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西門子CPU主機6ES7317-6TK13-0AB0

200CN
概述
(一)運算功用   簡單PLC的運算功用包含邏輯運算、計時和計數(shù)功用;一般PLC的運算功用還包含數(shù)據(jù)移位、比較等運算功用;較復(fù)雜運算功用有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等;大型PLC中還有模仿量的PID運算和其他高級運算功用。跟著敞開體系的呈現(xiàn)，現(xiàn)在在PLC中都已具有通訊功用，有些產(chǎn)品具有與下位機的通訊，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通訊，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊的功用。規(guī)劃選型時應(yīng)從實踐運用的要求出發(fā)，合理選用需的運算功用。大多數(shù)運用場合，只需求邏輯運算和計時計數(shù)功用，有些運用需求數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模仿量檢測和操控時，才運用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運算等。要顯現(xiàn)數(shù)據(jù)時需求譯碼和編碼等運算。   (二)操控功用   操控功用包含PID操控運算、前饋補償操控運算、比值操控運算等，應(yīng)依據(jù)操控要求確定。PLC首要用于次序邏輯操控，因而，大多數(shù)場合常選用單回路或多回路操控器解決模仿量的操控，有時也選用專用的智能輸入輸出單元完結(jié)需的操控功用，提高PLC的處理速度和節(jié)約存儲器容量。例如選用PID操控單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪７聠卧?、ASC碼轉(zhuǎn)換單元

SIMATIC S7-1500 中提供一種更為全面的安全保護機制，包括授權(quán)級別、模塊保護以及通信的完整性等各個方面。“信息安全集成"機制除了可以確保投資安全，而且還可持續(xù)提高系統(tǒng)的可用性。

專有技術(shù)保護

加密算法可以有效防范未經(jīng)授權(quán)的訪問和修改。這樣可以避免機械設(shè)備被仿造，從而確保了投資安全。

防拷貝保護

可通過綁定SIMATIC 存儲卡或CPU 的序列號，確保程序無法在其它設(shè)備中運行。

這樣程序就無法拷貝，而且只能在的存儲卡或CPU 上運行。

訪問保護

訪問保護功能提供一種全面的安全保護功能，可防止未經(jīng)授權(quán)的項目計劃更改。采用為各用戶組分別設(shè)置訪問密碼，確保具有不同級別的訪問權(quán)限。此外，安全的CP 1543-1 模塊的使用，更是加強了集成防火墻的訪問保護。

操作保護

系統(tǒng)對傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)進行保護，防止對其進行未經(jīng)授權(quán)的訪問?？刂破骺梢宰R別發(fā)生變更的工程組態(tài)數(shù)據(jù)或者來自陌生設(shè)備的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。

SIMATIC S7-1500 中集成有診斷功能，無需再進行額外編程。統(tǒng)一的顯示機制可將故障信息以文本方式顯示在TIA博途、HMI、Web server和CPU 的顯示屏上。

一鍵生成診斷信息

只需簡單一擊，無需額外編程操作，既可生成系統(tǒng)診斷信息。整個系統(tǒng)中集成有包含軟硬件在內(nèi)的所有診斷信息。

統(tǒng)一的顯示機制

無論是在本地還是通過Web 遠程訪問，文本信息和診斷信息的顯示都*相同，從而確保所有層級上的投資安全。

接線端子/ LED 標(biāo)簽的1:1 分配

在測試、調(diào)試、診斷和操作過程中，通過對端子和標(biāo)簽進行快速便捷的顯示分配，節(jié)省了大量操作時間。

通道級的顯示機制

發(fā)生故障時，可快速準(zhǔn)確地識別受影響的通道，從而縮短了停機時間，并提高了工廠設(shè)備的可用性。

TRACE 功能優(yōu)化了驅(qū)動裝置的性能

SIMATIC S7-1500 中可將運動控制功能直接集成到PLC 中，而無需使用其它模塊。通過PLCopen 技術(shù)，控制器可使用標(biāo)準(zhǔn)組件連接支持PROFIdrive 的各種驅(qū)動裝置。此外，SIMATIC S7-1500 還支持所有CPU 變量的TRACE 功能，提高了調(diào)試效率的同時優(yōu)化了驅(qū)動和控制器的性能。TRACE 功能適用于所有CPU，不僅增強了用戶程序和運動控制應(yīng)用診斷的準(zhǔn)確性，同時還優(yōu)化了驅(qū)動裝置的性能。運動控制功能通過運動控制功能可連接各種模擬量驅(qū)動裝置以及支持PROFIdrive 的驅(qū)動裝置。同時該功能還支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸。

