西门子22KW变频器6SE64402UD322DB1 西门子22KW变频器6SE64402UD322DB1
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SIEMENS 上海隆彦智能科技有限公司
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Overview
1FK7电机为永磁激励同步电机，结构极为紧凑。 现有的各种选件、变速箱和编码器、加上扩大了的产品范围意味着 1FK7 电机能够较为理想地适合于任何用途。 因此它们同样能满足日益增长的、采用**技术的机器的要求。
1FK7电机与SINAMICS S120 驱动系统共同使用，就可形成功能强大的高性能系统。 根据应用用于速度和位置控制的集成编码器系统可以分为：
这种电机被设计为工作时无需外冷，由电机表面进行散热。 1FK7电机具有高的过载能力。
1FK7电机与SINAMICS S120 驱动系统共同使用，就可形成功能强大的高性能系统。 根据应用用于速度和位置控制的集成编码器系统可以分为：
这种电机被设计为工作时无需外冷，由电机表面进行散热。 1FK7电机具有高的过载能力。
1FK7 紧凑型电机的优点：
-
因极高功率密度而实现节省空间安装
-
可用于普遍应用
-
电机系列范围宽
- 因极高功率密度而实现节省空间安装
- 可用于普遍应用
- 电机系列范围宽
1FK7高动态电机可实现：
-
由于转子的惯性矩小，因而具有极高的动态响应能力
- 由于转子的惯性矩小，因而具有极高的动态响应能力
1FK7 高动态性能型电机提供：
-
可靠的闭环控制属性，适用于高或可变负载转动惯量
-
补偿干扰所需的优化和调试费用**少
- 可靠的闭环控制属性，适用于高或可变负载转动惯量
- 补偿干扰所需的优化和调试费用**少
Area of application
-
机床
-
机械手和搬运系统
-
木材、玻璃制品、陶瓷和石材加工
-
包装、塑料和纺织机械
-
辅助轴
西门子22KW变频器6SE64402UD322DB1
FANUC PLC基本指令的综合运用梯形图举例
综合运用FANUC PLC基本指令的例子，来说明梯形图与指令代码的应用，此例子把12条基本指令都用到了。图1是梯形图的例子，表1是针对图1的梯形图，用编程器向PLC输入的程序编码表。
图1 梯形图举例
表1 梯形图1的编码表
序号
指令
地址号位数
备注
运算结果状态
ST2
ST1
ST0
1
RD
1.0
2
AND.NOT
1.1
3
RD.NOT.STK
1.4
4
AND.NOT
1.5
5
OR.STK
6
RD.STK
1.2
7
AND
1.3
8
RD.STK
1.6
9
CNS.NOT
1.7
10
OR.STK
11
AND.STK
（）
（）
12
WRT
15.0
（）
（）
13
WRT.NOT
15.1
（）
（）
14
RD.NOT
2.0
15
OR
2.1
16
OR.NOT
2.2
17
WRT
15.2
基于西门子PLC的水塔水位控制梯形图
用PLC构成水塔水位控制系统,如图39所示。在模拟控制中，用按钮SB来模拟液位传感器，用L1、L2指示灯来模拟抽水电动机。
图39 水塔水位控制示意图
1. 控制要求
按下SB4，水池需要进水，灯L2亮；直到按下SB3，水池水位到位，灯L2灭；按SB2，表示水塔水位低需进水，灯L1亮，进行抽水；直到按下SB1，水塔水位到位，灯L1灭，过2秒后，水塔放完水后重复上述过程即可。
2. I/O分配
输入 输出
SB1：I0.1 L1：Q0.1
SB2：I0.2 L2：Q0.2
SB3：I0.3
SB4：I0.4
3. 程序设计
水塔水位控制的梯形图参考程序如图40所示。
图40 水塔水位控制梯形图
4. 程序的调试和运行
输入梯形图程序并按控制要求调试程序。
例说PLC编程语言的形式
**常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。
虽然一些**的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的高级语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。
编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。
指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统
程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。
梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。**后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。下图是三菱公司的FX2N系列产品的**简单的梯形图例：
它有两组，**组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个END指令，用以 结束程序。
梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为：
地址 指令 变量
0000 LD X000
0001 OR X010
0002 AND NOT X001
&nbs
p; 0003 OUT Y000
0004 END
反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。
梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出（OUT）指令，对应于继电器的线圈，而输入指令（如LD，AND，OR）对应于接点，互锁指令（IL、ILC）可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。
有了这个对应关系，用PLC程序代表继电逻辑是很容易的。这也是PLC技术对传统继电控制技术的继承。
移植设计法的PLC编程步骤
1．分析原有系统的工作原理
了解被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
2．PLC的I/O分配
确定系统的输入设备和输出设备，进行PLC的I/O分配，画出PLC外部接线图。
3．建立其它元器件的对应关系
确定继电器电路图中的中间继电器、时间继电器等各器件与PLC中的辅助继电器和定时器的对应关系。
以上（2）和（3）两步建立了继电器电路图中所有的元器件与PLC内部编程元件的对应关系，对于移植设计法而言，这非常重要。在这过程中应该处理好以几个问题：
1）继电器电路中的执行元件应与PLC的输出继电器对应，如交直流接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯等；
2）继电器电路中的主令电器应与PLC的输入继电器对应，如按钮、位置开关、选择开关等。热继电器的触点可作为PLC的输入，也可接在PLC外部电路中，主要是看PLC的输入点是否富裕。注意处理好PLC内、外触点的常开和常闭的关系。
3）继电器电路中的中间继电器与PLC的辅助继电器对应；
4）继电器电路中的时间继电器与PLC的定时器或计数器对应，但要注意：时间继电器有通电延时型和断电延时型两种，而定时器只有“通电延时型”一种。
4．设计梯形图程序
根据上述的对应关系，将继电器电路图“翻译”成对应的“准梯形图”，再根据梯形图的编程规则将“准梯形图”转换成结构合理的梯形图。对于复杂的控制电路可划整为零，**行局部的转换，**后再综合起来。
5．仔细校对、认真调试
对转换后的梯形图一定要仔细校对、认真调试，以保证其控制功能与原图相符。
1．卧式镗床继电器控制系统分析
