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 西門子PLC分布式I/O ET200M故障診斷
　　在控制系統(tǒng)中，如果遇到西門子PLC與遠(yuǎn)程分布式I/O模塊通訊故障時，可以按照如下方法進(jìn)行檢查：
　　1. 檢查DP通訊電纜和DP接頭是否有問題，DP接頭是否正確連接。如果系統(tǒng)中有多個ET200M，需要將個和后一個DP接頭的終端電阻撥到ON，其他的DP接頭的終端電阻撥到OFF；
　　2. 檢查ET200M的電源是否正常，主控制PLC和ET200M之間需要接口模塊IM153來進(jìn)行通訊連接；這是需要確認(rèn)IM153模塊的24V供電是否正常，是否有電壓不足的情況出現(xiàn)；
　　3. 每一個遠(yuǎn)程分布式I/O ET200M都有一個固定的通訊地址，這個地址在硬件IM153上是撥碼開關(guān)的形式，而在軟件組態(tài)中，需要注意軟件中的地址設(shè)定要和撥碼開關(guān)的地址一致，另外系統(tǒng)中的所有地址不能出現(xiàn)重復(fù)的情況；
　　4. 由于通訊的長度和通訊的波特率有對應(yīng)關(guān)系，在通訊距離較長的情況下，通訊波特率不能過高。這時候用戶可以適當(dāng)降低系統(tǒng)的通訊速率，以提高通訊過程的穩(wěn)定性；
　　5. 主控PLC可分布式I/O模塊ET200M之間的通訊電纜附近是否有干擾源，如：變頻器，大功率電機(jī)等。這些干擾源會對通訊過程造成影響，用戶在進(jìn)行電纜布線時，需要考慮干擾的情況。

西門子模塊最高頻率是變頻器-電動機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率。由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時，應(yīng)按電動機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定?；绢l率是變頻器對電動機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動機(jī)的額定電定電壓設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類型指的是負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的V/f類型圖和負(fù)載的特點(diǎn)，選擇其中的一種類型。我們根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況和實(shí)際要求，最高頻率設(shè)定為83.4Hz，基本頻率設(shè)定為工頻50Hz。負(fù)載類型：50Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，50~83.4Hz為恒功率負(fù)載。

2.如何調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩

西門子模塊調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動時的低速性能,使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)啟動的要求。 在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜.在低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持V/f為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩?？墒?，漏阻抗的影響不僅與頻率有關(guān)，還和電機(jī)電流的大小有關(guān)，準(zhǔn)確補(bǔ)償是很困難的。近年來國外開發(fā)了一些能自行補(bǔ)償?shù)淖冾l器，但所需計算量大，硬件、軟件都較復(fù)雜，因此一般變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。針對我們所使用的變頻器，轉(zhuǎn)矩提升量設(shè)定為1%~5%之間比較合適。

3. 如何設(shè)定加、減速時間 電機(jī)的運(yùn)行方程式：

式中：Tt為電磁轉(zhuǎn)矩；T1為負(fù)載轉(zhuǎn)矩 電機(jī)加速度dw/dt取決于加速轉(zhuǎn)矩（Tt,T1），而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率則由用戶設(shè)定。若電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J、電機(jī)負(fù)載變化按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時間設(shè)定。若在啟動過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長加速時間；若在制動過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長減速時間；另一方面，加、減速時間不宜設(shè)定太長，時間太長將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟、制動時。我們將加速時間設(shè)定為15s,減速時間設(shè)定為5s。

4 .頻率跨跳 V/f控制的變頻器驅(qū)動異步電機(jī)時，在某些頻率段。

電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù)使得電機(jī)不能正常啟動，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動量較小時更為嚴(yán)重。因此變通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在V/f曲線上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳點(diǎn)寬度。當(dāng)電機(jī)加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

5 過負(fù)載率設(shè)置 該設(shè)置用于變頻器和電動機(jī)過負(fù)載保護(hù)。

當(dāng)變頻器的輸出電流大于過負(fù)載率設(shè)置值和電動機(jī)額定電流確定的OL設(shè)定值時，變頻器則以反時限特性進(jìn)行過負(fù)載保護(hù)（OL），過負(fù)載保護(hù)動作時變頻器停止輸出。 2.6 電機(jī)參數(shù)的輸入 變頻器的參數(shù)輸入項(xiàng)目中有一些是電機(jī)基本參數(shù)的輸入，如電機(jī)的功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、極數(shù)等。這些參數(shù)的輸入非常重要，將直接影響變頻器中一些保護(hù)功能的正常發(fā)揮，一定要根據(jù)電機(jī)的實(shí)際參數(shù)正確輸入，以確保變頻器的正常使用。

