西門子IM153-1接口模塊

一、概述

　　西門子PLC系列廣泛應(yīng)用在自動化控制系統(tǒng)中，在實際的項目配置時，有的項目由于需要控制的設(shè)備較多，因此點數(shù)較多，一般的西門子PLC CPU后面可擴展的模塊數(shù)量有限。這時就需要對系統(tǒng)進行擴展，以便系統(tǒng)中可以有更多的模塊來滿足控制系統(tǒng)的要求。在進行系統(tǒng)擴展時，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。本文下面針對西門子PLC這兩種接口模塊的區(qū)別做一個介紹，為用戶在配置和使用時進行參考。

　　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，它們都具有時間戳功能和時間同步功能，防護等級均為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擴展單元中，通過PROFIBUS DP通訊方式與西門子PLC主站進行通訊；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主站進行通訊，這樣能確保通訊過程的可靠性；

　　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，因此它們的擴展能力不同，IM153-1蕞多可以擴展8個模塊，而IM153-2蕞多可以擴展12個模塊；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展功能，用戶可以通過IM153接口模塊的PROFIBUS DP通訊方式，將自動化控制系統(tǒng)集成在一起進行集中控制。對于不同的控制系統(tǒng)以及不同的控制需求，用戶可以根據(jù)實際情況來選擇IM153-1接口模塊或IM153-2接口模塊。這兩種接口模塊的特點和區(qū)別，用戶可以參考本文中的說明，并合理的將它們應(yīng)用到控制系統(tǒng)的通訊過程中。如果用戶需要更多的了解和使用西門子PLC系列，我們也會更好的提供相關(guān)技術(shù)支持。

河南兆陽自動化科技有限公司
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　1 簡單抱閘控制特點
　　S120抱閘控制主要分為簡單抱閘控制和擴展抱閘控制，可根據(jù)應(yīng)用場合不同而靈活選用。本文主要介紹簡單抱閘控制。
　　S120 簡單抱閘控制的特點主要有：
　　? 通過順序控制自動激活
　　? 靜態(tài)P1227（零速P1228）檢測監(jiān)控
　　? 強制釋放抱閘（p0855，p1215），包括有條件或無條件釋放抱閘
　　? 無條件關(guān)閉抱閘（p0858 = 1）
　　? 取消“使能速度控制器”信號后的抱閘應(yīng)用（p0856 = 0）
　　2抱閘功能描述
　　“簡單抱閘控制”專門用于電機抱閘的控制。當(dāng)驅(qū)動不激活時，保持抱閘用于保護驅(qū)動裝置，以免出現(xiàn)不希望的運動，如位能性的負載或垂直運行的負載出現(xiàn)的危險。
　　釋放和保持抱閘的觸發(fā)命令通過控制單元（CU）的DRIVE-CLiQ 傳送至電機模塊，直接把信號互連到電機模塊上并進行監(jiān)控。然后電機模塊執(zhí)行動作并激活保持抱閘的輸出?？稍?br />　　SINAMICS S120/S150 參數(shù)手冊（功能圖2701，2704）中看到詳細的順序控制框圖。通過
　　參數(shù)p1215可配置抱閘控制的運行規(guī)則，圖1所示為簡單抱閘控制的順序圖。
　　打開抱閘的過程：
　　(1) 當(dāng)符合啟動條件后，控制單元發(fā)出ON命令，接觸器開始閉合，設(shè)備開始預(yù)充電。完
　　成后，開始建立勵磁；
　　(2) 勵磁完成后，打開抱閘的輸出信號為1；
　　(3) 此處還可以通過p0855=1強迫釋放抱閘命令；
　　(4) 打開抱閘的輸出信號為1，r0899.12=1， 可以控制抱閘裝置。此時電機并不會立即加
　　速，否則會出現(xiàn)溜鉤的現(xiàn)象；
　　(5) 延遲時間p1216到達之后，電機立即加速，直到穩(wěn)定狀態(tài)。 p1216的時間需根據(jù)現(xiàn)
　　場情況調(diào)節(jié)。
　　關(guān)閉抱閘的過程：
　　(1) 當(dāng)控制單元發(fā)出OFF命令后，電機速度開始下降；
　　(2) 電機實際速度或設(shè)定速度小于p1226所設(shè)定的值；
　　(3) 延遲p1227或p1228時間后，關(guān)閉抱閘的輸出信號為1；
　　(4) 此處還可以通過p0858 = 1強迫輸出關(guān)閉抱閘命令；
　　(5) 關(guān)閉抱閘的輸出信號為1，r0899.13=1， 可以控制抱閘裝置。此時變頻器輸出電流仍
　　存在，否則會出現(xiàn)溜鉤的現(xiàn)象；
　　(6) 延遲時間p1217到達之后，變頻器脈沖封鎖，輸出電流立即降到0。 p1217的時間
　　需根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)。

　　圖1 簡單抱閘控制的順序圖
　　3 抱閘調(diào)試過程
　　如果電機模塊具有內(nèi)部集成的抱閘控制并連接有抱閘裝置時，可通過設(shè)置參數(shù)p1215 = 1激活簡單抱閘控制。
　　如果電機模塊沒有內(nèi)部集成的抱閘控制，可通過設(shè)置參數(shù)p1215 = 3激活抱閘控制，此時需要將“開閘”或/和“關(guān)閘”信號互聯(lián)到CU的輸出點上，由此輸出點來控制開抱閘。
　　注意：
　　? 簡單抱閘控制不能應(yīng)用于維護性的抱閘控制，當(dāng)應(yīng)用抱閘控制時一定要考慮特殊
　　的工藝要求和機械條件以保證人員的安全。
　　? 當(dāng)電機有抱閘裝置時，設(shè)置P1215=0，在啟動設(shè)備時將導(dǎo)致抱閘裝置的損壞。
　　? 只有書本型功率單元和模塊型功率單元有安全抱閘繼電器時，才能激活抱閘控制
　　監(jiān)測（p1278 = 0）。
　　抱閘配置：
　　在STARTER或SCOUT調(diào)試軟件中，添加一個驅(qū)動，然后配置驅(qū)動參數(shù)。在圖2所示抱閘配置界面中，根據(jù)實際情況選擇1或者3。

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

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

　如圖4所示，點擊“Close brake”按鈕，進入關(guān)閉抱閘設(shè)置界面?？梢栽O(shè)置零速檢測閾值（p1266），零速檢測監(jiān)控時間（p1227）和脈沖抑制延遲時間（p1228）。
　　通過參數(shù)p0858設(shè)置強制關(guān)閉抱閘，可連接至一個開關(guān)量，如果此信號為1，則強制關(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 8 個的 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)場所需的典型功能。 例如，這樣的功能包括時鐘同步以及精度達到1ms的時間戳。

IM 153-2 高性能型 FO

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

這些首部模塊可應(yīng)用于許多場合。

PCS 7的特殊功能和模塊

IM 153-2 (銅) 配有特殊功能，如時鐘同步、時間戳或 I&M 功能。 此外，考慮到在過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，具有斷線探測器，通過“0”和“1”信號，并具有整平監(jiān)控和脈沖展寬功能。 為獲得一個合理的通道價格，可能會采用8-通道 HART 模塊。

容錯系統(tǒng)

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

通過與高可用的 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）或開關(guān)模式（增強可用性）進行連接。

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。

面臨爆炸危險的范圍

在爆炸危險范圍內(nèi)，不同信號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、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。對于非防爆區(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)生錯誤時，故障安全型控制器進入安全狀態(tài)，并確保操作人員、機器和環(huán)境的安全，例如出現(xiàn)擠壓時的自動化系統(tǒng)或乘客運輸。 不同的信號模板可用于連接故障安全信號和 S7-300F 或 S7-400F/FH，并根據(jù)連接類型提供SIL 2 或 SIL 3。

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

高動態(tài)生產(chǎn)過程

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

產(chǎn)品設(shè)計：

• 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自動化系統(tǒng)的模塊產(chǎn)品系列中，蕞多 8個或12個 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模塊相互連接起來并與 IM 153 接口模塊連接。
• 在冗余模式中，兩個 IM 153-2 安裝在 BM IM/IM總線模塊上。 特種異型導(dǎo)軌可用來安放總線模塊。
• 在為 IM153 配備 S7-300 模塊時，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)訪問符合 PROFIBUS 準(zhǔn)則（訂購號3.502，版本1.1，2003年5月）中的條款。

2) 數(shù)字輸入的改變實際上是局部加蓋一個時間戳(在 ET 200M 的 IM 153 中)然后通過一個過程中斷傳送到
CPU。 如果你希望在
IM 153-2BAx2 獲得 1ms 的高精度時間戳，則每個 IM 需要插入蕞多8個模塊。

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），訂貨號為：2.212。

4）運行中的組態(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，可以在操作時進行而不會產(chǎn)生負面影響。

運行模式

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)。 如果主動分支發(fā)生故障，被動 IM 153-2 采取相關(guān)功能的無沖突控制。

參數(shù)設(shè)置

步驟7：

通過從相應(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)進行組態(tài)。 也可以從對應(yīng)的 HW 目錄進行模塊組態(tài)。

第三方工具

使用 GSD 文件來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)：