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PLC德国惠朋VIPA可编程控制器快速入门指南

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供稿:北京二十一世纪科技发展有限公司 2018/8/14 9:43:06

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  • 关键词: 德国惠朋 二十一世纪
  • 摘要:德国惠朋(VIPA GmbH)公司是欧洲知名的自动化组件及控制系统专业制造商,一直致力于发展工业自动化和可视化系统,产品线覆盖了各类大中小型 PLC 系统、HMI、各种 现场总线产品以及 Profibus-DP 协议芯片和开发工具等。

1  目录

一、VIPA产品概述

二、PLC 产品简介

三、VIPA CPU通过SIMATIC STEP7进行硬件组态的方法

四、总复位 OVERALL_RESET 的操作方法

五、VIPA Speed7 CPU 提供更安全的程序加密保护功能

六、更换VIPA 300S CPU操作步骤

七、通过 MMC 卡实现上电自动装载程序的功能

八、关于MP2I接口的说明

九、Profibus DP金属接头的使用

一、VIPA产品概述


德国惠朋(VIPA GmbH)公司是欧洲知名的自动化组件及控制系统专业制造商,一直致力于发展工业自动化和可视化系统,产品线覆盖了各类大中小型 PLC 系统、HMI、各种 现场总线产品以及 Profibus-DP 协议芯片和开发工具等,主要应用涉及汽车制造、啤酒饮料、 筑路机械、轨道交通、冶金、医药、物流、包装、机床、起重、楼宇、环保等行业。 惠朋(VIPA)公司成立于 1985 年,总部设在德国南部的 Erlangen,企业始终以用户 需求为目标,以自主创新为先导,逐渐成为自动化领域尖端科技的引领者,经过二十多年的 发展,已在全球五大洲 60 多个国家和地区设有分支机构和办事处。中国区总部设在北京(即 北京代表处)、下设上海和重庆两个办事处,并在各地有广泛的合作伙伴,包括代理商、系 统集成商和 OEM 等。

VIPA 产品线系统图

惠朋(VIPA)的产品线覆盖了工业控制领域的管理层、控制层和 IO 层,管理层产品包 括:用于 VIPA 的 PLC 产品组态编程的系统工具 SPEED7 Studio,通过电信运营商提供远 程通讯服务的 Teleservice 应用模块,还有系列的 HMI 产品,采用铝制外壳整体成型技术的 professional panels 和具有高性价比的 eco panels 等;控制层产品包括:基于 SPEED7 技 术全集成以太网的高速 300S CPU 和 SLIO CPU(Micro-PLC 一体机即将推出),以及支持 PCI 总线的 500S Slot CPU,还有传统的模块化 200V CPU 和 100V 一体机;IO 层产品包 括:300S 系列分别支持 SPEED-Bus 和 Standard-Bus 的 IO 及通讯模块,300S Profibus-DP 从站系统,SLIO 系列支持 PROFINET-IO、PROFIBUS-DP、EtherCAT 、EtherNet/IP、 Modbus/TCP、CANopen、DeviceNet 标准工业总线和 PROFIsafe 安全模块的分布式 IO 系 统,200V 从站系统和 100V 从站系统。 本指南主要为使用 VIPA CPU 和 IO 系统的技术人员提供参考。