四.變頻器在調(diào)試與使用過程中經(jīng)常遇到的問題

1.)其中過電壓現(xiàn)象最為常見。 過電壓產(chǎn)生后，變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞，其過電壓保護(hù)功能將動作，使變頻器停止運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。因此必須采取措施消除過電壓，防止故障的發(fā)生。由于變頻器與電機(jī)的應(yīng)用場合不同，產(chǎn)生過電壓的原因也不相同，所以應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的對策。

2、)過電壓的產(chǎn)生與再生制動所謂變頻器的過電壓，是指由于種種原因造成的變頻器電壓超過額定電壓，集中表現(xiàn)在變頻器直流母線的直流電壓上。正常工作時，變頻器直流部電壓為三相全波整流后的平均值。

若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線上的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上升至700V左右時，（因機(jī)型而異）變頻器過電壓保護(hù)動作。造成過電壓的原因主要有兩種：電源過電壓和再生過電壓。

電源過電壓是指因電源電壓過高而使直流母線電壓超過額定值。而現(xiàn)在大部分變頻器的輸入電壓最高可達(dá)460V，因此，電源引起的過電壓極為少見。本文主要討論的問題是再生過電壓。產(chǎn)生再生過電壓主要有以下原因：當(dāng)大GD2（飛輪力矩）負(fù)載減速時變頻器減速時間設(shè)定過短；電機(jī)受外力影響（風(fēng)機(jī)、牽伸機(jī)）或位能負(fù)載（電梯、起重機(jī)）下放。由于這些原因，使電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于變頻器的指令轉(zhuǎn)速，也就是說，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速，這時電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù)，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機(jī)狀態(tài)時相反，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的制動轉(zhuǎn)矩。所以電動機(jī)實(shí)際上處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動能被“再生”成為電能。再生能量經(jīng)逆變部續(xù)流二極管對變頻器直流儲能電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓。因再生過電壓的過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與原轉(zhuǎn)矩相反，為制動轉(zhuǎn)矩，因此再生過電壓的過程也就是再生制動的過程。換句話說，消除了再生能量，也就提高了制動轉(zhuǎn)矩。如果再生能量不大，因變頻器與電機(jī)本身具有20%的再生制動能力，這部分電能將被變頻器及電機(jī)消耗掉。若這部分能量超過了變頻器與電機(jī)的消耗能力，直流回路的電容將被過充電，變頻器的過電壓保護(hù)功能動作，使運(yùn)行停止。為避免這種情況的發(fā)生，必須將這部分能量及時的處理掉，同時也提高了制動轉(zhuǎn)矩，這就是再生制動的目的。

3、)過電壓的防止措施： 由于過電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對策也不相同。對于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，如果對停車時間或位置無特殊要求，那么可以采用延長變頻器減速時間或自由停車的方法來解決。所謂自由停車即變頻器將主開關(guān)器件斷開，讓電機(jī)自由滑行停止。如果對停車時間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動（DC制動）功能。直流制動功能是將電機(jī)減速到一定頻率后，在電機(jī)定子繞組中通入直流電，形成一個靜止的磁場。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割這個磁場而產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，因此這種制動又稱作能耗制動。在直流制動的過程中實(shí)際上包含了再生制動與能耗制動兩個過程。這種制動方法效率僅為再生制動的30-60％，制動轉(zhuǎn)矩較小。由于將能量消耗于電機(jī)中會使電機(jī)過熱，所以制動時間不宜過長。而且直流制動開始頻率，制動時間及制動電壓的大小均為人工設(shè)定，不能根據(jù)再生電壓的高低自動調(diào)節(jié)，因而直流制動不能用于正常運(yùn)行中產(chǎn)生的過電壓，只能用于停車時的制動。對于減速（從高速轉(zhuǎn)為低速，但不停車）時因負(fù)載的GD2（飛輪轉(zhuǎn)矩）過大而產(chǎn)生的過電壓，可以采取適當(dāng)延長減速時間的方法來解決。其實(shí)這種方法也是利用再生制動原理，延長減速時間只是控制負(fù)載的再生電壓對變頻器的充電速度，使變頻器本身的20%的再生制動能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用（包括位能下放）而使電機(jī)處于再生狀態(tài)的負(fù)載，因其正常運(yùn)行于制動狀態(tài)，再生能量過高無法由變頻器本身消耗掉，因此不可能采用直流制動或延長減速時間的方法。再生制動與直流制動相比，具有較高的制動轉(zhuǎn)矩，而且制動轉(zhuǎn)矩的大小可以跟據(jù)負(fù)載所需的制動力矩（即再生能量的高低）由變頻器的制動單元自動控制。因此再生制動適用于在正常工作過程中為負(fù)載提供制動轉(zhuǎn)矩

