西门子20A电源模块
 | 6EP1336-3BA10SITOP PSU8200 20 A 调节型电源 输入：AC 120-230 V DC 110-220 V 输出：DC 24 V/20 A |
1． 产品概述
订货号
6ES7138-4DB03-0AB0
兼容性
订货号为6ES7138-4DB03-0AB0 的1SSI对如下的模块是完全兼容的：
? 6ES7138-4DB02-0AB0
? 6ES7138-4DB01-0AB0
? 6ES7138-4DB00-0AB0
特性
? 1SSI模块是PLC和编码器之间的接口，可以在用户程序中周期的读取编码器值
? 可用的端子模块 TM-E15S24-01 和 TM-E15S26-A1
? 等时模式
? 编码器值的规格化
? 反转编码器的计数方向，从而调整轴的运动方向
? 在标准模式下的锁存功能，冻结当前的编码器值
? 在标准模式下，实现装载比较值和当前计数值的比较功能
? 可选择的读取模式
-Free wheeling
-Synchronous to the update rate
-Isochronously
? 使用Fast mode，快速的编码器值检测（6ES7151-1AA00-0AB0接口模块不支持该功能）
? 在等时模式中考虑了的编码器采样率
? 等时模式的生命周期
? 编码器值的奇偶校验
? 格雷码/二进制码
支持的编码器类型
类型如下：
? 编码器（SSI） 13 位
? 编码器（SSI） 14 位
? 编码器（SSI） 15 位
? 编码器（SSI） 16 位
? 编码器（SSI） 17 位
? 编码器（SSI） 18 位
? 编码器（SSI） 19 位
? 编码器（SSI） 20 位
? 编码器（SSI） 21 位
? 编码器（SSI） 22 位
? 编码器（SSI） 23 位
? 编码器（SSI） 24 位
? 编码器（SSI） 25 位
固件更新
可以使用STEP7 HW Config 更新1SSI模块的固件版本（接口模块支持该功能）。
标识数据
? 硬件发行状况
? 固件发行状况
? 序列号
请参考：ET200S Distributed I/O System 手册，Identification Data 章节
组态
可以使用如下的方法组态：
? A GSD file (https://www.ad.siemens.de/csi/gsd)
? STEP 7 V5.4 SP2 or V5.3 SP2 with HSP 2022 and higher
2. 时钟模式
关于等时模式的描述参见如下手册
硬件要求
? CPU 支持等时模式
? 主站或Profinet 主站支持等距总线周期
? IM151 支持等时模式
特性
1SSI 模块可以根据不同的系统参数分配，工作在非等时和等时模式下
在等时模式下，主站和1SSI模块的数据交换和总线周期是同步的
在等时模式下，所有的反馈字节具有一致性
3．模块接线图
接线规则
电缆（端子1和5/端子4和8）必须是屏蔽双绞线。
端子图如下：
图1
注：1当连接编码器时，接线的极性要正确，否则会报编码器错误
2短路电流保护-0.5A
4. 配置标准模式和快速模式
简介
为了充分的利用SSI模块的功能，根据不同的自动化任务，可以选择标准和快速两种模式。
应拥领域 模式
| 应拥领域 | 模式 |
| 标准 |
| 快速
|
表1
| STEP 7 HW Config 组态1SSI | |
| (等时/非等时模式) | |
| 从硬件目录中选择要使用的功能模块 | |
| 对于标准模式，选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0 | 对于快速模式，选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0 Fast |
| 托拽1SSI模块到相应的槽中 | |
| 配置参数 |
表2
| GSD 文件 组态1SSI | |
| (仅非等时模式) | |
| 选择1SSI模块的GSD 文件 | |
| 对于标准模式，选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0 | 对于快速模式，选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0 Fast |
| 配置参数 |
表3
5．1SSI 功能
5.1 编码器值检测
编码器传送信息侦中的编码器值到1SSI 模块。信息贞的传送由1SS1进行初始化。如下的方法可以使用：
? Free-wheeling
? Synchronous
? Isochronous
在硬件配置的“Detection”参数中设置Free-wheeling 和synchronous 模式。这个参数只能工作在非等时模式下。
图2
Free-Wheeling 方式
在该模式下使用latch功能，能获得的数值。在每次的单稳态触发时间结束时，模块开始传送报文数据。与模块的周期更新编码器值是非同步的
Synchronous 方式
在该模式下可以检测编码器的实际值，能获得的数值。数据报文的传送和模块的更新周期是同步的
Isochronous
在该方式下，当等距总线周期激活时，编码器值的检测是自动进行的，DP 主战和DP从占对于总线是同步的。
5.2 格雷码/二进制码 转换
当设定为格雷码时，编码器的格雷码值被模块转化为二进制值；当设定为二进制码时，编码器的值不进行转换
5．3 传送编码器值和标准化
1SSI模块确定的位置值，与下列相关：
? 编码器类型
? Trailing 位的个数
? 编码器总的步数
如：一个单圈的9位编码器=512 步/转设置如下的参数:
编码器类型：SSI-13 位
Trailing 位个数：4
编码器总的步数：512
图3
当不激活Scaling 选项时，按照下图来评估位置：
图4
当激活Scaling 选项时，按照下图来评估位置：
图5
5.4 检测方向和反转旋转方向
方向检测：运动方向的检测可以由模块的LED灯来显示
UP LED：编码器的值由低到高
DN LED：编码器的值由高到低
方向反转：调整编码器的运动方向（轴的运动方向）
? Off
保持编码器位置值传送的方向
? On
反转编码器的位置值的传送方向。如：虽然编码器的实际值在增加，但显示的值在递减
5.5 比较器（仅在标准模式）
编码器的值可以与多两个装载的值进行比较，比较结果存储在模块的反馈接口中。可以设定两个比较值，在硬件组态中参数如下：
图6
| 设定 | 比较结果（CMPx） |
| inactive | 编码器值不进行比较 反馈位CMPx=0 |
| Forward direction | 编码器值在上升的方向进行比较（UP）
|
| Backward direction | 编码器值在下降的方向进行比较（DN）
如果编码器值没有变化，则CMPx保持不变 |
| In both directions | 编码器值在两个方向进行比较 如果方向向上：
如果方向向下：
如果编码器值没有变化，则CMPx保持不
|
表4
5.6 锁存功能（仅在标准模式）
使用数字量输入（DI）的沿信号可以冻结当前的编码器数值
图7
终止锁存功能：锁存功能必须被确认，锁存标志位31被删除后，编码器值被更新。
图8
5.7 在标准模式下的控制和反馈接口
| 地址 | 分配 |
| 字节0 到 3 | 编码器值（双字；31位设置，编码器值被冻结） |
| 字节4 | Bit7: 等时模式 LZ |
| Bit6: 操作准备好 RDY | |
| Bit5: 参数分配错误 ERR_PARA | |
| Bit4: 编码器错误 ERR_SSI | |
| Bit3: 编码器供电短路 ERR_24V | |
| Bit2: 输入通道状态 STS_DI | |
| Bit1: 状态 DN STS_DN | |
| Bit0: 状态 UP STS_UP | |
| 字节5 | Bit7: 保留=0 |
| Bit6: 保留=0 | |
| Bit5: 保留=0 | |
| Bit4: 保留=0 | |
| Bit3: 到达比较值2，CMP2 | |
| Bit2: 到达比较值1，CMP1 | |
| Bit1: 装载功能错误， ERR_LOAD | |
| Bit0: 装载功能运行，STS_LOAD | |
| 字节6 到 7 | 保留=0 |
表5
| 地址 | 分配 |
| 字节0 到 3 | 比较值1 或者2（双字） |
| 字节4 | Bit7: 错误确认 EXTF_ACK |
| Bit6: 锁存功能确认 LATCH_ACK | |
| Bit5: 保留=0 | |
| Bit4: 保留=0 | |
| Bit3: 保留=0 | |
| Bit2: 保留=0 | |
| Bit1: 装载比较值2，CMP_VAL2 | |
| Bit0: 装载比较值1，CMP_VAL1 | |
| 字节5 | 保留=0 |
| 字节6 到 7 | 保留=0 |
表6
5.8 快速模式下的反馈接口
| 地址 | 分配 |
| 字节0 到 3 | Bit31: 保留 或 LZ |
| Bit30: 操作准备好(反馈可用) RDY | |