如图5-51所示为某卧式镗床继电器控制系统的电路图，包括主电路、控制电路、照明电路和指示电路。镗床的主轴电机M1是双速异步电动机，中间继电器KA1和KA2控制主轴电机的起动和停止，接触器KM1和KM2控制主轴电机的正反转，接触器KM4、KM5和时间继电器KT控制主轴电机的变速，接触器KM3用来短接串在定子回路的制动电阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是变速操纵盘上的限位开关，SQ5和SQ6是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关，SQ7和SQ8是镗头架和工作台的正、反向**移动开关。
图5-51 卧式镗床的继电器控制电路
2．画PLC外部接线图
改造后的PLC控制系统的外部接线图中，主电路、照明电路和指示电路同原电路不变，控制电路的功能由PLC实现，PLC的I/O接线图如图5-52所示。
图5-52 卧式镗床PLC控制系统I/O接线图
3．设计梯形图
根据PLC的I/O对应关系，再加上原控制电路（图5-51）中KA1、KA2和KT分别与PLC内部的M300、M301和T0相对应，可设计出PLC的梯形图如图5-53所示。
图5-53 卧式镗床PLC控制系统的梯形图
设计过程中应注意梯形图与继电器电路图的区别。梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序，PLC梯形图是串行工作的，而在继电器电路图中，各电器可以同时动作（并行工作）。
移植设计法主要是用来对原有机电控制系统进行改造，这种设计方法没有改变系统的外部特性，对于操作工人来说，除了控制系统的可靠性提高之外，改造前后的系统没有什么区别，他们不用改变长期形成的操作习惯。这种设计方法一般不需要改动控制面板及器件，因此可以减少硬件改造的费用和改造的工作量。
PLC控制系统设计时应遵循的主要步骤和内容
（1）工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。
（2）选择合适的PLC类型
在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：
1 功能的选择。 对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。
2 I/O点数的确定。 统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
3 内存的估算。 用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。
（3）分配I/O点。 分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
（4）程序设计。 对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。
（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。 设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。
（6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可**行分段调试，然后连接起来总调。
（7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。
- 机床
- 机械手和搬运系统
- 木材、玻璃制品、陶瓷和石材加工
- 包装、塑料和纺织机械
- 辅助轴
西门子22KW变频器6SE64402UD322DB1
FANUC PLC基本指令的综合运用梯形图举例
综合运用FANUC PLC基本指令的例子，来说明梯形图与指令代码的应用，此例子把12条基本指令都用到了。图1是梯形图的例子，表1是针对图1的梯形图，用编程器向PLC输入的程序编码表。
图1 梯形图举例
表1 梯形图1的编码表
|
序号 |
指令 |
地址号位数 |
备注 |
运算结果状态 |
||
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ST2 |
ST1 |
ST0 |
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|
1 |
RD |
1.0 |
|
|
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2 |
AND.NOT |
1.1 |
|
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3 |
RD.NOT.STK |
1.4 |
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4 |
AND.NOT |
1.5 |
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5 |
OR.STK |
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6 |
RD.STK |
1.2 |
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7 |
AND |
1.3 |
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8 |
RD.STK |
1.6 |
|
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|
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9 |
CNS.NOT |
1.7 |
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|
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10 |
OR.STK |
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11 |
AND.STK |
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（
（ |
|
12 |
WRT |
15.0 |
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|
（
（ |
|
13 |
WRT.NOT |
15.1 |
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|
|
（
（ |
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14 |
RD.NOT |
2.0 |
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15 |
OR |
2.1 |
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16 |
OR.NOT |
2.2 |
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17 |
WRT |
15.2 |
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基于西门子PLC的水塔水位控制梯形图
用PLC构成水塔水位控制系统,如图39所示。在模拟控制中，用按钮SB来模拟液位传感器，用L1、L2指示灯来模拟抽水电动机。
图39 水塔水位控制示意图
1. 控制要求
