西门子6ES7223-1HF22-0XA8使用说明

 一、项目背景

    城市智能交通诱导系统的实施将在很大程度上解决城市道路拥挤的现象，减小了环境污染和交通事故的发生。本文主要介绍针对城市智能交通诱导系统而设计的无线数据通讯方案。

    城市智能交通诱导系统方案须考虑以下几个方面：

    1、完成智能交通远程站和中心控制系统之间的通讯网络要覆盖全市，以便将分布在全市各个监控点和中心站连接起来。

    2、完成远程通讯的终端设备。

    3、整个监控系统的网络结构简洁易懂，保持原有的工业自控网络的结构和方法，用户的使用和操作不受新方案的影响。

    二、解决方案

    1、通讯网络的选择

    1）传统智能交通采用的通讯方式主要有：有线数字专网、GSM短消息和数传电台。

    2）传统智能交通在通讯方面存在的局限性：施工困难，成本高；受地形、气候影响较大；运行费用高；光纤接入成本高；设备维护困难。

    3）无线通讯网络的优势

    CDMA通信方式的特点主要有：实时永远在线、支持TCP/IP协议、按liuliang计费，联通公司提供多种优惠资费方案，并且网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区。

    CDMA的通讯速率：CDMA1X平均上行80Kbps，平均下行113Kbps。

    2、关于完成远程通讯的终端设备

    该方案采用具有路由功能的无线数据终端InDTU131C，该设备利用2.5G/3G移动网络作为承载网络实现数据的远程无线传输，实现上下端双向通信，即实时将远程站的控制器PLC的数据传输到中心控制室内，同时上端系统通过控制软件随时管理控制下端设备。

    鉴于该项目的实时性和重要性，要求通信设备全年全天候24小时连续运行。

    3、关于整个系统的网络结构介绍

    1）道路上安装微波检测器，实时采集道路上各个车道的车liuliang、速度、占有率等交通流数据；

    2）交通数据通过与检测器相连的CDMA/GPRS无线终端InDTU将数据实时传送至市局中心数据服务器，并由工作人员进行分析和整理；

    3）交管局将交通路况信息通过CDMA/GPRS无线方式发送到分布在主要路段的电子公告板；

    4）电子公告板将信息以图形的方式显示，以供市民，驾驶员和交警出行参考。

    4、城市交通诱导系统网络结构图

城市交通诱导系统网络结构图

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    5、映翰通所提供方案具有以下优点：1、可随意分布和移动监测点；2、很容易地覆盖广大地域；3、工程建设周期短，节省建设费用；4、无线数据专网中的数据与外界隔离；5、无须二次开发，网络维护简单；6、基于广泛使用的标准TCP/IP协议；7、VPNtigao了数据的安全性和可靠性。

    三、无线数据终端产品功能和特点

    北京映翰通网络技术有限公司的InDTU130GPRS/EDGE/CDMA数据终端系列产品具备以下特点：1、功能上完成远程控制站串口设备和中心控制系统间的无线数据通信；2、支持GPRS/EDGE/CDMA1X网络；3、具备RS485/232/422接口；4、支持UDP，TCP数据格式；5、电话激活、本地数据激活、定时激活、定时下线；6、支持串口升级程序；7、支持长连接，短连接模式；8、域名寻址功能；9、外壳为卡轨式快速安装设计；10、防潮设计，抗干扰设计；11、适应工业需求,宽电压范围9-24VDC；12、商业级温度范围：-0°C~+60°C，工业级温度范围：-25°C~+65°C。

1 引言
在学习西门子的编程软件(SIMATIC STEP7，SIMATICWICC)过程中，如果只用STEP7编程和WINCC做图像的话，会比较枯燥乏味，大家可能都想找这样一个软件，就是能够实现STEP7程序的调试和WINCC的监控功能，下面就详细介绍实现这三个软件互联的方法。
硬件配置:STEP7 V5.2 STEP7 PLCSIM V5.2 WINCC V6.0。

2 实现步骤
2.1 工作前提
工作前提是WINCC组件(AS-OS Engineering STEP7符号服务器与对象管理器(默认已安装):(图1)。

图1 WINCC组件安装
2.2 程序举例说明
(1) 打开STEP7，新建一个项目，命名为TEST_5:(图2)。

图2 用STEP7新建项目
(2) 在项目下面插入一个S7 Program(1)，在Symbols里面声明将要使用的变量:(图3)。

图3 声明变量
(3) 组织OB1，双击OB1，在LAD/STL/FBD编辑器下面编辑一段程序:(图4)。单击保存。

图4 编辑程序

(4) 下载到模拟软件PLCSIM上
打开PLCSIM(以从程序中直接打开，也可以从STEP7中打开，单击 (图2)，在LAD/STL/FBD编辑器(图4)中单击，将程序下载到PLCSIM上，将运行模式调到RUN上(图5)，可调试程序了。