二、PLC产品简介

1、300S 系列 PLC 系统

300S 系列 CPU 采用的是基于 SPEED7 核心技术的 PLC 7000 系列处理器芯片,该芯片直接集成有 MPI(12MBit/S)、以 太网 Mac、USB 2.0B、Profibus DPV1 主站(12MBit/S)、CAN、 SPEED-Bus(32Bit)以及与标准 I/O 模块通讯的背板总线接口, 其中 SPEED-Bus 为与高速 I/O 模块通讯的专用高速并行总线。 基于 SPEED7 技术的 CPU 是目前采用 Step7 编程的世界上 最快的硬件 PLC CPU,它具有 0.01μs 的指令处理周期,每毫秒 最高可执行 10 万条指令。对于普通的标准应用,选用与西门子 S7-300 相同的 Standard-V-Bus 导轨,在 VIPA CPU 右侧,可装 配 VIPA 300S 或西门子 S7-300 的模块;对于高速应用,必须选 用 VIPA 独有的支持 SPEED-Bus 的 CPU 和导轨,将 CPU 安装在 导轨的特定位置,在 VIPA CPU 左侧的 SPEED-Bus 背板上,只能装配 VIPA 专用的高速 模块,这些模块可极大地提高 I/O 访问的效率,右 侧与标准应用一样,仍然可装配 VIPA 300S 或西 门子 S7-300 的模块。 VIPA 的 PLC 系统可采用 VIPA 的 SPEED7 Studio 或西门子的 STEP7 和 TIA-Portal(目前只 有部分 CPU 支持 TIA-Portal)进行组态编程。VIPA CPU 集成的 PG/OP 以太网接口和 MPI 均可作为 编程口,部分高端CPU集成的CP343以太网接口和PROFINET接口也可供编程使用。CPU 上的卡槽支持通用的 MMC 卡(不大于 1G),用于程序和数据备份,也可用于装载上电自动 运行的程序,如果事先在 CPU 的工作内存中装好了程序,MMC 卡不是必须的;该卡槽还 支持用于扩展内存的 MCC 卡,300S 系列 CPU 标配工作内存 64K~2M,如果标配内存不够 用,用户可在不改变硬件的情况下通过 MCC 卡扩展内存至 512K~8M。 300S 的从站目前只有支持 Profibus 的 IM 353DP,最多可直接组态 32 个 IO 模块,支 持更多总线的从站系统请选择 SLIO 或 200V 系统。

2、SLIO 系列分布式 IO 系统

SLIO 系列分布式 I/O,是 VIPA 最新推出的薄片 式 PLC 系统,安装在标准 35mm DIN 导轨上,目前 已支持几乎所有主流的欧美标准工业现场总线,包括: PROFINET、PROFIBUS、EtherCAT、Modbus/TCP、 CANopen、EtherNet、DeviceNet,由于其卓越的底 板设计,48MBit/s 的传输率领跑业内同类产品,IO 模 块和端子模块的分离式机械设计将装配和维护工作量 减至最小,特别是最新推出的 SLIO 安全模块,通过 标准的 Profisafe 安全协议,保障用户系统的运行更加安全。     VIPA计划在 2013 年推出 SLIO 系列基于 SPEED7 技术的 CPU。

3、200V 系列 PLC 系统  

VIPA 200V模块化可编程控制器及现场总线系统是用于自动 化工程领域的中小型控制系统,性能(速度和容量等)上相当于 SIEMENS S7-300的中小型系统,但体积上更为紧凑,单个模块 的尺寸仅为76×25.4×76mm,可直接安装在标准35mm DIN导轨 上,模块间的电气连接通过嵌入导轨的背板总线V-BUS来实现, 各种模块可灵活组合,构成用户所需要的应用系统,单排CPU和 从站都可以直接连接最多32个模块,也可通过扩展接口模块组合 成多排安装。 CPU的MP2I接口不仅支持MPI通讯,还支持VIPA绿电缆通讯,但绿电缆比MPI适配器 便宜很多,可节约开发成本,编程工具可选择VIPA的SPEED7 Studio或西门子的STEP7。 200V CPU支持Profibus主站或从站接口,CANopen主站或从站接口,以太网TCP/IP接口, 串行接口RS232或RS485,工作内存48K~128K,I/O地址容量为1024Byte,支持标准MMC 卡(不大于1G)存储程序和数据。 200V系统还有各种现场总线接口模块用于远程I/O,支持Profibus、Interbus、CANopen、 DeviceNet、SERCOS和Ethernet等协议,其中还有Profibus、CANopen主站接口模块。I/O 模块种类齐全,满足用户不同的需求,有AI、AO、DI、DO、通讯模块、运动控制模块等, 还有混合型模块,模块接线采用弹性卡接的前连接器,配线时方便快捷,且牢固可靠。