按下SB4，水池需要进水，灯L2亮；直到按下SB3，水池水位到位，灯L2灭；按SB2，表示水塔水位低需进水，灯L1亮，进行抽水；直到按下SB1，水塔水位到位，灯L1灭，过2秒后，水塔放完水后重复上述过程即可。
2. I/O分配
输入 输出
SB1：I0.1 L1：Q0.1
SB2：I0.2 L2：Q0.2
SB3：I0.3
SB4：I0.4
3. 程序设计
水塔水位控制的梯形图参考程序如图40所示。
图40 水塔水位控制梯形图
4. 程序的调试和运行
输入梯形图程序并按控制要求调试程序。
例说PLC编程语言的形式
**常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。
虽然一些**的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的高级语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。
编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。
指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统
程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。
梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。**后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。下图是三菱公司的FX2N系列产品的**简单的梯形图例：
梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为：
地址 指令 变量
0000 LD X000
0001 OR X010
0002 AND NOT X001
&nbs
p; 0003 OUT Y000
0004 END
反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。
梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出（OUT）指令，对应于继电器的线圈，而输入指令（如LD，AND，OR）对应于接点，互锁指令（IL、ILC）可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。
有了这个对应关系，用PLC程序代表继电逻辑是很容易的。这也是PLC技术对传统继电控制技术的继承。
移植设计法的PLC编程步骤
1．分析原有系统的工作原理
了解被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
2．PLC的I/O分配
确定系统的输入设备和输出设备，进行PLC的I/O分配，画出PLC外部接线图。
3．建立其它元器件的对应关系
确定继电器电路图中的中间继电器、时间继电器等各器件与PLC中的辅助继电器和定时器的对应关系。
以上（2）和（3）两步建立了继电器电路图中所有的元器件与PLC内部编程元件的对应关系，对于移植设计法而言，这非常重要。在这过程中应该处理好以几个问题：
1）继电器电路中的执行元件应与PLC的输出继电器对应，如交直流接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯等；
2）继电器电路中的主令电器应与PLC的输入继电器对应，如按钮、位置开关、选择开关等。热继电器的触点可作为PLC的输入，也可接在PLC外部电路中，主要是看PLC的输入点是否富裕。注意处理好PLC内、外触点的常开和常闭的关系。
3）继电器电路中的中间继电器与PLC的辅助继电器对应；
4）继电器电路中的时间继电器与PLC的定时器或计数器对应，但要注意：时间继电器有通电延时型和断电延时型两种，而定时器只有“通电延时型”一种。
4．设计梯形图程序
根据上述的对应关系，将继电器电路图“翻译”成对应的“准梯形图”，再根据梯形图的编程规则将“准梯形图”转换成结构合理的梯形图。对于复杂的控制电路可划整为零，**行局部的转换，**后再综合起来。
5．仔细校对、认真调试
对转换后的梯形图一定要仔细校对、认真调试，以保证其控制功能与原图相符。
1．卧式镗床继电器控制系统分析
如图5-51所示为某卧式镗床继电器控制系统的电路图，包括主电路、控制电路、照明电路和指示电路。镗床的主轴电机M1是双速异步电动机，中间继电器KA1和KA2控制主轴电机的起动和停止，接触器KM1和KM2控制主轴电机的正反转，接触器KM4、KM5和时间继电器KT控制主轴电机的变速，接触器KM3用来短接串在定子回路的制动电阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是变速操纵盘上的限位开关，SQ5和SQ6是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关，SQ7和SQ8是镗头架和工作台的正、反向**移动开关。
图5-51 卧式镗床的继电器控制电路
2．画PLC外部接线图
改造后的PLC控制系统的外部接线图中，主电路、照明电路和指示电路同原电路不变，控制电路的功能由PLC实现，PLC的I/O接线图如图5-52所示。
图5-52 卧式镗床PLC控制系统I/O接线图
3．设计梯形图
根据PLC的I/O对应关系，再加上原控制电路（图5-51）中KA1、KA2和KT分别与PLC内部的M300、M301和T0相对应，可设计出PLC的梯形图如图5-53所示。
图5-53 卧式镗床PLC控制系统的梯形图
设计过程中应注意梯形图与继电器电路图的区别。梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序，PLC梯形图是串行工作的，而在继电器电路图中，各电器可以同时动作（并行工作）。
移植设计法主要是用来对原有机电控制系统进行改造，这种设计方法没有改变系统的外部特性，对于操作工人来说，除了控制系统的可靠性提高之外，改造前后的系统没有什么区别，他们不用改变长期形成的操作习惯。这种设计方法一般不需要改动控制面板及器件，因此可以减少硬件改造的费用和改造的工作量。
PLC控制系统设计时应遵循的主要步骤和内容
（1）工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。
（2）选择合适的PLC类型
在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：
1 功能的选择。 对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。
2 I/O点数的确定。 统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
3 内存的估算。 用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。
（3）分配I/O点。 分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
（4）程序设计。 对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。
（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。 设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。
（6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可**行分段调试，然后连接起来总调。
（7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。
