西門子PROFIBUS以太網(wǎng)信號電纜 西門子PROFIBUS以太網(wǎng)信號電纜
西門子PLC在高壓固態(tài)軟起動器中的應用 摘要：先介紹了軟起動的狀況以及高壓固態(tài)軟起動工作原理。通過使用西門子S7-200可編程邏輯控制編程實現(xiàn)不同起動方式下的三相可控硅觸發(fā)角給定模擬信號，利用市場上成熟的三相晶閘管移相觸發(fā)模塊接收PLC給定的模擬信號后按照相對應的觸發(fā)角輸出六路脈沖列，然后通過光纖技術(shù)傳送脈沖信號觸發(fā)可控硅閥主件從而實現(xiàn)電機軟啟動效果，同時也很好的解決了高壓隔離問題，本文還重點介紹到可控硅觸發(fā)取能問題。 關(guān)鍵詞：軟啟動；PLC；晶閘管移相觸發(fā)；光纖觸發(fā) 隨著工業(yè)的快速增長，三相交流異步電機因其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、價格低廉、體積較小、機械性能好、運行維護方便等優(yōu)點而被廣泛采用。據(jù)統(tǒng)計，三相交流異步電機耗電量占全發(fā)電量的30%以上。然而， 電動機的起動特性卻一直不理想。眾所周知，電動機起動過程中的起動電流一般為額定電流3～7倍，可達電動機額定電流的8倍。這樣大的電流不僅加重了進線、供電電網(wǎng)以及接在電動機前面的開關(guān)電器的負荷，而且同時出現(xiàn)的巨大轉(zhuǎn)矩沖擊又會使電動機發(fā)生猛烈的沖振，并且也給用作動力傳輸?shù)妮o助設(shè)備和做功的機械設(shè)備帶來不可避免的機械沖擊口 。
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由于PROF IBUS現(xiàn)場總線技術(shù)投運時間較長,因而它的應用范圍已滲透擴散到電力拖動的電力電子技術(shù)(如變頻調(diào)速器)等領(lǐng)域中。
PROFIBUS 可遠距離高速度傳輸數(shù)據(jù)。PROF IBUS - DP /FMS通信介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜或光纖,傳輸速率為9. 6 k～12M bit·s- 1 ,傳輸距離為100～1 200 m,通過中繼器后傳輸距離還可加長 。
PROF IBUS根據(jù)不同的應用對象可靈活選取不同規(guī)格的總線系統(tǒng)。如簡單的設(shè)備一級的高速數(shù)據(jù)傳送,可選用PROF IBUS - DP單主站系統(tǒng);稍微復雜一些的設(shè)備級高速數(shù)據(jù)傳送可選用PROF I2 BUS - DP多主站系統(tǒng);比較復雜一些的系統(tǒng)可以將PROFIBUS – DP與PROFIBUS- FMS混合選用,兩套系統(tǒng)可方便地在同一根電纜上同時操作,無需附加任何轉(zhuǎn)換裝置 。
PROF IBUS具有本征安全的優(yōu)勢。目前各種現(xiàn)場總線技術(shù)慮本征安全的只有PROF IBUS與FF。而FF的部分協(xié)議及成套硬件支撐尚未完善,可以說目前過程自動化中現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟解決方案是PROF IBUS - PA 。它只需一條雙絞線既可傳送信息又向現(xiàn)場設(shè)備供電,由于總線的操作電源來自單一供電裝置,它不再需要絕緣裝置和隔離裝置,設(shè)備在操作過程中進行的維修、接通或斷開,即使在潛在的爆炸區(qū)也不會影響到其它站點。使用分段式耦合器PROF IBUS - PA 可以很方便地集成到PROF IBUS - DP網(wǎng)絡(luò)上,使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡(luò)。PROF IBUS - DP總線上可掛接的設(shè)備有PROF IBUS - PA 總線變送器和執(zhí)行器等。經(jīng)過擴展的PROF IBUS - DP診斷能對故障進行快速定位,診斷信息在總線上傳達輸出并由主站采集,診斷信息分為3級:本站診斷操作、模塊診斷操作和通道診斷操作
