西門子6ES7212-1AE40-0XB0

一、選型要點

　　西門子S7-300PLC的選型原則是據(jù)生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進(jìn)行選型，并考慮維護(hù)的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴展和有無特殊功能等要求。選型時具體注意以下幾方面：

　　(1)有關(guān)參數(shù)確定。一是輸入/輸出點數(shù)(I/O點數(shù))確定。這是確定PLC規(guī)模的一個重要依據(jù)，一定要根據(jù)實際情況留出適當(dāng)余量和擴展余地。二是PLC存儲容量確定。注意當(dāng)系統(tǒng)有模擬量信號存在或要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時，其存儲容量應(yīng)選大一些。

　　(2)系統(tǒng)軟硬件選擇。一是擴展方式選擇，西門子S7-300PLC有多種擴展方式，實際選用時，可通過控制系統(tǒng)接口模塊擴展機架、Profibus-DP現(xiàn)場總線、通信模塊、運程I/O及PLC子站等多種方式來擴展PLC或預(yù)留擴展口；二是PLC的聯(lián)網(wǎng)，包括PLC與計算機聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因西門子S7-300PLC的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)淡化了PLC與DCS的界限，聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多，用戶可根據(jù)企業(yè)的要求選用；三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統(tǒng)資源的關(guān)鍵，選擇時必須根據(jù)控制系統(tǒng)對CPU的要求(包括系統(tǒng)集成功能、程序塊數(shù)量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有PROFIBUS-DP主從接口、RAM容量、溫度范圍等)，并好在西門子公司的技術(shù)支持下進(jìn)行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對CPU的支持狀況，我們的體會是：STEP7V4.0對有些型號的CPU不支持，硬件組態(tài)時會發(fā)生故障出錯，而STEP7V5.0則不存在這種問題。

二、設(shè)計及使用

　　1.設(shè)計注意事項

　　設(shè)計時主要應(yīng)注意以下幾方面：

　　(1)PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此在外部電路中應(yīng)設(shè)置串聯(lián)熔斷器等保護(hù)裝置，以防止負(fù)載短路造成PLC損壞。熔斷器容量一般為0.5A。

(2)PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，因此在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。MPI通信協(xié)議雖簡單易行，但響應(yīng)速度較慢。

　　(3)編制控制程序時，好用模塊式結(jié)構(gòu)程序。這樣既可增強程序的可讀性，方便調(diào)試和維護(hù)工作；又能使數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，方便WinCC組態(tài)時變量標(biāo)簽的統(tǒng)一編制和設(shè)備狀態(tài)的統(tǒng)一顯示。

　　(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統(tǒng)可靠性。如PLC電源配電系統(tǒng)要配備冗余的UPS不間斷電源，以排除停電對全線運行的不利影響。又如對電機的控制回路要進(jìn)行繼電器隔離，以消除外部負(fù)載對I/O模塊的可能損壞。另外，系統(tǒng)設(shè)備要采用獨立的接地系統(tǒng)，以減少雜波干擾。

　　2.使用要點

　　(1)抗干擾措施。來自電源線的雜波，能造成系統(tǒng)電壓畸變，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備的過電壓、過負(fù)荷、過熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設(shè)備誤動作。所以，在電源入口處好應(yīng)設(shè)置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設(shè)施。其中，電源濾波器的地要以短線路接到中央保護(hù)地。對于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。

　　(2)保護(hù)接地。可采取用不小于10mm2的保護(hù)導(dǎo)線接好配電板的保護(hù)地；相鄰的控制柜也應(yīng)良好接觸并與地可靠連接。同時要做好防雷保護(hù)接地，通常可采取總線電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地，或模擬信號電纜采取兩層屏蔽，外層屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應(yīng)雷進(jìn)入系統(tǒng)，可采用浪涌吸收器。

　　(3)做好信號屏蔽。信號的屏蔽非常關(guān)鍵，一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號。注意對多個模擬信號共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時，信號間一定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。

　　(4)當(dāng)現(xiàn)場沒有或無法設(shè)置硬點時，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方式選擇等問題。此外，與變頻器、智能儀表等的連接，好還是采用信號線直接相連的方式。