中央處理單元 (CPU) 是 SIMATIC S7-1500 的核心組件。它們除了可以執(zhí)行用戶程序，還可用于連接控制器和其它自動化組件。

發(fā)布的產(chǎn)品中包含以下三種 CPU：

CPU-1511-1 PN 適用于中小型應(yīng)用

CPU-1513-1 PN 適用于大中型應(yīng)用

CPU-1516-3 PN/DP 適用于要求較高的大型應(yīng)用和其它通信任務(wù)

標(biāo)準(zhǔn) CPU
CPU 1511-1 PN
CPU 1513-1 PN
CPU 1515-2 PN
CPU 1516-3 PN/DP
CPU 1517-3 PN/DP
CPU 1518-4 PN/DP
故障安全 CPU
CPU 1511F-1 PN
CPU 1513F-1 PN
CPU 1515F-2 PN
CPU 1516F-3 PN/DP
CPU 1517F-3 PN/DP
CPU 1518F-4 PN/DP具有不同性能范圍的5 種標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-1500：
CPU 1511-1 PN: 適用于對程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 進行分布式配置。
CPU 1513-1 PN: 適用于對程序范圍和處理速度具有中等要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 進行分布式配置。
CPU 1515-2 PN: 
適用于在程序范圍、網(wǎng)絡(luò)和處理速度方面具有中等/較高要求的應(yīng)用，可通過 PROFINET IO 進行分布式配置；可以使用具有單獨 IP 地址的附加集成 PROFINET 接口，例如，用于網(wǎng)絡(luò)分離。
CPU 1516-3 PN/DP： 
適用于對程序范圍和處理速度具有較高要求的應(yīng)用，通過 PROFINET IO 和 PROFIBUS DP 進行分布式配置。 附加的集成 PROFINET 接口，具有單獨的 IP 地址，可用于網(wǎng)絡(luò)分離等

問:變頻器的輸出電抗器(Output reactor)與輸出濾波器(Output filter)有何區(qū)別?

　　答:在變頻器輸出側(cè)共有以下幾種選件：

　　1）Output reactor 輸出電抗器，當(dāng)變頻器輸出到電機的電纜長度大于產(chǎn)品規(guī)定值時，應(yīng)加輸出電抗器來補償電機長電纜運行時的耦合電容的充放電影響，避免變頻器過流。輸出電抗器有兩種類型，一種輸出電抗器是鐵芯式電抗器，當(dāng)變頻器的載波頻率小于3KHZ 時采用。另一種輸出電抗器是鐵氧體式，當(dāng)變頻器的載波頻率小于6KHZ 時采用。

　　2）Output dv/dt filter 輸出dv/dt 電抗器，輸出dv/dt 電抗器是為了限制變頻器輸出電壓的上升率來確保電機的絕緣正常。

　　3）Sinusoidal filters 正弦波濾波器，它使變頻器的輸出電壓和電流近似于正弦波，減少電機諧波疇變系數(shù)和電機絕緣壓力。

　　在變頻器的輸入側(cè)可加以下選件：

　　1）Input Reactor 進線電抗器，輸入電抗器可以抑制諧波電流，提高功率因數(shù)以及削弱輸入電路中的浪涌電壓、電流對變頻器的沖擊，削弱電源電壓不平衡的影響，一般情況下，都必須加進線電抗器。

　　2）輸入EMC 無線電干擾濾波器，EMC 濾波器的作用是為了減少和抑制變頻器所產(chǎn)生的電磁干擾。EMC 濾波器有兩種，和B 級濾波器。EMC 濾波器用在第二類場合即工業(yè)場合，滿足EN50011A 級標(biāo)準(zhǔn)。EMC B 級濾波器多用于類場合即民用、輕工業(yè)場合，滿足EN50011 B 級標(biāo)準(zhǔn)。

　　在變頻器應(yīng)用中，為了防止電機由于過電流或外部原因?qū)е逻^熱而被損壞，設(shè)定電機的溫度保護功能。即當(dāng)電機的溫度超過一定值時，變頻器跳閘(OFF2)。通常情況下，溫度保護有以下兩種方式：

　　通過電機的溫度模型對電機進行保護;

　　當(dāng)我們對變頻器進行快速調(diào)試時，變頻器會根據(jù)電機相關(guān)參數(shù)，如功率、電流等參數(shù)來建立電機溫度模型。對于西門子標(biāo)準(zhǔn)電機，電機模型數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，但對于第三方電機，在完成快速調(diào)試之后，建議用戶做電機參數(shù)自動識別，如參數(shù)(P0340, P1910)，建立電機等效電路數(shù)據(jù)，以便更好地計算電機內(nèi)部能量損失。