安裝西門子版觸摸屏軟件時出現(xiàn)錯誤，提示不能安裝下列程序：Simatic License Manger，安裝程序不能完成安裝，怎么解決？ 解決方法： 個項目不過是個授權(quán)軟件，可以直接跳過，像SETP7, WINCC的編程軟件，甚至通訊線的驅(qū)動，只要是西門子的軟件，都會帶有圖中個項目的軟件，無非是版本不一樣，不影響使用。可以再重新安裝時，在上一步選擇選件中，不要勾選這一個項目就好。然后通過別的軟件里，裝個其版本的授權(quán)軟件就可以了，甚至電腦上可能都已經(jīng)有了這個軟件了。
PLC機型的選擇步驟與原則
隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有著重要意義。
PLC的選擇主要從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。
西門子電機軟啟動器的常見故障 1、電動機起不來 電動機起不來的原因大致分兩種情況：一是六只可控硅的其中一只觸發(fā)不可靠或是不導通，此時一相電路通過的是半波直流，電動機的兩相繞組通過的直流對電動機起到了制動作用，不僅電機起不來，嚴重的還會燒毀電機和可控硅。二是啟動參數(shù)或啟動曲線不合適造成電機起不來，這是常見故障。前者在使用過程當中會發(fā)生，但幾率低于接觸器的故障率。后者多發(fā)生在次投運調(diào)試，調(diào)試好以后就不會出現(xiàn)。多數(shù)的廠家不會出現(xiàn)此現(xiàn)象，啟動程序性能好，出廠值設(shè)定的適用性強。只有很少廠家的產(chǎn)品需要廠家自己去調(diào)試。 2、可控硅燒毀 可控硅擊穿或，此類故障不分品牌，因廠家而易，但都比接觸器的故障率低，而且主要問題出現(xiàn)在餅式可控硅的安裝工藝上。 3.控制器燒壞 相對于軟啟動器來講，控制器燒毀故障是嚴重的。有的廠家此類故障造成的返修率已超過30%。進口的或合資的廠家此類問題不多見。主要是控制器的電源和觸發(fā)電路以及輸入電路三部分容易燒毀。 4、軟啟動器誤動作 電動機在運行的裝態(tài)下因軟起動器受干擾而停機在停止狀態(tài)下因軟起動器受干擾而起動是時有發(fā)生，前者較普遍，后者只有兩個品牌發(fā)生過。究其原因，一是產(chǎn)品質(zhì)量問題，二是和線路布局有關(guān)。但是凡是進口或合資的軟啟都沒有上述現(xiàn)象，產(chǎn)品牌中此問題比較多。 5、軟啟動器內(nèi)部插接件接觸不良 軟啟動器內(nèi)部插接件選用本來不是問題，這是內(nèi)廠家容易忽略的問題，經(jīng)常出現(xiàn)故障。進口或合資廠家都不犯此類的錯誤。
PLC機型的選擇
PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：
(一) 合理的結(jié)構(gòu)型式
PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。
整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I／O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。
PLC與西門子觸摸屏的RS485通信方法： 01連接數(shù)目 S7-200 SMART CPU既可以通過本體集成的RS485端口或信號板連接支持PPI協(xié)議的西門子HMI設(shè)備，還可以通過本體集成的以太網(wǎng)口來連接支持S7協(xié)議的西門子HMI設(shè)備。 當CPU的三個物理接口同時連接西門子HMI設(shè)備時（包含信號板），多的連接資源數(shù)是16個。 Smart Panels 支持的 PLC： 代產(chǎn)品 SmartLine（無以太網(wǎng)接口）:S7-200、OMRON CP1系列、三菱 FX 系列、Modbus RTU 注意：只能建一個通訊連接，否則Smart Panels 無法啟動項目（白屏）。第2代產(chǎn)品SmartLine-IE: 串口：S7-200、OMRON CP1系列、三菱 FX 系列、Modbus RTU、臺達（DVP-SV/ES2 系列） 以太網(wǎng)：S7-200（CP243-1）、Smart200、LOGO! Smart Panels 通過串口只能連接一個設(shè)備，通過以太網(wǎng)可以連接三個設(shè)備，但是串口和以太網(wǎng)不能同時使用（編譯通不過）。 