● 重要的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證
● 常規(guī)技術(shù)規(guī)范
常規(guī)技術(shù)規(guī)范
常規(guī)技術(shù)規(guī)范包含如下內(nèi)容：當(dāng)在 ET 200S 中安裝時，故障安全模塊必須符合的標(biāo)準(zhǔn)和
測試值、故障安全模塊的測試標(biāo)準(zhǔn)，以及故障安全模塊對于運(yùn)輸、存儲和環(huán)境條件的要
求。
6.2  標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證
CE  認(rèn)證
ET 200S 故障安全模塊滿足下列 EC 指令的要求和保護(hù)目標(biāo)并且符合歐共體公報所刊
載的用于 PLC 的歐洲協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)：
● 2006/108/EC“在特定電壓范圍內(nèi)使用的電氣設(shè)備”（低電壓指令）
● 2004/108/EC“電磁兼容性”（EMC 指令）
● 94/9/EC“專門用于在潛在爆炸環(huán)境中使用的設(shè)備和防護(hù)系統(tǒng)”（防爆指南）

脈沖干擾 測試電壓 嚴(yán)重等級
符合 IEC 61000-4-2
（DIN VDE 0843 Part 2）規(guī)

帶有故障安全模塊的 ET 200S  的過電壓保護(hù)
如果設(shè)備需要過電壓保護(hù)，我們建議在負(fù)載電壓電源和端子模塊的負(fù)載電壓輸入之間使用
外部保護(hù)電路（浪涌濾波器），以確保具有故障安全模塊的 ET 200S 的抗浪涌性。
說明
防雷措施始終要求對整個系統(tǒng)進(jìn)行逐項(xiàng)檢查。 但只有當(dāng)所在的整個建筑環(huán)境能實(shí)現(xiàn)過電
壓保護(hù)時，才能實(shí)現(xiàn)幾乎*的過電壓保護(hù)。 特別是，這需要在建筑設(shè)計階段采用相應(yīng)
的結(jié)構(gòu)措施。
因此，我們建議您聯(lián)系 Siemens 代理商或?qū)I(yè)從事防雷的公司，以獲取有關(guān)過電壓保護(hù)
的詳細(xì)信息。
下圖顯示了使用 F 模塊、標(biāo)準(zhǔn)模塊和電源模塊 PM-E DC24..48V/AC24..230V 及 PM-
E F pm DC24V PROFIsafe 進(jìn)行組態(tài)的示例。 電壓由超過四個電源提供。
也可使用較少電源。 然而，必須確保由一個電源供電的模塊總電流不超過允許限制。
也可使用電源模塊 PM-E DC24V。 保護(hù)電路對應(yīng)于 PM-E DC24..48V/AC24..230V 的保
護(hù)電路 + 自動斷路器（同樣適用于 PM-E F pm DC24V PROFIsafe）。
有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)模塊浪涌保護(hù)的更多信息，請參見《ET 200S 分布式 I/O 系統(tǒng)》( ET 200S

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SIMATIC DP，5 個電子模塊 用于 ET 200S，4 個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出 24V/0.5A DC，15mm 結(jié)構(gòu)寬度 5 件/包裝單位

概述

• 用于 SIMATIC ET 200S、帶有集成故障安全 CPU 的接口模塊
• 帶 DP/MPI 接口
• 用于構(gòu)建故障安全型自動化系統(tǒng)，提高工廠的安全性
• 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) IEC 61508、IEC 62061 的標(biāo)定，最高可符合 SIL 3 安全要求；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 13849.1 的規(guī)定，可符合 PL e 的安全要求。
• 故障安全 I/O 模塊可通過 DP 主站模塊 (PROFIsafe) 連接在分布式配置中
• ET200S PROFIsafe 的安全保護(hù) I/O 模塊可以集中連接。
• 支持沒有安全保護(hù)功能的標(biāo)準(zhǔn)模塊

