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西門子S7系列PLC的主要種類及應用軟件

德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡，HMI人機界面，工業(yè)軟件等。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。

    S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術(shù)運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。

S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。

4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡

通訊網(wǎng)絡是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網(wǎng)絡平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的*性通訊，“SIMATIC NET"是全部網(wǎng)絡系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù)，有標準的接口并且相互之間*兼容。

5． 人機界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工業(yè)軟件

西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類：

（1）編程和工程工具  編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。

（2）基于PC的控制軟件  基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器*兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。

（3）人機界面軟件  人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應用于機器級的ProTool，另一種是應用于監(jiān)控級的WinCC。

ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。

WinCC是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP 7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設計適合于廣泛的應用，可以連接到已存在的自動化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。

SIMATIC STEP 7 Basic 的設計理念是直觀、易學和易用。這種設計理念可以使您在工程組態(tài)中實現(xiàn)zui率。一些智能功能，例如直觀的編輯器、拖放功能和“ （智能檢測）工具，可讓您的工程組態(tài)進行的更加迅速。

這款新的體系結(jié)構(gòu)源于對未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的，因此 SIMATIC STEP 7 的設計是以未來為導向的。

西門子PLCS7-300系列PLC安裝及注意事項

西門子S7-300安裝注意事項一)輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設備(光電傳感器等);

西門子S7-300安裝注意事項二)一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)(即空地址接線端子)，不要將線接上;

西門子S7-300安裝注意事項三)PLC存在I/O響應問題，尤其在快速響應設備中應加以注意。

西門子S7-300安裝注意事項四)輸出有繼電器型，晶體管型(高速輸出時宜選用)，輸出可直接帶輕負載

西門子變頻器維修實例1:西門子MMV 6SE3221 4.0kW變頻器維修

靜態(tài)測量逆變模塊正常，整流模塊損壞。

故障分析與判斷：整流模塊損壞通常是由于直流負載過載、短路和元件老化引起的。

測量PN之間的反向電阻值(萬用表正表筆接N，負表筆接P)，可以反映直流負載是否有過載短路現(xiàn)象。測出PN間電阻值為15052，正常值應為幾十千歐，說明直流負載有過載現(xiàn)象;逆變模塊是正常的，可以排除;檢查濾波大電容、均壓電阻正常;測制動開關(guān)器件損壞短路，拆下制動開關(guān)器件測PN間電阻值正常。

更換制動開關(guān)器件，變頻器恢復工作。該故障可能是由于變頻器減速時間設定過短，制動過程中產(chǎn)生較大的制動電流損壞制動開關(guān)器件VT造成的。當制動開關(guān)器件損壞短路后，制動電阻直接置于PN之間，產(chǎn)生較大的電流(約為額定電流的1/2)。

變頻器在運行過程中，整流模塊的負載電流是正常負載電流與制動電阻上流過的電流之和，整流模塊長期處于過載狀況下工作而損壞。在生產(chǎn)工藝允許的情況下，增大減速時間可以避免此故障再次發(fā)生。

西門子變頻器維修實例2:西門子MM420變頻器維修 37kW

靜態(tài)檢測逆變模塊正常，整流模塊損壞。

檢測PN間反向電阻小于正常值。拆開變頻器發(fā)現(xiàn)濾波大電容組合印制電路板上有濾波大電容器流出的液體痕跡，進一步檢查有兩只濾波大電容器損壞流液，有嚴重漏電現(xiàn)象。更換電容器，清洗濾波大電容組合印制電路板，再測PN間反向電阻值正常，變頻器恢復正常工作。如按要求進行日常檢查和定期檢修工作，這種故障就可以避免。

西門子變頻器維修實例3:西門子MM430變頻器維修 11 kW

靜態(tài)檢測逆變模塊正常，整流模塊損壞。

測量PN間反向電阻值在正常范圍內(nèi)，在主回路部分也未發(fā)現(xiàn)異常，初判為整流模塊自然老化損壞。但在清洗、檢查過程中，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動電路中有元件損壞的跡象，進一步測量有一個元件損壞，導致驅(qū)動輸出始終是高電平。

更換整流模塊，修復驅(qū)動電路。變頻器在運行過程中突然有一路驅(qū)動電路損壞，使輸出始終維持高電平，致使這一橋臂上的2個逆變開關(guān)器件同時導通而形成短路大電流。整流模塊首先損壞，失去高壓直流電，避免了逆變模塊的損壞。

西門子變頻器維修實例4:西門子MM430變頻器維修75kW

靜態(tài)檢測逆變模塊損壞，整流模塊正常。

故障分析有一路電阻有損壞的痕跡。

逆變模塊損壞多半是由驅(qū)動電路損壞造成的。檢查驅(qū)動電路果然經(jīng)檢查為IOM電阻損壞短路?！@是光禍隔離器4506輸出端的上拉電阻，這個上拉電阻損壞短路，使得4506的輸入無論是高電平還是低電平，輸出端送到T95的信號始終是高電平，這就造成we與WE之間始終為高電平，變頻器運行時，造成同一橋臂2個開關(guān)器件同時導通而損壞逆變模塊。更換電阻，驅(qū)動電路正常工作。

這個電阻的損壞實屬偶然，損壞的確切原因難以確定，也許是偶然的電火花燒毀，更大的可能性是電阻本身質(zhì)量問題。電阻損壞短路造成逆變模塊損壞的原因前面已講過。另外，這個電路的設計是上拉電阻經(jīng)過一個47552電阻后接到4506光禍隔離器的輸出端，保護了光禍隔離器的安全。若沒有這個電阻，上拉電阻直接連在光禍隔離器的輸出端，上拉電阻損壞短路會導致光禍隔離器的損壞。