注意：串口和以太網(wǎng)口只能使用一個，否則編譯通不過。02創(chuàng)建項目 用戶需要使用WinCC Flexible 2008 SP2 China或以上版本來組態(tài)代產(chǎn)品SmartLine，如果是第2代產(chǎn)品SmartLine IE的話，只能使用WinCC Flexible 2008 SP4 China進行組態(tài)。 用戶既可以在WinCC Flexible中直接創(chuàng)建項目，也可以使用向?qū)?chuàng)建。下文主要介紹如何直接創(chuàng)建項目。 雙擊PC桌面的SIMATIC WinCC flexible圖標可以啟動WinCC flexible，在啟動畫面中選擇“創(chuàng)建一個空項目”， 所示。鼠標左鍵單擊“創(chuàng)建一個空項目”后，打開如圖2所示的“設(shè)備選擇”界面。在該界面選擇所使用的設(shè)備，在此以Smart 1000 IE為例。 03配置通信連接。
用戶通過以下步驟可配置Smart 1000 IE與S7-200 SMART CPU的PPI通信。 步：在WinCC flexible的主工作窗口中，展開左側(cè)樹形項目結(jié)構(gòu)，選擇“項目”>“通訊”>“連接”，雙擊“連接”圖標以打開“連接設(shè)置”的屬性窗口。第2步：在“連接”窗口中雙擊名稱下方的空白表格，或者右擊鼠標選擇快捷菜單中的“添加連接”可以添加與CPU的連接。 第三步：添加連接后，根據(jù)項目需求用戶可以修改默認的連接名稱“連接_x”，并選擇“通訊驅(qū)動程序”和是否在線。由于連接的設(shè)備是S7-200 SMART CPU，所以在“通訊驅(qū)動程序”下方的下拉菜單處選擇“SIAMTIC S7 200 SMART”作為通訊驅(qū)動程序，同時在線連接。 第四步：設(shè)置連接參數(shù)。先選擇Smart 1000 IE的接口為“IF1 B”，即觸摸屏的RS422/485物理接口。選中該接口后，該接口的參數(shù)設(shè)置窗口將在其下方自動顯示。設(shè)置觸摸屏的通信波特率為187500，站地址為1。 接著在“網(wǎng)絡(luò)”窗口選擇“PPI”為通信雙方的通信協(xié)議。 后在“PLC設(shè)備”窗口設(shè)置CPU的站地址，此處設(shè)置CPU的站地址為2 注意：CPU的地址必須不同于HMI設(shè)備的地址，二者不能重復。 第五步：設(shè)置S7-200 SMART CPU的波特率和站地址。在STEP 7 Micro/WIN SMART軟件的項目樹中選擇“系統(tǒng)塊”，然后按“回車”鍵，即可打開如所示的“系統(tǒng)塊”窗口。為CPU的RS485端口設(shè)置的站地址和波特率必須與圖6的配置保持一致，CPU的站地址為2，通信波特率為187.5 kbps。
1、全局數(shù)據(jù)包通信方式
2、無組態(tài)連接通信方式
3、組態(tài)連接通信方式
四、以太網(wǎng)通訊
以太網(wǎng)的核心思想是使用共享的公共傳輸通道，這個思想早在1968年來源于廈威爾大學。 1972年，Metcalfe和Did Boggs（兩個都是網(wǎng)絡(luò)）設(shè)置了一套網(wǎng)絡(luò)，這套網(wǎng)絡(luò)把不同的ALTO計算機連接在一起，同時還連接了EARS激光打印機。這就是世界上個個人計算機局域網(wǎng)，這個網(wǎng)絡(luò)在1973年5月22日次運行。Metcalfe在次運行這天寫了一段備忘錄，備忘錄的意思是把該網(wǎng)絡(luò)改名為以太網(wǎng)（Ethernet），其靈感來自于“電磁輻射是可以通過發(fā)光的以太來傳播”這一想法。 1979年，DEC、Intel和Xerox共同將網(wǎng)絡(luò)標準化。
1984年，出現(xiàn)了細電纜以太網(wǎng)產(chǎn)品，后來陸續(xù)出現(xiàn)了粗電纜、雙絞線、CATV同軸電纜、光纜及多種媒體的混合以太網(wǎng)產(chǎn)品。 以太網(wǎng)是目前世界上的拓樸標準之一，具有傳傳播速率高、網(wǎng)絡(luò)資源豐富、系統(tǒng)功能強、安裝簡單和使用維護方便等很多優(yōu)點。
觸摸屏采用SIEMENS公司MP370： 其主要作用如下 ① 可實時顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 ② 通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù),再通過PLC完成對系統(tǒng)或設(shè)備的控制。 ③ 可做成多幅多種控畫面，替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤及顯示記錄儀表等，且功能更加強大。 (3) 變頻器：采用SIEMENS公司440系列，通過USS4協(xié)議可由觸摸屏通過PLC設(shè)置其內(nèi)部的部分參數(shù)，根據(jù)PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)（模擬量）值調(diào)節(jié)水泵或風機的轉(zhuǎn)速，并將其內(nèi)部運行參數(shù)反饋到PLC。 (4) 壓力、溫度等傳感器：將被控制系統(tǒng)（水系統(tǒng)或風系統(tǒng)）的實際參數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號上傳至PLC。 (5) 電氣元件：給PLC、觸摸屏、變頻器及傳感器等供電，完成各種操作及驅(qū)動等。
五、PROFIBUS-DP通訊
PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線是一種開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，符合歐洲標準和標準。PROFIBUS-DP通信的結(jié)構(gòu)非常精簡，傳輸速度很高且穩(wěn)定，非常適合PLC與現(xiàn)場分散的I/O設(shè)備之間的通信。
三相高壓交流異步電機的起動主要是通過在電源和電動機之間串聯(lián)限流器件來實現(xiàn)降壓起動，以確保起動過程中的性。起動方式主要有有級降壓起動和無極軟起動兩類，前者對電壓的調(diào)節(jié)是分檔的，例如串電阻、串電抗、Y-△等起動；后者對電壓的調(diào)節(jié)是連續(xù)的，例如串反向晶閘管、串開關(guān)變壓器等起動。此類軟起動通常也稱為固態(tài)軟起動，在實際設(shè)計過程中晶閘管的觸發(fā)角控制導通問題是決定此類軟起動的成敗關(guān)鍵所在。本文將利用西門子S7-200可編程邏輯控制器的靈活、實用、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能模塊化、使用方便等特點配合專門的三相移相觸發(fā)板解決軟起過程中晶閘管的觸發(fā)角控制導通問題，以及應用光纖觸發(fā)技術(shù)解決高壓隔離問題，從而有效實現(xiàn)軟起動的斜坡升壓軟起動、斜坡恒流軟起動、脈沖沖擊起動等起動方式，另外PLC還將實現(xiàn)系統(tǒng)模擬量采集、從站通訊、人機界面互動、邏輯控制等功能。 2.高壓固態(tài)軟起動工作原理在安裝西門子觸摸屏軟件的時候，不停地提示重新啟動電腦，如圖所示，而重啟電腦無效時，應該怎么處理？ 解決方法： 安裝西門子觸摸屏軟件的時候，不停地提示重新啟動電腦，而重啟電腦無效時，必須刪除注冊表項才能繼續(xù)。
1、全局數(shù)據(jù)包通信方式
2、無組態(tài)連接通信方式
3、組態(tài)連接通信方式
四、以太網(wǎng)通訊
以太網(wǎng)的核心思想是使用共享的公共傳輸通道，這個思想早在1968年來源于廈威爾大學。 1972年，Metcalfe和Did Boggs（兩個都是網(wǎng)絡(luò)）設(shè)置了一套網(wǎng)絡(luò)，這套網(wǎng)絡(luò)把不同的ALTO計算機連接在一起，同時還連接了EARS激光打印機。這就是世界上個個人計算機局域網(wǎng)，這個網(wǎng)絡(luò)在1973年5月22日次運行。Metcalfe在次運行這天寫了一段備忘錄，備忘錄的意思是把該網(wǎng)絡(luò)改名為以太網(wǎng)（Ethernet），其靈感來自于“電磁輻射是可以通過發(fā)光的以太來傳播”這一想法。 1979年，DEC、Intel和Xerox共同將網(wǎng)絡(luò)標準化。