图5 将运行模式调到RUN
在图5的IB悬浮窗上将地址0和1选上，如图6，就可以看见QB的输出位QB0.0已经接通。

图6 选地址
2.3 建立与WINCC的连接
(1) 插入OS
在图2的项目名称TEST_5上单击右键，在弹出的选项中按Insert New bbbbbb->OS(如图7)，并将其改名为TEST_5。

图7 插入OS

(2) 修改变量控制属性
在图3的变量列表中，将View->Columns R，O，M，C，CC选中，然后选中全部的变量，将属性修改为如图8所示。然后单击保存后退出符号编辑器。

图8 修改变量控制属性
(3) 编译项目
在图7TEST_5上单击右键，选择Compile，如图9，单击Next-Next-Compile，出现如图10与图11所示画面。

图9 选择Compile

图10 选择Compile的编译画面1

图11 选择Compile的编译画面2
后会出现一个提示框，问是否需要查看日志，单击No，结束编译。

(4) 设置PG/PC Interface
在控制面板中，双击Set PG/PC Interface，设置如图12，在MPI的属性中，设置与PLCSIM(图5的右下角)的MPI地址相同。

图12 设置PG/PC Interface
(5) 运行WINCC
在STEP 7程序的存放目录中，找到所编译的WINCC项目(/S7Proj/TEST_5/wincproj/TEST_5)，打开WINCC项目(图13)，可以看见，在STEP7中的变量都已经传输到了WINCC的项目中了。

图13 运行WINCC
设置MPI的参数，右键单击S7$Program(1)，选择属性，在弹出对话框中左键单击属性，在连接参数对话框中，设置站地址和PLCSIM，PG/PC Interface的地址相同(图14)，编辑好一个画面，在画面上添加三个输入输出域，组态对话框和变量连接，然后激活WINCC，在PLCSIM中打开和关闭IB0.0，IB0.1，就可以看到WINCC画面的输出值与PLCSIM中的变量值一致(如图15)。

图14 设置MPI的参数

图15 WINCC画面的输出值

3 结束语
利用STEP7 PLCSIM实现了WINCC与STEP7之间的连接，可以实现程序的在线调试，检查程序，与WINCC的连接tigao了可视性。

　变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。如图1所示，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。 

　　图1 

　　1. 整流器  

　　它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。  

　　2. 中间电路，有以下三种作用：  

　　a. 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。  
　　b. 通过开关电源为各个控制线路供电。  
　　c. 可以配置滤波或制动装置以tigao变频器性能。  

　　3. 逆变器  

　　将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。  

　　4. 控制电路  

　　它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是：  

　　a. 利用信号来开关逆变器的半导体器件。  
　　b. 提供操作变频器的各种控制信号。  
　　c. 监视变频器的工作状态，提供保护功能。 

　　在现场对变频器以及周边控制装置的进行操作的人员，如果对一些常见的故障情况能作出判断和处理，就能大大tigao工作效率，并且避免一些不必要的损失。为此，我们总结了一些变频器的基本故障，供大家作参考。以下检测过程无需打开变频器机壳，仅仅在外部对一些常见现象进行检测和判断。 

　　现象检测办法和判断  

　　1， 上电跳闸或变频器主电源接线端子部分出现火花。  
断开电源线，检查变频器输入端子是否短路，检查变频器中间电路直流侧端子P、N是否短路。可能原因是整流器损坏或中间电路短路。  

　　2， 上电无显示  

　　断开电源线，检查电源是否是否有缺相或断路情况，如果电源正常则再次上电后则检查检查变频器中间电路直流侧端子P、N是否有电压，如果上述检查正常则判断变频器内部开关电源损坏。3， 开机运行无输出（电动机不启动）  

　　断开输出电机线，再次开机后观察变频器面板显示的输入频率，同时测量交流输出端子。可能原因是变频器启动参数设置或运行端子接线错误、也可能是逆变部分损坏或电动机没有正确链接到变频器。  