4、100V 系列 PLC 系统  

VIPA 100V紧凑型控制器及现场总线系统是应 用于自动化工程领域的小型PLC系统,结构设计非常 紧凑,单个模块的尺寸为76×152.4/101.6×48mm, 安装在标准35mm DIN导轨上,实现微型和小型PLC 的功能,是CPU与IO、从站模块与IO一体化的控制 系统,并可以通过嵌入导轨的背板总线V-BUS来扩 展四个100V的IO扩展模块或200V的模块,可灵活地 构成用户所需要的应用系统。 编程可采用VIPA的WinPLC7或西门子的STEP7,与200V相同,可支持MPI和VIPA绿电 缆通讯,100V系统还支持RS232、RS485串行接口,ProfiBus-DP从站接口,DI输入端有四 路可做为计数器或连接两路AB増量编码器,最高计数频率30KHz,DO输出端有两路可做为 PWM输出,最高输出频率50KHz,内部集成有ROM存储器,用于断电后保存程序和数据, 不需要程序存储卡,还配有电池备电RAM存储器。100V CPU工作存储器容量8K~16K,支 持标准MMC卡(不大于1G)存储程序和数据。 100V系统还有两种现场总线远程I/O模块,支持Profibus和CANopen协议,I/O接线均采 用弹性卡接的前连接器,保证的连接牢固可靠,安装方便。

三、VIPA CPU通过SIMATIC STEP7进行硬件组态的方法

本手册的所有操作,均以SIMATIC STEP7 V5.5+SP2为例,如与STEP7其它版本的操 作有不同之处,请参阅对应版本的操作说明。 组态前,请从VIPA德国官网http://www.vipa.com/en/service-support/downloads/下载 GSD-File for all VIPA system,运行SIMATIC Manager,建立一个工程,并添加一个SIMATIC Station,打开这个Station的Hardware进入HW config,然后关闭工程,通过HW config中的 Options\Install GSD file,装载需要的GSD文件。

1、SPEED7 CPU 组态

VIPA的300S和500S系列产品基于SPEED7技术,CPU均内置了支持PG/OP的以太网 和MPI接口可用于编程,请先用网线或MPI适配器连接好PC与CPU(500S可直接通过PCI 插槽与PC建立以太网通讯),将CPU开关置于STOP位置并通电,运行STEP7,建立一个新 的工程。 选择编程口的设置方法如下: (1)选择以太网编程(推荐)操作步骤:选择指令Options\Set PG/PC Interface,在 下拉菜单中选择TCP/IP ->(PC内部与PLC连接的网卡),点击OK确认,再选择指令PLC\Edit Ethernet Node,在Ethernet node栏中选择Browse,在随即出现的Browse Network窗口中, 会显示目前与本PC连接的所有网络节点,选择与需要编程的CPU对应的节点,如图选择 192.168.1.170对应的CPU VIPA 315-2AG12:

点击OK确认后,该节点信息会被显示在网络节点的编辑界面:

如果该节点的IP地址跟你的PC在一个网段,即可点击Close进入下一步骤,如果不在一 个网段,需要设置新的与你的PC同网段的IP和子网掩码,然后点击Assign IP Configuration 分配给CPU再进行下一步。 (2)选择MPI编程的操作步骤:执行Options\Set PG/PC Interface,选择PC Adapter (MPI),并在Properties中确认MPI对应的COM口,然后点击OK进行下一步。

以下是VIPA的CPU与西门子CPU在用STEP7组态时的对照表:

完成好编程口的设置之后,即可开始组态,对于CPU的组态,最简单的方法是通过指 令PLC\Upload Station to PG,如果用以太网编程,把Slot设成2,IP地址设成CPU的IP,或 在Accessible Nodes中View一下,在显示窗口中选择对应的CPU,然后点击OK,该CPU即 被对应成西门子的型号组态在Slot2位置,注意:因为VIPA的300SCPU都内置Ethernet PG/OP接口,你必须组态一个Siemens的CP 343-1(6GK7-343-1EX11-0XE0 V2.0)虚拟 模块,虚拟位置总是在本地实际模块之后的第一个槽位。 对照表中提供了VIPA的CPU与西门子CPU的对应关系,你可以通过Upload的方法上传 CPU的组态,也可以从西门子的SIMATIC 300中,按对照表的型号对应组态VIPA的CPU, 对于支持标准TCP/IP协议的CPU 315-4NE12、317-4NE12、517-4NE02的组态,要注意在 常规虚拟的CP 343-1后面再组态一个CP 343-1以实现双以太网口的功能。 注意:用西门子6ES7 318-2AJ00-0AB0 V3.0虚拟配置VIPA的CPU时,X2口用于DP通 讯,X1口的MPI/DP接口只能支持MPI模式,不支持DP。 对于支持SPEED-Bus的CPU 314-6CF02、317-2AJ12、317-4NE12,如果需要在高速 总线上组态VIPA的300S专用模块,要在最后一个CP 343-1之后再组态一个虚拟的Profibus DP主站模块CP 342-5(6GK7-342-5DA02-0XE0 V5.0),并在此主站上添加一条Profibus 总线,请先确认VIPA_SPEEDbus的GSD文件已被正确安装,然后在硬件配置PROFIBUS DP\Additional Field Devices\ I/O 中找到VIPA_SPEEDbus,每一个需要配置在SPEEDbus 上的模块都必须单独以VIPA_SPEEDbus从站的形式挂在上述的Profibus总线上,如图以 VIPA 317-4NE12为例配置SPEEDbus,可以从截图中看到,在两个CP343-1之后配置了CP 342-5,注意:总线上第一个从站地址规定为100,且在0槽位上必须配置实际的CPU型号, 随后最多可以配置101~110号SPEEDbus从站,分别对应CPU左侧起第1~10个SPEEDbus 模块。

2、200V CPU 组态


VIPA 200V系统大多选择MPI编程方式,执行Options\Set PG/PC Interface,选择PC Adapter(MPI),并在Properties中确认MPI对应的COM口,然后点击OK进行下一步。 首先,配置一个Siemens的CPU 315-2DP(315-2AF03 0AB00 V1.2)作为虚拟DP主 站,并且虚拟主站地址规定设为2,在本站添加一条Profibus总线,在总线上添加PROFIBUS DP\Additional Field Devices\ I/O \VIPA_System_200V中的VIPA_CPU21x,Profibus地址规 定设为1,第一个槽位必须配置200V的CPU,然后按实际位置顺序配置你的System 200V 系统,如果你选择的CPU是真正的DP主站,并需要扩展DP从站的话,只需在虚拟主站上继 续添加其它从站即可。 注意:如果组态VIPA 21x-2BT10或21x-2BE03带有以太网接口的CPU,需要在虚拟主 站的第4槽位上放置西门子的CP 343-1虚拟模块以实现以太网功能。

 

3、100V CPU 组态

VIPA 100V系统以MPI方式编程,执行Options\Set PG/PC Interface,选择PC Adapter (MPI),并在Properties中确认MPI对应的COM口,然后点击OK进行下一步。

和200V一样,先配置一个Siemens的CPU 315-2DP(315-2AF03 0AB00 V1.2)作为 虚拟DP主站,并且虚拟主站地址规定设为2,在本站添加一条Profibus总线,在总线上添加 PROFIBUS DP\Additional Field Devices\ I/O \VIPA_System_100V中的VIPA_CPU11x, Profibus地址规定设为1,第一个槽位必须配置100V的CPU,然后按实际位置顺序配置你的 System 100V或200V模块。

四、总复位OVERALL_RESET的操作方法


因为在VIPA CPU配置的基本操作中,经常会用到总复位OVERALL_RESET操作,所以 有必要先把操作方法通过图解方式描述一下:

1、CPU上电后,将开关按至MRES位置保持约3秒,其间STOP灯慢闪3次;

2、当STOP灯停止闪烁时,松开开关,开关会回到STOP位置;

3、开关回到STOP位置后3秒之内,再按一下开关至MRES位置,随即松开,STOP灯 快闪3次;

