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西门子PLC模块6ES7212-1AF40-0XB0详细说明

SIEMENS  CPU模块系列技术参数

简介： 在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来了*的非凡变化。使用PLC的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有*的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于PLC的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想.

 　　一、控制继电器存在的缺点

今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是*磨损和疲条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。

二、可编程序控制器的优势、特点及功能

可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。

1、顺序控制

顺序控制是PLC基本、应用较广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能。

2、闭环过程控制

以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在完全可以采用PLC控制系统，选用模拟量控制模块，其功能由软件完成，系统的精度由位数决定，不受元件影响，因而可靠性更高，容易实现复杂的控制和*的控制方法，可以同时控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等。

3、运动位置控制

PLC可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。

4、生产过程的监控和管理

PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。

5、网络特性

PLC可以实现多台PLC之间或多台PLC与一台计算机之间的通讯联网要求，从而组成多级分布式控制系统，构成工厂自动化网络。

(1)  通过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离监控。

(2)  通过调制解调器和公用网与远程客户端计算机相连，从而使管理者可通过线对控制系统进行远距离监控。

S7-300 PLC的选型原则是据生产工艺所需的功能和容量进行选型，并考虑维护的方便性、备件的通用性，以及是否易于扩展和有无特殊功能等要求。选型时具体注意以下几方面：

(1)有关参数确定。一是输入/输出点数(I/O点数)确定。这是确定PLC规模的一个重要依据，一定要根据实际情况留出适当余量和扩展余地。二是PLC存储容量确定。注意当系统有模拟量信号存在或要进行大量数据处理时，其存储容量应选大一些。

(2)系统软硬件选择。一是扩展方式选择，S7-300 PLC有多种扩展方式，实际选用时，可通过控制系统接口模块扩展机架、Profibus-DP现场总线、通信模块、运程I/O及PLC子站等多种方式来扩展PLC或预留扩展口；二是PLC的联网，包括PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种方式。因S7-300 PLC的工业通信网络淡化了PLC与DCS的界限，联网的解决方案很多，用户可根据企业的要求选用；三是CPU的选择，CPU的选型是合理配置系统资源的关键，选择时必须根据控制系统对CPU的要求(包括系统集成功能、程序块数量限制、各种位资源、MPI接口能力、是否有 

     PROFIBUS-DP主从接口、RAM容量、温度范围等)，并在西门子公司的技术支持下进行，以获得合理的选型；四是编程软件的选择，这主要考虑对CPU的支持状况，我们的体会是：STEP7 V4.0对有些型号的CPU不支持，硬件组态时会发生故障出错，而STEP7V5.0则不存在这种问题。 

二 设计及使用

1. 设计注意事项

设计时主要应注意以下几方面：

(1)PLC输出电路中没有保护，因此在外部电路中应设置串联熔断器等保护装置，以防止负载短路造成PLC损坏。熔断器容量一般为0.5A。

(2)PLC存在I/O响应延迟问题，因此在*响应设备中应加以注意。MPI通信协议虽简单易行，但响应速度较慢。

(3)编制控制程序时，用模块式结构程序。这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作；又能使数据库结构统一，方便WinCC组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一显示。

(4)硬件资源。要合理配置硬件资源，以提高系统可靠性。如PLC电源配电系统要配备冗余的UPS不间断电源，以排除停电对全线运行的不利影响。又如对电机的控制回路要进行继电器隔离，以消除外部负载对I/O模块的可能损坏。另外，系统设备要采用独立的接地系统，以减少杂波干扰。

2. 使用要点

(1)抗干扰措施。来自电源线的杂波，能造成系统电压畸变，导致系统内电气设备的过电压、过负荷、过热甚至烧毁元器件，造成PLC等控制设备误动作。所以，在电源入口处应设置屏蔽变压器或电源滤波等防干扰设施。其中，电源滤波器的地要以短线路接到*保护地。对于直流电源，则可加装微分电容加以干扰抑制。

