西門子PLC模塊6ES7513-1FL02-0AB0

　S7-1500 自動化系統具有模塊化的結構，可包含最多 32 個模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進行各種組合。S7-1500 自動化系統支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個 DIN 導軌上（請參見手冊以了解要求）。

　　系統包含下列組件：

　　控制器：CPU 具有不同性能等級，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于連接分布式 I/O 或用于編程設備、操作員面板、其它 SIMATIC 控制器或第三方設備間的通信。SIMATIC S7-1500 適合使用多種型號的 CPU：標準 CPU（MFP 版本：能夠在控制器上執行 C/C++ 代碼）緊湊型 CPU 不僅配備數字型和模擬型輸入輸出，還配備計數器輸入和高速輸出，將技術功能直接集成在 CPU 上。故障安全型 CPU（MFP 版本：能夠在控制器上執行 C/C++ 代碼）適用于在同一臺計算機上執行標準程序和安全相關的程序。具有擴展運動控制功能的 T-CPU，如同步運行（通過同步位置進行同步）、能以及運動控制功能。用于數字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊。工藝模塊用于高速計數、位置檢測或測量等功能。通信模塊和通信處理器可通過通信接口將控制器進行擴展根據具體要求，也可使用下列模塊：

　　在 CPU 向背板總線的輸出對于所有連接的模塊來說不夠充分的情況下，電源模塊 (PS) 通過背板總線為 S7-1500 模塊的內部電路供電。另外，60 W 24/48/60 V DC HF PS 還可讓 CPU 性存儲整個工作存儲器的內容（數據）。用于將 SIMATIC S7-1500 連接到 120/230 VAC 電源的負載電源模塊 (PM)。接口模塊用于連接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

　　S7-1500 配有各種通信接口：

　　PROFINET IO IRT 接口（2 端換機），集成在 CPU 中（PROFINET RT于 S7-1500R/H）；

　　用于獲得確定的響應時間和高精度設備特性。

　　通信處理機，用于連接到 PROFIBUS，工業以太網和 PROFINET 總線系統。

　　用于點到點連接的通訊模塊。

　　CPU 1515 PN 具有一個附加的集成 PROFINET 接口，其具有單獨的 IP 地址，例如，用于網絡分離或連接其他 PROFINET IO 設備。對于 CPU 1516-3 PN/DP，可通過該集成 PROFIBUS 接口來連接 PROFIBUS 節點。通過一個 PROFIBUS CM，可方便地對不帶集成 PROFIBUS 接口的 CPU 進行擴展。

　　通過 PROFINET IO 進行過程通信

　　SIMATIC S7-1500 通過集成的 PROFINET 接口連接到 PROFINET IO 總線系統，可實現具有確定響應時間和高精度設備性能的分布式自動化配置。

　　從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 處理與集中式 I/O 處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。

　　可將下列設備作為 IO 控制器進行連接：

　　SIMATIC S7-1500

　　SIMATIC S7-1200

　　SIMATIC S7-300（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　SIMATIC S7-400（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　SIMATIC ET 200（通過帶有 PROFINET 接口的 CPU）

　　以下可作為智能設備或設備連接：

　　SIMATIC S7-1500

　　SIMATIC S7-1200（FW 4.0 或更高版本）

　　ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU

　　ET 200SP CPU 1510SP-1 PN, CPU 1512SP-1 PN

　　SIMATIC S7-300（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　SIMATIC S7-400（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　ET 200 分布式 I/O 設備

　　作為直接按鍵模塊運行的人機界面設備

　　現場設備

西門子PLC模塊6ES7513-1FL02-0AB0

一、西門子PLC的工作原理
　　掃描技術
　　當西門子PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。
　　（一）輸入采樣階段
　　在輸入采樣階段，西門子PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
　　（二）用戶程序執行階段
　　在用戶程序執行階段，西門子PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的功能指令。
　　即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
　　（三）輸出刷新階段
　　當掃描用戶程序結束，西門子PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O影響區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是西門子PLC真正輸出。
　　狀態指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內部5V DC電壓指示；FRCE=表示至少有一個輸入或輸出比強制；RUN=當CPU啟動時閃爍，在運行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲器復位請求時慢速閃爍，正在執行復位時快速閃爍。
　　MPI接口用來連接到編程設備或其他設備，DP接口用來直接連接到分布式I/O。
　　西門子PLC S7-400
　　同西門子PLC S7-300的區別主要是規模和性能上更強大，啟動類型有冷啟動（CRST）和熱啟動（WRST）之分，其他基本一樣。他還有一個外部的電池電源接口，當在線更換電池是可以向RAM提供后備電源

　　網絡連接器
　　網絡連接器主要分為兩種類型：帶和不帶編程口的。不帶編程口的插頭用于一般聯網，帶編程口的插頭可以在聯網的同時仍然提供一個編程連接端口，用于編程或者連接HMI等。
　　圖4. 左側為不帶編程口的網絡連接器（訂貨號：6ES7 972-0BA52-0XA0）
　　右側的是帶編程口的網絡連接器（訂貨號：6ES7 972-0BB52-0XA0）
　　線型網絡結構
　　接地的目的通常有兩個，其一是為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是PLC控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。
　　系統接地方式有浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統而言，它屬于高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統接地線采用一點接地和串聯一點接地方式。
　　集中布置的PLC系統適合并聯一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應采用串聯一點接地方式，用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點，然后將接地母線直接連接接地極。
　　接地線采用截面積大于22mm2的銅導線，總母線使用截面積大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極埋在距建筑物10～15m遠處，而且PLC系統接地點必須與強電設備接地點相距10m以上。
　　信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理。選擇適當的接地處單點接點。 為了保證系統在工業電磁環境中免受或減少內外電磁干擾，必須從設計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統的抗干擾力。這三點就是抑制電磁干擾的基本原則。
　　PLC控制系統的抗干擾是一個系統工程，要求制造單位設計生產出具有較強抗干擾力的產品，且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮，并結合具體情況進行綜合設計，才能保證系統的電磁兼容性和運行可靠性。進行具體工程的抗干擾設計時，應注意以下兩個方面

西門子PLC模塊6ES7511-1CK01-0AB0參數詳細

SINAMICS DC MASTER 用于處理選定的具有 420 V 額定電樞電壓和 1306A 額定電樞電流的 560 kW 直流電機的閉環控制。由于驗收方規定了超出尺寸 25%，并且由于可能出現環境溫度zui高 45℃ 的情況，所以變頻器的額定電流必須進一步降低 5%。因此選擇了額定供電電流2000 A 的設備。變頻器具有能源回收的能力，要連接 400V 線路供電。需要一個 PROFINET 接口用于接入更高等級的控制

對于此應用應該選擇 2000A、400V AC 的四象限變頻器。用于感測速度的增量編碼器（安裝在電機上）直接在SINAMICS DC MASTER 的 CUD 中進行評估，無需任何其他選配件

MM420變頻器的外部接線圖

MicroMaster420變頻器的外部接線圖如圖7-7所示，分為主電路和控制電路。端子1～15為控制回路端子，其他為主電路端子。(1)主電路 主電路和通用變頻器相同，都是把單相或者三相交流電經過整流和逆變橋轉換成其他頻率的交流電。主電路端口分為輸入（L1、L2、L3或者L、N）端子，它可以為三相或者單相，輸出為U、V、W接至電機端

    MicroMaster420變頻器的外部接線圖如圖7-7所示，分為主電路和控制電路。端子1～15為控制回路端子，其他為主電路端子。

變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？

基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運轉方式的，將誘發電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉的機種。

27、變頻器本身消耗的功率有多少？

它與變頻器的機種、運行狀態、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據此可推算損耗，但內藏再生制動式（FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對于操作盤設計等必須注意。

28、為什么不能在6~60Hz全區域連續運轉使用？

一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉相同的發熱，必須降低在低速下的負載轉矩，或采用容量大的變頻器與電機組合，或采用電機。 　 29、使用帶制動器的電機時應注意什么？

制動器勵磁回路電源應取自變頻器的輸入側。如果變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動器動作。

30、想用變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機，電機卻不動，請說明原因。

變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉，至于改善功率因數，在變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。

31、變頻器的壽命有多久？

變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。

32、變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？

對于小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護

33、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？

作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。

34、裝設變頻器時安裝方向是否有限制。

應基本收藏在盤內，問題是采用全封閉結構的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：

（1）盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱；

（2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；

35、變頻器直流電抗器的作用是什么？

減小輸入電流的高次諧波干擾，提高輸入電源的功率因數