4、STOP灯停止闪烁,表示OVERALL_RESET已完成。

五、VIPA Speed7 CPU提供更安全的程序加密保护功能

德国惠朋(VIPA)公司的SPEED7-CPU,除了传统 的采用Step7编程的程序保护功能外,还提供了更“安全” 的高级程序保护功能,它通过防止加密功能块被读取的 方式,来实现对程序开发者知识产权的保护。 用传统的程序保护功能加密的功能块可上传到PG(编程器),虽然用户看不到源代码内 容,但问题在于这些功能块的操作运行没有被加密,用户可将它们上传后,再下载到任何一 个同型号的CPU上即可运行,可见这种保护只是保护了源代码,而对单纯的功能复制起不 到任何保护作用,更有些解密软件甚至可以解出被隐藏的源代码,使保护功能彻底失效。 惠朋(VIPA)公司开发的高级“安全”程序保护功能提供了一个将加密功能块永久地 存储在CPU中的方法,具体操作如下:将需要保护的功能块传送到MMC卡中一个名为 protect.wld 的WLD文件中,再把MMC卡插入CPU的卡槽内并做总复位(overall reset),在 protect.wld文件中的功能块就被永久地保存在此CPU中,通过这种方式,你可以保护OB、 FC和FB。当上传这些被保护的功能块到PG(编程器)中时,只有这些块的标题被上传, 源代码仍然保留在CPU中而不能被读取,用户也就不可能将它们复制到其它CPU或进行源 代码解密,相当于编程者自制的SFC和SFB,这样就从根本上实现了保护编程者知识产权的目的。

加密功能块的操作步骤:

1、加密功能块写入protect.wld文件 在你的工程项目管理器中,用File > Memory Card file > New… 建立一个新的wld文件 并改名为 "protect.wld"。传送需要加密的功能块到该文件中:通过鼠标把它们从工程窗口拖 到protect.wld文件窗口内。

2、用OVERALL_RESET(总复位)传送protect.wld 到CPU 传送protect.wld 文件到MMC 存储卡,将MMC卡插入CPU的卡槽内并执行总复位 OVERALL_RESET,操作完成后,protect.wld文件中的功能块将永久存储在CPU中。

3、加密功能块的修改 编程者在源程序中完成对功能块的修改,再重复1、2两个步骤,新的protect.wld文件将 覆盖原CPU中的加密内容。

4、删除被保护的功能块 建立一个空的protect.wld文件,执行第2步,即可删除所有被保护的功能块,程序功能 也随即失效。

加密功能块的调用:

因为从CPU读取加密功能块时,可以得到功能块的标题,所以在载有protect.wld文件的 CPU中,最终用户可以通过功能块标题方便地调用这些功能块,而无需考虑它们的内容, 以实现二次开发。用户只需先建立一个工程项目,且不包含所有的加密功能块,在调用这些 功能块时,通过语句执行需要的功能块标题,必要时要包含预先定义的接口参数变量,即可 实现相应功能块的调用。

六、更换VIPA 300S CPU操作步骤

1、从原 CPU 中读取程序:

1.1准备一枚MMC卡(容量不大于1G),用计算机通过读卡器将其格式化成FAT16格式。

 1.2在MMC卡根目录上用记事本建立一个文件,名为“vipa_cmd.MMC”,输入以下文 字并保存: CMD_START WEBPAGE WAIT1SECOND SAVE_PROJECT WAIT1SECOND DIAGBUF CMD_END

1.3将CPU运行开关打到STOP,在停止状态下(STOP和PWR LED灯亮),插入带有 vipa_cmd.MMC文件的MMC卡,然后会看到MMC LED灯亮过后熄灭,如MMC LED没亮过, 再将卡拔出重新插入,直到MMC LED灯亮过后熄灭,表示信息文件已写入卡中。

1.4用计算机读取MMC卡信息,可以看到卡上形成了四个文件,DIAGBUFF(诊断信息), LOGFILE,S7PROG.WLD(程序)和WEBPAGE(PLC的网页信息)见下图1,将S7PROG.WLD 改成小写 s7prog.wld 保存在MMC卡上,其它文件全部清除或可移至计算机上的相关目录 中备用。

