西門子6ES7314-6BH04-0AB0

數(shù)字化的信息傳遞，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平及運(yùn)行的可靠性，解決了模擬信號(hào)傳輸所引起的干擾及漂移問題。

    (3)其通信介質(zhì)采用RS-485屏蔽雙絞線，遠(yuǎn)可達(dá)1000m，因此可有效地減少控制電纜的數(shù)量，原系統(tǒng)中需要20芯控制電纜一般在4根以上，現(xiàn)在只需工作電源就可以，從而可以大大減少開發(fā)和工程費(fèi)用，提高可靠性。

    (4)通訊速率較高，可達(dá)187.5kbps。對(duì)于有5個(gè)變頻器，每個(gè)調(diào)速器有六個(gè)過程數(shù)據(jù)需刷新的系統(tǒng)，PLC的典型掃描周期為幾百毫秒。

    (5)它采用與PROFIBUS相似的操作模式，總線結(jié)構(gòu)為單主站、主從存取方式。報(bào)文結(jié)構(gòu)具有參數(shù)數(shù)據(jù)與過程數(shù)據(jù)，前者用于改變調(diào)速器的參數(shù)，后者用于快速刷新調(diào)速器的過程數(shù)據(jù)，如啟動(dòng)停止、邏輯鎖定、速度給定、力矩給定等。具有*的快速性與可靠性。

    2.2西門子USS通信協(xié)議[1]

    (1)協(xié)議概況

    ●Siemens驅(qū)動(dòng)器所定義的USS協(xié)議，是Profibus通信協(xié)議的簡(jiǎn)化，通過其總線可以連接31個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸速率可以達(dá)到19.2k比特率，通過主站(PC、PLC)進(jìn)行控制。

    ●USS總線上的每個(gè)傳動(dòng)裝置都有一個(gè)站號(hào)，主站通過它識(shí)別每個(gè)傳動(dòng)裝置。

    ●USS可以是主從結(jié)構(gòu):從站回應(yīng)主站發(fā)來(lái)的報(bào)文并發(fā)送報(bào)文。也可以是廣播通訊方式:報(bào)文同時(shí)發(fā)送給所有的傳動(dòng)裝置。

    (2)協(xié)議說(shuō)明

    所有數(shù)據(jù)報(bào)文都由14個(gè)字節(jié)組成，是標(biāo)準(zhǔn)的異步報(bào)文格式:1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位。數(shù)據(jù)報(bào)文的結(jié)構(gòu)如下:

    主站到從站的報(bào)文格式:

    從站到主站的報(bào)文格式:

    (3)USS協(xié)議報(bào)文描述

    ●STXSTX是單字節(jié)的ASCⅡSTX字符(值為02),表示報(bào)文的開始。

    ●LGELAE是單字節(jié)區(qū)域，表示報(bào)文中LAE區(qū)域后的字節(jié)數(shù)。

    ●ADRADR是單字節(jié)區(qū)域，包含從站傳動(dòng)裝置的地址::

    其中位5是廣播位。選擇是否將這報(bào)文以廣播方式發(fā)送給總線上的所有驅(qū)動(dòng)器，位0~4是驅(qū)動(dòng)器總線地址。

    ●BCCBCC是單字節(jié)區(qū)域，對(duì)報(bào)文中該區(qū)域以前所有的字節(jié)進(jìn)行異或校驗(yàn)。

    ●INDIND是16位的區(qū)域，通用傳動(dòng)裝置應(yīng)設(shè)為0。

    ●PKEPKE是16位的區(qū)域，用來(lái)控制傳動(dòng)裝置的參數(shù)讀寫，定義如下:位0~10為參數(shù)號(hào)，位12~15為參數(shù)讀寫控制，如2038H，2代表讀參數(shù)，38H表示十進(jìn)制ID為56的參數(shù)。