(2)保护接地。可采取用不小于10mm2的保护导线接好配电板的保护地；相邻的控制柜也应良好接触并与地可靠连接。同时要做好防雷保护接地，通常可采取总线电缆使用屏蔽电缆且屏蔽层两端接地，或模拟信号电缆采取两层屏蔽，外层屏蔽两端接地等措施。另外，为防止感应雷进入系统，可采用浪涌吸收器。

(3)做好信号屏蔽。信号的屏蔽非常关键，一般可采取屏蔽电缆传送模拟信号。注意对多个模拟信号共用一根多芯屏蔽电缆或用两种屏蔽电缆传送时，信号间一定要做好屏蔽。而且电缆的屏蔽层一端(一般在控制柜端)要可靠接地。

(4)当现场没有或无法设置硬点时，可在操作界面上采取软按键的方法解决走向选择或控制方式选择等问题。此外，与变频器、智能仪表等的连接，还是采用信号线直接相连的方式。

(5)应合理配置PLC的使用环境，提高系统抗干扰能力。具体采取的措施有：远离高压柜、高频设备、动力屏以及高压线或大电流动力装置；通信电缆和模拟信号电缆尽量不与其他屏 (盘)或设备共用电缆沟；PLC柜内不用荧光灯等。另外，PLC虽适合工业现场，但使用中也应尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等；不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用；避免导电性杂物进入控制器。

三 调试要点及注意事项

(1)常规检查。在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏PLC模块(用STEP7的诊断程序对所有模块进行检查)。

(2)系统调试。系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用STEP7能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。因此，一般系统所存在的问题基本上可在此过程中得到解决。 

在线调试设备开停时，必须先调试空开关的运行情况；如果设备设有运行监视开关，则可把监视开关强制为"1"(正式运行时，撤销强制)。调试单台设备时可针对性地建立该设备的变量表，对该设备及其与该设备相关的变量进行实时监视。这样既可判断逻辑操作是否正确，对模拟量的变化也可一目了然。比如调试电动执行器时，可建立一变量表，对执行器的位置信号、限位信号、过力矩信号及输出命令信号等进行实时监视，便可非常直观地观测执行器的动作情况。

(3)S7-300 PLC模拟量模块可通过变换信号类型卡支持各种类型信号。当改造老生产工艺线时，不可避免地会遇到多类信号。因此，设计时不把几种信号接到同一模块；同时必须先组态好模块，再接信号线，检查无误后送电。此外，应避免两线制与四线制信号、电流与电压信号的混接，以免烧坏模块。

(4)一般变送器的负载能力为600Ω，而模拟量输入模块的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路内设安全栏，必　　须注意抗阻的匹配；模拟量输出模块的负载能力为600Ω，一般 执行器的负载能力为250Ω；如线路较长，也存在抗阻匹配问题。此外，要加强信号的隔离，特别是要加强与支流调速装置、变频调速装置及设备配套的小型PLC之间的信号隔离，防止相互干扰

 在实际应用中，经常会遇到I/O点数不够的问题，可以通过增加扩展单元或扩展模块的方法解决，也可以通过对输入信号和输出信号进行处理，减少实际所需I/O点数的方法解决。

    1.减少输入点数的方法

    （1）分时分组输入。一般系统中设有“自动"和“手动"两种工作方式，两种方式不会同时执行。将两种方式的输入分组，从而减少实际输入点。

    PLC通过I1.0识别“手动"和“自动"，从而执行手动程序或自动程序。图中的二极管用来切断寄生电路。若图中没有二极管，转换开关在“自动"，S1、S2、S3闭合，S4断开，这时电流从L+端子流出，经S3、S1、S2形成的寄生回路电流流入I0.1，使I0.1错误的变为ON。各开关串如入二极管后，则切断寄生回路。

