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西门子CPU312中央控制器 西门子CPU312中央控制器
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上海隆彦自动化科技有限公司 在经营活动中精益求精,具备如下业务优势:
SIEMENS 可编程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC:S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
2、 逻辑控制模块 LOGO!230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP直流电源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并联.
4、HMI 触摸屏TD200 TD400C K-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
SIEMENS 交、直流传动装置
1、 交流变频器 MICROMASTER系列:MM420、MM430、MM440、G110、G120.
MIDASTER系列:MDV
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列
SIEMENS 数控 伺服
SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120
西门子CPU312中央控制器
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西门子是全球较大的电气化公司自1872年进入中国以来卓越的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持,目前西门子在中国已经有6家分公司如:苏州电器、南京电机、上海、武汉、大连、成都西门子在中国已拥有64个办事处,2014年西门子在中国的销售额就高达720亿人民币不包括(中国香港,中国澳门,中国**)的销售额。
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1、 交流变频器 MICROMASTER系列:MM、MM420、MM430、MM440、ECO
MIDASTER系列:MDV
6SE70系列(FC、VC、SC)
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列
SIEMENS 数控 伺服
1、840D、802S/C、802SL、828D 801D :6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,
2、伺服驱动: 6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128
3、1FT5/1FK6/1FT6/1FK7/1PH系列等伺服电机
本公司代理西门子工控产品, DP总线电缆接头、PLC系列:S7-200、S7-200CN、S7-200Smart、S7-300、S7-400、S7-1200,触摸屏、变频器、伺服电机、数控系统、开关电源
6ES7312-1AE14-0AB0
相似图像 SIMATIC S7-300, CPU 312 CPU WITH MPI INTERFACE, INTEGRATED 24 V DC POWER SUPPLY 32 KBYTE WORKING MEMORY, MICRO MEMORY CARD NECESSARY
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(SIEMENS) 诚信走天下,走遍天下有朋友;虚伪的人,踏破铁鞋无知己。
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扩展
若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时,则可对 S7-300(除 CPU 312 和 CPU 312C 外)进行扩展:
机械装置 | |
连接技术 | 螺栓连接 |
接口/电源输入 | L, N, PE: 每 0.5 ... 2.5 mm2 1个螺钉型端子 单芯/多股 |
接口/输出 | L+, M: 每 0.5... 2.5 mm2 3个螺钉型端子 |
接口/辅助触点 | - |
宽度 / 外壳的 | 60 mm |
高度 / 外壳的 | 125 mm |
深度 / 外壳的 | 120 mm |
安装宽度 | 60 mm |
安装高度 | 205 mm |
重量,大约 | 0.6 kg |
产品特点 / 外壳的 / 可顺序排列的壳体 | 是 |
固定类型 / 墙壁安装 | 否 |
固定类型 / 导轨安装 | 否 |
固定类型 / S7-300 异型汇流排安装 | 是 |
安装 | 可安装在S7 导轨上 |
机械附件 | 标准导轨安装适配器 (6EP1971-1BA00) |
