西門子模擬量輸入模塊6ES7531-7LH00-0AB0

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西門子模擬量輸入模塊6ES7531-7LH00-0AB0

西門子PLC故障的檢測(cè)與診斷方法

?可編程序控制器的可靠性很高,本身有很完善的自診斷功能,如出現(xiàn)故障,借助白診斷起序可以方便地找到出現(xiàn)故障的部件,更換它后就可以恢復(fù)正常工作。

??大量的工程實(shí)踐表明,可編程序控制器外部的輸人、輸出元件,如限位開關(guān)、屯磁閥、接觸器等的故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可編程序控制器本身的故障率,而這些元件出現(xiàn)故障后,可編程序控制器一般不能覺察出來,不會(huì)自動(dòng)停機(jī),可能使故障擴(kuò)大,直至強(qiáng)電保護(hù)裝置動(dòng)作后停機(jī),有時(shí)甚至?xí)斐稍O(shè)備和人身事故。停機(jī)后,查找故障也要花費(fèi)很多時(shí)間。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,在沒有釀成事故之前自動(dòng)停機(jī)和報(bào)警,也為了方便查找故障,提高維修效率,可用梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。

??現(xiàn)代的可編程序控制器擁有大量的軟件資源,如S7-200系列CPU有幾百點(diǎn)存儲(chǔ)器位、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，有相當(dāng)大的裕量?？梢园堰@些資源利用起來,用于故障檢測(cè)。

??1.超時(shí)檢測(cè)

??機(jī)械設(shè)備在各工步的動(dòng)作所需的時(shí)間般是不變的,變化也不會(huì)太大,可以以這些時(shí)間為參考,在可編程序控制器發(fā)出輸出信號(hào),相應(yīng)的外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器定時(shí),定時(shí)器的設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)20%左石。例如設(shè)某執(zhí)行機(jī)構(gòu)在正常情況下運(yùn)行10s后,它驅(qū)動(dòng)的部件使限位開關(guān)動(dòng)作,發(fā)出動(dòng)作結(jié)束信號(hào)，在該執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)設(shè)定值為12s的定時(shí)器定時(shí).若12s后還沒有接收到動(dòng)作結(jié)束信號(hào),山定時(shí)暴的常開觸點(diǎn)發(fā)出故障信號(hào),該信號(hào)停止正常的程序,啟動(dòng)報(bào)警和故障顯示程序,使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類,及時(shí)采取排除故障的措施。

??2.邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)

??在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),可編程序控制器的輸人輸出信號(hào)和內(nèi)部的信號(hào)(如存儲(chǔ)器位的狀態(tài))相互之間存在著確定的關(guān)系，如出現(xiàn)異常的邏輯信號(hào),則說明出現(xiàn)了故障。可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài),就應(yīng)按故障處理。例如某機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中先后有兩個(gè)限位開關(guān)動(dòng)作,這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)為0N。若它們?yōu)?N,說明至少有一個(gè)限位開關(guān)被卡死,應(yīng)停機(jī)進(jìn)行處理。在梯形圖中,用這兩個(gè)限位開關(guān)對(duì)應(yīng)的輸人位的常開觸點(diǎn)串聯(lián),來驅(qū)動(dòng)一個(gè)表示限位開關(guān)故障的存儲(chǔ)器位，

??本節(jié)對(duì)可編程序控制器控制系統(tǒng)的主要干擾源進(jìn)行了分析,介紹了可供選用的抗干擾措施,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)具體的情況,有針對(duì)性地采用其中的某些抗干擾措施。

??可編程序控制器在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用

??在工業(yè)生產(chǎn)中,用閉環(huán)控制方式來挖銘溫在壓力、流量等連續(xù)空化的?？坶L(zhǎng),無論是停H模擬控制器的模擬控制系統(tǒng)還是使用計(jì)算機(jī)(包括可編程序控制器)的數(shù)字控制系統(tǒng),PID控制(即比例-積分-微分控制)都得到了廣泛的應(yīng)用,這是因?yàn)镻ID控制具有以下的優(yōu)點(diǎn):