　　在變頻器運行過程中，變頻器會實時監(jiān)控實際輸出電流，通過I2t 計算來判斷電機是否過溫，當(dāng)I2t 計算結(jié)果超過P0614 (對于MM420), P0604(對于 MM440,MM430)里所限定的溫度時，變頻器會采取在P0610中所設(shè)定的措施，如報警、跳閘等。如下圖1所示：

　　圖 1 電機溫度保護模型

　　注：利用電機溫度模型對電機進行溫度保護是西門子標(biāo)準(zhǔn)傳動中所有產(chǎn)品具備的功能。

　　通過溫度傳感器進行外部保護

　　常見的溫度傳感器有兩種：PTC; KTY84。

　　1）PTC 傳感器：

　　PTC(Positive-Temperature-Characteristic)傳感器是一個具有正溫度特性的電阻。在常溫下，PTC 電阻的阻值不高（50-10O歐姆）。一般情況下，電動機里是把三個PTC 溫度傳感器串聯(lián)連接起來（根據(jù)電動機制造廠家的設(shè)計），這樣，“冷態(tài)"下的PTC 電阻值范圍為150 至300 歐姆。PTC 溫度傳感器也常常稱為“冷導(dǎo)體"。但是，在某一特定溫度時，PTC 的阻值會急劇上升。電動機制造廠家是根據(jù)電動機絕緣的常規(guī)運行溫度來選擇這一特定溫度的。由于PTC 傳感器是安裝在電動機的繞組中，這樣，就可以根據(jù)電阻值的變化來判斷電動機是否過熱。PTC 溫度傳感器不能用來測量溫度的具體數(shù)值。

　　對于變頻器：MM440;MM430;G120提供了電機溫度傳感器的接口，PTC 傳感器保護可以與電機溫度模型同時工作。例如MM440,當(dāng)電動機的PTC已經(jīng)接到MM440 變頻器的控制端14 和15 時，只要選擇P0601＝1（采用PTC 溫度傳感器）激活電動機溫度傳感器的功能，那么，MM4變頻器就會知道電機的狀態(tài)，過熱時變頻器就會故障跳閘使電動機得到保護。

　　如果PTC 電阻值超過2000 歐姆，變頻器將顯示故障F0004（電動機過溫）。 如果PTC 電阻值低于100 歐姆，變頻器將顯示故障F0015（電動機溫度檢測信號丟失）。這樣，當(dāng)電動機過熱和溫度傳感器斷線時，都能使電動機得到保護。

　　此外，電動機還受到變頻器中電動機溫度模型的監(jiān)控，如下圖，傳感器與溫度模型構(gòu)成“或"關(guān)系，形成了一個電動機過熱保護的冗余系統(tǒng)。

　　2）KTY84 傳感器：

　　KTY84 傳感器的原理是基于半導(dǎo)體溫度傳感器（二極管），其電阻值的變化范圍從0℃時的500 歐姆可到300℃時的2600歐姆。KTY84 具有正的溫度系數(shù)，但與PTC 不同，它的溫度特性幾乎是線性的。電阻的性能可以與具有很高溫度系數(shù)的測量電阻兼容。

　　如果KTY84 傳感器被激活(P0610=2)，變頻器會對KTY傳感器的阻值進行監(jiān)控，同時變頻器也根據(jù)電動機溫度模型自動計算電動機的溫度。KTY84 傳感器識別出斷線時，就發(fā)出報警信號A0512（電動機溫度檢測信號丟失），并自動切換到電動機的溫度模型。如下圖2：

　　圖 2 溫度模型與傳感器回路

　　對于變頻器MM420、G110，沒有提供溫度傳感器接口，我們能夠通過電機溫度模型對電機進行溫度保護，同時，我們也可以用數(shù)字端子觸發(fā)外部故障的方式來保護電機，因為對于通常的溫度傳感器，其輸出阻抗會隨溫度成線性關(guān)系變化，如下圖3所示。因此傳感器的阻抗能夠反映當(dāng)前電機溫度，我們可以按照圖4連接方式，隨著傳感器阻值增大，端子5上的電壓會逐漸增大。當(dāng)電壓超過數(shù)字量的觸發(fā)電壓時，數(shù)字端子有效，觸發(fā)外部故障跳閘。設(shè)置參數(shù)如下： P0701, P0702 or P0703 = 29.

　　圖 3 電阻與溫度關(guān)系曲線

　　圖 4 外部端子觸發(fā)故障

　　另外，我們也可以利用溫度繼電器來觸發(fā)外部故障，如在西門子低壓產(chǎn)品中，有可以用來測量電機溫度的繼電器，如3RS1000-1CK10，我們可以設(shè)定一個限定值，當(dāng)電機溫度超過此值時，繼電器動作，觸發(fā)外部跳閘