯模块为CP342-5，扩展模块为IM153-1，I/O模块则使用到：数字输入模块选SM321、数字输出为SM322、模拟量输入为SM331。上位机选用西门子的工控机，它内置了PCI接口的CP5611卡用于与PLC通讯。

选用S7-300系列的CPU315-2DP是为了能进行扩展I/O模块以满足控制点数的要求，而用于扩展的IM模块的选型则是依据IM模块与中央控制器CPU315-2DP的距离。

由于所有的I/O模块均放在同一组控制柜里，选用了通讯距离在5米范围内的IM153-1[1]。当IM模块与中央控制器的距离较远时可以选择通讯范围为100米的型号的IM模块。

触摸屏选用富士UG420H-SC1，10.4英寸、128色STN显示，基于Windows95/98/NT操作平台下的专用组态软件，界面友好直观，易学易用，大大节省产品开发周期。编程软件中备有大量的图形库（开关、灯、棒图等）供选择，还可以根据用户需求编辑所需要的工艺图形，能够转换BMP文件和AUTOCAD中的DXF文件。

在硬件连接完成后，需要在组态软件中指定系统的硬件配置以及设置一些通信参数等等。制定所使用的触摸屏的类型，这里选择默认的UG420（640*48010.4inches）；下一步指定和触摸屏通讯的PLC类型及型号，这里选SIEMENSS7-PROFIBUS；Zui后一步指定系统参数，是读区和写区，读区是指作为从PLC读入数据的缓冲，如果系统中需要显示趋势图的话那么读区应当设大一些，一般设1000个字就可以了，写区用于显示存储屏幕的状态、页码、画面层叠以及报警状态等等。在对话框No.ofWord Setting for I/O中需要指出触摸屏的MPI地址，以及传输的帧长度，MPI地址在PLC的硬件组态里已经定义好了，两者必须一致，否则会出现通信错误。帧长度为32字节；奇偶校验为奇校验；数据长度8位；停止位1位；通讯方式RS-485。