6EP1961-2BA21

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西門子S7系列PLC的主要種類及應(yīng)用軟件

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。

    S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。

S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。

4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)

通訊網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了從控制級(jí)一直到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的*性通訊，“SIMATIC NET"是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動(dòng)化站以及通過不同的級(jí)交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準(zhǔn)的接口并且相互之間*兼容。

5． 人機(jī)界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工業(yè)軟件

西門子的工業(yè)軟件分為三個(gè)不同的種類：

（1）編程和工程工具  編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。

（2）基于PC的控制軟件  基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器（PLC）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽PLC（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器*兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運(yùn)行在WinAC上，也可運(yùn)行在S7系列處理器上。

（3）人機(jī)界面軟件  人機(jī)界面軟件為用戶自動(dòng)化項(xiàng)目提供人機(jī)界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺(tái)。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級(jí)的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級(jí)的WinCC。

ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標(biāo)準(zhǔn)PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運(yùn)行版也用于Windows平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。

WinCC是一個(gè)真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)PC上運(yùn)行。WinCC操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進(jìn)入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間。它的設(shè)計(jì)適合于廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動(dòng)化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。

SIMATIC STEP 7 Basic 的設(shè)計(jì)理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計(jì)理念可以使您在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)zui率。一些智能功能，例如直觀的編輯器、拖放功能和“ （智能檢測(cè)）工具，可讓您的工程組態(tài)進(jìn)行的更加迅速。

這款新的體系結(jié)構(gòu)源于對(duì)未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的，因此 SIMATIC STEP 7 的設(shè)計(jì)是以未來為導(dǎo)向的。

西門子PLCS7-300系列PLC安裝及注意事項(xiàng)

西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)一)輔助電源功率較小，只能帶動(dòng)小功率的設(shè)備(光電傳感器等);

西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)二)一般PLC均有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)(即空地址接線端子)，不要將線接上;

西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)三)PLC存在I/O響應(yīng)問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。

西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)四)輸出有繼電器型，晶體管型(高速輸出時(shí)宜選用)，輸出可直接帶輕負(fù)載

西門子變頻器維修實(shí)例1:西門子MMV 6SE3221 4.0kW變頻器維修

靜態(tài)測(cè)量逆變模塊正常，整流模塊損壞。

故障分析與判斷：整流模塊損壞通常是由于直流負(fù)載過載、短路和元件老化引起的。

測(cè)量PN之間的反向電阻值(萬用表正表筆接N，負(fù)表筆接P)，可以反映直流負(fù)載是否有過載短路現(xiàn)象。測(cè)出PN間電阻值為15052，正常值應(yīng)為幾十千歐，說明直流負(fù)載有過載現(xiàn)象;逆變模塊是正常的，可以排除;檢查濾波大電容、均壓電阻正常;測(cè)制動(dòng)開關(guān)器件損壞短路，拆下制動(dòng)開關(guān)器件測(cè)PN間電阻值正常。

更換制動(dòng)開關(guān)器件，變頻器恢復(fù)工作。該故障可能是由于變頻器減速時(shí)間設(shè)定過短，制動(dòng)過程中產(chǎn)生較大的制動(dòng)電流損壞制動(dòng)開關(guān)器件VT造成的。當(dāng)制動(dòng)開關(guān)器件損壞短路后，制動(dòng)電阻直接置于PN之間，產(chǎn)生較大的電流(約為額定電流的1/2)。

變頻器在運(yùn)行過程中，整流模塊的負(fù)載電流是正常負(fù)載電流與制動(dòng)電阻上流過的電流之和，整流模塊長(zhǎng)期處于過載狀況下工作而損壞。在生產(chǎn)工藝允許的情況下，增大減速時(shí)間可以避免此故障再次發(fā)生。

西門子變頻器維修實(shí)例2:西門子MM420變頻器維修 37kW

靜態(tài)檢測(cè)逆變模塊正常，整流模塊損壞。

檢測(cè)PN間反向電阻小于正常值。拆開變頻器發(fā)現(xiàn)濾波大電容組合印制電路板上有濾波大電容器流出的液體痕跡，進(jìn)一步檢查有兩只濾波大電容器損壞流液，有嚴(yán)重漏電現(xiàn)象。更換電容器，清洗濾波大電容組合印制電路板，再測(cè)PN間反向電阻值正常，變頻器恢復(fù)正常工作。如按要求進(jìn)行日常檢查和定期檢修工作，這種故障就可以避免。