注意: 
為了CPU的正常工作, 必須有微型存儲器卡(MMC) 。

SIMATIC ET 200S 是多功能、高度模塊化的 I/O 系統(tǒng)，具有 IP20 的防護(hù)等級，可以針對自動化任務(wù)精確的量身定制。

帶有集成的 CPU 和 PROFINET/PROFIBUS 連接的接口模塊現(xiàn)已推出-有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和安全型設(shè)計兩種。模塊化的 ET 200S 可以提供豐富的模塊，包括了電源模塊、數(shù)字或模擬輸入和輸出模塊、技術(shù)模塊、一個 IO-Link 主站以及電機(jī)起動器、變頻器和一個啟動接口。由于具有堅固的結(jié)構(gòu)，ET200S 還可以用在高機(jī)械壓力的條件下。

在空間緊張條件下，可以擴(kuò)展一個小巧的塊 I/O ET 200S COMPACT。ET 200S 還有 SIPLUS 版本，它具有更大的適用溫度范圍。

豐富的模塊使 ET 200S 成為了幾乎適用于所有行業(yè)的理想 I/O 系統(tǒng)，而且特別適用于需要為模塊設(shè)計和豐富功能的情況。

ET200S 具有強(qiáng)大的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸能力和同步工作模式，還非常適用于時間關(guān)鍵型應(yīng)用。

在進(jìn)行可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計時，盡管有著不同的被控對象和設(shè)計任務(wù)，設(shè)計內(nèi)容可能涉及諸多方面，又需要和大量的現(xiàn)場輸入、輸出設(shè)備相連接，但是基本內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個方面：

    (1)明確設(shè)計任務(wù)和技術(shù)條件。

    設(shè)計任務(wù)和技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書的方式給出，在設(shè)計任務(wù)書中，應(yīng)明確各項(xiàng)設(shè)計要求、約束條件及控制方式。因此，設(shè)計任務(wù)書是整個系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。

    (2)確定用戶輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。

    用戶的輸入、輸出設(shè)備是構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)中除了作為控制器的PLC本身以外的硬件設(shè)備，是進(jìn)行機(jī)型選擇和軟件設(shè)計的依據(jù)。因此，要明確輸入設(shè)備的類型（如控制按鈕、行程開關(guān)、操作開關(guān)、檢測元件、保護(hù)器件、傳感器等）和數(shù)量、輸出設(shè)備的類型（如信號燈、接觸器、繼電器等執(zhí)行元件）和數(shù)量以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的負(fù)載（如電動機(jī)、電磁閥等），并進(jìn)行分類、匯總。

    (3)選擇可編程控制器的機(jī)型。

    可編程控制器是整個控制系統(tǒng)的核心部件，正確、合理地選擇機(jī)型對于保證整個系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。艾特貿(mào)易小編提示PLC的選型包括機(jī)型的選擇、存儲器容量的選擇、I/O模塊的選擇等。

    (4)分配I/O通道，繪制I/O接線圖。

    通過對用戶輸入、輸出設(shè)備的分析、分類和整理，進(jìn)行相應(yīng)的I/O通道分配，并據(jù)此繪制I/O接線圖。

    至此，基本完成了PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。

    (5)設(shè)計控制程序。

    根據(jù)控制任務(wù)和所選擇的機(jī)型以及I/O接線圖，采用梯形圖語言設(shè)計系統(tǒng)的控制程序。設(shè)計控制程序就是設(shè)計應(yīng)用軟件，這對于保證整個系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行至關(guān)重要，必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，使之滿足控制要求。

    (6)必要時設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

    在進(jìn)行設(shè)備選型時，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。如無標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可選，還可能需要設(shè)計操作臺、控制柜、模擬顯示屏等非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

    (7)編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。

    在設(shè)計任務(wù)完成后，編制系統(tǒng)的技術(shù)文件。技術(shù)文件一般包括設(shè)計說明書、使用說明書、I/O接線圖和控制程序（如梯形圖等）