西門子CPU主機(jī)6ES7317-6TK13-0AB0

200CN
概述
(一)運(yùn)算功用   簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功用包含邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功用;一般PLC的運(yùn)算功用還包含數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功用;較復(fù)雜運(yùn)算功用有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等;大型PLC中還有模仿量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功用。跟著敞開體系的呈現(xiàn)，現(xiàn)在在PLC中都已具有通訊功用，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通訊，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通訊，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的功用。規(guī)劃選型時(shí)應(yīng)從實(shí)踐運(yùn)用的要求出發(fā)，合理選用需的運(yùn)算功用。大多數(shù)運(yùn)用場(chǎng)合，只需求邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功用，有些運(yùn)用需求數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模仿量檢測(cè)和操控時(shí)，才運(yùn)用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯現(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)需求譯碼和編碼等運(yùn)算。   (二)操控功用   操控功用包含PID操控運(yùn)算、前饋補(bǔ)償操控運(yùn)算、比值操控運(yùn)算等，應(yīng)依據(jù)操控要求確定。PLC首要用于次序邏輯操控，因而，大多數(shù)場(chǎng)合常選用單回路或多回路操控器解決模仿量的操控，有時(shí)也選用專用的智能輸入輸出單元完結(jié)需的操控功用，提高PLC的處理速度和節(jié)約存儲(chǔ)器容量。例如選用PID操控單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪７聠卧?、ASC碼轉(zhuǎn)換單元

SIMATIC S7-1500 中提供一種更為全面的安全保護(hù)機(jī)制，包括授權(quán)級(jí)別、模塊保護(hù)以及通信的完整性等各個(gè)方面?！靶畔踩?機(jī)制除了可以確保投資安全，而且還可持續(xù)提高系統(tǒng)的可用性。

專有技術(shù)保護(hù)

加密算法可以有效防范未經(jīng)授權(quán)的訪問和修改。這樣可以避免機(jī)械設(shè)備被仿造，從而確保了投資安全。

防拷貝保護(hù)

可通過綁定SIMATIC 存儲(chǔ)卡或CPU 的序列號(hào)，確保程序無法在其它設(shè)備中運(yùn)行。

這樣程序就無法拷貝，而且只能在的存儲(chǔ)卡或CPU 上運(yùn)行。

訪問保護(hù)

訪問保護(hù)功能提供一種全面的安全保護(hù)功能，可防止未經(jīng)授權(quán)的項(xiàng)目計(jì)劃更改。采用為各用戶組分別設(shè)置訪問密碼，確保具有不同級(jí)別的訪問權(quán)限。此外，安全的CP 1543-1 模塊的使用，更是加強(qiáng)了集成防火墻的訪問保護(hù)。

操作保護(hù)

系統(tǒng)對(duì)傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，防止對(duì)其進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的訪問。控制器可以識(shí)別發(fā)生變更的工程組態(tài)數(shù)據(jù)或者來自陌生設(shè)備的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。

SIMATIC S7-1500 中集成有診斷功能，無需再進(jìn)行額外編程。統(tǒng)一的顯示機(jī)制可將故障信息以文本方式顯示在TIA博途、HMI、Web server和CPU 的顯示屏上。

一鍵生成診斷信息

只需簡(jiǎn)單一擊，無需額外編程操作，既可生成系統(tǒng)診斷信息。整個(gè)系統(tǒng)中集成有包含軟硬件在內(nèi)的所有診斷信息。

統(tǒng)一的顯示機(jī)制

無論是在本地還是通過Web 遠(yuǎn)程訪問，文本信息和診斷信息的顯示都*相同，從而確保所有層級(jí)上的投資安全。

接線端子/ LED 標(biāo)簽的1:1 分配

在測(cè)試、調(diào)試、診斷和操作過程中，通過對(duì)端子和標(biāo)簽進(jìn)行快速便捷的顯示分配，節(jié)省了大量操作時(shí)間。

通道級(jí)的顯示機(jī)制

發(fā)生故障時(shí)，可快速準(zhǔn)確地識(shí)別受影響的通道，從而縮短了停機(jī)時(shí)間，并提高了工廠設(shè)備的可用性。

TRACE 功能優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)裝置的性能

SIMATIC S7-1500 中可將運(yùn)動(dòng)控制功能直接集成到PLC 中，而無需使用其它模塊。通過PLCopen 技術(shù)，控制器可使用標(biāo)準(zhǔn)組件連接支持PROFIdrive 的各種驅(qū)動(dòng)裝置。此外，SIMATIC S7-1500 還支持所有CPU 變量的TRACE 功能，提高了調(diào)試效率的同時(shí)優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)和控制器的性能。TRACE 功能適用于所有CPU，不僅增強(qiáng)了用戶程序和運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用診斷的準(zhǔn)確性，同時(shí)還優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)裝置的性能。運(yùn)動(dòng)控制功能通過運(yùn)動(dòng)控制功能可連接各種模擬量驅(qū)動(dòng)裝置以及支持PROFIdrive 的驅(qū)動(dòng)裝置。同時(shí)該功能還支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸。