其他说明 | 在额定输入电压和环境温度25℃的参数(除非另有规定) |
西门子CPU312中央控制器
西门子PLC将英寸转换为厘米参考梯形图和指令表程序
(1)掌握算术运算指令和数据转换指令的应用。
(2)掌握建立状态表及通过强制调试程序的方法。
(3)掌握在工程控制中,进行运算单位转换的的方法及步骤。
将英寸转换成厘米,已知C10的当前值为英寸的计数值,1英寸=2.54厘米。
分析:将英寸转换为厘米的步骤为:将C10中的整数值英寸→双整数英寸→实数英寸→实数厘米→整数厘米。参考程序如图5-22所示。
//(VD4)=2.54
LD SM0.1
MOVR 2.54, VD4
// 将计数器数值(英寸)载入AC1
LD I0.0
ITD C10 AC1
// 将数值转换为实数
DTR AC1 VD0
MOVR VD0 VD8
// 乘以2.54(转换为厘米)
*R VD4 VD8
// 将数值转换回整数
ROUND VD8 VD12
注意:在程序中VD0、VD4、VD8、VD12,都是以双字(4个字节)编址的。
(1)创建状态表
用鼠标右键单击目录树中的状态表图标或单击已经打开的状态表,将弹出一个窗口,在窗口中选择“插入状态表”选项,可创建状态表。在状态表的地址列输入地址I0.0、C10、AC1、VD0、VD4、VD8、VD12。
(2)起动状态表
与可编程控制器的通信连接成功后,用菜单“调试→状态表”或单击工具条上的状态表图标,可起动状态表,再操作一次关闭状态表。状态表被起动后,编程软件从PLC读取状态信息。
(3)用状态表强制改变数值
通过强制C,模拟逻辑条件,方法是在显示状态表后,在状态表的地址列中选中“C”操作数,在“新数值”列写入模拟数值,然后单击工具条的“强制”图标,被强制的数值旁边将显示锁定图标。
(4)在完成对“C”的“新数值”列的改动后,可以使用“全部写入”,将所有需要的改动发送至PLC。
(5)运行程序并通过状态表监视操作数的当前值,记录状态表的数据。
PLC控制系统的一般结构和故障类型
PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成,如图1所示。输入部分包括控制面板和输入模板;采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器;CPU作为系统的核心,完成接收数据,处理数据,输出控制信号;输出部分有的系统用到DA模板,将输出信号转换为模拟量信号,经过功放驱动执行器;大多数系统直接将输出信号给输出模板,由输出模板驱动执行器工作;通讯部分由通讯模板和上位机组成。
因为PLC本身的故障可能性极小,系统的故障主要来自外围的元部件,所以它的故障可分为如下几种:
(1)输入故障,即操作人员的操作失误;
■传感器故障;
■执行器故障;
■PLC软件故障
这些故障,都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测,对故障进行预报和处理。
PLC控制系统的故障诊断方法
PLC控制系统故障的宏观诊断
故障的宏观诊断就是根据经验,参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下:
■是否为使用不当引起的故障,如属于这类故障,则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。
■如果不是使用故障,则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布,依次检查、判断故障。首先检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障:然后检查PLC的I/O模板是否有故障:**后检查PLC的CPU是否有故障。
■在检查PLC本身故障时,可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。
■采取上述步骤还检查不出故障部位和原因,则可能是系统设计错误,此时要重新检查系统设计,包括硬件设计和软件设计。
PLC控制系统的故障自诊断
故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面,是提高系统可靠性必须考虑的重要问题。自诊断主要采用软件方法判断故障部分和原因。不同控制系统自诊断的内容不同。PLC有很强的自诊断能力,当PLC出现自身故障或外围设备故障,都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来查找。
总体诊断
根据总体检查流程图找出故障点的大方向,逐渐细化,以找出具体故障,如图2所示。
电源故障诊断
电源灯不亮,需对供电系统进行诊断.如果电源灯不亮,首先检查是否有电,如果有电,则下一步就检查电源电压是否合适,不合适就调整电压,若电源电压合适,则下一步就是检查熔丝是否烧坏,如果烧坏就更换熔丝检查电源,如果没有烧坏,下一步就是检查接线是否有误,若接线无误,则应更换电源部件.
运行故障诊断
电源正常,运行指示灯不亮,说明系统已因某种异常而终止了正常运行。检查流程如图3所示.
