ET200M分布式I/O在电气自动化中的应用研究

摘要：介绍了ET200M分布式I/O在电气自动化中的组态结构。该方案简单、实用，对SIEMENS远程I/O系统组态有一定的参考价值。

关键词：ET200M；远程I/O；PROFIBUS-DP；S7-300

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2011）18-0280-02

作者简介：朱静（1983-），女，湖北武汉人，武汉科孚德自动化有限公司工程师，研究方向：钢铁行业电气专业基础自动化系统硬件设计。

1 分布式I/O

在组建一个系统时，通常将需要控制的输入输出点集中到该自动化系统中。如果这些输入输出的点离可编程控制器比较远，那么就需要铺设很长的电缆，这样会造成现场电磁的干扰从而使系统的可靠性降低。而分布式I/O结构的网络系统是将可编程控制器位于中央位置，通过PROFIBUSDP协议将分布在本地的输入输出的点与可编程控制器进行稳定顺畅的通讯。

PROFIBUS DP是开放总线系统，符合标准IEC61784-1；2002 Ed1 CP3/1，使用传输协议“DP”（DP是德语术语“dezentrale Peripherie”［分布式I/O］的缩写）。物理上，PROFIBUS DP是基于屏蔽双线（RS485）的电气网络，或是基于光纤电缆（Foc）的光学网络。传输协议“DP”使控制CPU和分布式I/O之间实现快速、循环的数据交换。

DP主站是控制CPU和分布式I/O之间的连接链接。DP主站通过PROFIBUS DP与分布式I/O交换数据并监视PROFIBUS DP。分布式I/O（即DP从站）负责在现场准备编码器和执行器数据，使得数据可以通过PROFIBUS DP发送至控制CPU。

ET200M分布式I/O设备是具有IP20防护等级的模块化DP从站，是S7-300自动化系统的组态技术，由一个IM153-x和多个S7-300的I/O模块组成。

2 电源（PS）模块

电源模块的功能是将主电压（AC120/230V）转换为用于ET200M电源的DC24V工作电压，它可以用作DC24V负载电路的负载电源。

为保护电源模块的电源线路，应安装具有与额定电流一致额定值的微型断路器。

3 接口模块IM 153-x

接口模块的功能是将ET200M作为从站通过铜接头连接到PROFIBUS DP中，同时也将S7-300模块链接至现场总线PROFIBUS DP，为背板总线提供工作电压。接口模块的类型不同最多能带S7-300模块数也不同，例如IM153-1接口模块最多可带8个I/O模块，而IM153-2最多可带12个I/O模块。

4 S7-300 I/O信号模块

4.1 数字量输入模块SM321

对于SIEMENS的S7-300的数字量输入模块，按照不同的通道数和受控电压分为不同型号，应用中可根据自己的需求来配置。它分别有8、16、32、64通道可供选择，受控电压也有交流和直流之分，数字量输入模块适用于开关以及2-/3-/4-线接近开关（BERO）。值得一提的是，S7-300还有具有可编程诊断功能的数字输入模块，这种模块不仅具有可编程诊断功能还具有诊断中断、硬件中断以及可编程输入延迟功能。

4.2 数字量输出模块SM322

数字量输出模块在类型上大体与数字量输入模块相同。也同样根据不同的通道数和受控电压分为很多种，它一般适用于电磁阀、接触器、信号灯等。

4.3 模拟量输入模块SM331

模拟量输入模块则是根据不同的通道数和位数来划分类型的。它一大特点是无论电压还是电流信号，也无论是几线制的设备，只要是模拟量都能接在同一模块上。而其它产品的模块则是要根据不同的信号类型来选择模块。SIEMENS S7-300的模拟量模块对于不同的信号类型只需调整模块上的量程卡即可。量程卡分A、B、C、D四种，不同的量程卡设定值对应不同的信号类型及测量范围。这一特点大大简化了模拟量输入模块的选择类型，但同时对设计者有了较高的要求，同一个通道组的信号类型必须相同。以8AI x 12bit为例，8点输入中相邻两个通道分为一个通道组，共四个通道组，即此种模块可接四种不同类型的信号。而对于不同线制的设备，设计者应注意模块的接线方式。

4.4 模拟量输出模块SM332

模拟量输出模块与模拟输入模块相同也是根据不同的通道数和位数来划分类型，所不同的是它没有量程卡的设置，对于不同的信号类型只是接线方式不同。

4.5 前置连接器

这里，需要说明的是，SIEMENS模块不同于WAGO模块，它需要使用前置连接器来进行设备与模块之间的连接。不同的模块所匹配的前置连接器不同，大体上分两种，一种是20针前连接器，另一种是40针前连接器。使用时将前连接器安装在模块上，当端子接线即可。具体哪种模块需要配备哪种前连接器，可查阅其产品手册中的模块附件说明。

5 结语

本文介绍的SIMATIC ET200M分布式I/O组态系统较为简单、实用。这种模块化的PLC系统，适用于中、小规模的控制要求。简单实用的分布式结构和通用的网络能力，使之得以广泛灵活地应用于钢铁生产线上的电气自动化系统中。

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