　　(5)應(yīng)合理配置PLC的使用環(huán)境，提高系統(tǒng)抗干擾力。具體采取的措施有：遠(yuǎn)離高壓柜、高頻設(shè)備、動力屏以及高壓線或大電流動力裝置；通信電纜和模擬信號電纜盡量不與其他屏(盤)或設(shè)備共用電纜溝；PLC柜內(nèi)不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業(yè)現(xiàn)場，但使用中也應(yīng)盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導(dǎo)電性雜物進(jìn)入控制器。

       三、調(diào)試要點及注意事項

　　(1)常規(guī)檢查。在通電之前要耐心細(xì)致地作一系列的常規(guī)檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序?qū)λ心K進(jìn)行檢查)。

　　(2)系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試可按離線調(diào)試與在線調(diào)試兩階段進(jìn)行。其中離線調(diào)試主要是對程序的編制工作進(jìn)行檢查和調(diào)試，采用STEP7能對用戶編制程序進(jìn)行自動診斷處理，用戶也可通過各種邏輯關(guān)系判斷編制程序的正誤。而在線調(diào)試是一個綜合調(diào)試過程，包括程序本身、外圍線路、外圍設(shè)備以及所控設(shè)備等的調(diào)試。在線調(diào)試過程中，系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下運行，可隨時發(fā)現(xiàn)問題、隨時解決問題，從而使系統(tǒng)逐步完善。因此，一般系統(tǒng)所存在的問題基本上可在此過程中得到解決。

　　在線調(diào)試設(shè)備開停時，必須先調(diào)試空開關(guān)的運行情況；如果設(shè)備設(shè)有運行監(jiān)視開關(guān)，則可把監(jiān)視開關(guān)強制為"１"(正式運行時，撤銷強制)。調(diào)試單臺設(shè)備時可針對性地建立該設(shè)備的變量表，對該設(shè)備及其與該設(shè)備相關(guān)的變量進(jìn)行實時監(jiān)視。這樣既可判斷邏輯操作是否正確，對模擬量的變化也可一目了然。比如調(diào)試電動執(zhí)行器時，可建立一變量表，對執(zhí)行器的位置信號、限位信號、過力矩信號及輸出命令信號等進(jìn)行實時監(jiān)視，便可非常直觀地觀測執(zhí)行器的動作情況。

　　(3)S7-300PLC模擬量模塊可通過變換信號類型卡支持各種類型信號。當(dāng)改造老生產(chǎn)工藝線時，不可避免地會遇到多類信號。因此，設(shè)計時好不把幾種信號接到同一模塊；同時必須先組態(tài)好模塊，再接信號線，檢查無誤后送電。此外，應(yīng)避免兩線制與四線制信號、電流與電壓信號的混接，以免燒壞模塊。

　　(4)一般變送器的負(fù)載能力為600Ω，而模擬量輸入模塊的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路內(nèi)設(shè)安全欄，必須注意抗阻的匹配；模擬量輸出模塊的負(fù)載能力為600Ω，一般執(zhí)行器的負(fù)載能力為250Ω；如線路較長，也存在抗阻匹配問題。此外，要加強信號的隔離，特別是要加強與支流調(diào)速裝置、變頻調(diào)速裝置及設(shè)備配套的小型PLC之間的信號隔離，防止相互干擾。

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在安裝完畢通電之前，應(yīng)再次檢查和核對各接線端子上的連線，確保輸入和輸出、交流和直流、單相和多相、正極和

負(fù)極、電壓值和電流值等正確無誤，杜絕接反、接錯現(xiàn)象的發(fā)生。(4)對于大功率電源，一般均有兩個或兩個以上的“+"輸

出端子和“－"輸出端子。
實際上，它們同屬于一個輸出電極，只不過為了使用戶接線方便，它們內(nèi)部是并接在一起。(5)模塊電源不允許*處于

滿負(fù)荷工作狀態(tài)。線性電源的使用率，應(yīng)控制在60%以內(nèi)；開關(guān)電源的使用率，應(yīng)控制在80%以內(nèi)，否則有可能造成模塊電源