??(1)不是一定要求出控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。至今為山,由于北線性利時(shí)變性,很難求出多工業(yè)控制對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型,不能使用自動(dòng)控制理論中的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于這一類系統(tǒng),使用PID控制可以得到比較滿意的效果。

??(2) PID控制器的結(jié)構(gòu)典型,程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),參數(shù)調(diào)整方便。

??(3)有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性,根據(jù)被控對(duì)象的具體情況,可以采用各種PID控制的變種和改進(jìn)的控制方式,如PI、PD、帶死區(qū)的PD、積分分離PID、變速積分PID等。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展,PID控制與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)PID控制器的參數(shù)白整定.使PID控制器具有經(jīng)久不衰的生命力。

??用可編程序控制器對(duì)模擬量進(jìn)行PID控制時(shí),可以采用以下兒種方法:

??(1)使用PID過程控制模塊

??這種模塊的PID控制程序是可編程序控制器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的,并存放在模塊中,用戶在使用時(shí)只需設(shè)置一些參數(shù),使用起來非常方便，塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。這種模塊的價(jià)格昂貴,一般在大型控制系統(tǒng)中使用。

??(2)使用PID功能指令

??現(xiàn)在很多可編程序控制器都有供PID控制用的功能指令,如S7-200的PID指令。它們實(shí)際上是用于PID控制的子程序,與模擬量輸人/輸山模塊一起使用,可以得到類似于使用PID過程控制模塊的效果,價(jià)格便宜得多。

??可以用STEP7-Micro/WIN32編程軟件中的“指令向?qū)А焙?jiǎn)單快速地設(shè)置PID程序中的各種參數(shù),設(shè)置完成后,指令向?qū)⒆詣?dòng)生成PID程序。

??(3)用自編的程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制

??有的可編程序控制器沒有PID過程控制模塊和PID控制用的功能指令,有時(shí)可以使用PID控制指令,希望采用某種改進(jìn)的PID控制算法。在上述情況下,都需要用戶自己編制PID控制程序。

設(shè)計(jì)概述

S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含最多 32 個(gè)模塊。它擁有豐富的模塊，這些模塊可進(jìn)行各種組合。S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個(gè) DIN 導(dǎo)軌上（請(qǐng)參見手冊(cè)以了解要求）。

系統(tǒng)包含下列組件：

控制器：
CPU 具有不同性能等級(jí)，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(shè)備、操作員面板、其它 SIMATIC 控制器或非西門子設(shè)備的通信。
SIMATIC S7-1500 適合使用多種型號(hào)的 CPU：

標(biāo)準(zhǔn) CPU（MFP 版本：能夠在控制器上執(zhí)行 C/C++ 代碼）

緊湊型 CPU 不僅配備數(shù)字型和模擬型輸入輸出，還配備計(jì)數(shù)器輸入和高速輸出，將技術(shù)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(zhí)行 C/C++ 代碼）適用于在同一臺(tái)PC上執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)程序和安全相關(guān)的程序。

具有擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)控制功能的 T-CPU，如速度齒輪傳動(dòng)、juedui同步運(yùn)行（通過指定同步位置進(jìn)行同步）、凸輪功能以及運(yùn)動(dòng)控制功能。

用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號(hào)模塊。

工藝功能模塊用于高速計(jì)數(shù)、位置檢測(cè)或測(cè)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(jìn)行擴(kuò)展

根據(jù)具體要求，也可使用下列模塊：

在 CPU 向背板總線的輸出對(duì)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(nèi)部電路供電。60 W 24/48/60 V DC HF PS 還可讓 CPU yongjiu性存儲(chǔ)整個(gè)工作存儲(chǔ)器的內(nèi)容（數(shù)據(jù)）（最大 20 MB）。

