西門子840D系統(tǒng)機床Z/X/Y軸伺服電機維修
西門子S7-200主機單元的CPU共有兩個系列：CPU21X及CPU22X。CPU21X系列為S7-200*代產(chǎn)品，CUP22X系列為第二代產(chǎn)品。CUP22X系列CPU模塊是在21世紀(jì)初投放市場的，它的速度快，具有*的通信能力，包括5種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元，分別為CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM.

    ·CPU221：它有6輸入/4輸出，I/O共計10點，無擴(kuò)展能力，程序和數(shù)據(jù)存儲容量較小，有一定的高速計數(shù)處理能力，非常適合于少點數(shù)的控制系統(tǒng)。

    ·CPU222：它有8輸入/6輸出，I/O共計14點。和CPU221相比，它可以進(jìn)行一定模擬量的控制和2個模塊的擴(kuò)展，因此，是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。

    ·CPU224：它有14輸入/10輸出，I/O共計24點。和CPU222相比，存儲容量擴(kuò)大了一倍，并且有7個擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時鐘，有更強的模擬量和高速計數(shù)以及處理的能力，是應(yīng)用多的S7-200產(chǎn)品。

    ·CPU226：它有24輸入/16輸出，I/O共計40點。和CPU224相比，增加了通信口的數(shù)量、通信能力大大增強，因此，它可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。

    ·CPU226XM：它是西門子公司后來推出的一種增強型主機，它在用戶程序存儲器和輸出存儲容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU226相同。

主機I/O點數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種I/O模塊，I/O擴(kuò)展包括I/O點數(shù)的擴(kuò)充和功能模塊的擴(kuò)展。

    (1)功能模塊擴(kuò)展

    當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制系統(tǒng)時，CPU主機可以擴(kuò)展特殊功能模塊。一般的特殊功能模塊有SM253位置控制模塊、EM241調(diào)制解調(diào)器模塊等。

    (2) I/O點數(shù)擴(kuò)展

    S7-200 PLC的CPU所提供的本機I/O點和I/O地址是固定的，進(jìn)行擴(kuò)展時，可以在CPU右邊連接多個擴(kuò)展模塊，每個擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。

    S7-200系列PLC主要有數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊，共6種擴(kuò)展單元。其中數(shù)字量擴(kuò)展模塊三種，模擬量擴(kuò)展單元三種。

    ·數(shù)字量輸入( DI)擴(kuò)展模塊EM221，具有8點DC輸入和光電耦合器隔離。

    ·數(shù)字量輸出(DO)擴(kuò)展模塊EM222，包括8點DC 24V輸出和8點繼電器輸出兩種。

    ·數(shù)字量混合輸入/輸出( DUDO)擴(kuò)展模塊EM223。

    ·4路12位模擬量輸入(AI)模塊EM231。

    ·2路12位模擬量輸出(AO)模塊EM232。

    ·模擬量混合輸入/輸出( AI/AO)模塊EM235

系統(tǒng)調(diào)試是控制系統(tǒng)投入運行前的重要階段，通過系統(tǒng)調(diào)試對系統(tǒng)的組態(tài)及邏輯功能逐步修改和完善，以便更好地滿足現(xiàn)場實際運行要求。系統(tǒng)調(diào)試主要包括硬件電路和軟件程序的調(diào)試與檢測，排除系統(tǒng)硬件和軟件部分存在的錯誤和問題，終使系統(tǒng)能可靠、穩(wěn)定運行。因此，在用戶程序編制完成后，應(yīng)分階段依次進(jìn)行實驗室調(diào)試、模擬調(diào)試和實際現(xiàn)場調(diào)試。

    在編制好程序后，通常利用實驗室的撥碼開關(guān)模擬現(xiàn)場信號，逼進(jìn)實際系統(tǒng)，對PLC的程序進(jìn)行模擬運行并調(diào)試，對控制過程中可能出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行匯總、修正，直到運行可靠、穩(wěn)定。完成一次過程后，將PLC裝在現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機總調(diào)試，對可能出現(xiàn)的接線問題、執(zhí)行元件的硬件故障問題，采用首先調(diào)試子程序模塊或功能模塊，然后調(diào)試初始化程序，后調(diào)試主程序的方式，逐一排除，使程序更趨完善、穩(wěn)定，再進(jìn)行現(xiàn)場運行測試。

    1．實驗室調(diào)試

    在實驗室主要進(jìn)行軟件調(diào)試。在離線的情況下，通過使用編程軟件中的“文件檢查”功能檢查程序是否與其組態(tài)相匹配、是否有重復(fù)輸出線圈、各種參數(shù)值是否超出設(shè)定范圍及基本語法錯誤。對調(diào)試中發(fā)現(xiàn)任何錯誤，可依據(jù)相應(yīng)的錯誤代碼確定錯誤內(nèi)容并修改。

    在線調(diào)試可以檢查通信口參數(shù)的設(shè)置、PLC和I/O狀態(tài)設(shè)置，還可以將各控制功能程序塊提出，排除其他程序的干擾，對輸入信號和中間接點信號進(jìn)行狀態(tài)強制，觀察相應(yīng)的輸出接點變化是否滿足程序設(shè)計的邏輯要求，對程序邏輯進(jìn)行初步檢查。

    2．模擬調(diào)試

    對整套設(shè)備包括擴(kuò)展單元、外圍電路等整個PLC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