人為的早期失效。
(6)對于模塊電源，有些制造商出廠時在于可調(diào)端子(ADJ)間接有固定電阻。使用時須用戶自配相應(yīng)阻值的電位器，以取

代該固定電阻。但要注意，當(dāng)可調(diào)端子間處于開路狀態(tài)時，決不允許加載。(7)為達(dá)到充份散熱效果，模塊電源宜安裝在空氣

對流較好的位置。
一般要求線性電源工作電流在4A以上，或開關(guān)電源工作電流在7A以上時，應(yīng)加裝強制風(fēng)冷。此外，在模塊電源外殼上不

允許放置其他物品。(8)模塊電源一般適用于以阻性為主的負(fù)載，若需要應(yīng)用在以容性為主或感性為主的負(fù)載時，應(yīng)事先在訂

貨合同中加以說明，由廠方訂做。
(9)對于高壓模塊電源，在使用過程及停電后10分鐘之內(nèi)，均不可觸及高壓危險區(qū)。(10)模塊電源選購原則：一般功率較

大的宜選擇開關(guān)電源，功率較小的選擇線性電源。(11)模塊電源不可強行拆卸，即壞。應(yīng)用領(lǐng)域編輯模塊電源應(yīng)用在幾

大方面1.電力，主要有集成器和電表以及智能電表2.工控，工業(yè)控制領(lǐng)域3.，設(shè)備，主要有護(hù)胎儀，監(jiān)護(hù)儀等等4.，業(yè)是應(yīng)

用很廣泛的一個方面。
注意事項編輯大功率模塊開關(guān)電源的損耗主要有高頻開關(guān)損耗、高頻變壓器損耗、整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗4部分。而在

低電壓大電流輸出的應(yīng)用場合，整流損耗和線路傳導(dǎo)損耗占有較大的比重，輸出電壓越低，輸出電流越大，則整流損耗和線

路傳導(dǎo)損耗占模塊開關(guān)電源總損耗的比重越大。
二極管損耗在傳統(tǒng)的整流中采用二極管整流，而在低電壓輸出條件下一般采用肖特基二極管整流，肖特基二極管和其他

整流二極管相比具有開關(guān)速度快，正向電壓降低的優(yōu)點，但是肖特基二極管的正向電壓降和整流輸出電流的大小有關(guān)，整流

輸出電流越大則正向電壓降越大，有可能高達(dá)0.5～0.6V或更大，并且肖特基二極管的反向漏。
由于同步整流MOSFET具有導(dǎo)通電阻低(一般只有幾mΩ)、阻斷時漏電流小、開關(guān)工作頻率高的特點，可以*的減小電源

整流部分的功耗，使電源系統(tǒng)的工作效率明顯得到提高，但是在具體應(yīng)用中同步整流的實現(xiàn)要比二極管整流要復(fù)雜些。
而同步整流技術(shù)利用導(dǎo)通電阻小，低耐電壓的場效應(yīng)管(MOSFET)來代替普通整流二極管。在開關(guān)電源的低電壓大電流輸

出應(yīng)用場合，同步整流技術(shù)有著很好的應(yīng)用前景。磁性元器件的損耗變壓器損耗也是模塊開關(guān)電源損耗的重要部分，變壓器

損耗主要有鐵損和銅損。
同時為了減小模塊開關(guān)電源的體積，應(yīng)盡力提高模塊開關(guān)電源的開關(guān)工作頻率，如要提高到500kHz左右或更高，普通磁

芯材料的損耗很大，磁芯很容易過熱而磁飽和，以至無常工作，所以在模塊開關(guān)電源中必須選用磁特性優(yōu)良的高頻磁芯材料

。
鐵損是指由由變壓器的材料、形狀、工藝結(jié)構(gòu)等有關(guān)因素而引起的高頻損耗，銅損是指由變壓器繞組線路而引起的傳導(dǎo)