2、更换新 CPU,重新写入程序:

2.1准备好用来更换的新CPU,在断电状态下,将带有s7prog.wld文件的MMC卡插入卡 槽。 2.2上电后, 执行总复位OVERALL_RESET,完成后,程序即被装载入新的CPU。

七、通过MMC卡实现上电自动装载程序的功能

在Step7中,将CPU的程序复制到MMC有两种方式,做 "copy RAM to ROM" 将CPU 内存中的程序移到MMC卡中,这样你会在MMC卡中找到: S7PROG.WLD;还可以用File\ Memory card file \ New 在MMC卡上建立一个S7PROG.WLD文件,并将工程的Blocks中的 内容全部拷贝到该文件中。 把MMC卡插到CPU的卡槽中,此文件只有在执行总复位OVERALL_RESET时,被装入 CPU内存。 用PC将MMC卡中文件名“S7PROG.WLD”改为“AUTOLOAD.WLD” 再插入CPU的MMC 卡槽。则在每次CPU上电时,自动将MMC卡中的程序导入CPU内存中。

八、关于MP2I接口的说明

对于VIPA 200V和100V系统,MP2I接口支持标准的MPI通讯,还支持 VIPA的绿电缆通讯,使用MP2I接口时要特别注意以下事项:

1、请尽量选择标准的VIPA或西门子的MPI适配器,如果使用仿制或自制 的适配器,请必须确保插头1号针为空脚,否则有可能产生传输问题, 甚至损坏该接口;

2、在使用带编程口的DP接头时,接头上的编程口只能连接MPI 适配器,不能连接VIPA绿电缆,否则会损坏编程口;

3、VIPA的绿电缆仅限于连接PC与VIPA 200V和100V并进行编 程,不能连接西门子的系统。

对于违反以上提示进行不适当操作所造成的损坏,VIPA公司不承担责任!

九、Profibus DP金属接头的使用

VIPA的EasyConn全金属Profibus DP总线接头,与市场上同类产品相比,具有接线方 便、坚固耐用、抗干扰能力强等突出优点,特别是VIPA独有的指示灯诊断技术,为现场总 线的调试与维护提供了极大的方便。每个接头带有可切换终端电阻,标配MPI编程诊断插座, 带有诊断功能的接头还集成了一个带4个LED指示灯的控制器。 EasyConn全金属DP总线接头具有以下特点: ? 通过集成的LED状态指示器来实现总线诊断功能 ? 集成有终端电阻,可选择开启和关闭 ? 集成MPI控制芯片传输率可达12MBaud ? 全金属外壳,单一螺钉快速接线 ? 通过绝缘线切割夹子实现可靠接地

下表详细列明了LED诊断指示器的状态和诊断信息:

终端电阻可通过滑动开关随时切换,易于操作,可用于终止导出线,也可用于测试目的,连 在Profibus网络两头的DP接头开关打到“ON”,且Profibus电缆接在DP接头的进线孔里,网络 中间所有站的DP接头开关都要打到“Off”,如果中间有开关打到“ON”,后面的Profibus网络 将被切断。

Profibus电缆快速接线前请按要求剥线:剥去电缆外皮约17mm,屏蔽层保留长度约6mm, 除去多余的屏蔽层和保护层,露出红绿线长约11mm,红绿线长度要取齐,然后按如下步骤快速 接线:

1. 松开螺丝

2. 掀开接触盖

3. 插入双导线到导线管里(注意正确的导线颜色,绿线接A, 红线接B)

4. 请当心不要在屏蔽与数据线之间造成短路!

5. 盖上接触盖 ? 拧紧螺丝

联系我们

公司名称:北京二十一世纪科技发展有限公司

联系人:李芙蓉

联系电话:010-62929966 分机号2028

手机号:13269512125(微信同号)

传真:010-82951044

电子信箱:lifr@21stc.com.cn

公司地址:北京市海淀区西三旗建材城东路26号

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