中央處理單元 (CPU) 是 SIMATIC S7-1500 的核心組件。它們除了可以執(zhí)行用戶程序，還可用于連接控制器和其它自動(dòng)化組件。

發(fā)布的產(chǎn)品中包含以下三種 CPU：

CPU-1511-1 PN 適用于中小型應(yīng)用

CPU-1513-1 PN 適用于大中型應(yīng)用

CPU-1516-3 PN/DP 適用于要求較高的大型應(yīng)用和其它通信任務(wù)

標(biāo)準(zhǔn) CPU
CPU 1511-1 PN
CPU 1513-1 PN
CPU 1515-2 PN
CPU 1516-3 PN/DP
CPU 1517-3 PN/DP
CPU 1518-4 PN/DP
故障安全 CPU
CPU 1511F-1 PN
CPU 1513F-1 PN
CPU 1515F-2 PN
CPU 1516F-3 PN/DP
CPU 1517F-3 PN/DP
CPU 1518F-4 PN/DP具有不同性能范圍的5 種標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-1500：
CPU 1511-1 PN: 適用于對(duì)程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 進(jìn)行分布式配置。
CPU 1513-1 PN: 適用于對(duì)程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 進(jìn)行分布式配置。
CPU 1515-2 PN: 
適用于在程序范圍、網(wǎng)絡(luò)和處理速度方面具有中等/較高要求的應(yīng)用，可通過 PROFINET IO 進(jìn)行分布式配置；可以使用具有單獨(dú) IP 地址的附加集成 PROFINET 接口，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離。
CPU 1516-3 PN/DP： 
適用于對(duì)程序范圍和處理速度具有較高要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 進(jìn)行分布式配置。 附加的集成 PROFINET 接口，具有單獨(dú)的 IP 地址，可用于網(wǎng)絡(luò)分離等

問:變頻器的輸出電抗器(Output reactor)與輸出濾波器(Output filter)有何區(qū)別?

　　答:在變頻器輸出側(cè)共有以下幾種選件：

　　1）Output reactor 輸出電抗器，當(dāng)變頻器輸出到電機(jī)的電纜長(zhǎng)度大于產(chǎn)品規(guī)定值時(shí)，應(yīng)加輸出電抗器來補(bǔ)償電機(jī)長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)的耦合電容的充放電影響，避免變頻器過流。輸出電抗器有兩種類型，一種輸出電抗器是鐵芯式電抗器，當(dāng)變頻器的載波頻率小于3KHZ 時(shí)采用。另一種輸出電抗器是鐵氧體式，當(dāng)變頻器的載波頻率小于6KHZ 時(shí)采用。

　　2）Output dv/dt filter 輸出dv/dt 電抗器，輸出dv/dt 電抗器是為了限制變頻器輸出電壓的上升率來確保電機(jī)的絕緣正常。

　　3）Sinusoidal filters 正弦波濾波器，它使變頻器的輸出電壓和電流近似于正弦波，減少電機(jī)諧波疇變系數(shù)和電機(jī)絕緣壓力。

　　在變頻器的輸入側(cè)可加以下選件：

　　1）Input Reactor 進(jìn)線電抗器，輸入電抗器可以抑制諧波電流，提高功率因數(shù)以及削弱輸入電路中的浪涌電壓、電流對(duì)變頻器的沖擊，削弱電源電壓不平衡的影響，一般情況下，都必須加進(jìn)線電抗器。

　　2）輸入EMC 無線電干擾濾波器，EMC 濾波器的作用是為了減少和抑制變頻器所產(chǎn)生的電磁干擾。EMC 濾波器有兩種，和B 級(jí)濾波器。EMC 濾波器用在第二類場(chǎng)合即工業(yè)場(chǎng)合，滿足EN50011A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。EMC B 級(jí)濾波器多用于類場(chǎng)合即民用、輕工業(yè)場(chǎng)合，滿足EN50011 B 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

　　在變頻器應(yīng)用中，為了防止電機(jī)由于過電流或外部原因?qū)е逻^熱而被損壞，設(shè)定電機(jī)的溫度保護(hù)功能。即當(dāng)電機(jī)的溫度超過一定值時(shí)，變頻器跳閘(OFF2)。通常情況下，溫度保護(hù)有以下兩種方式：

　　通過電機(jī)的溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù);

　　當(dāng)我們對(duì)變頻器進(jìn)行快速調(diào)試時(shí)，變頻器會(huì)根據(jù)電機(jī)相關(guān)參數(shù)，如功率、電流等參數(shù)來建立電機(jī)溫度模型。對(duì)于西門子標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，電機(jī)模型數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但對(duì)于第三方電機(jī)，在完成快速調(diào)試之后，建議用戶做電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別，如參數(shù)(P0340, P1910)，建立電機(jī)等效電路數(shù)據(jù)，以便更好地計(jì)算電機(jī)內(nèi)部能量損失。

　　在變頻器運(yùn)行過程中，變頻器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)際輸出電流，通過I2t 計(jì)算來判斷電機(jī)是否過溫，當(dāng)I2t 計(jì)算結(jié)果超過P0614 (對(duì)于MM420), P0604(對(duì)于 MM440,MM430)里所限定的溫度時(shí)，變頻器會(huì)采取在P0610中所設(shè)定的措施，如報(bào)警、跳閘等。如下圖1所示：