图3 运行故障诊断流程图
输入输出故障诊断
输人输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道,其是否正常工作,除了和输入输出单元有关外,还与联接配线、接线端子、保险丝等元件状态有关。
出现输入故障时,首先检查LED电源指示器是否响应现场元件(如按钮、行程开关等)。如果输入器件被激励(即现场元件已动作),而指示器不亮,则下一步就应检查输入端子的端电压是否达到正确的电压值。若电压值正确,则可替换输入模块。若一个LED逻辑指示器变暗,而且根据编程器件监视器、处理器未识别输入,则输入模块可能存在故障。如果替换的模块并未解决问题且连接正确,则可能是I/O机架或通信电缆出了问题。
出现输出故障时,首先应察看输出设备是否响应LED状态指示器。若输出触点通电,模块指示器变亮,输出设备不响应。那么,首先应检查保险丝或替换模块。若保险丝完好,替换的模块未能解决问题,则应检查现场接线。若根据编程设备监视器显示一个输出器被命令接通,但指示器关闭,则应替换模块。
在诊断输入/输出故障时,**方法是区分究竟是模块自身的问题,还是现场连接上的问题。如果有电源指示器和逻辑指示器,模块故障易于发现。通常,先是更换模块,或测量输入或输出端子板两端电压测量值正确,模块不响应,则应更换模块。若更换后仍无效,则可能是现场连接出问题了。输出设备截止,输出端间电压达到某一预定值,就表明现场连线有误。若输出器受激励,且LED指示器不亮,则应替换模块。如果不能从I/O模块中查出问题,则应检查模块接插件是否接触不良或未对准。**后,检查接插件端子有无断线,模块端子上有无虚焊点。
指示诊断
LED状态指示器能提供许多关于现场设备、连接和I/O模块的信息。大部分输入/输出模块至少有一个指示器。输入模块常设电源指示器,输出模块则常设一个逻辑指示器。
对于输入模块,电源LED显示表明输入设备处于受激励状态,模块中有一信号存在。该指示器单独使用不能表明模块的故障。逻辑LED显示表明输入信号已被输入电路的逻辑部分识别 。如果逻辑和电源指示器不能同时显示,则表明模块不能正确地将输入信号传递给处理器。输出模块的逻辑指示器显示时,表明模块的逻辑电路已识别出从处理器来的命令并接通。除了逻辑指示器外,一些输出模块还有一只保险丝熔断指示器或电源指示器,或二者兼有。保险丝熔断指示器只表明输出电路中的保护性保险丝的状态;输出电源指示器显示时,表明电源已加在负载上。像输入模块的电源指示器和逻辑指示器一样,如果不能同时显示,表明输出模块就有故障了。
PLC扫描工作原理
当PLC运行时,是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的,需要执行众多的操作,但CPU不可能同时去执行多个操作,它只能按分时操作(串行工作)方式,每一次执行一个操作,按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快,所以从宏观上来看,PLC外部出现的结果似乎是同时(并行)完成的。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。
用扫描工作方式执行用户程序时,扫描是从**条程序开始,在无中断或跳转控制的情况下,按程序存储顺序的先后,逐条执行用户程序,直到程序结束。然后再从头开始扫描执行,周而复始重复运行。
PLC的扫描工作方式与电器控制的工作原理明显不同。电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式,如果某个继电器的线圈通电或断电,那么该继电器的所有常开和常闭触点不论处在控制线路的哪个位置上,都会立即同时动作;而PLC采用扫描工作方式(串行工作方式),如果某个软继电器的线圈被接通或断开,其所有的触点不会立即动作,必须等扫描到该时才会动作。但由于PLC的扫描速度快,通常PLC与电器控制装置在I/O的处理结果上并没有什么差别。
PLC执行程序的过程分为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段,如图1所示。
图1 PLC执行程序过程示意图
1.输入采样阶段
在输入采样阶段,PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样,并存入输入映象寄存器中,此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段,在程序执行阶段或其它阶段,即使输入状态发生变化,输入映象寄存器的内容也不会改变,输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。
2.程序执行阶段
在程序执行阶段,PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示,则总是按先上后下,先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时,则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时,PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出,根据用户程序进行运算,运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说,其内容会随程序执行的过程而变化。