    首先，系統(tǒng)上電后，通過觀察CPU模塊和各接口模塊的指示燈，檢查CPU和總線接口的狀態(tài)是否正常，系統(tǒng)能否正常運行。同時檢查實際PLC系統(tǒng)與程序“通信管理表I/O map”中遠(yuǎn)程站及站中模塊的設(shè)置是否*，以及系統(tǒng)的通信配置是否滿足要求。至此，整個PLC系統(tǒng)的配置基本確定。

    其次，將撥碼開關(guān)接到輸入模塊的接點上，然后根據(jù)輸入信號、現(xiàn)場反饋信號的先后順序撥動相應(yīng)的開關(guān)，模擬實際運行情況，將實驗室調(diào)試完畢的各功能模塊連接起來，觀察相應(yīng)輸出，檢驗PLC的編程是否滿足邏輯要求。

    經(jīng)過這樣的模擬調(diào)試后，應(yīng)用程序的整體邏輯功能基本通過檢驗。

    3．現(xiàn)場調(diào)試

    PLC裝置在現(xiàn)場安裝后，要進(jìn)行現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試，將控制系統(tǒng)與檢查設(shè)備及執(zhí)行機構(gòu)連接在一起，通過實際操作現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況及現(xiàn)場要求對程序進(jìn)行修改，直至整個控制系統(tǒng)良好運行。這一方面要求調(diào)試人員對程序邏輯十分清楚，另一方面還有熟悉所有被控設(shè)備的工作原理。這部分工作量比較大，也是系統(tǒng)調(diào)試的關(guān)鍵。

  系統(tǒng)調(diào)試分為模擬調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。

    1．模擬調(diào)試

    模擬調(diào)試分為硬件部分的模擬調(diào)試和軟件部分的模擬調(diào)試。硬件部分的模擬調(diào)試可在斷開主電路的情況下，主要測試手動控制部分是否正確。軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開關(guān)和PLC輸出端的輸出指示燈進(jìn)行。需要模擬量信號I/O時，可用電位器和萬用表配合進(jìn)行。

    2．聯(lián)機調(diào)試

    聯(lián)機調(diào)試時，可把編制好的程序下載到現(xiàn)場的PLC中。有時PLC也許只有這一臺，這時就要把PLC安裝到控制柜相應(yīng)的位置上。調(diào)試時一定要先將主電路斷電，只對控制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)即可。

系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計主要包括PLC及外圍線路的設(shè)計、電氣線路的設(shè)計和抗干擾措施的設(shè)計等。軟件設(shè)計主要指編制PLC控制程序。

    1．系統(tǒng)硬件設(shè)計

    選定PLC及其擴(kuò)展模塊（如需要的話）和分配完I/O地址后，硬件設(shè)計的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計。

    2．系統(tǒng)程序設(shè)計

    在程序設(shè)計時，除I/O地址列表外，有時還要把在程序中用到的中間繼電器(M)、定時器(T)、計數(shù)器(C)和存儲單元(V)以及它們的作用或功能列寫出來，以便編寫程序和閱讀程序。

    在編程語言的選擇上，用梯形圖編程還是用語句表編程或使用功能圖編程，這主要取決于以下幾點：

    ·有些PLC使用梯形圖編程不是很方便（例如書寫不方便），則可以用語句表編程，但梯

    形圖總比語句表直觀。

    ·經(jīng)驗豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。

    ·如果是清晰的單程序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務(wù)，則是用功能圖來設(shè)計程序。

1．評估控制任務(wù)

    隨著PLC功能的不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)控制領(lǐng)域的所有任務(wù)。在接到一個控制任務(wù)后，首先要分析被控制對象的控制過程和要求，選擇合適的PLC，之后還要進(jìn)一步確定PLC的控制范圍。一般來說，能夠反映生產(chǎn)過程的運行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部分都由PLC完成。另外，如緊急停車等環(huán)節(jié)，對主要控制對象還要加上手動控制功能，這就需要在設(shè)計電氣系統(tǒng)與編程時統(tǒng)一考慮。

    2．PLC的選型

    PLC的選型主要涉及兩方面的問題，一方面是選擇哪個公司的PLC及外設(shè)，另一方面是選擇多大容量的PLC。

    對*個問題，有以下幾個方面要考慮。

    ·功能方面：所有PLC -般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的

    PLC是否具有能力完成控制任務(wù)。如對PLC與PLC，PLC與智能儀表及上位機之間有靈

    活方便的通信要求；或?qū)?/span>PLC的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求。這就要求用戶

    對市場上流行的PLC品種有一個詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。

    ·價格方面：不同廠家PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能相似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點數(shù)相當(dāng)

    的PLC的價格能相差40%以上。

    ·個人喜好方面：有些工程技術(shù)人員對某種品牌的PLC熟悉，所以一般比較喜歡使用這種

    產(chǎn)品。

    由于本文旨在介紹以CPM2A為主控單元的控制系統(tǒng)設(shè)計，為此關(guān)于PLC的選型重點考慮第二個問題。

    對第二個問題，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及這些I/O點的性質(zhì)。知道這些以后，就可以定下選用多少點的I/O及什么類型的PLC了。

    3．I/O地址的分配

    確定輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計來說，I/O地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。在進(jìn)行I/O地址分配時把I/O點的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫出來。

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