西門子6SE6440-2UC33-7FA1

可編程控制器技術(shù)主要是應(yīng)用于自動(dòng)化控制工程中，如何綜合地運(yùn)用前面學(xué)過知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)， 在此介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的一般方法。

二、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟

1 ．系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（ 1 ）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式來確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；

（ 2 ）選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

（ 3 ）選定 PLC 的型號(hào)；

（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；

（ 5 ）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；

（ 6 ）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；

（ 7 ）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件；

（ 8 ）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書；

CP342-5作為PROFIBUSDP主站時(shí)，多鏈接124個(gè)從站，和每個(gè)從站多可以交換244個(gè)輸入字節(jié)（Input）和244個(gè)輸出字節(jié)（Output），與所有從站總共多交換2160個(gè)輸入字節(jié)和2160個(gè)輸出字節(jié)。因此，在低頻時(shí)給定V/f,要使輸出電壓一些，以便一定地起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動(dòng)。利用SFAVM或60°AVM原理來計(jì)算逆變器的開關(guān)，可使氣隙轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)很?。ㄅc使用同步PWM的變頻器相比）。當(dāng)使用不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等?！　∫话汶姍C(jī)利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)行冷卻，若速度則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運(yùn)轉(zhuǎn)相同的，必須在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的西門子變頻器與電機(jī)組合，或采用電機(jī)。但高速脈沖輸出必須使用直流晶體管輸出型的CPU（即DC/DC/DC型）

10.主控板故障。
監(jiān)視器與控制器已建立通訊，監(jiān)視器檢測(cè)主控板有故障，則報(bào)主控板故障。更換監(jiān)視器。更換主控板。
11.接口板不通。
訊監(jiān)視器與接口板未建立通訊，接口板將每5秒鐘復(fù)位一次監(jiān)視器，在3分30秒仍未建立通訊，將判斷為重故障。通訊線是否正常,檢查接線端子是否正確;I/O板工作是否正常.尤其是工作電壓;I/O主控板外芯片是否插好。

　　5) 西門子變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免西門子變頻器出力不足，所以在這樣情況下，西門子變頻器容量要放大一檔或者在西門子變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
　　6) 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起西門子變頻器的降容，西門子變頻器容量要放大一擋。

西門子觸摸屏結(jié)合西門子PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種自動(dòng)控制的趨勢(shì)。觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用，可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值（壓力及溫度等），通過PLC與實(shí)際值（傳感器的測(cè)量值）進(jìn)行比較運(yùn)算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)算指令（模擬信號(hào)），調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實(shí)時(shí)監(jiān)控到被控系統(tǒng)實(shí)際值的大小及變頻器內(nèi)的多個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警、記錄等功能

以RNA結(jié)構(gòu)為例，它包括了：
1、操作系統(tǒng)平臺(tái)
包括了從早的Win3.1環(huán)境的人機(jī)界面和編程軟件到Windows NT開發(fā)全功能人機(jī)界面。隨著Windows CE的到來，一些公司正計(jì)劃提供基于CE的全套的PLC編程、人機(jī)界面和控制軟件。
2、COM和DCOM
建立COM（組件對(duì)象模型）和DCOM（分布式組件對(duì)象模型）使得產(chǎn)品具有互操作性、擴(kuò)展性和靈活性。COM與其它工控軟件產(chǎn)品的結(jié)合增加了提供集成套裝軟件（ProcessPak和ControlPak）的能力，還增加了各獨(dú)立軟件的模塊化程度和促進(jìn)某公司產(chǎn)品與其它廠家產(chǎn)品的集成能力。例如，羅克韋爾軟件RS SQL是一個(gè)數(shù)據(jù)登入和傳送處理的系統(tǒng)，采用COM技術(shù)提供連接控制系統(tǒng)和企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的雙向，是支持制造業(yè)DNA數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境的版本。
3、Visual Basic的應(yīng)用
微軟認(rèn)為VB是在DNA框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部集成的關(guān)鍵技術(shù)。VBA為DNA結(jié)構(gòu)提供了三大益處，首先，它為終用戶提供不需要學(xué)習(xí)特定語(yǔ)言而能編制自己的實(shí)際應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)方法；其次，VBA提供了多個(gè)應(yīng)用間共享數(shù)據(jù)或集成功能的方法，例如，它允許人機(jī)界面軟件可以利用微軟的Excel表格的功能，這是一個(gè)系統(tǒng)模型公司的產(chǎn)品，具有計(jì)算功能和生產(chǎn)計(jì)劃功能；后，終用戶如將內(nèi)嵌VBA產(chǎn)品集成到基于DNA的制造信息系統(tǒng)，它能夠使目前工業(yè)界眾多使用VB作為系統(tǒng)快速開發(fā)工具的工程師們提升其軟件產(chǎn)品。

 組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)是一個(gè)約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為"組態(tài)式監(jiān)控軟件"。"組態(tài)(Configure)"的含義是"配置"、"設(shè)定"、"設(shè)置"等意思，是指用戶通過類似"搭積木"的簡(jiǎn)單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計(jì)算機(jī)程序，也就是所謂的"組態(tài)"。
它有時(shí)候也稱為"二次開發(fā)"，組態(tài)軟件就稱為"二次開發(fā)平臺(tái)"。"監(jiān)控(Supervisory Control)"，即"監(jiān)視和控制"，是指通過計(jì)算機(jī)信號(hào)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備或過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。

　　1)一個(gè)cp5611卡可以連接兩臺(tái)S7—300PLC(使用西門子廠家提供的可編程插頭來實(shí)現(xiàn))；2)在組態(tài)王軟件中建立兩個(gè)S7—300PLC，設(shè)備地址分別設(shè)備為7.2和8.2(設(shè)備地址根據(jù)實(shí)際設(shè)備來設(shè)置)，小數(shù)點(diǎn)前面的號(hào)指PLC的地址，后面是CPU所在的槽號(hào)。
　　組態(tài)王和西門子300、400PLC通訊支持哪些通訊鏈路?是否需要西門子軟件的支持?1)MPI電纜通訊方式：組態(tài)王所在的計(jì)算機(jī)必須安裝STEP7編程軟件；2)MPI通訊卡方式：組態(tài)王所在的計(jì)算機(jī)必須安裝STEP7編程軟件3)以太網(wǎng)通訊方式：不需要在組態(tài)王所在的計(jì)算機(jī)上安裝STEP7或Simaticne。

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西門子變頻器選擇注意事項(xiàng)
　　西門子公司不同類型的變頻器，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類型的變頻器。在選擇變頻器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：
　　1、根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器，如負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載需選擇西門子mmv/mdv、mm420/mm440變頻器，如負(fù)載為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載應(yīng)選擇西門子430變頻器。
　　2、選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電動(dòng)機(jī)的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變差。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加10%而溫升會(huì)增加20%左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。
　　3、變頻器若要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)應(yīng)該采取措施長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應(yīng)放大一、兩擋選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

　　這個(gè)時(shí)間與電纜上的DIP開關(guān)設(shè)定的波特率選擇有關(guān)。編輯本段各型號(hào)的優(yōu)點(diǎn)CPU221本機(jī)集成6輸入/4輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。無(wú)I/O擴(kuò)展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。
　　1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。CPU222本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。CPU224本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。
　　可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。I/O端子排可很容易地整體拆卸。

具體的拆卸與安裝過程，請(qǐng)參考視頻附件“拆裝IO板.mp4"。  

外形尺寸類型為D、E、F的MM430/MM440變頻器的I/O板位置如圖2。 

圖2

外形尺寸類型為FX、GX的MM430/MM440變頻器的I/O板位置如圖3。  

變頻器日常使用中出現(xiàn)的一些問題，很多情況下都是因?yàn)樽冾l器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的。西門子變頻器可設(shè)置的參數(shù)有幾千個(gè)，只有系統(tǒng)地、合適地、準(zhǔn)確地設(shè)置參數(shù)才能充分利用變頻器性能。