3.输出刷新阶段
当所有程序执行完毕后,进入输出处理阶段。在这一阶段里,PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态(输出继电器状态)转存到输出锁存器中,并通过一定方式输出,驱动外部负载。
因此,PLC在一个扫描周期内,对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁,直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样,即在一个扫描周期内,集中一段时间对输入状态进行采样。
在用户程序中如果对输出结果多次赋值,则**后一次有效。在一个扫描周期内,只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出,对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。
对于小型PLC,其I/O点数较少,用户程序较短,一般采用集中采样、集中输出的工作方式,虽然在一定程度上降低了系统的响应速度,但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离,从根本上提高了系统的抗干扰能力,增强了系统的可靠性。
而对于大中型PLC,其I/O点数较多,控制功能强,用户程序较长,为提高系统响应速度,可以采用定期采样、定期输出方式,或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。
从上述分析可知,当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应,需要一段时间,这种现象称为PLC输入/输出响应滞后。对一般的工业控制,这种滞后是完全允许的。应该注意的是,这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成,更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟,以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟,同时还与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。
用PLC和变频器实现石油气压缩机的自动控制
一 工艺要求
(1)正常生产过程中,2台压缩机应至少有1台运行,即使在相互切换时,也不允许发生两台机器全部停止的现象。
(2)保持压缩机出口压力在预定值上。
(3)能实现对压缩机运行状态进行分析,以实现预测性检修。
二 系统控制原理
(1)工艺专业设定压缩机管网正常出口压力为P1,而现场实际测定压力为P2,根据ΔP(=P2-P1)值大小由PLC内PID功能模块进行PID运算,控制变频器来改变电动机转速,达到所要求的压力。当ΔP>0时,现场压力偏高,则提高变频器输出频率,使电动机转速加快,提高实际风压;当ΔP<0时,现场压力偏低,则使转速降低,ΔP减小。这样不断调整,使ΔP趋于0,现场实际压力在设定压力附近波动,保证压力稳定。系统结构如图1。
(2)压缩机长期运行,造成各部件间隙变大,这样引起的振动会越来越大,容易造成压缩机各部件的损坏。由PLC对现场振动情况进行判断分析,可提前对压缩机进行计划性维护保养,这样可大大延长设备的使用寿命,提高设备运行可靠性,减少设备故障引起的非计划性停车。
三 设计方案
该方案主要由1台Siemens ECO1-7500/3变频器、1台S7-200型PLC(CPU215/216,配套EM235扩展模块)以及接触器、操作按钮、1台现场压力变送器和2台振动测量装置(振动变送器)组成,用PLC实现压缩机出口压力单回路闭环PID控制以及压缩机起动、停止、切换、故障处理等各种电气控制功能,由振动变送器对压缩机状态进行监控分析,以实现预测性维护维修。主回路如图2。
(1)PID运算功能的实现
S7-200系列中CPU215/216具有32位浮点运算指令和内置PID调节运算指令等特殊功能。使用时,只需在PLC内存中填写1张PID控制参数表(见下表),再执行指令:PID TABLE, LOOP,即可完成PID运算。其中操作数TABLE使用变量存储器VBx,用来指明控制环的起始地址;操作数LOOP是控制环号(常数,0~7)。编号为2、4、5、6、7的参数固定不变,可在PLC主程序中设定;编号为1、3、8、9的参数具有实时性,须在调用PID指令时填入。
由于S7-200输入和输出为开关量,而变频器、压力变送器和振动变送器的信号为模拟量,因此EM235模块要实现D/A转换。一个EM235模块可同时扩展3路模拟量输入通道(接1路压力信号,2路振动信号)和1路模拟量输出通道(接至变频器)。
(2)起动
M1和M2各有两种起动方式,可通过转换开关选择变频/工频起动方式。
(3)运行
正常情况下,电动机M1处于变频调速状态,电动机M2处于停机备用状态。现场压力变送器检测管网出口压力(4~20mA模拟量信号),并与预定值相比较,经PLC内部专用PID指令进行运算,得到变频器所需频率信号,自动调节电动机转速,达到所需管网压力。
(4)停止
按下“停止按钮”,PLC控制所有接触器断开,变频器停止工作。
(5)切换