西門子變頻器維修實(shí)例3:西門子MM430變頻器維修 11 kW

靜態(tài)檢測(cè)逆變模塊正常，整流模塊損壞。

測(cè)量PN間反向電阻值在正常范圍內(nèi)，在主回路部分也未發(fā)現(xiàn)異常，初判為整流模塊自然老化損壞。但在清洗、檢查過程中，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路中有元件損壞的跡象，進(jìn)一步測(cè)量有一個(gè)元件損壞，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輸出始終是高電平。

更換整流模塊，修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路。變頻器在運(yùn)行過程中突然有一路驅(qū)動(dòng)電路損壞，使輸出始終維持高電平，致使這一橋臂上的2個(gè)逆變開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而形成短路大電流。整流模塊首先損壞，失去高壓直流電，避免了逆變模塊的損壞。

西門子變頻器維修實(shí)例4:西門子MM430變頻器維修75kW

靜態(tài)檢測(cè)逆變模塊損壞，整流模塊正常。

故障分析有一路電阻有損壞的痕跡。

逆變模塊損壞多半是由驅(qū)動(dòng)電路損壞造成的。檢查驅(qū)動(dòng)電路果然經(jīng)檢查為IOM電阻損壞短路。’這是光禍隔離器4506輸出端的上拉電阻，這個(gè)上拉電阻損壞短路，使得4506的輸入無論是高電平還是低電平，輸出端送到T95的信號(hào)始終是高電平，這就造成we與WE之間始終為高電平，變頻器運(yùn)行時(shí)，造成同一橋臂2個(gè)開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而損壞逆變模塊。更換電阻，驅(qū)動(dòng)電路正常工作。

這個(gè)電阻的損壞實(shí)屬偶然，損壞的確切原因難以確定，也許是偶然的電火花燒毀，更大的可能性是電阻本身質(zhì)量問題。電阻損壞短路造成逆變模塊損壞的原因前面已講過。另外，這個(gè)電路的設(shè)計(jì)是上拉電阻經(jīng)過一個(gè)47552電阻后接到4506光禍隔離器的輸出端，保護(hù)了光禍隔離器的安全。若沒有這個(gè)電阻，上拉電阻直接連在光禍隔離器的輸出端，上拉電阻損壞短路會(huì)導(dǎo)致光禍隔離器的損壞。

西門子變頻器維修實(shí)例5:西門子變頻器維修 7.5kw

故障現(xiàn)象無顯示。

變頻器高壓直流供電正常，操作盤無任何顯示，而且變頻器控制電路上都沒有低壓直流供電，屬于開關(guān)電源電路不工作。

檢測(cè)開關(guān)管VT漏極D上電壓正常，測(cè)得控制極G上無脈沖信號(hào)而只有一直流電壓。這UC3844輸出信號(hào)不正常，經(jīng)檢查UC3844損壞，同時(shí)開關(guān)管也損壞。更換UC3844，更換開關(guān)管，變頻器恢復(fù)正常。

故障甸剪該故障是由于UC3844損壞后輸出電流高電平，使開關(guān)管長(zhǎng)期處于導(dǎo)通狀長(zhǎng)時(shí)間過電流導(dǎo)致開關(guān)管損壞造成的。

西門子變頻器維修實(shí)例6:西門子MM420變頻器維修 7.5kW

顯示F0003(欠電壓)。

變頻器接入電源，操作盤顯示欠電壓故障。測(cè)量三相電源電壓正常，測(cè)量PN之間的高壓直流供電也正常。這屬于假欠電壓故障，問題出在電壓檢測(cè)保護(hù)電路。首先檢查電壓取樣電路，圖8-40為電阻分壓式電壓取樣部分電路。測(cè)量3個(gè)電阻，阻值基本上未變化，檢查電容器C3，干涸并有較嚴(yán)重的漏電現(xiàn)象。將電容器C3;焊下，重新通電，欠電壓故障顯示消失，確定問題就是出在C3電容器上。更換電容器，欠電壓故障顯示不再出現(xiàn)

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串聯(lián)電機(jī)電抗器對(duì)于低漏感的特殊電機(jī)（控制器設(shè)置不足以達(dá)到要求），可能需要使用一個(gè)三柱鐵芯串聯(lián)電抗器。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這種低漏感電機(jī)一般是定子頻率 > 300 Hz或者額定電流 > 85 A的電機(jī)。串聯(lián)電機(jī)電抗器適用于輸出脈沖頻率為4 kHz或8 kHz的電機(jī)模塊。不允許采用更高的脈沖頻率。