| Bit29: 参数分配错误 ERR_PARA | |
| Bit28: 编码器组错误 或 编码器供电短路 EXTF | |
| Bit27: DI 状态 | |
| Bit26: 状态 DN STS_DN | |
| Bit25: 状态 UP STS_DN | |
| Bit 0 到 24：编码器值 |
表7
描述
本条目给出了在 S7-300 安装导轨上可以安装模块的数量。模块的数量取决于：
导轨的长度
固定安装导轨所需的孔洞的尺寸
安装在导轨上的模块的宽度
安装在导轨上的CPU类型
安装导轨的长度
表 01 列出了适用于 S7-300 CPU 的安装导轨。
| 安装导轨的长度 | 模块可用的长度 | 订货号 |
| 160 mm | 120 mm | 6ES7390-1AB60-0AA0 |
| 482.6 mm | 450 mm | 6ES7390-1AE80-0AA0 |
| 530 mm | 480 mm | 6ES7390-1AF30-0AA0 |
| 830 mm | 780 mm | 6ES7390-1AJ30-0AA0 |
| 2000 mm | 根据需要截取 | 6ES7390-1BC00-0AA0 |
表 01
与其它安装导轨不同的是，2 米长的安装导轨没有安装孔，必须自行钻出安装孔。这样可以使 2 米安装导轨适合特殊需求。
安装导轨的安装孔尺寸
图. 01 和 表 02 列出了标准安装导轨的安装孔尺寸。
图. 01
| 安装导轨长度 | 长度a | 长度 b |
| 160 mm | 10 mm | 140 mm |
| 482.6 mm | 8.3 mm | 466 mm |
| 530 mm | 15 mm | 500 mm |
| 830 mm | 15 mm | 800 mm |
表 02
图 02 列出了 2 米安装导轨安装孔的尺寸。
图. 02
模块宽度
表 03 列出了可以安装在 S7-300 安装导轨上模块的宽度。
| 模块 | 宽度 |
| 电源模块PS307, 2A | 40 mm |
| 电源模块 PS307, 5A | 60 mm |
| 电源模块PS307, 10A | 80 mm |
| CPU | 关 于安装尺寸的技术数据参考手册“S7-300 CPU 31xC 和 CPU 31x，技术规格”， |
| 模拟量输入和输出模块 | 40 mm |
| 数字量输入/输出模块 | 40 mm / 80 mm（双宽数字量输出模块） |
| 仿真模块 SM 374 | 40 mm |
| 接口模块 IM 360 和 IM 365 | 40 mm |
| 接口模块 IM 361 | 80 mm |
表 03
在 482.6 mm 宽安装导轨上配置 S7-300 站举例
表 04 列出了在 482.6 mm 宽的安装导轨上，CPU 为 319-3 PN/DP，能够安装的数字量输入和输出模块 (DI/DOs) 的数量。安装导轨的可用长度是 450 mm，其中电源模块需要 60mm，CPU 319-3 PN/DP 需要 120 mm。那么剩余 260 mm 宽度用于 DI/DO 模块。这意味着多可以插入 6 个 40 mm 宽的 DI/DO 模块。这个 S7-300 站的配置在安装导轨上总共需要 420 mm 宽的空间。
| 模块 | 数量 | 模块宽度 |
| 电源模块 PS307, 5A | 1 | 60 mm |
| CPU 319-3 PN/DP | 1 | 120 mm |
| 数字量输入/输出模块 | 6 | 40 mm (6*40 mm=240 mm) |
表 04
在 160 mm 宽安装导轨上配置 S7-300 站举例
表 05 列出了在 160 mm 宽的安装导轨上，并且有接口模块 IM361 的情况下能够插入的数字量输入和输出模块 (DI/DOs) 的数量。安装导轨可用长度是 120 mm，其中 IM 361 需要 80 mm。那么剩余 40 mm 用于 DI/DO 模块。这意味着多插入 1 块宽度为 40 mm 的 DI/DO 模块。这个 S7-300 站的配置在安装导轨上总共需要 120 mm 宽的空间。
| 模块 | 数量 | 模块宽度 |
| IM 361 | 1 | 80 mm |
| 数字量输入/输出模块 | 1 | 40 mm |
用F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的“保持上次有效值”功能能否达到IEC 61511 和 IEC 62061的SIL等级？
