6ES7216-2AD23-0XB8技术数据

可编程控制器技术主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统， 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。

二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤

1 ．系统设计的主要内容

（ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；

（ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；

（ 3 ）选定 PLC 的型号；

（ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；

（ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；

（ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；

（ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；

（ 8 ）编写设计说明书和使用说明书；

CP342-5作为PROFIBUSDP主站时，多链接124个从站，和每个从站多可以交换244个输入字节（Input）和244个输出字节（Output），与所有从站总共多交换2160个输入字节和2160个输出字节。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压一些，以便一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。当使用不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。　　一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的，必须在低速下的负载转矩，或采用容量大的西门子变频器与电机组合，或采用电机。但高速脉冲输出必须使用直流晶体管输出型的CPU（即DC/DC/DC型）

10.主控板故障。
监视器与控制器已建立通讯，监视器检测主控板有故障，则报主控板故障。更换监视器。更换主控板。
11.接口板不通。
讯监视器与接口板未建立通讯，接口板将每5秒钟复位一次监视器，在3分30秒仍未建立通讯，将判断为重故障。通讯线是否正常,检查接线端子是否正确;I/O板工作是否正常.尤其是工作电压;I/O主控板外芯片是否插好。

　　5) 西门子变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施长电缆对地耦合电容的影响，避免西门子变频器出力不足，所以在这样情况下，西门子变频器容量要放大一档或者在西门子变频器的输出端安装输出电抗器。
　　6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起西门子变频器的降容，西门子变频器容量要放大一挡。

西门子触摸屏结合西门子PLC在闭环控制的变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势。触摸屏和PLC在闭环控制的变频节能系统中的使用，可以让操作者在触摸屏中直接设定目标值（压力及温度等），通过PLC与实际值（传感器的测量值）进行比较运算，直接向变频节能系统发出运算指令（模拟信号），调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控系统实际值的大小及变频器内的多个参数，实现报警、记录等功能

以RNA结构为例，它包括了：
1、操作系统平台
包括了从早的Win3.1环境的人机界面和编程软件到Windows NT开发全功能人机界面。随着Windows CE的到来，一些公司正计划提供基于CE的全套的PLC编程、人机界面和控制软件。
2、COM和DCOM
建立COM（组件对象模型）和DCOM（分布式组件对象模型）使得产品具有互操作性、扩展性和灵活性。COM与其它工控软件产品的结合增加了提供集成套装软件（ProcessPak和ControlPak）的能力，还增加了各独立软件的模块化程度和促进某公司产品与其它厂家产品的集成能力。例如，罗克韦尔软件RS SQL是一个数据登入和传送处理的系统，采用COM技术提供连接控制系统和企业数据库系统的双向，是支持制造业DNA数据库环境的版本。
3、Visual Basic的应用
微软认为VB是在DNA框架内实现内部集成的关键技术。VBA为DNA结构提供了三大益处，首先，它为终用户提供不需要学习特定语言而能编制自己的实际应用程序的标准方法；其次，VBA提供了多个应用间共享数据或集成功能的方法，例如，它允许人机界面软件可以利用微软的Excel表格的功能，这是一个系统模型公司的产品，具有计算功能和生产计划功能；后，终用户如将内嵌VBA产品集成到基于DNA的制造信息系统，它能够使目前工业界众多使用VB作为系统快速开发工具的工程师们提升其软件产品。

 组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为"组态式监控软件"。"组态(Configure)"的含义是"配置"、"设定"、"设置"等意思，是指用户通过类似"搭积木"的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的"组态"。
它有时候也称为"二次开发"，组态软件就称为"二次开发平台"。"监控(Supervisory Control)"，即"监视和控制"，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。

　　1)一个cp5611卡可以连接两台S7—300PLC(使用西门子厂家提供的可编程插头来实现)；2)在组态王软件中建立两个S7—300PLC，设备地址分别设备为7.2和8.2(设备地址根据实际设备来设置)，小数点前面的号指PLC的地址，后面是CPU所在的槽号。
　　组态王和西门子300、400PLC通讯支持哪些通讯链路?是否需要西门子软件的支持?1)MPI电缆通讯方式：组态王所在的计算机必须安装STEP7编程软件；2)MPI通讯卡方式：组态王所在的计算机必须安装STEP7编程软件3)以太网通讯方式：不需要在组态王所在的计算机上安装STEP7或Simaticne。

西门子6SE6440-2UC33-7FA1

西门子变频器选择注意事项
　　西门子公司不同类型的变频器，用户可以根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。在选择变频器时应注意以下几点注意事项：
　　1、根据负载特性选择变频器，如负载为恒转矩负载需选择西门子mmv/mdv、mm420/mm440变频器，如负载为风机、泵类负载应选择西门子430变频器。
　　2、选择变频器时应以实际电动机电流值作为变频器选择的依据，电动机的额定功率只能作为参考。另外，应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变差。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流会增加10%而温升会增加20%左右。所以在选择电动机和变频器时应考虑到这种情况，适当留有余量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。
　　3、变频器若要长电缆运行时，此时应该采取措施长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不够。所以变频器应放大一、两挡选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。