串聯(lián)電機(jī)電抗器應(yīng)盡可能靠近電機(jī)模塊安裝。串聯(lián)電抗器上的壓降取決于電機(jī)電流和電機(jī)頻率。如果使用非調(diào)節(jié)型電源，電機(jī)大額定電壓取決于進(jìn)線電源電壓。遵守這些參考值可以減少電機(jī)在高速區(qū)內(nèi)的功率損耗。串聯(lián)電機(jī)電抗器的表面溫度可達(dá)到100 °C。該額外熱源必須在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加以考慮。必須遵守所使用電機(jī)的選型手冊(cè)中的注意事項(xiàng)。

工作原理

一旦溫度達(dá)到所設(shè)定的設(shè)定限制值?1，經(jīng)設(shè)定的時(shí)間 t 后，輸出繼電器 K1 就會(huì)改變其開關(guān)狀態(tài)。可以對(duì)延時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。K2 同樣對(duì)應(yīng)于?2的下限。

當(dāng)溫度達(dá)到相應(yīng)的滯后值時(shí)，輸出繼電器立即恢復(fù)到其原始狀態(tài)（將復(fù)位響應(yīng)設(shè)置為“自動(dòng)復(fù)位"）。

可以針對(duì)過沖或下沖設(shè)置兩個(gè)閾值：?1 和 ?2。這樣就可以使用限值來發(fā)出報(bào)警信號(hào)，指明即將超過限值（過沖）或下降到限值以下（下沖）。另一個(gè)限值可用于斷開或執(zhí)行兩點(diǎn)或三點(diǎn)控制。

注意：

“溫度監(jiān)控模式"可用于設(shè)置所需的監(jiān)控類型（過沖/下沖監(jiān)控或范圍監(jiān)控）。

使用所選擇的閉路原理

溫度過沖

低于溫度限值

量程監(jiān)視

一、 概況在我國的制糖行業(yè)中，變頻器已地應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵等變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，取得了的節(jié)能效果。壓榨機(jī)作為糖廠重要的生產(chǎn)設(shè)備，一直采用傳統(tǒng)的控制方式定速運(yùn)行。其實(shí)，從生產(chǎn)工藝和節(jié)能兩方面來分析，對(duì)壓榨機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造不但行之有效而且能大副提高企業(yè)效益。

二、 生產(chǎn)工藝分析*，壓榨機(jī)出率是影響糖份總收的主要因素之一。若壓榨機(jī)出率提高1%，則總收回率提高0.88%～0.92%。影響抽出率的因素主要有以下幾方面原因：1． 蔗糖中的纖維分受壓后離開榨機(jī)出口時(shí)又膨脹，此時(shí)被壓榨的纖維隨著自身的膨脹在出口處會(huì)吸去已榨出的一部分蔗汁，同時(shí)受到機(jī)效能的影響，甘蔗中的糖份不可能全部榨出，這就形成了蔗渣中的糖份損失。2． 蔗料的破碎度及形態(tài)是保證首座榨機(jī)抽出的前提。甘蔗破碎度好，蔗汁易于壓出，滲效果提高。3． 降低蔗渣水分是提高抽出的保證。4． 保證從撕解機(jī)輸送過來的蔗層厚度均勻?qū)μ岣叱槌雎史浅Ｖ匾Ｈ绻釋舆^厚，壓榨不，使蔗渣造成浪費(fèi)；如果蔗層過薄，壓不干蔗層，蔗渣水分過高，影響抽出率。5． 在榨季后期，由于榨輥的磨損越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致榨輥的間隙擴(kuò)大，使抽出率下降。綜上所述，由于壓榨機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，從撕解機(jī)輸送過來的蔗層有大約10%的時(shí)間厚度會(huì)達(dá)不到要求，這樣會(huì)使蔗汁的平均抽出率低于95.4%。抽出率越低說明蔗汁流失越大，從而導(dǎo)致產(chǎn)量變低。如果能對(duì)壓榨機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，當(dāng)蔗層后度不夠時(shí)通過降低壓榨機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使蔗層達(dá)到正常厚度后再進(jìn)行壓榨，這樣壓榨會(huì)比較充分，平均抽出率將可提高0.2%以上，同時(shí)由于轉(zhuǎn)速降低，電流下降從而達(dá)到節(jié)能省電的目的。普傳變頻器正是解決此調(diào)速問題的裝置