当需从电动机M1切换到M2时,接触器KM2断开,KM1闭合,此时电动机M1工作在工频下,在变频器完全停止后,KM4闭合,变频器重新起动,电动机M2在变频器驱动下起动;完全起动后,KM1断开,电动机M1停止,切换操作结束。电动机M2切换到M1过程类似。
(6)报警及故障自诊断
通过PLC内部程序设定报警及联锁保护,一旦出现故障立即停止相应操作并报警。对于故障自诊断功能,考虑到成本问题,未设计上位机,只设置相应故障代码,通过4位数码管显示,使维修人员可根据故障信息方便查找到故障点。如:(a)压缩机油压低、水压低等故障信号,可由现场防爆电接点压力表测得,直接送至PLC,由PLC控制实现声光报警和延时停车;(b)增设现场振动传感器,并将信号送至PLC,对压缩机运行状况进行显示和诊断。
四 几点体会和设计中应注意的问题
(1)采用变频控制后,实现了压缩机的软起动,减小了起动电流对电网的冲击;节电效果明显,1年内可回收全部投资。
(2)采用PLC后,组成闭环自控系统,实现自动调节,运行更加稳定可靠。
(3)变频器、PLC、接触器等可安装在一台控制柜内,可就地或远控操作,方式简单灵活。
(4)系统可扩展性较好。若有多台压缩机在变频/工频供电方式下运行时,只需将增加信息或信号引至PLC,即可实现整个系统的自动控制;若生产需要,本系统也可方便接入DCS或上位机,建立人机界面的监控系统等。
(5)预测性维护检修可大大延长压缩机使用寿命,提高可靠性,减少停车损失,降低运行费用。
(6)PLC控制电动机在变频/工频供电方式下切换时,须保证各接触器闭合和断开顺序以及足够的延时,以防止电动机绕组产生的感应电动势加载到变频器的输出逆变桥上,造成损坏。
(7)PLC须实现KM2和KM4间的互锁,以防止2台电动机同时变频起动,使变频器因过载而损坏。
(8)因2台电动机会在短时间内分别在工频和变频下同时运行,故变频控制柜的总电源开关需按2台电动机负载量考虑。
为什么说用PLC实现对系统的控制是非常可靠的
用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施,确保它能可靠工作。事实上,如果PLC工作不可靠,就无法在工业环境下运用,也就不成其为PLC了。
1·在硬件方面:
PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且,CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰,能正常地工作。
PLC使用的元器件多为无触点的,而且为高度集成的,数量并不太多,也为其可靠工作提供了物质基础。
在机械结构设计与制造工艺上,为使PLC能安全可靠地工作,也采取了很多措施,可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度,有的PLC可高达80--90度。
有的PLC的模块可热备,一个主机工作,另一个主机也运转,但不参与控制,仅作备份。一旦工作主机出现故障,热备的可自动接替其工作。
还有更进一步冗余的,采用三取一的设计,CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作,**终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的机率几乎为零,做到万无一失。当然,这样的系统成本是很高的,只用于特别重要的场合,如铁路车站的道叉控制系统。
2.在软件方面:
PLC的工作方式为扫描加中断,这既可保证它能有序地工作,避免继电控制系统常出现的"冒险竞争",其控制结果总是确定的;而且又能应急处理急于处理的控制,保证了PLC对应急情况的及时响应,使PLC能可靠地工作。
为监控PLC运行程序是否正常,PLC系统都设置了"看门狗"(Watchingdog)监控程序。运行用户程序开始时,先清"看门狗"定时器,并开始计时。当用户程序一个循环运行完了,则查看定时器的计时值。若超时(一般不超过100ms),则报警。严重超时,还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时,则重复起始的过程,PLC将正常工作。显然,有了这个"看门狗"监控程序,可保证PLC用户程序的正常运行,可避免出现"死循环"而影响其工作的可靠性。
PLC还有很多防止及检测故障的指令,以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序,对PLC的工作状况,以及PLC所控制的系统进行监控,以确保其可靠工作。
PLC每次上电后,还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的,用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。
正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施,才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上;出了故障平均修复时间也很短,几小时以至于几分钟即可。
曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中,多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因,即把PLC能可靠工作,作为它的**指标。