西门子S7-200售后

西门子S7-200售后

上面这张看似正规的原理图中能有多少设计错误呢？

外行看热闹，内行看门道，身经百战的攻城狮们，你们能看出多少门道来？

一针见血，直指要害的，五星精华！

西门子S7-200售后

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2018.10.10 修改

那我就公布答案了：

模拟量输入部分

        单独看每个变送器的原理图似乎问题不大，但图中标识了接线端子，如X2:15/16/17/18，这显然就是个设计错误的问题了，而不能怪罪与接线错误。主要的错误有以下几点：

1） 图中蓝色标记的屏蔽电缆内的信号线，理论上分属两个变送器，是两个回路，把不同回路的信号线各取其中的一根来组成屏蔽线是什么依据？2线制变送器，电源线与信号线是共回路的，电源的正极线路是信号线，电源的负极线路也是信号线，凭啥正极线路要屏蔽，负极线路就不要屏蔽了呢？鸵鸟吗？

2）上图回电源的负极线路没有分配接线端子，显然是在模拟量模块的各输入通道上并线了，如我在图中标识所示，除了AI输入通道0的负极的电流是其本回路的电流之外，后续3个AI输入通道的负极端子上的电流是层层叠加的。另外，最后一个变送器因维修拆除线路后，导致所有变送器均无法工作。

3）未使用屏蔽双绞线。

模拟量输出部分

       如原理图与实物接线图片所示，执行机构控制部分需要24VAC的电源及0-10VDC的直流模拟量信号，该模拟量信号由S7-200 SMART PLC的模拟量输入/输出模块的输出通道提供，这是两个完全独立的交直流电路回路。技术资料表明实物执行机构中接线端子G0与端子M是短接的，的确电路中是允许这两点短接的（即等电位），但这不是允许两个独立的交直流电路回路共用一个电路回路的设计理由，正是因为这样的错误设计与接线，导致模拟量输出端在接近满量程输出时其两端实际电压**过其允许承受的电压，从而导致模块输出通道的损坏。气管和食管都在人的脖子里，出口都是人的口腔，那干脆就合二为一算了呗。

比较正确的原理图及接线图如下：

模拟量输入部分

模拟量输出部分

交流回路与直流回路有公共地是允许的，但共回路是不允许的。

是直接共负极还是各自独立接地？做等电势，我建议还是后者。

   理解时间片和CCP的概念是理解西门子PLC通信原理的钥匙，因为有了这个钥匙，才能进入到PLC通信世界，才能领略到PLC通信的精彩！

         研究完时间片和CCP概念，也理解了20%参数的作用和意义。喜悦的感觉油然而生，觉得过去辛苦的付出终于有了回报。然而在PLC通信上仅仅才刚刚开始，笔记本上的众多问题知识解决了一部分，还有很多尚未解决。还要不断前行，去探索那些未知的知识。

         眼前就有这样的问题，20%参数决定了发生在时间片上的通信，也就是发生在时间片上的通信会受这个参数的影响，那么调整20%的大小，对于通信的影响会是如何呢？

         还有前面的试验。PG与S7-300/400设置MW10参数的例子，无论 S7-300还是S7-400，甚至S7-1500，PG写入MW10的数据是先被某数据缓冲区缓存了，然后出现时间片或CCP通信，数据才出现在PLC的循环周期中，那么这个通信缓冲区与手册中提到的work memory，code memory是否存在关联？或者说它在哪？

         此外前面也谈到过数据一致性，通信的数据一致性到底是什么？按照什么来设定一致性长度的？为什么 S7-300还是S7-400，甚至S7-1500的S7通信的数据一致性的长度会不同？那么如果S7-300与S7-1500通信双方的数据一致性会不同还是相同？

         有了这些问题，我不知道该从哪里研究，似乎每个问题都很大，背后隐藏的知识好像都很多。好像要捋顺的东西也很多，不如去看看现成的成果吧，那就是Wireshark抓到的那些S7报文。

         从Wireshark看到的那些S7报文，其格式都是按照如下的S7数据帧的方式进行封装的。要理解这个报文的封装，应该从ISO/OSI参考模型说起。

        很幸运，研究Profinet，接触过这个概念，对于Profinet为什么具有实时的快速性，其中关键的一条就是通信堆栈的时间缩短了，也就是从*7层数据层直接落到*二层数据链路层，省略了6，5，4，3层的数据封装，所以通信的实时性尤为快速。所以，Profinet IO帧不会像S7帧那样，没有IP header以及TCP header。

        那么看到S7帧，就知道它是典型的IP包，从ISO/OSI的角度，在S7 data位于*7层，在进行下层封装时，会加载S7报文头，然后落到*4层，加载TCP报文头，接着落到*三层，加载IP报文头，以此类推，最后封装成帧，发送到接收方，然后再按照ISO/OSI参考模型解包，直到推送到*7层获取到S7 Data。

        在WIreshark中，除了S7 data可以解释外，S7 Header是无法解析的，因为这属于西门子的私有协议，不对外公开，然而这不影响我对它的研究和理解。首先，PLC的S7通信有3种方式，分别是BSEND/BRECV，USEND/URECV，PUT/GET，从手册和3种不同的功能块进行S7通信，说明这是3种不同的S7协议，因为它们的通信行为不同。例如手册中提到 BSEND/BRECV是面向连接的，USEND/URECV是面向非连接的。那么我们就不能把所有的S7协议混为一谈，或者说手册中常提到的S7协议，是有针对性的，或者说S7协议其实是一个协议集。 而对于BSEND/BRECV对于S7-300，S7-400，S7-1500它们的数据一致性长度分别是240B，480B，960B，那么它们仍然属于相同的协议，仅是数据一致性的大小不同而已，就好像TCP/IP通信，有些PLC只能做8K的数据传输，而有些PLC可以64K，但是它们仍然是同一种协议TCP/IP，这其实取决于CPU的性能而已。

        基础理论的学习，有利于去了解更深层次的概念和理论，在学习PLC高级通信过程中，这些是必不可少的，要想远航，需要这些装备，这是我能够乘风破浪的基础**。

    十年前我刚入环保行业，单位承接了一个自动化项目，为当时亚洲较大的污泥处置项目配套自控系统。那个项目采用了一家德国公司的污泥消化技术，很多设备也是直接从德国进口的。在调试过程中发现不管大柜子还是小箱子，只要是有急停按钮的都配套了一个黄色的控制模块，像下图那样的：

        模块的功能似乎也不复杂，就是将急停开关接入后输出一个控制触点控制电源接触器，一不同的就是柜内还设置了一个复位按钮，按下急停后如果想复位必须先复位急停按钮然后打开柜门再按一下复位按钮。查了资料才知道这个模块叫安全继电器，具体为什么要用就不明白了，感觉直接用急停按钮也能实现功能呀，每次急停复位还要开柜门，反倒麻烦了。德国人设计的原理图如下：

        项目结束几年之后，德国公司的中国办事处开始在国内承接其他项目，为了降低成本，设备从德国进口，电控国内配套，就找到了我们。由于有上次的项目经验，配套电控柜的设计就交给了我。也不难，直接拿德国的图纸翻译，把原件型号更换成国内常用型号就可以了。图纸上别的东西都简单，按钮、接触器等很容易替换，可是安全继电器国内很少用。跟西门子一询价吓一跳，那么一个小东西就要几千块，货期至少两个月，一个模块占了近一半的成本，货期也等不及。跟甲方说明情况，最后解决方法就是把安全继电器“解决”掉，我的图纸就成了下面的样子：

        按下急停，主电源接触器断开，复位急停接触器吸合，功能上没问题，也省了开柜门再按一次复位按钮了。这个活也就顺利按期完成了，甲方也很高兴，因为我们的报价比从德国进口便宜了很多。

        如今快十年过去了，我对安全继电器的理解也深刻了很多，回想当时的设计，是不满足下面安全标准要求的，因为：1、如果急停常闭触点发生粘连，不能有效断开那么主电源接触器是不会断开的，急停就失效了；2、急停复位后主电源接触器会立即吸合，机器会突然再启动。

    安全标准对安全电路的要求：
    1.安全电路发生故障时，要马上停止机器动力；
    2.安全电路发生故障时机器不能再启动；
    3.紧急停止解除时，机器不能出现突然再启动。

        安全继电器并不是没有故障的继电器，而是在发生故障（自身故障及安全回路故障）时保证无输出，以此来保证机器的安全。安全继电器具有强制导向触点结构，可以利用辅助电路来检测自身NO及NC触点的熔焊及故障，换句话说，两者都可能会有故障，但安全继电器可以自检故障，而一般继电器不能。基于安全标准对机器安全电路的要求，很容易看到其它器件很难实现上述功能，一般的继电器又有其自身的设计缺陷，所以，组建安全电路一定要使用安全继电器。      

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