    ●VALVAL是16位的區(qū)域，通過讀寫參數(shù)命令將參數(shù)值寫到對(duì)應(yīng)的參數(shù)ID中。

    STW是16位的控制字區(qū)域，控制傳動(dòng)裝置的運(yùn)行，如047F表控制電機(jī)正向運(yùn)行。

    ZSW是16位的狀態(tài)字區(qū)域，表示傳動(dòng)裝置不同的運(yùn)行狀態(tài)。

    ●HSW/HIWHSW是設(shè)定電機(jī)速度的16位的區(qū)域。如4000H對(duì)應(yīng)額定速度的100%

    HIW是讀取電機(jī)速度的16位區(qū)域，可以讀出電機(jī)速度。如當(dāng)前轉(zhuǎn)速=(HIW×額定速度)/4000H。

    3自由口設(shè)定

    3.1鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備配置

    多年來(lái)，我國(guó)鉆機(jī)市場(chǎng)一直以機(jī)械鉆機(jī)為主，通過柴油發(fā)電機(jī)帶動(dòng)變速齒輪箱來(lái)調(diào)節(jié)絞車和泥漿泵的轉(zhuǎn)速，率低下，耗能高，故障率高。隨著鉆機(jī)市場(chǎng)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的推廣與普及，我國(guó)的鉆機(jī)經(jīng)歷了購(gòu)買二手舊鉆機(jī)，進(jìn)口新鉆機(jī)到自主生產(chǎn)的過程，在此基礎(chǔ)上，鉆機(jī)也進(jìn)行了一次大的更新，從模擬電路控制直流傳動(dòng)到數(shù)字化的直流傳動(dòng)設(shè)備，再到到高性能的具有通信功能的傳動(dòng)設(shè)備;在鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程也經(jīng)歷了由繼電器到開關(guān)量PLC再到高性能PLC(模擬量+總線通訊)的過程，現(xiàn)階段鉆機(jī)設(shè)備配置以高性能PLC控制為主，通過通訊功能讀取數(shù)據(jù)和并根據(jù)工況改寫驅(qū)動(dòng)器的相關(guān)數(shù)據(jù)，這樣*的控制理論(模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等)就很容易的通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，從而控制交直流驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)調(diào)速的智能化。該系統(tǒng)通過S7-200CPU226作為主站，五臺(tái)6SE71系列變頻器作為從站，其中650kW的變頻器帶動(dòng)絞車/鉆機(jī)，500kW的變頻器兩兩同步工作，帶動(dòng)1300系列的泥漿泵，參見圖1。

    圖1USS通訊系統(tǒng)配置

    3.2自由口用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器[3]

    在USS協(xié)議中，用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分配如附表:

    附表

    驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定區(qū)VB0-VB39共40個(gè)字節(jié)

    發(fā)送/接受緩沖區(qū)從VB40開始，用戶自由分配

    系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)VB4022-VB4095共74個(gè)字節(jié)

    其中驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定區(qū)主要完成從站數(shù)目(VB0)、每個(gè)從站LAE長(zhǎng)度設(shè)定(VB1-VB31)、廣播傳送方式LAE(VB33)長(zhǎng)度、傳送時(shí)間(VW34)，初始化發(fā)送/接受緩沖區(qū)首地址(VD36)(設(shè)定值為VB40-VB4021)，其中V表示可變、B為字節(jié)、W為字、D為雙字。

    3.3用戶數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)定

    在USS協(xié)議中每個(gè)從站需要44個(gè)字節(jié)，發(fā)送/接受緩沖區(qū)各占22個(gè)字節(jié)(對(duì)應(yīng)從站+USS協(xié)議(發(fā)送+接受)+狀態(tài)位)，其中狀態(tài)位表示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，在該系統(tǒng)中發(fā)送/接收首地址設(shè)為VB2000，用戶數(shù)據(jù)區(qū)以循環(huán)方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)分配如下:

    絞車:從站1，地址VB2000-2043

    泥漿泵1的A變頻器:從站2，地址VB2044-2087

    泥漿泵1的B變頻器:從站3，地址VB2088-2131

    泥漿泵2的A變頻器:從站4，地址VB2132-2175

    泥漿泵1的B變頻器:從站5，地址VB2176-2219

    以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)地址如下:

    只有發(fā)送緩沖區(qū):VB2220-2263，接受緩沖區(qū)同上

    定義完數(shù)據(jù)區(qū)后，就可以根據(jù)每個(gè)地址的功能，在PLC編程時(shí)寫入相應(yīng)的控制字就可以完成控制功能。

    3.4通信功能設(shè)定

西門子PLC系統(tǒng)故障分類和故障診斷
1．外部設(shè)備故障
外部設(shè)備就是與實(shí)際過程直接聯(lián)系的各種開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、負(fù)載等。這部分設(shè)備發(fā)生故障，直接影響系統(tǒng)的控制功。
2．系統(tǒng)故障
這是影響系統(tǒng)運(yùn)行的全局性故障。系統(tǒng)故障可分為固定性故障和偶然性故障。
故障發(fā)生后，可重新啟動(dòng)使系統(tǒng)恢復(fù)正常，則可認(rèn)為是偶然性故障。
重新啟動(dòng)不能恢復(fù)而需要更換硬件或，系統(tǒng)才能恢復(fù)正常，則可認(rèn)為是固定故障。
3．硬件故障
這類故障主要指系統(tǒng)中的模板（特別是I/O模板）損壞而造成的故障。這類故障一般比較明顯，影響局部。
4．故障
本身所包含的錯(cuò)誤，主要是設(shè)計(jì)考慮不周，在執(zhí)行中一旦條件滿足就會(huì)引發(fā)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于工作復(fù)雜、工作量大，因此錯(cuò)誤幾乎難以避免。
對(duì)于可編程控制器組成的控制系統(tǒng)而言，絕大部分故障屬于上述四類故障。根據(jù)這一故障分類，可以幫助分析故障發(fā)生的部位和產(chǎn)生的原因。
可編程控制器的自診斷測(cè)試
可編程序控制器具有*的自診斷測(cè)試功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)要充分利用這一功能。在進(jìn)行自診斷測(cè)試時(shí)，都要使用診斷調(diào)試工具，也就是編程器。
利用系統(tǒng)功能進(jìn)行診斷測(cè)試
利用可編程控制器本身所具有的各種功能，自行編制、采取一定措施、結(jié)合具體分析確定故障原因。
用戶通過程序可以編輯組織塊，來(lái)告訴CPU當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)如何處理，
如果相應(yīng)的故障組織塊OB沒有編程，當(dāng)出現(xiàn)該故障時(shí)，CPU轉(zhuǎn)到“STOP”狀態(tài)。

西門子6ES7314-6BH04-0AB0說(shuō)明書

S7-200CPU上的通訊口，通訊距離究竟有多遠(yuǎn)？
《S7200系統(tǒng)手冊(cè)》上給出的是一個(gè)網(wǎng)段50m，這是在符合規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)條件下，能夠保的通訊距離。凡超出50m的距離，應(yīng)當(dāng)加中繼器。加一個(gè)中繼器可以延長(zhǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)50米。如果加一對(duì)中繼器，并且它們之間沒有S7-200CPU站存在（可以有EM277），則中繼器之間的距離可以達(dá)到 1000米。符合上述要求就可以做到非?？煽康耐ㄓ?。
實(shí)際上，有戶做到了超過50m距離而不加中繼器的通訊。西門子不能保這樣的通訊一定成功。
18、用戶在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到哪些因素？
S7-200CPU上的通訊口在電氣上是RS-485口，RS-485支持的距離是1000m
S7-200CPU上的通訊口是非隔離的，需要注意保網(wǎng)絡(luò)上的各通訊口電位相等
信號(hào)傳輸條件（網(wǎng)絡(luò)硬件如電纜、連接器，以及外部的電磁環(huán)境）對(duì)通訊成功與否的影響很大
19、S7-200的有實(shí)時(shí)時(shí)鐘嗎？
CPU221、CPU222沒有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，需要外插“時(shí)鐘/電池卡”才能獲得此功能。CPU224、CPU226和CPU226XM都有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

 西門子通訊口參數(shù)如何設(shè)置？
缺省情況下，S7-200CPU的通訊口處于PPI從站模式，地址為2，通訊速率為9.6K。
要更改通訊口的地址或通訊速率，必須在系統(tǒng)塊中的CommunicaitonPorts（通訊端口）選項(xiàng)卡中設(shè)置，然后將系統(tǒng)塊到CPU中，新的設(shè)置才能起作用。
24、如何設(shè)置通訊口參數(shù)才能提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能？
假設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有2號(hào)站和10號(hào)站作為主站，（10號(hào)站的）地址設(shè)置為15。則對(duì)于2號(hào)站來(lái)說(shuō)，所謂地址間隙就是3到9的范圍；對(duì)于10號(hào)站來(lái)說(shuō)，地址間隙就是11到站址15的范圍，同時(shí)還包括0號(hào)和1號(hào)站。
網(wǎng)絡(luò)通訊中的主站之間會(huì)傳遞令牌，分時(shí)單獨(dú)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的通訊活動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)上的所有主站不會(huì)同時(shí)加入到令牌傳遞環(huán)內(nèi)，因此必須由某個(gè)持有令牌的主站定時(shí)查看比自己高的站址是否有新的主站加入。刷新因數(shù)指的就是在第幾次獲得令牌后檢查一次高站址。
如果為2號(hào)站設(shè)置了地址間隙因數(shù)3，則在2號(hào)站第三次拿到令牌時(shí)會(huì)檢查地址間隙中的一個(gè)地址，看是否有新的主站加入。
設(shè)置比較大的因數(shù)會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)的性能（因?yàn)闊o(wú)謂的站址檢查少了），但會(huì)影響新的主站加入的速度。如下設(shè)置會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能提高：
1）設(shè)置接近實(shí)際站址的地址
2）使所有主站地址連續(xù)排列，這樣就不會(huì)再進(jìn)行地址間隙中的新主站檢測(cè)。
25、如何設(shè)置保持功能？
保持設(shè)置定義CPU如何處理各區(qū)的保持任務(wù)。在保持設(shè)置區(qū)中選中的就是要“保持”其內(nèi)容的區(qū)。所謂“保持”就是在CPU斷電后再上電，區(qū)域的內(nèi)容是否保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài)。在這里設(shè)置的保持功能靠如下幾種方式實(shí)現(xiàn)：
在這里設(shè)置的保持功能靠CPU內(nèi)置的超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)，超級(jí)電容放電完畢后，如果安裝了外插電池（或CPU221/222用的時(shí)鐘/電池）卡，則電池卡會(huì)繼續(xù)保持的電源供電，直到放電完畢在斷電前被自動(dòng)寫入相應(yīng)的EEPROM區(qū)中（如果設(shè)置MB0-MB13為保持）

產(chǎn)品屬性：
PS 307; 10 A 電源模塊的屬性：
輸出電流為 10 A；
輸出電壓為 24 V DC；防短路和防開路；
與單相交流電源連接（額定輸入電壓為 120/230 V AC，50/60 Hz）；
安全電氣隔離，符合 EN 60 950 (SELV)，可用作負(fù)載電源。

方框圖：

PS 307; 10 A 的方框圖

 
圖片: PS 307; 10 A 電源模塊的方框圖

線路保護(hù)

PS 307;10 A 電源模塊的主電源應(yīng)使用具有下列額定值的微型斷路器（例如 Siemens 5SN1 系列）進(jìn)行保護(hù)：

• 230 V AC 時(shí)的額定電流：10 A
• 跳閘特性（類型）：C。

對(duì)非典型工作條件的響應(yīng)

列表: PS 307; 10 A 電源模塊對(duì)非典型工作條件的響應(yīng)