　　圖 1 電機(jī)溫度保護(hù)模型

　　注：利用電機(jī)溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行溫度保護(hù)是西門子標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)中所有產(chǎn)品具備的功能。

　　通過溫度傳感器進(jìn)行外部保護(hù)

　　常見的溫度傳感器有兩種：PTC; KTY84。

　　1）PTC 傳感器：

　　PTC(Positive-Temperature-Characteristic)傳感器是一個(gè)具有正溫度特性的電阻。在常溫下，PTC 電阻的阻值不高（50-10O歐姆）。一般情況下，電動(dòng)機(jī)里是把三個(gè)PTC 溫度傳感器串聯(lián)連接起來（根據(jù)電動(dòng)機(jī)制造廠家的設(shè)計(jì)），這樣，“冷態(tài)"下的PTC 電阻值范圍為150 至300 歐姆。PTC 溫度傳感器也常常稱為“冷導(dǎo)體"。但是，在某一特定溫度時(shí)，PTC 的阻值會(huì)急劇上升。電動(dòng)機(jī)制造廠家是根據(jù)電動(dòng)機(jī)絕緣的常規(guī)運(yùn)行溫度來選擇這一特定溫度的。由于PTC 傳感器是安裝在電動(dòng)機(jī)的繞組中，這樣，就可以根據(jù)電阻值的變化來判斷電動(dòng)機(jī)是否過熱。PTC 溫度傳感器不能用來測(cè)量溫度的具體數(shù)值。

　　對(duì)于變頻器：MM440;MM430;G120提供了電機(jī)溫度傳感器的接口，PTC 傳感器保護(hù)可以與電機(jī)溫度模型同時(shí)工作。例如MM440,當(dāng)電動(dòng)機(jī)的PTC已經(jīng)接到MM440 變頻器的控制端14 和15 時(shí)，只要選擇P0601＝1（采用PTC 溫度傳感器）激活電動(dòng)機(jī)溫度傳感器的功能，那么，MM4變頻器就會(huì)知道電機(jī)的狀態(tài)，過熱時(shí)變頻器就會(huì)故障跳閘使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。

　　如果PTC 電阻值超過2000 歐姆，變頻器將顯示故障F0004（電動(dòng)機(jī)過溫）。 如果PTC 電阻值低于100 歐姆，變頻器將顯示故障F0015（電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)丟失）。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過熱和溫度傳感器斷線時(shí)，都能使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。

　　此外，電動(dòng)機(jī)還受到變頻器中電動(dòng)機(jī)溫度模型的監(jiān)控，如下圖，傳感器與溫度模型構(gòu)成“或"關(guān)系，形成了一個(gè)電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)的冗余系統(tǒng)。

　　2）KTY84 傳感器：

　　KTY84 傳感器的原理是基于半導(dǎo)體溫度傳感器（二極管），其電阻值的變化范圍從0℃時(shí)的500 歐姆可到300℃時(shí)的2600歐姆。KTY84 具有正的溫度系數(shù)，但與PTC 不同，它的溫度特性幾乎是線性的。電阻的性能可以與具有很高溫度系數(shù)的測(cè)量電阻兼容。

　　如果KTY84 傳感器被激活(P0610=2)，變頻器會(huì)對(duì)KTY傳感器的阻值進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)變頻器也根據(jù)電動(dòng)機(jī)溫度模型自動(dòng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的溫度。KTY84 傳感器識(shí)別出斷線時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)A0512（電動(dòng)機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)丟失），并自動(dòng)切換到電動(dòng)機(jī)的溫度模型。如下圖2：

　　圖 2 溫度模型與傳感器回路

　　對(duì)于變頻器MM420、G110，沒有提供溫度傳感器接口，我們能夠通過電機(jī)溫度模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行溫度保護(hù)，同時(shí)，我們也可以用數(shù)字端子觸發(fā)外部故障的方式來保護(hù)電機(jī)，因?yàn)閷?duì)于通常的溫度傳感器，其輸出阻抗會(huì)隨溫度成線性關(guān)系變化，如下圖3所示。因此傳感器的阻抗能夠反映當(dāng)前電機(jī)溫度，我們可以按照?qǐng)D4連接方式，隨著傳感器阻值增大，端子5上的電壓會(huì)逐漸增大。當(dāng)電壓超過數(shù)字量的觸發(fā)電壓時(shí)，數(shù)字端子有效，觸發(fā)外部故障跳閘。設(shè)置參數(shù)如下： P0701, P0702 or P0703 = 29.

　　圖 3 電阻與溫度關(guān)系曲線

　　圖 4 外部端子觸發(fā)故障

　　另外，我們也可以利用溫度繼電器來觸發(fā)外部故障，如在西門子低壓產(chǎn)品中，有可以用來測(cè)量電機(jī)溫度的繼電器，如3RS1000-1CK10，我們可以設(shè)定一個(gè)限定值，當(dāng)電機(jī)溫度超過此值時(shí)，繼電器動(dòng)作，觸發(fā)外部跳閘