變頻器控制方式的選擇由負(fù)荷的力矩特性所決定，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性根據(jù)下列關(guān)系式?jīng)Q定：

p= t n/ 9550

式中：p——電動(dòng)機(jī)功率(kw)

t——轉(zhuǎn)矩(n. m)

n——轉(zhuǎn)速(r/ min)

轉(zhuǎn)矩t與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系根據(jù)負(fù)載種類大體可分為3種[2]。

(1)即使速度變化轉(zhuǎn)矩也不大變化的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，此類負(fù)載如傳送帶、起重機(jī)、擠壓機(jī)、壓縮機(jī)等。

(2)隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小的負(fù)載。此類負(fù)載如風(fēng)機(jī)、各種液體泵等。

(3)轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小的恒功率負(fù)載。此類負(fù)載如軋機(jī)、機(jī)床主軸、卷取機(jī)等。

變頻器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制、拋物線特性v/f控制。將變頻器參數(shù)p1300設(shè)為0，變頻器工作于線性

v/f控制方式，將使調(diào)速時(shí)的磁通與勵(lì)磁電流基本不變。適用于工作轉(zhuǎn)速不在低頻段的一般恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對(duì)象。

將p1300設(shè)為2，變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式，這種方式適用于風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。這類負(fù)載的軸功率n近似地與轉(zhuǎn)速n的3次方成正比。其轉(zhuǎn)矩m近似地與轉(zhuǎn)速n的平方成正比。對(duì)于這種負(fù)載，如果變頻器的v/f特性是線性關(guān)系，則低速時(shí)電機(jī)的許用轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，從而造成功率因數(shù)和效率的嚴(yán)重下降。為了適應(yīng)這種負(fù)載的需要，使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關(guān)系減小，從而減小電機(jī)的磁通和勵(lì)磁電流，使功率因數(shù)保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

可以進(jìn)一步通過設(shè)置參數(shù)使v/f控制曲線適合負(fù)載特性。將p1312在0至250之間設(shè)置合適的值，具有起動(dòng)提升功能。將低頻時(shí)的輸出電壓相對(duì)于線性的v/f曲線作適當(dāng)?shù)奶岣咭匝a(bǔ)償在低頻時(shí)定子電阻引起的壓降導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩減小的問題。適用于大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的調(diào)速對(duì)象。

變頻器v/f控制方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，在某些頻率段，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)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(dòng)，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)矩慣量較小時(shí)更為嚴(yán)重?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在v/f曲線上設(shè)置跳轉(zhuǎn)點(diǎn)及跳轉(zhuǎn)頻帶寬度，當(dāng)電機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。從p1091至p1094可以設(shè)定4個(gè)不同的跳轉(zhuǎn)點(diǎn)，設(shè)置p1101確定跳轉(zhuǎn)頻帶寬度。

有些負(fù)載在特定的頻率下需要電機(jī)提供特定的轉(zhuǎn)矩，用可編程的v/f控制對(duì)應(yīng)設(shè)置變頻器參數(shù)即可得到所需控制曲線。設(shè)置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f特性頻率座標(biāo)，對(duì)應(yīng)的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標(biāo)。

參數(shù)p1300設(shè)置為20，變頻器工作于矢量控制。這種控制相對(duì)完善，調(diào)速范圍寬，低速范圍起動(dòng)力矩高，精度高達(dá)0.01%，響應(yīng)很快，高精度調(diào)速都采用svpwm矢量控制方式。

參數(shù)p1300設(shè)置為22，變頻器工作于矢量轉(zhuǎn)矩控制。這種控制方式是目前上的控制方式，其他方式是模擬直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，進(jìn)行保角變換而進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的，矢量轉(zhuǎn)矩控制是直接取交流電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行控制，控制簡(jiǎn)單，精確度高。