西門子變頻器維修實例5:西門子變頻器維修 7.5kw

故障現(xiàn)象無顯示。

變頻器高壓直流供電正常，操作盤無任何顯示，而且變頻器控制電路上都沒有低壓直流供電，屬于開關(guān)電源電路不工作。

檢測開關(guān)管VT漏極D上電壓正常，測得控制極G上無脈沖信號而只有一直流電壓。這UC3844輸出信號不正常，經(jīng)檢查UC3844損壞，同時開關(guān)管也損壞。更換UC3844，更換開關(guān)管，變頻器恢復正常。

故障甸剪該故障是由于UC3844損壞后輸出電流高電平，使開關(guān)管長期處于導通狀長時間過電流導致開關(guān)管損壞造成的。

西門子變頻器維修實例6:西門子MM420變頻器維修 7.5kW

顯示F0003(欠電壓)。

變頻器接入電源，操作盤顯示欠電壓故障。測量三相電源電壓正常，測量PN之間的高壓直流供電也正常。這屬于假欠電壓故障，問題出在電壓檢測保護電路。首先檢查電壓取樣電路，圖8-40為電阻分壓式電壓取樣部分電路。測量3個電阻，阻值基本上未變化，檢查電容器C3，干涸并有較嚴重的漏電現(xiàn)象。將電容器C3;焊下，重新通電，欠電壓故障顯示消失，確定問題就是出在C3電容器上。更換電容器，欠電壓故障顯示不再出現(xiàn)

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串聯(lián)電機電抗器對于低漏感的特殊電機（控制器設置不足以達到要求），可能需要使用一個三柱鐵芯串聯(lián)電抗器。根據(jù)經(jīng)驗，這種低漏感電機一般是定子頻率 > 300 Hz或者額定電流 > 85 A的電機。串聯(lián)電機電抗器適用于輸出脈沖頻率為4 kHz或8 kHz的電機模塊。不允許采用更高的脈沖頻率。

串聯(lián)電機電抗器應盡可能靠近電機模塊安裝。串聯(lián)電抗器上的壓降取決于電機電流和電機頻率。如果使用非調(diào)節(jié)型電源，電機大額定電壓取決于進線電源電壓。遵守這些參考值可以減少電機在高速區(qū)內(nèi)的功率損耗。串聯(lián)電機電抗器的表面溫度可達到100 °C。該額外熱源必須在系統(tǒng)設計中加以考慮。必須遵守所使用電機的選型手冊中的注意事項。

工作原理

一旦溫度達到所設定的設定限制值?1，經(jīng)設定的時間 t 后，輸出繼電器 K1 就會改變其開關(guān)狀態(tài)。可以對延時時間進行調(diào)節(jié)。K2 同樣對應于?2的下限。

當溫度達到相應的滯后值時，輸出繼電器立即恢復到其原始狀態(tài)（將復位響應設置為“自動復位"）。

可以針對過沖或下沖設置兩個閾值：?1 和 ?2。這樣就可以使用限值來發(fā)出報警信號，指明即將超過限值（過沖）或下降到限值以下（下沖）。另一個限值可用于斷開或執(zhí)行兩點或三點控制。

注意：

“溫度監(jiān)控模式"可用于設置所需的監(jiān)控類型（過沖/下沖監(jiān)控或范圍監(jiān)控）。

使用所選擇的閉路原理

溫度過沖

低于溫度限值

量程監(jiān)視

一、 概況在我國的制糖行業(yè)中，變頻器已地應用在風機、水泵等變轉(zhuǎn)矩負載，取得了的節(jié)能效果。壓榨機作為糖廠重要的生產(chǎn)設備，一直采用傳統(tǒng)的控制方式定速運行。其實，從生產(chǎn)工藝和節(jié)能兩方面來分析，對壓榨機進行技術(shù)改造不但行之有效而且能大副提高企業(yè)效益。

二、 生產(chǎn)工藝分析*，壓榨機出率是影響糖份總收的主要因素之一。若壓榨機出率提高1%，則總收回率提高0.88%～0.92%。影響抽出率的因素主要有以下幾方面原因：1． 蔗糖中的纖維分受壓后離開榨機出口時又膨脹，此時被壓榨的纖維隨著自身的膨脹在出口處會吸去已榨出的一部分蔗汁，同時受到機效能的影響，甘蔗中的糖份不可能全部榨出，這就形成了蔗渣中的糖份損失。2． 蔗料的破碎度及形態(tài)是保證首座榨機抽出的前提。甘蔗破碎度好，蔗汁易于壓出，滲效果提高。3． 降低蔗渣水分是提高抽出的保證。4． 保證從撕解機輸送過來的蔗層厚度均勻?qū)μ岣叱槌雎史浅Ｖ匾Ｈ绻釋舆^厚，壓榨不，使蔗渣造成浪費；如果蔗層過薄，壓不干蔗層，蔗渣水分過高，影響抽出率。5． 在榨季后期，由于榨輥的磨損越來越嚴重，導致榨輥的間隙擴大，使抽出率下降。綜上所述，由于壓榨機轉(zhuǎn)速不可調(diào)，從撕解機輸送過來的蔗層有大約10%的時間厚度會達不到要求，這樣會使蔗汁的平均抽出率低于95.4%。抽出率越低說明蔗汁流失越大，從而導致產(chǎn)量變低。如果能對壓榨機進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，當蔗層后度不夠時通過降低壓榨機電動機轉(zhuǎn)速使蔗層達到正常厚度后再進行壓榨，這樣壓榨會比較充分，平均抽出率將可提高0.2%以上，同時由于轉(zhuǎn)速降低，電流下降從而達到節(jié)能省電的目的。普傳變頻器正是解決此調(diào)速問題的裝置