1984年，出現(xiàn)了細電纜以太網(wǎng)產(chǎn)品，后來陸續(xù)出現(xiàn)了粗電纜、雙絞線、CATV同軸電纜、光纜及多種媒體的混合以太網(wǎng)產(chǎn)品。 以太網(wǎng)是目前世界上的拓樸標準之一，具有傳傳播速率高、網(wǎng)絡(luò)資源豐富、系統(tǒng)功能強、安裝簡單和使用維護方便等很多優(yōu)點。
4. 模擬運行，工程。 1) 選中HIM項目，編譯并，點擊仿真按鈕。如圖所示，溢流閥設(shè)定控件中變?yōu)?.0，說明成功。不成功會顯示 2) 打開一個控變量表，把PLC至于在線狀態(tài)，改變溢流閥壓力設(shè)定值為30.0，在仿真頁面看此控件值也變?yōu)?0.0 3) 同樣的在仿真界面改變控件值為15.0 ，在控表里面檢查其值的變化。
五、PROFIBUS-DP通訊
PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線是一種開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，符合歐洲標準和標準。PROFIBUS-DP通信的結(jié)構(gòu)非常精簡，傳輸速度很高且穩(wěn)定，非常適合PLC與現(xiàn)場分散的I/O設(shè)備之間的通信。
整個閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)的組成設(shè)備及其作用 (1) PLC選用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU224XP、DIDO模塊、AIAO模塊組成。PLC作為控制單元，是整個系統(tǒng)的控制核心。其主要的作用要體現(xiàn)以下幾方面： ① 完成對系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換。 ② 完成對整個系統(tǒng)的邏輯控制及PID調(diào)節(jié)的運算。 ③ 向觸摸屏提供所采集及處理的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行觸摸屏發(fā)出的各種指令。 ④ 將PID運算的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號，作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的控制信號。 ⑤ 通過通信電纜及USS4協(xié)議完成對變頻器內(nèi)部參數(shù)讀寫及控制。
PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I／O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。
集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠程I／O硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程I／O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。
如何來實現(xiàn)這個功能呢？主要分以下幾步來實現(xiàn)。 、建立變量，除了建立需要存儲模擬量模塊采樣過來的溫度值外，另外還需要建立一個顯示們溫度的變量，和一個放指針的變量。比如說們有十路溫度需要顯示，那么們需要建立十二個變量。對于這個指針的變量選擇，數(shù)據(jù)類型們可以選擇“INT”的數(shù)據(jù)類型。其的變量數(shù)據(jù)類型，可以根據(jù)實際情況進行選擇。第2、對變量進行組態(tài)。在變量里面選擇溫度值，然后在其屬性里面選擇“指針化”，在里面啟用指針化功能，索引變量選擇們這個“溫度值指針”的變量，而后每一個索引值對應一個溫度值。
