西門子6SN1118-0AD11-0AA1

設(shè)計(jì)

集成

在 實(shí)際應(yīng)用中，連接不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，移動zui小單位量所需的電機(jī)轉(zhuǎn)動量是不同的，例如：同樣一個(gè)伺服電機(jī)，如果連接了一個(gè)螺距為10mm的絲杠，那么電機(jī)轉(zhuǎn)一 圈機(jī)械移動10mm，每移動0.001mm就需要電機(jī)轉(zhuǎn)1/10000圈；而如果連接螺距為5mm的絲杠，每移動0.001mm需要電機(jī)轉(zhuǎn)1/5000 圈。而電機(jī)編碼器的分辨率是相同的，因此可以通過設(shè)置電子齒輪比來使電機(jī)脈沖數(shù)和機(jī)械zui小移動量相匹配，這就是電子齒輪比的作用。 1.2 相關(guān)概念介紹
（1）編碼器分辨率：伺服電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)編碼器反饋脈沖數(shù)。
 V90的伺服電機(jī)有增量編碼器和值編碼器，其分辨率如下圖：

圖01. V90伺服電機(jī)編碼器的分辨率
（2）每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)：絲杠轉(zhuǎn)動一圈所需脈沖數(shù)。
（3）zui小長度單位(LU)：上位機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖時(shí)，絲杠移動的直線距離或旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的度數(shù)，也是控制系統(tǒng)所能控制的zui小距離。這個(gè)值越小，經(jīng)各種補(bǔ)償后越容易得到更高的加工精度和表面質(zhì)量。當(dāng)進(jìn)給速度滿足要求的情況下，可以設(shè)定較小的長度單位。也稱作“脈沖當(dāng)量"。
（4）螺距：螺紋上相鄰兩牙對應(yīng)點(diǎn)之間的軸向距離

將交流電變成直流電的過程叫做“交流電整流"。整流可分為半波整流、全波整流、橋式整流等幾種形式。通常的整流裝置都是利用電子管和晶體二極管的單向?qū)щ姷男阅軄碚鞯?。例?用鍺、硅等半導(dǎo)體材料做成的整流器,已在許多方面得到廣泛應(yīng)用。為了適應(yīng)較高電壓的整流,可將許多單個(gè)整流器串聯(lián)在一起封在一塊絕緣材料中,稱之為“硅堆"。整流器可將交流負(fù)半周的波形除去,使交流變成脈動直流。因此通過整流后的輸出波形,只含有正弦波的正半周波形。一個(gè)理想的整流器可視為一個(gè)開關(guān),正半周的交流輸入時(shí),就有電壓輸出,如同開關(guān)接通一樣;反之,如果負(fù)半周交流輸入,則無電壓輸出,也就相當(dāng)于開關(guān)切斷一樣。所以當(dāng)正半周的交流輸入,此開關(guān)的有效電阻為零;而在負(fù)半周的交流輸入時(shí),有效電阻為無窮大。實(shí)際上的整流器,不可能這樣理想,但相差不遠(yuǎn)。電子管整流器未導(dǎo)電時(shí),其電阻*,此時(shí)的電阻稱為逆向電阻;整流器導(dǎo)電時(shí),其電阻很小,此時(shí)的電阻為順向(正向)電阻。無論任何情況,所有的整流器都只允許一個(gè)方向?qū)щ?。此種特性稱為單向傳導(dǎo)或單向特性,二極管(包括晶體管)就具有此種單向特性。任何含有射極或陰極及集極或陽極的電子另件,都稱為二極體(包括電子二極管和晶體二極管)。因?yàn)槎O體中的電子只能向一個(gè)方向流。故所有二極體都有整流特性。
一種對交流整流的電路。在這種整流電路中,在半個(gè)周期內(nèi),電流流過一個(gè)整流器件(比如晶體二極管),而在另一外一個(gè)半周內(nèi),電流流經(jīng)第二個(gè)整流器件,并且兩個(gè)整流器件的連接能使流經(jīng)它們的電流以同一方向流過負(fù)載。如圖3-63所示即為一個(gè)全波整波的電路。圖3-64為其整流前后的波形。與半波整流所不同的,是在全波整流中利用了交流的兩個(gè)半波,這就提高了整流器的效率,并使已整電流易于平滑。因此在整流器中廣泛地應(yīng)用著全波整流。在應(yīng)用全波整流器時(shí)其電源變壓器必須有中心抽頭。圖3-63中的O點(diǎn)為中心抽頭,于是a對O,與b對O的電壓,具有180°相差,當(dāng)變壓器的輸出電壓處于正半周時(shí)(a正b負(fù),O點(diǎn)的電勢介于a、b之間,此時(shí)D1管因加的是正電壓而導(dǎo)通,D2因加的是反向電壓而截止,此時(shí)電流方向是由a線過D1.R到O,如圖中實(shí)線箭頭方向所示。當(dāng)變壓器輸出的交變電壓處于負(fù)半周時(shí),則a端為負(fù),b端為正,二極管D1截止而D2導(dǎo)通。這時(shí)電流方向是由b經(jīng)D2.R到O,如圖中虛線箭頭所示?？梢?無論正半周或負(fù)半周,通過負(fù)載電阻R的電流方向總是相同的。圖3-64是全波整流的波形。全波整流使交流電的兩半周期都得到了利用。其各項(xiàng)整流因數(shù)則與半波整流時(shí)不同

西門子6SN1118-0AD11-0AA1

西門子中型機(jī)有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量1024點(diǎn)；模擬量128路 ；網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。
大型機(jī)：大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)
西門子PLCS7-400系列
西門子PLCS7-400系列
算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對多個(gè)下一級的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。
西門子大型機(jī)有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；
存貯器512k ；I/O點(diǎn)12672；
控制性能
可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。
低檔機(jī)
這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。
中檔機(jī)
這類可編程序控制器，具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。
高檔機(jī)
這類可編程序控制器，具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和PID運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。

結(jié)構(gòu)
整體式
整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)都集成
plc結(jié)構(gòu)
plc結(jié)構(gòu)
在一個(gè)單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺完整的PLC。
控制點(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí)，可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。
組合式
組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成
plc組合
plc組合
若干個(gè)模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點(diǎn)是CPU、輸入、輸出均為獨(dú)立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。
疊裝式
疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特點(diǎn)是CPU自成獨(dú)立的基本單元（由CPU和一定的I/O點(diǎn)組成），其它I/O模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接，各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。
詳細(xì)介紹編輯
1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。
2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)
西門子PLC之S7家族
西門子PLC之S7家族
的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。
3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。
工作原理編輯
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
輸入采樣
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
用戶程序執(zhí)行
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
輸出刷新
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出