　　这个时间与电缆上的DIP开关设定的波特率选择有关。编辑本段各型号的优点CPU221本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。无I/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。
　　1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。CPU222本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。CPU224本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。
　　可连接7个扩展模块，大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。I/O端子排可很容易地整体拆卸。

具体的拆卸与安装过程，请参考视频附件“拆装IO板.mp4"。  

外形尺寸类型为D、E、F的MM430/MM440变频器的I/O板位置如图2。 

图2

外形尺寸类型为FX、GX的MM430/MM440变频器的I/O板位置如图3。  

变频器日常使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子变频器可设置的参数有几千个，只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。

变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：

p= t n/ 9550

式中：p——电动机功率(kw)

t——转矩(n. m)

n——转速(r/ min)

转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种[2]。

(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。

(2)随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。

(3)转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。

变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性

v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。

将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。

可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。

变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。

有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。

参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。

参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前上的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，jingque度高

MICROMASTER 系列变频器用于控制三相交流电动机的速度，其出厂时的缺省设置涵盖了范围广泛的简单电动机控制应用。通过其复杂的功能还能将它们应用于转矩控制系统中。MICROMASTER 440 变频器适用于多种变速驱动应用。其灵活性使之具有极为广泛的应用范围。 包括起重机和提升绞车、高架仓库、用于食品、饮料及烟草生产的机器、包装机器等；这些应用领域，与一般的领域相比，对变频器的性能和动态响应的要求要高。此变频器具有以用户为导向的性能和易于使用的特性。 大范围的电源电压使其可以在世界各地使用。设计MICROMASTER 440 具有模块化设计。 操作员面板和模块很容易更换。MICROMASTER 440 变频器符合欧盟低压电器规范的要求。MICROMASTER 440 变频器具有 CE 标记。符合 uL 和 cuL 认证c-tick特性引导调试简单模块化结构允许组态的大灵活性六个可编程的独立数字量输入两个可量测的模拟量输入(0 V 到 10 V， 0 mA 到 20 mA) 也可以被用作第 7 个 / 第 8 个数字量输入一个可编程模拟量输出（0 mA 到 20 mA）三个可编程继电器输出（30 V DC/5 A，阻性负载；250 V AC/2 A，感性负载）因高脉冲频率而获得低噪音电机运转,可调节（如果必要，可降额运行）。电机和变频器保护

选件（概述）EMC 滤波器，A/B 级LC 滤波器和正弦滤波器线性换向扼流圈输出扼流圈密封盘基本操作员面板（BOP），用于变频器参数化带多语言纯文本显示的 AOP 操作员面板带中英文纯文本显示的 AOP 操作员面板带西里尔字母、德语和英语纯文本显示的 AOP块PROFIBUSDeviceNetCANopen脉冲编码器测定模块PC 连接套件装配套件，用于在控制柜门上安装操作员面板PC 启动工具，可Windows 95/98/NT/2000/XP Professional 系统中执行通过 Drive ES 实现 TIA 集成

机械特点模块化设计工作温度kW 到 75 kW： -10 °C 到 +50 °C90 kW 到 200 kW： 0 °C to +40 °C (+32 °F to +104 °F)功率密度高，外壳结构紧凑简单的分离电缆连接，电源和电机连接，获取*电磁兼容性可拆卸式操作面板可拆卸式 I/O 板上无螺丝控制端子性能特点 IGBT 技术数字式微处理器控制高性能矢量控制系统磁通电流控制(FCC)，用于提高动态响应以及优化电机控制线性V/f 特性曲线平方 V/f 特性曲线多点特性曲线（可编程 V/f 特性曲线）转矩控制快速重启滑动补偿电源失灵或故障之后自动重启装置用户可自定义的逻辑和算术运算功能块动态缓冲斜坡下降定位 PID 控制器，用于简单内部过程控制（自动整定）可编程加速/减速， 0 s 到 650 s斜坡平滑用于无脱扣操作的快速电流限制(FCL)快速，可重复数字量输入响应时间使用两个高分辨率 10 位模拟量输入的精密调节用于快速控制制动的复合制动器集成制动断路器(只用于 0.12 kW 到 75 kW 变频器)四个跳越频率用于 IT 电源的可移动式“Y" 电容器(带不接地电源，此“Y"电容器必须被拆掉，并且要安装一个输出电抗器)。保护特征过载能力CT 模式0.12 kW 到 75 kW：过载电流 1.5 x 额定输出电流 (也就是 150 % 的过载能力) ，可以过载 60 s， 
循环时间 300 s， 并能提供 2 x 额定输出电流 (也就是 200 % 超载能力) ，可以超载 3 s，
循环时间 300 s 90 kW 到 200 k过载电流 1.36 x 额定输出电流(即 136 % 过载能力) ，可以过载 57 s， 循环时间 300 s,和 1.6 x 额定输出电流 (即 160 % 过载能力) ，可以过载 3 s，循环时间 300 sVT 模式5.5 kW 到 90 kW：过载电流 1.4 x 额定输出电流 (也就是 140 % 过载能力) ，可以过载 3 s，并能提供 1.1 x 额定输出电流 (也就是 110 % 过载能力) ，可以过载 60 s， 
循环时间 300 s10 kW 到 250 kW:过载电流 1.5 x 额定输出电流(即 150 % 过载能力) ，可以过载 1 s 和 1.1 x 额定输出电流 (即 110 % 过载能力) ，可以过载 59 s， 循环时间 300 s过电压 / 欠电压保护逆变器过热保护用于 PTC 或者 KTY 的特殊直接连接，以保护电机接地故障保护短路保护I2t 电机热保护锁定电机保护停止防护参数互锁

转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩限制在大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。在加速时间设定过短时，电动机转矩也不会超过大设定值。驱动转矩大对起动有利，以设置为～%较妥。制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。

　　故障处理：为了避免此类故障的再次发生，应加强控制室的屏蔽，禁止在控制室使用等通讯工具。③西门子PLC（S7-300）的SF灯报警故障检查、分析：SF灯报警说明输入点有故障。故障处理：检查各个输入点工作状态，在检查时发现现场一台温度变送器没有输入信号，经处理后故障消失。 　　④PLC某个输入点外部没有被接通（即使拆开该输人端子上的连接线效果也相同），但该输入点实际已经被接通而且相应输入指示灯常亮故障分析：判断该端子的相邻端子已经被接通，而PLC的输入端子之间存在铁屑，导致了该输入点被接通，或该输入点已经被损坏故障处理：拆开PLC的所有输入端子的连线，发现输入端子排上存在。
　　如果PLC通过与变频器进行通讯来进行信息交换，可以有效地解决上述问题，通讯方式使用的硬件少，传送的信息量大，速度快，等特点可以有效地解决上述问题，另外，通过网络，可以连续地对多台变频器进行监视和控制，实现多台变频器之间的联动控制和同步控制，通过网络还可以实时的调整变频器的参数。

　　如制动转矩设定为%，可使加到主电容器的再生总量接近于，从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩设定为%时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸，应引起注意。加减速模式选择又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性非线性和S三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。

PM240 功率模块 FSGX
FSF 尺寸及以下的 PM240 功率模块都集成了内置的制动斩波器，外部制动电阻可以通 DCP/R1 和 R2（参见直流母线部件）直接接在变频器上。PM240 功率模块是为有保护要求的应用而设计的。如果与带有西门子变频器6SE6440-2UC33-0FA1
保护功能的控制单元联用， 那么所组成的变频器即为带有集成的保护功能的变频器（参见控制单元）。
外形尺寸为 FSA 的 PM240 的功率模块不包含带有内置 A 级波器的选型。因此在可选件中有一种底座式的滤波器以及符合 B 级滤波要求的滤波器可供选择（参见进线侧功率部件）。
外形尺寸为 FSB 和 FSC 的 PM240 功率模块包含带有和不带有内置 A 级滤波器的选型。要 B 级滤波要求，那么需要在带有 A 级滤波要求的PM240 功率模块的基础上再加装 B 级滤波器（参见进线侧功率部件）。
带有内置 A 级滤波器的功率模块只适合在 TN 电源中应用。不带内置滤波器的功率模块即可以用于接地的（TN，TT）电源，也可以用于中性点不接地的（IT）电源。
 

PM250 功率模块

 PM250 功率模块在能量再生状态（回馈制动）下能够将能量回馈的能力意味着能够将再生能量回馈给电网，而不是消耗在制动电阻上。这样不仅节省了柜体的安装空间，同时，也节省了接线的数量和工程设计和安装调试的时间。采用回馈制动还可以柜的散热。
创新的电路设计了电网谐波。电源的进线侧不再需要安装电抗器等选件。这也节省了安装空间以及工程和采购费用。PM250 功率模块是通过 PM-IF 接口与控制单元进行通讯的。
PM250 功率模块有以下的接口：
● PM-IF 接口用于 PM250 功率模块和控制单元之间的连接。PM250 功率模块同时通过一个集成的电源插接口为控制单元提供电源
● 电机的连接通过压紧螺丝或者螺钉
● 用于控制抱闸的抱闸输出继电器和抱闸继电器的驱动电路
● 2 x PE（保护地）连接