　　4， 运行时“过电压”保护，变频器停止输出  

　　检查电网电压是否过高，或者是电机负载惯性太大并且加减速时间太短导致的制动问题，请参考第8条。  

　　5， 运行时“过电流”保护，变频器停止输出  

　　电机堵转或负载过大。可以检查负载情况或适当调整变频器参数。如无法奏效则说明逆变器部分出现老化或损坏。  

　　6， 运行时“过热”保护，变频器停止输出  

　　视各品牌型号的变频器配置不同，可能是环境温度过高超过了变频器允许限额，检查散热风机是否运转或是电动机过热导致保护关闭。  

　　7， 运行时“接地”保护，变频器停止输出  

　　参考操作手册，检查变频器及电机是否可靠接地，或者测量电机的绝缘度是否正常。  

　　8， 制动问题（过电压保护）  

　　如果电机负载确实过大并需要在短时间内停车，则需购买带有制动单元的变频器并配置相当功率的制动电阻。如果已经配置了制动功能，则可能是制动电阻损坏或制动单元检测失效。  

　　9， 变频器内部发出腐臭般的异味  

　　切勿开机，很可能是变频器内部主滤波电容有破损漏液现象。

一、 S7-200PLC内部RS485接口电路图：电路图见附件
图中R1、R2是阻值为10欧的普通电阻，其作用是防止RS485信号D+和D-短路时产生过电流烧坏芯片，Z1、Z2是钳制电压为6V，大电流为10A的齐纳二极管，24V电源和5V电源共地未经隔离，当D+或D-线上有共模干扰电压灌入时，由桥式整流电路和Z1、Z2可将共模电压钳制在±6.7V，从而保护RS485芯片SN75176（RS485芯片的允许共模输入电压范围为：-7V～+12V）。该保护电路能承受共模干扰电压功率为60W，保护电路和芯片内部没有防静电措施。



　　二、常发生的故障现象分析：
　　当PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通信时时有通信口损坏现象发生，较常见的损坏情况如下：
　　●R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好。这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受大10A电流的冲击，而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为：102×10=1000W，当然会将其烧断。
　　●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的动作速度造成的，静电无处不在，仅人体模式也会产生±15kV的静电。
　　●Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。
　　由以上分析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成，产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂，如由于PLC内部24V电源和5V电源共地，24V电源的输出端子L+、M为其它设备混合供电可能导致地电位变化，从而造成共模电压超出允许范围。所以EIA-485标准要求将各个RS485接口的信号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等，消除地线环流！
　　当带电插拔未隔离的连接电缆时，由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件，插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。
　　连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入到PLC，总线上连接的设备站点数越多，产生瞬态过电压的因素也越多。
　　当通信线路较长或有室外架空线时，雷电必然会在线路上造成过电压，其能量往往是巨大的，常有用户沮丧地说：“联网的几十台PLC全部遭打坏了！”。
　　三、 解决办法：
　　1、从PLC内部考虑：
　　●采用隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离，分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的PROFIBUS接口均是如此。
　　●选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，这些芯片价格一般在十几元至几十元，而SN75176的价格仅为1.5元。
　　●采用响应速度更快、承受瞬态功率更大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，承受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。
　　●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通信，当受到浪涌冲击时，大电流流过PTC和保护器件TVS（或BL），PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流迅速减小。
　　2、从PLC外部考虑：
　　● 使用隔离的PC/PPI电缆，尽量不用廉价的非隔离电缆（特别是在工业现场）。西门子公司早期出产的PC/PPI电缆（6ES7 901-3BF00-0XA0）是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了！
　　● PLC的RS485口联网时采用隔离的总线连接器.
　　● 与PLC联网的第三方设备，如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离，这样各RS485节点之间就无“电”的联系，也无地线环流产生，即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。
　　● RS485通信线采用PROFIBUS总线专用屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并后接大地。
　　● 对于有架空线的系统，总线上好设置专门的防雷击设施。

找到了解决S7-200通讯口损坏的办法了

在我们单位众多的S7-200PLC中，不时有通讯口损坏，致使不能连接PC或不能进行通讯，在对PLC解体时发现，在PLC通讯口出有一芯片－－75176，这就是通讯接口芯片，在芯片周围有5个FB，标识FB1~FB5，这其实就是5个保险，在通讯连不上时，一般就是这5个保险中的某个烧毁了，可用同等型号的保险代替，也可用导线直接短路。一般就能解决问题。不过更换时要注意，由于元件时贴片的，十分小，空间也小，所以焊接时注意不要短路。