西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8产品信息

采制样设备自动控制系统虽然采用了高可靠、高智能的设计，却也是一套基于**测量的、在较恶劣环境下工作的控制系统。为使其能够长期稳定可靠的工作，用户需要对其进行定期的检查、保养，以及日常的维护等工作。
采制样设备的自动控制系统是由上下位机组成的两级计算机控制系统，分为上位机（IPC）和下位机（PLC）两部分，一部分故障是由于传感器的受潮、玷污、损坏或传感器信号线故障等引起的；另一部分故障则是与上位机有关的。
一、传感器的故障可导致系统停机（自动状态下）、定位不准确、自动保护等现象。因此，检查传感器的状态是日常维护和故障排查的重点。本系统使用的传感器类型有：电感式接近开关、对射式光电开关、旋转编码器。
1、电感式接近开关
接近开关用于校正坐标误差，有时也用于行走计数。本系统全部采用PNP型晶体管输出接近开关，其尾部带有信号指示灯，当有金属物体靠近其端部时（15毫米以内），信号指示灯亮，同时，PLC上相应的位置指示LED点亮；移开时信号指示灯灭，PLC上相应的位置指示LED熄灭。
由于电感式接近开关信号不正常引起的故障现象有如下表现形式：
a) 采样时定位不准确，采到车厢外。
b) 卸料点定位不准确，卸在卸料点外。
c) 子样分矿机或留样分矿机转桶位置错位，或不停的转。
故障排除方法：
检查时应先擦去传感器上的水渍和灰尘，用金属物（比如改锥、扳手等）反复靠近传感器的端部，观察信号指示灯是否闪烁。移动采样机，使传感器位于正对着感应块的位置，检查其间隙是否过大（应不大于15毫米），间隙过大时传感器不能可靠感应和给出信号。如果传感器输出信号正常则应检查信号线路是否正常，首先检查传感器的供电电源是否正常，然后检查进入PLC的信号线是否正常。

2、对射式光电开关
光电开关用于检测车厢位置。本系统采用红外线对射式光电开关，在接收机的端面有信号指示灯，当收到发射机来的红外光时，信号指示灯亮；当光线被遮断时，信号指示灯灭。
由于对射式光电开关信号不正常引起的故障现象有如下表现形式：
a) 采样机进入采样有效区域后不自动进行采样，而是一直前进。
b) 上位机操作界面上显示的车厢号与实际的不符。
故障排除方法：
检查时应先擦去传感器上的水渍和灰尘，如信号指示灯不亮，则应仔细、反复调整发射机和接收机的位置、角度。使得没有物体遮挡时，接收机端信号灯亮。如果传感器输出信号正常则应检查信号线路是否正常，首先检查传感器的供电电源是否正常，然后检查进入PLC的信号线是否正常。

3、旋转编码器
旋转编码器用于行走计数。本系统采用旋转编码器作为大车、小车、升降的计数、定位。如果码盘上的弹簧拉力不够，轨道上有油渍，会造成码盘不能在轨道上连续滚动引起故障。
由于旋转编码器信号不正常引起的故障现象有如下表现形式：
a) 当行走机构行走时，上位机上显示的坐标值基本固定不变。
b) 采样时定位不准确，采到车厢外。
c) 卸料点定位不准确，卸在卸料点外。
d) 在自动运行过程中出现停机、撞击、紧急制动等现象。
故障排除方法：
检察测距轮弹簧是否压紧；检查光电编码器轴、测距轮轴与联轴之间是否存在打滑现象；清除轨道上残留的油渍等容易造成测距轮打滑的物质。如果传感器输出信号正常则应检查信号线路是否正常，首先检查传感器的供电电源是否正常，然后检查进入PLC的信号线是否正常

电机分批自启动技术在石油化工等连续生产企业中有着广泛的用途。以PLC为核心控制单元的电机分批自启动系统具有以下功能及特点：
1、能够实时地监控电机的运行状态；
2、记忆电网波动前电机的运行状态，只有在电网波动前处于运行状态而且在电网波动时停机的电机才具备电机自启动条件；

3、准确及时地捕获电网电压信息。
4、分批自启动的电机按照工艺流程需要，在PLC中预先设置，同时为避免多台电机在自启动中对电网的影响、电机分批自启动中采用分批延时处理方式；
5、具有多路输入和多路输出功能，实现多台电机自启动集中控制；
6、具备远程通信接口，实现与上位机或DCS系统的通信，在上位机或DCS系统中方便地对该系统进行监控和维护。
洛阳石油化工总厂的2套PLC电机分批自启动设备，采用西门于S7-300系列PLC，它以CPU313为中央处理单元，每执行1000条二进制指令约需 0.7ms。S7—300同时具备128点数字量输入/输出和32路模拟量输入/输出，12KB的RAM，20KB的负载存储器；完全能够满足电机状态和 系统电压的实时监控和及时实现电机分批自启动的要求。
二、系统组成
2套PLC电机分批自启动系统根据变电所供电方式，每一段低压母线采用l台PLC。系统硬件主要分为外围电路和核心单元2部分。外围电路主要完成母线电 压、电机运行状态等信号的采集、处理和转换以及电机启动指令的驱动等。核心单元(即PLC)主要完成信号处理，发出电机驱动指令。


2.1外围电路
外围电路主要包括以下几个部分：
1、母线电压采样监测。它通过1个电流型电压变送器将0—380V交流母线电压转换为4*20mA直流信号。
2、电机运行状态信号监控。电机运行状态信号通过电机控制回路中的1个干接点输入到PLC的输入模块。所有信号的输入都经过光藕隔离，以提高抗干扰能力。
3、电机驱动单元。电机启动信号由PLC发出，输出单元不直接驱动电机，而是通过1个220V、10A AC的中间继电器带动电机操作回路。这样一方面提高了驱动能力，另一方面使得电气操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系统的安全可靠性。
2.2核心单元
根据系统的要求，其核心PLC主要有以下几部分：
1、CPU313及系统软件。它完成电压和电机运行状态监测，实时进行逻辑判断，发出电机分批自启动指令。CPU313有4种操作选择：RUN—P、RUN、STOP和MRES运行方式。
2、模拟量输入模块SM331(8路输入)。它把电压变送器输入的4-20mA的模拟量转换为数字信号，并将数字信号送到PI，C的控制单元，以供PLC做出电压判断。
3、数字量输入模块SM321。16路输入2个，32路输入1个，完成62台电机运行状态监测和PLC电机分批自启动系统运行、调试状态监侧，电机运行状态信号通过电机操作回路中的接触器辅助接点接至该模块。
4、数字量输出模块SM322(输出8路)。接受PLC控制单元的指令，完成电机驱动信号输出，通过出口中间继电器，驱动电机操作回路，完成电机分批自启动。
三、系统软件设计
电机分批自启动系统软件主要任务为：
1、完成系统初始化；
2、正常状态下的数据监测；
3、电网电压出现波动后，即电网电压降至70%，所有电机都会因为电气保护装置而强制退出运行，在此之前，程序已经做出判断并锁存电机状态信号；
4、当电力系统恢复正常（3s内，母线电压恢复至95%）时，程序依据故障前保存的电机状态信号、对具备白启动条件的电机。按照顺序分批发出启动信号，使其恢复运行；
5、无论在正常状态下或是在电机自启动过程中，PLC均实时监侧母线电压；
6、通信接口程序。包括系统监测数据和故障信息，PLC将采集的母线电压信息、电机启动状态信息传输到上位机或DCS系统，便于维护人员实时了解设备运行状况。

描述:
当创建程序时，各变量的保持性能对于程序开发人员来说是很重要的。程序开发人员在他们的程序中经常使用这样一类变量，即使在断电的情况下仍要保留(保持)这些变量的内容，而其它变量的内容必须复位至一个定义值(非保持)。在 SIMATIC STEP 7 中，程序开发人员可以为数据、标志位、S7 定时器和 S7 计数器组态保持地址区，以便可以将其作为保持变量。该条目描述了SIMATIC S7-300 CPU 和带有微存储卡(MMC)的 C7 设备的地址区的保持性能。介绍了断电/上电(POWER OFF/ON )状态切换、停止/启动(STOP/RUN)操作模式以及整机复位情况下地址区的保持性能。

该条目主要分为以下几个主题:

保持性能的条件

数据块保持

如何组态数据块的保持性

标志位、S7 定时器和 S7 计数器保持

如何在STEP 7中为标识、S7 定时器和 S7 计数器组态保持地址区

整机复位

时间缓存区

保持性能的条件

地址区的保持性能与以下因素有关:

CPU

硬件配置中的参数

每一个数据块的组态(“Non-Retain”启用/禁用)(此设置并不是在所有 CPU 中都起作用)。

数据块保持

停止/启动(STOP/RUN)操作模式或断电/上电(POWER OFF/ON )

加载存储器(MMC)中的所有块都保持。
 

对于不支持“Non-Retain”块属性的 S7-300 CPU 和 C7 设备，缺省状态下 DB 一直保持。
 

对于支持 “Non-Retain”块属性的 CPU，用户可以单独设置每一个 DB 块的保持性能。 

这些设置，可以在 STEP 7 从V5.2 +SP1中进行:

如果禁用数据块的“Non-Retain”属性，则数据块是保持的。
如果启用数据块的“Non-Retain”属性，则数据块是非保持的。

启用/禁用 DB 块的“Non-Retain”块属性(参看表 01)。

使用 SFC 82“CREA-DBL”创建一个 DB。当用户使用 SFC 82 创建一个 DB 时，将在 DB 属性的位 2 中定义该 DB 是否具有保持性。

注意:
对于某些 CPU，仅有部分主存储器区域可供保持 DB 使用。如果供保持数据块使用的主存储器已满，则:

不能使用 SFC 82 “CREA-DBL”再创建更多 DB。

通过 RET_VAL 返回出错代码 W#16#80B2 (主存储器不足)。

有关 CPU 中可供保持数据块使用的主存储器空间信息，可参看手册“S7-300 CPU 31xC and CPU 31x, Technical Data”的第六章和第七章，条目 ID: 12996906。

如果上电时没有插入 MMC 卡，则 CPU 自动执行整机复位。该过程与 CPU 先前设置的操作模式无关。

整机复位(MRES)

装载存储器(MMC)中的所有块都保持。

数据复位为装载存储器的当前值。这些值是从 PG 装载到 CPU 中的新当前值，或使用 SFC84 或 STEP 7 功能“Copy RAM to ROM...”写入装载存储器中的新当前值。

注意:
如果需要保存当前数据，则这些数据必须保存到 MMC (装载存储器)中。用户可以使用 SFC84 或 STEP 7 功能“Copy RAM to ROM...”完成此操作。对装载存储器的写访问不能太频繁，因为 MMC 仅允许进行 100,000 次写访问。

如何组态数据块的保持性能(仅针对支持“Non-Retain”属性的 CPU)

在 S7-300 CPU 和 C7 设备中，所有的数据块都是预设为保持的。对于支持“Non-Retain”属性的 CPU，用户可以将每一个数据块的保持属性改为非保持。下表介绍了如何 设置数据块的保持性能。
 

表 01

警告:
即使 CPU 不支持“Non-Retain”数据块属性仍然可以选择“Non-Retain”选项，只是这样的选择不会造成任何影响。关于 CPU 是否支持“Non-Retain”数据块属性的信息，请参看手册“S7-300 CPU 31xC and CPU 31x, Technical Data”的第六章和第七章，条目号：12996906；也可以参看这本手册中的 A5E00830173-01 产品信息。

标志位、S7 定时器和 S7 计数器保持

可按表 02 所述的方法在“HW Config”中组态标志位、S7 定时器和 S7 计数器的保持区。

停止/启动(STOP/RUN)操作模式或断电/上电(POWER OFF/ON )
如果标志位、S7 定时器和 S7 计数器地址区已定义为保持，则保持它们的数值；否则，这些区域的数值将丢失且被初始化为“0”。

整机复位 (MRES)
整机复位时将删除标志位、S7 定时器和 S7 计数器地址区的值，而不管这些区域是否已定义为保持或非保持属性。
如果上电时没有插入 MMC 卡，则 CPU 自动执行整机复位。该过程与 CPU 先前设置的操作模式无关。

如何在STEP 7 中为标志位、S7 定时器和 S7 计数器组态保持地址区

下表介绍了如何在 S7-300 CPU 中组态保持地址区。
 

表 02

整机复位

下表概述了整机复位步骤。
 

表 03 

时间缓存区
下面的信息适用于所有 SIMATIC S7-300 CPU* 和带有 MMC 卡的 C7 设备:

断电后，周围环境40 ℃时，时间缓存区可以保持6周的时间。

超过缓存期后，重新启动，时钟从断电的时间开始计时。

运行时间表是保持的，但是重新启动后肯定会重启。

*不适用 CPU 312 和 CPU 312C。超过缓存期后，重新启动，这两种 CPU 时间从断电的时间开始