用于將 SIMATIC S7-1500 連接到 120/230 VAC 電源的負(fù)載電源模塊 (PM)。

接口模塊用于連接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)使得 SIMATIC S7-1500 多功能，便于維護(hù)。

集成背板總線：
集成背板總線；背板總線集成在模塊上。模塊通過 U 形連接器相連，總線連接器插在機(jī)箱的背面。可以節(jié)省安裝時(shí)間。

模塊組裝在 S7-1500 DIN 導(dǎo)軌上：
具有各種長(zhǎng)度，包括切割至定長(zhǎng)的型號(hào)。由于具有集成 DIN 導(dǎo)軌，可以卡裝廣泛的標(biāo)準(zhǔn)部件，如附加端子、小型斷路器或小型繼電器。

性能可靠，接線方便：

I/O 信號(hào)是通過統(tǒng)一的 40 針前連接器來連接的。信號(hào)模塊和前連接器之間具有機(jī)械編碼，可防止因意外的錯(cuò)誤插入而對(duì)電路造成破壞。

為了對(duì)前連接器進(jìn)行簡(jiǎn)單接線，可將該連接器置于“預(yù)接線位置”。在此位置上，接頭尚未與模塊電路接觸。此位置還可用于在運(yùn)行過程中進(jìn)行改動(dòng)。用戶可借助于前蓋內(nèi)側(cè)的一個(gè)印制接線圖進(jìn)行連接。

前連接器作為帶螺釘型端子或彈簧型端子的型號(hào)提供。兩個(gè)選項(xiàng)都可以連接線芯截面積為 0.25 mm2 ~ 1.5 mm2（AWG 24 ~ AWG 16）的導(dǎo)線。

數(shù)字量信號(hào)模塊可通過 TOP Connect 進(jìn)行系統(tǒng)接線。通過 TOP Connect，可以快速而清晰地連接到現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和執(zhí)行器，并可在控制柜中進(jìn)行簡(jiǎn)便接線。

對(duì)于模擬量模塊，可以直接在模塊上進(jìn)行屏蔽；隨模塊提供了一個(gè)屏蔽連接套件，無需工具即可進(jìn)行安裝。

設(shè)備特定標(biāo)簽：
標(biāo)簽條可用于 SIMATIC S7-1500 的信號(hào)模塊?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)激光打印機(jī)來打印這些 DIN A4 標(biāo)簽紙上的標(biāo)簽。可以從 TIA Portal 進(jìn)行自動(dòng)打印，而無需重新輸入符號(hào)或地址。通過這些標(biāo)簽條的設(shè)計(jì)形式，可為通道或診斷顯示 1:1 分配標(biāo)簽。如果前蓋打開，則診斷顯示到端子的這種 1:1 分配會(huì)保留。

可變和可擴(kuò)展的站組態(tài)：

信號(hào)模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。

最大組態(tài)包括帶 31 個(gè)模塊（30 個(gè)模塊 + 1 個(gè)電源）的 CPU。在 CPU 向背板總線的輸出對(duì)于所有連接的模塊來說不夠充分的情況下，需要由電源 (PS) 通過背板總線為 S7-1500 模塊的內(nèi)部電路供電。

尺寸緊湊：
SIMATIC S7-1500 的尺寸使其能夠順利安裝到 SIMATIC S7-300 控制器或 ET 200M I/O 系統(tǒng)的可用安裝空間內(nèi)。

移動(dòng)安裝：
SIMATIC S7-1500 及其模塊可以垂直和水平安裝，從而可以zuijia方式安裝到可用空間內(nèi)。

I/O 模塊

以下模塊類型可用于 SIMATIC S7-1500/ET 200MP：

標(biāo)準(zhǔn)和故障安全數(shù)字量輸入模塊

標(biāo)準(zhǔn)和故障安全數(shù)字量輸出模塊

數(shù)字量輸入/輸出模塊

模擬量輸入模塊

模擬 I/O 模塊

模擬量輸出模塊

包括高速 (HS) 模擬量模塊，無論激活的通道數(shù)如何，基本執(zhí)行時(shí)間都是 62.5 μs

用于計(jì)數(shù)和定位的工藝功能模塊

用于 IO-link 和點(diǎn)到點(diǎn)通信和總線連接的通信模塊

提供了各種模塊等級(jí)，可使用戶在其應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)zuijia擴(kuò)展。模塊本身通過標(biāo)簽進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)記：