    （2）硬件编码，PLC内部软件译码

    （3）输入点合并。将功能相同的常闭触点串联或将常开触点并联，就只占用一个输入点。一般多点操作的起动停止按钮、保护、报警信号可采用这种方式。

    （4）将系统中的某些输入信号设置在PLC之外。系统中某些功能单一的输入信号，如一些手动操作按钮、热继电器的常闭触点就没有必要作为PLC的输入信号，可直接将其设置在输出驱动回路当中。

    2.减少输出点的方法

    （1）在可编程控制器输出功率允许的条件下，可将通断状态完全相同的负载并联共用一个输出点。

    （2）负载多功能化。一个负载实现多种用途，如在PLC控制中，通过编程可以实现一个指示灯的平光和闪烁，这样一个指示灯可以表示两种不同的信息，节省了输出点

FLUDEX 联轴器的选择

根据要求，产品目录中提供了各种系列、规格和类型的 FLUDEX 联轴器。FLUDEX 系列联轴器的特点是它的流动室配置、安装的延迟室或流动室中的接头。类型由附加联轴器的设计决定。这样就产生了可用于大多数应用的不同起动因子和特性。可通过指明流动外部直径来规格。

进行选择时，必须在考虑起动因子和特性的基础上来选择应用所需的系列。

FLUDEX 系列的选择

对于仅作为用于电机起动的辅助装置而没有特殊使用条件的 FLUDEX 联轴器，可使用第 13/12 页上的分配表（对于 n = 1500 rpm）或第 13/14 页上的分配表（对于 n = 3000 rpm）进行选择。

如果根据原动机或被带动机器的工作方式对联轴器有特殊要求，或需要将联轴器在的环境条件下使用，请在询价或订单中提供特定详细情况。为此，可使用“用于类型与规格选择的技术数据"表格。

 FLUDEX FA 系列联轴器是基本型联轴器（不带延迟室），它们通过带叶轮 (105) 的空心轴 (106) 带动。这样就可利用补偿室和工作室的优点。也可轻松实现与制动鼓/盘和皮带轮的组合。联轴器起动时，大滑差区域内部分加注的油通过很强的旋转流动被强迫送入径向布置的内室和补偿室中。这会使工作室中的有效注油量降低，并在起动过程中达到所需的转矩限制（大约 TN 的两倍）。通过使用附加接头，可将起动操作开始时的联轴器转矩限制在大约 1.5 倍额定值。在加速到正常速度过程中，补偿室中的油再次返回工作室中，从而有助于降低滑差。

FLUDEX FG 和 FV 系列联轴器是通过联轴器外壳进行传动的。在带有延迟室的 FV 系列联轴器中，电机通过弹性 N-EUPEX 联轴器（部件 2/3）和延迟室 (115) 来驱动由叶轮 (101) 和护盖 (102) 组成的联轴器外壳。联轴器中加注油的旋转流动驱动输出侧的叶轮 (105) 和空心轴 (106)，该空心轴安装在减速器或被带动机器的轴上。FG 系列基本型联轴器中没有延迟室，弹性联轴器直接通过法兰安装在叶轮上。

当联轴器起动时，部分加注的油被强迫流回缓冲室。这样就能在起动过程中达到所需的转矩限制（大约 TN 的两倍）。在 FV 系列中，延迟室还根据联轴器静止时的油位接受部分加注油。起动过程中，工作室中的有效注入油量减少延迟室中的油量大小，从而大大降低了起动转矩（大约 TN 的 1.5 倍）。油通过小孔从位于驱动侧的延迟室流回工作室（与时间有关），转矩将会升高，即使输出发生闭锁。

由于具有这种补充注油功能，可通过一台几乎无负载的电机以非常低的起动转矩对驱动装置进行软起动。同时，增加的负荷转矩可通过联轴器中的转矩增加来克服。

可对带延迟室的联轴器的性质有效加以利用，例如，用于软起动空的、带部分负荷和满负荷传送带。

FG 系列联轴器用于正常起动转矩限制（作为用于隔离振动的起动离合器），并用于发生驱动装置闭锁时的负荷限制

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