对F-DO6ES7326-2BF10-0AB0的“保持上次有效值”功能采用合适的参数化，也能达到IEC 61511 和 IEC 62061的SIL等级。解释如下：
安全功能通过以下功能保持
内部功能和/或
用户功能
内部功能通常在单独的硬件器件中实现。内部功能用于通过切断F-DO的安全输出（“0”信号）保持安全状态。在这些器件的证书中，可以根据标准直接表述相 关的测试条件，正如在 17.12.2010 TüV（修订版2）对 F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0所表述的那样。
另一方面，用户功能不必是独立硬件器件的测试条件，因为多个硬件可以被包括在一个安全相关功能之中。这就是“保持上次有效值”功能的情 况，它需要额外的外部措施(比如说冗余模块，冗余电源，用于短接电路的接线电阻，等等)。于是测试会是依赖于应用的，它会超出对F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的具体产品测试。
能实现IEC 61511的哪个安全集成等级（SIL）？
通过上述的外部措施，采用F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的冗余手段，可达到IEC 61511的SIL 3.
如果F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0发生了内部错误，通过“0”信号，该F-DO会进入安全（钝化）状态。F-CPU通过PROFIsafe报文接受相 关诊断数据。 诊断功能此时可以用作触发器以激活第二个F-DO的“保持上次有效值”功能。
下图说明了这点：
图 01
冗余减少了安全功能的失败率。通过这种方法，冗余系统的PFD可以从分立通道的故障率计算出来。 在这方面，必须考虑到对于部分可能发生的错误，IEC 61508假定它们会影响所有的通道，以至冗余失效。PFD计算考虑了这点，通过公因失效因子 β指明同时影响所有通道的错误的百分比。
在可靠性框图中提出了一种计算故障发生率的方法，以满足安全相关功能的需求。它用顺序切换冗余结构的常见原因(β)所引起的错误表示。
图 02
可使用VDI/VDE 2180（工作表4）准则计算PFD值。它提出了计算的简单方法，能用在过程工业中一般能满足的某些条件下。
以下链接中的文档借助实例，把这些方法当作是接线和ET 200M的故障安全数字量输入模块(F-DI)和输出模块 (F-DO)的评估架构的基础。
/cs/document/37236961?caller=view&lc=en-WW
能实现IEC 62061的哪个安全集成等级（SIL）？
尽管“保持上次有效值”功能在生产工程中应用不多，这里仍可证实能达到IEC 62061的SIL 3等级。
F-DO冗余和诊断功能一起会影响硬件故障裕度(HFT) 和安全故障分数(SFF)。 HFT 和 SFF 来自IEC 62061，它们会很大程度上决定一个子系统SIL CL的等级。
如果安全相关控制系统（SRECS）的所有子系统具有SIL CL 3且如果所有子系统上的PFHD值 的总和< 1.0*EXP-07, 那么该应用中能达到IEC 62061的SIL 3。F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0也遵循该计算方法，它的PFHD = 1.0*EXP-09，与“保持上次有效值”功能是否参数化无关。用该方法，通过“保持上次有效值”功能达到安全状态的应用可以达到IEC 61508-1 和 IEC 62061的SIL 3。
在上述条件下(所有的子系统具有SIL CL 3且PFHD值的总和< 1.0*EXP-07 )达到的IEC 61508-1 和 IEC 62061的SIL等级是应用（安全功能）的SIL等级，而不是F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的SIL CL。
能实现ISO 13849-1的哪个执行等级(PL)？
在17.12.2010（“证书 Z10 09 07 67803 004的）中的TüV（修订版2.1）的3.6章节指定了气体和火的应用场合，以及断电后（“0”状态）不必如此处理的应用场合。这种情况下，在 前述的3.6章节中有具体陈述：这种应用可以达到ISO 13849-1:2006的PL e等级。这样 F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的“保持上次有效值”功能可用于ISO 13849-1:2006的PL e等级的应用。
西门子20A电源模块