損耗，為了減小變壓器的鐵損，應(yīng)選擇高頻特性好、高頻損耗小、磁芯結(jié)構(gòu)形狀合理、結(jié)構(gòu)緊湊的磁芯材料。磁性元器件的

尺寸大小和開關(guān)工作頻率有密切關(guān)系，在磁性元器件允許的工作頻率范圍內(nèi)，磁性元器件的尺寸和開關(guān)工作頻率成反比，要

想減小模塊開關(guān)電源高頻開關(guān)變壓器和電感等磁性元器件的體積，需提高開關(guān)工作頻率

對TRIM輸出引腳，將電位器的中心與TRIM相連，在所有+S、－S管腳的模塊中，其他兩端分別接+S、－S。沒有+S、－S時

，將兩端分別接到相應(yīng)主路的輸出正負(fù)極(+S接+Vin，－S接－Vin)，然后調(diào)節(jié)電位器即可。
電位器的阻值一般選用5～10kΩ比較合適。對ADJ輸出引腳，分為輸入邊調(diào)節(jié)與輸出邊調(diào)節(jié)。輸出邊調(diào)節(jié)與TRIM引腳的調(diào)

節(jié)方式一樣。輸入邊調(diào)節(jié)只能上調(diào)輸出電壓，此時將電位器的其中一端與中心相接，另一端接輸入端的地。
輸入保護(hù)電路一般模塊電源產(chǎn)品都有內(nèi)置濾波器，能滿足一般電源應(yīng)用的要求。如果需要更高要求的電源系統(tǒng)，應(yīng)增加

輸入濾波網(wǎng)絡(luò)?？梢圆捎肔C或π型網(wǎng)絡(luò)，但應(yīng)注意盡量選擇較小的電感和較大的電容。為了防止輸入電源瞬態(tài)高壓損壞模塊

電源，建議用戶在輸入端接瞬態(tài)吸收二極管并配合保險絲使用，以確保模塊在安全的輸入電壓范圍之內(nèi)。
為了降低共模噪聲，可以增加Y(Cy)電容，一般選擇幾nf高頻電容。R為保險絲，D1為保護(hù)二極管，D2為瞬態(tài)吸收二極管

(P6KE系列)。遙控開關(guān)電路模塊電源的遙控開關(guān)操作，是通過REM端進(jìn)行的。一般控制方式有兩種：(1)REM與－VIN(參考地)

相連，遙控關(guān)斷，要求VREF<0.4V。
REM懸空或與+VIN相連，模塊工作，要求VREM>1V。(2)REM與VIN相連，遙控關(guān)斷，要求VREM<0.4V。REM與+VIN相連，模塊

工作，要求VREM>1V。REM懸空，遙控關(guān)斷，即所謂“懸空關(guān)斷"(－R)。
如果控制要與輸入端隔離，則可以使用光電耦合器作為傳遞控制信號。操作方法編輯模塊組合(1)并聯(lián)擴容。將相同模塊

輸出端并聯(lián)，可使輸出能力增強，但并聯(lián)模塊的輸出電壓要調(diào)整得比較*，以保證相對均流，同時避免不必要的振蕩。
對有較大電流輸出的模塊，還可以仔細(xì)設(shè)計引線電阻，以達(dá)到均流效果。用這種方法并聯(lián)的模塊，不宜超過2個。同時，

如果其中一塊模塊輸出有故障，整個系統(tǒng)都將不能正常工作。并聯(lián)擴容連接電路RL為負(fù)載。(2)冗余熱備份并聯(lián)。
將相同的模塊輸出端通過二極管后并聯(lián)可使輸出能力增強，以提高電源系統(tǒng)的可靠性。原則上如果配合相應(yīng)輸出電路，

將模塊放在可以拆卸的母線上，這樣，出現(xiàn)故障的模塊可以及時更換。用這種方法并聯(lián)的模塊，沒有量限制。D一般為肖特基

二極管。
(3)串聯(lián)擴容。將相同模塊輸出端串聯(lián)，可使輸出電壓倍增，功率也相應(yīng)增加，而串聯(lián)輸出端須接二極管以進(jìn)行保護(hù)。鈴

流備份鈴流發(fā)生器主要用于局交換機給用戶提供振鈴，一般是在偏置狀態(tài)下使用。偏置可分為正偏置和負(fù)偏置。
為了提高鈴流系統(tǒng)的可靠性，需要對鈴流進(jìn)行備份。模塊電源的安裝與維護(hù)由于各公司生產(chǎn)的模塊電源的類別、系列、

規(guī)格品種難以數(shù)計，故其功能特性和物理特性不盡相同，因此在安裝、使用與維護(hù)方面亦各有不同，但應(yīng)在以下幾方面引起

注意