BA（基本型）：簡(jiǎn)易低成本模塊，無診斷功能，沒有參數(shù)

ST（標(biāo)準(zhǔn)型）：具有與模塊或電位組相關(guān)的診斷的模塊，如果適用，帶參數(shù)；模擬量模塊：準(zhǔn)確度等級(jí) 0.3%

HF（高性能型）：模塊具有特定通道診斷功能和參數(shù)設(shè)置功能并支持等時(shí)同步模式；對(duì)于模擬量模塊：準(zhǔn)確度等級(jí) 0.1%，抗擾度和電流隔離程度提高

HS（高速型）：具有極端濾波和轉(zhuǎn)換時(shí)間的模塊適用于超高速應(yīng)用以及對(duì)同步模式的支持；例如 8 通道模擬量模塊，無論激活的通道數(shù)如何，基本執(zhí)行時(shí)間都是 62.5 μs。

I/O 模塊的附件：

標(biāo)簽紙：
可插入到 I/O 模塊中（10 張 DIN A4 標(biāo)簽紙，每張標(biāo)簽紙帶 10 個(gè)標(biāo)簽，預(yù)穿孔，可使用標(biāo)準(zhǔn)激光打印機(jī)進(jìn)行打??；可用顏色：鋁灰色）

屏蔽連接：
SIMATIC S7-1500 系統(tǒng)（模擬量模塊和工藝功能模塊）提供了一個(gè)簡(jiǎn)易屏蔽連接套件，無需使用工具即可安裝。此套件包含一個(gè) 24 V DC 饋電元件、一個(gè)屏蔽支架和一個(gè)通用屏蔽端子。該屏蔽端子可用于單根細(xì)干線電纜、多根細(xì)干線電纜或一根粗干線電纜。由于對(duì) 24 V DC 電源和測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分離，并且在屏蔽和信號(hào)電纜之間具有低阻抗連接，可確保較高的 EMC 穩(wěn)定性和抗干擾性。

統(tǒng)一的 40 針前連接器

I/O 模塊的前門或自組裝背板總線的 U 型連接器等其它附件

通信

G_ST70_XX_00764

S7-1500 配有各種通信接口：

PROFINET IO IRT 接口（雙端口交換機(jī)），集成在 CPU 中（PROFINET RT jinxian于 S7-1500R/H）；
用于獲得確定的響應(yīng)時(shí)間和高精度設(shè)備特性。

通信模塊，用于連接到 PROFIBUS，工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFINET 總線系統(tǒng)

用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通信模塊

CPU 1515 PN 具有一個(gè)附加的集成 PROFINET 接口，其具有單獨(dú)的 IP 地址，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離或連接其他 PROFINET IO 設(shè)備。對(duì)于 CPU 1516-3 PN/DP，可通過該集成 PROFIBUS 接口來連接 PROFIBUS 節(jié)點(diǎn)。通過一個(gè) PROFIBUS CM，可方便地對(duì)不帶集成 PROFIBUS 接口的 CPU 進(jìn)行擴(kuò)展。

6ES7211-1BE40-0XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7211-1HE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7212-1BE40-0XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7212-1AE40-0XB0	CPU 1212C   DC/DC/DC,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7212-1HE40-0XB0	CPU 1212C   DC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7214-1BG40-0XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7214-1AG40-0XB0	CPU 1214C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7214-1HG40-0XB0	CPU 1214C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI
6ES7215-1BG40-0XB0	CPU 1215C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG40-0XB0	CPU 1215C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG40-0XB0	CPU 1215C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0	CPU 1217C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO