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　　交換機(jī)是工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵元件，它可用于數(shù)據(jù)交換、構(gòu)建不同拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)、劃分虛擬局域網(wǎng)，有的甚至還具有路由功能，可跨子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。今天這篇文章，我們來(lái)介紹西門(mén)子SCALANCE X系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。根據(jù)交換機(jī)工作在OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型的層級(jí)及是否具有管理功能，SCALANCE X交換機(jī)可分為三種：①二層非網(wǎng)管型交換機(jī)；②二層網(wǎng)管型交換機(jī)；③二/三層網(wǎng)管型交換機(jī)；這里的“二層”是指OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型的第二層，即“數(shù)據(jù)鏈路層”�！叭龑印笔侵窸SI網(wǎng)絡(luò)參考模型的第三層，即“網(wǎng)絡(luò)層”。OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型如下圖所示

　　西門(mén)子PLC有多種類(lèi)型，例如：西門(mén)子PLC S7-300系列和西門(mén)子PLC S7-400系列等，他們廣泛的應(yīng)用在各種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。本文下面介紹一下西門(mén)子PLC的工作原理，為用戶(hù)好的理解西門(mén)子PLC的操作和使用。 二、西門(mén)子PLC原理 西門(mén)子PLC是一種*應(yīng)用于企業(yè)的計(jì)算機(jī)，全名為可編程控制器。在西門(mén)子PLC投入運(yùn)行時(shí)，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，西門(mén)子PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 處理器是西門(mén)子PLC正常工作的神經(jīng) ，當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，*它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 其次是存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是存放系統(tǒng)軟件的稱(chēng)之為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放應(yīng)用程序的存儲(chǔ)器則被我們成為是用戶(hù)成粗存儲(chǔ)器。

　　西門(mén)子S7-1200是一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡(jiǎn)單邏輯控制、高級(jí)邏輯控制、HMI 和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。對(duì)于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動(dòng)化系統(tǒng)，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。具有支持小型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用功能。SIMATIC S7-1200 具有用于進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量、閉環(huán)回路控制和運(yùn)動(dòng)控制的集成技術(shù)，是一個(gè)功能非常強(qiáng)大的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)型的自動(dòng)化任務(wù)

　　一、硬件接線(xiàn)：檢查硬件設(shè)備數(shù)目、進(jìn)行硬件接線(xiàn)，具體硬件接線(xiàn)如圖1.1所示。接線(xiàn)完成后檢查接線(xiàn)是否正確，檢查確認(rèn)無(wú)誤后將plc上電，保證

　　的正常安全運(yùn)行。輸出電壓24v dc的pm電源模塊給s7-1500 cpu 模塊供電，然后cpu內(nèi)部將24v dc轉(zhuǎn)化為5v dc，cpu通過(guò)背板總線(xiàn)為i/o模塊供電。若選為ps電源，ps電源輸出5v dc為cpu供電，然后cpu和ps電源共同通過(guò)背板總線(xiàn)為i/o模塊供電。

　　圖1.1 硬件接線(xiàn)

　　二、安裝tia portal軟件，因?yàn)橹坝杏眠^(guò)這個(gè)軟件，所以在實(shí)驗(yàn)課之前該軟件已經(jīng)自己安裝完成。（安裝之間需要檢查計(jì)算機(jī)硬件是否具備安裝tia portal軟件的基本要求，檢查windows系統(tǒng)與tia portal軟件版本是否兼容（自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的兼容性工具 確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行安裝，安裝過(guò)程比較繁瑣，每個(gè)安裝文件運(yùn)行前都需要去刪除注冊(cè)表

　　與以太網(wǎng)接口的西門(mén)子觸摸屏的通信

配置通信連接

　　用戶(hù)通過(guò)以下步驟可創(chuàng)建以太網(wǎng)接口的西門(mén)子觸摸屏與S7-200 SMART CPU的以太網(wǎng)通信，在此以設(shè)備Smart 1000 IE為例。

　　在WinCC flexible的主工作窗口中添加與CPU的連接與上文中RS485接口的西門(mén)子觸摸屏類(lèi)似，在此不再贅述。下面主要介紹連接參數(shù)設(shè)置及下載項(xiàng)目等。

　　設(shè)置連接參數(shù)，首先選擇Smart 1000 IE的接口為“以太網(wǎng)”，即觸摸屏的以太網(wǎng)接口。選中該接口后，該接口的參數(shù)設(shè)置窗口將在其下方自動(dòng)顯示。設(shè)置觸摸屏的IP地址為192.168.2.5，該IP地址必須與Smart 1000 IE設(shè)備的IP地址相同。 在“PLC設(shè)備”窗口設(shè)置CPU的IP地址，此處設(shè)置CPU的 IP地址為192.168.2.1，如圖1所示。

　　注意：為Smart 1000 IE設(shè)置的IP地址必須不同于CPU的IP地址，二者不能重復(fù)。

　　硬件接線(xiàn)：檢查硬件設(shè)備數(shù)目、進(jìn)行硬件接線(xiàn)，具體硬件接線(xiàn)如圖1.1所示。接線(xiàn)完成后檢查接線(xiàn)是否正確，檢查確認(rèn)無(wú)誤后將PLC上電，保證PLC的正常安全運(yùn)行。輸出電壓24V DC的PM電源模塊給S7-1500 CPU 模塊供電，然后CPU內(nèi)部將24V DC轉(zhuǎn)化為5V DC，CPU通過(guò)背板總線(xiàn)為I/O模塊供電。若選為PS電源，PS電源輸出5V DC為CPU供電，然后CPU和PS電源共同通過(guò)背板總線(xiàn)為I/O模塊供電。

　　圖1.1 硬件接線(xiàn)

二、安裝TIA Portal軟件，因?yàn)橹坝杏眠^(guò)這個(gè)軟件，所以在實(shí)驗(yàn)課之前該軟件已經(jīng)自己安裝完成。（安裝之間需要檢查計(jì)算機(jī)硬件是否具備安裝TIA Portal軟件的基本要求，檢查Windows系統(tǒng)與TIA Portal軟件版本是否兼容（自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的兼容性工具 確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行安裝，安裝過(guò)程比較繁瑣，每個(gè)安裝文件運(yùn)行前都需要去刪除注冊(cè)表（注冊(cè)表刪除見(jiàn)附錄1）安裝時(shí)間比較長(zhǎng)，需要小心謹(jǐn)慎并且有耐心）

　　硬件組態(tài)首先可通過(guò)在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)掃描PLC信息，獲取PLC信息如圖1.2所示：

　　圖1.2在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)

　　點(diǎn)擊在線(xiàn)診斷，選擇PG/PC接口進(jìn)行硬件檢測(cè)，搜索 PLC信息實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)，如圖1.3所示。

　　圖1.3硬件檢測(cè)

　　可以通過(guò)在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)分配IP地址、設(shè)置PLC內(nèi)部時(shí)鐘，可以選擇時(shí)區(qū)，也可以從PC/PG獲取，如圖1.4、1.5所示：

　　輸入類(lèi)型的分類(lèi)

　　PLC的數(shù)字量輸入端子，按電源分直流與交流，按輸入接口分類(lèi)由單端共點(diǎn)輸入與雙端輸入，單端共點(diǎn)接電源正極為SINK（sink Current 拉電流），單端共點(diǎn)接電源負(fù)極為SRCE（source Current 灌電流）。

2、詞語(yǔ)的概述SINK漏型為電流從輸入端流出，那么輸入端與電源負(fù)極相連即可，說(shuō)明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源正極，可接NPN型傳感器。SOURCE源型為電流從輸入端流進(jìn)，那么輸入端與電源正極相連即可，說(shuō)明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電源負(fù)極，可接PNP型傳感器。接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)三、四線(xiàn)輸出分 NPN 與 PNP 輸出，對(duì)于無(wú)檢測(cè)信號(hào)時(shí) NPN 的接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出為高電平（對(duì)內(nèi)部有上拉電阻而言），當(dāng)有檢測(cè)信號(hào)，內(nèi)部NPN 管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)輸出為低電平。對(duì)于無(wú)檢測(cè)信號(hào)時(shí) PNP 的接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出為低電平（對(duì)內(nèi)部有下拉電阻而言），當(dāng)有檢測(cè)信號(hào)，內(nèi)部 PNP 管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)輸出為高電平

　　以上的情況只是針對(duì)，傳感器是屬于常開(kāi)的狀態(tài)下。3、按電源配置類(lèi)型（1） 直流輸入電路如圖1，直流輸入電路要求外部輸入信號(hào)的元件為無(wú)源的干接點(diǎn)或直流有源的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，當(dāng)外部輸入元件與電源正極導(dǎo)通，電流通過(guò)R1，光電耦合器內(nèi)部LED，VD1（接口指示）到COM端形成回路，光電耦合器內(nèi)部接收管接受外部元件導(dǎo)通的信號(hào)，傳輸?shù)絻?nèi)部處理；這種由直流電提供電源的接口方式，叫直流輸入電路；直流電可以由PLC內(nèi)部提供也可以外接直流電源提供給外部輸入信號(hào)的元件。R2在電路中的作用是旁路光電耦合器內(nèi)部LED的電流，保證光電耦合器LED不被兩線(xiàn)制接近開(kāi)關(guān)的靜態(tài)泄漏電流導(dǎo)通。

　�。�2） 交流輸入電路如圖2，交流輸入電路要求外部輸入信號(hào)的元件為無(wú)源的干接點(diǎn)或交流有源的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，它與直流接口的區(qū)分在光電耦合器前加一級(jí)降壓電路與橋整流電路。外部元件與交流電接通后，電流通過(guò)R1，C2經(jīng)過(guò)橋整流，變成降壓后的直流電，后續(xù)電路的原理與直流的一致。交流PLC主要適用