西门子PLC模块6ES7513-1FL02-0AB0

　S7-1500 自动化系统具有模块化的结构，可包含最多 32 个模块。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。S7-1500 自动化系统支持单层配置，其中的所有模块均安装在一个 DIN 导轨上（请参见手册以了解要求）。

　　系统包含下列组件：

　　控制器：CPU 具有不同性能等级，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于连接分布式 I/O 或用于编程设备、操作员面板、其它 SIMATIC 控制器或第三方设备间的通信。SIMATIC S7-1500 适合使用多种型号的 CPU：标准 CPU（MFP 版本：能够在控制器上执行 C/C++ 代码）紧凑型 CPU 不仅配备数字型和模拟型输入输出，还配备计数器输入和高速输出，将技术功能直接集成在 CPU 上。故障安全型 CPU（MFP 版本：能够在控制器上执行 C/C++ 代码）适用于在同一台计算机上执行标准程序和安全相关的程序。具有扩展运动控制功能的 T-CPU，如同步运行（通过同步位置进行同步）、能以及运动控制功能。用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块。工艺模块用于高速计数、位置检测或测量等功能。通信模块和通信处理器可通过通信接口将控制器进行扩展根据具体要求，也可使用下列模块：

　　在 CPU 向背板总线的输出对于所有连接的模块来说不够充分的情况下，电源模块 (PS) 通过背板总线为 S7-1500 模块的内部电路供电。另外，60 W 24/48/60 V DC HF PS 还可让 CPU 性存储整个工作存储器的内容（数据）。用于将 SIMATIC S7-1500 连接到 120/230 VAC 电源的负载电源模块 (PM)。接口模块用于连接基于 S7-1500 的分布式 I/O。

　　S7-1500 配有各种通信接口：

　　PROFINET IO IRT 接口（2 端换机），集成在 CPU 中（PROFINET RT于 S7-1500R/H）；

　　用于获得确定的响应时间和高精度设备特性。

　　通信处理机，用于连接到 PROFIBUS，工业以太网和 PROFINET 总线系统。

　　用于点到点连接的通讯模块。

　　CPU 1515 PN 具有一个附加的集成 PROFINET 接口，其具有单独的 IP 地址，例如，用于网络分离或连接其他 PROFINET IO 设备。对于 CPU 1516-3 PN/DP，可通过该集成 PROFIBUS 接口来连接 PROFIBUS 节点。通过一个 PROFIBUS CM，可方便地对不带集成 PROFIBUS 接口的 CPU 进行扩展。

　　通过 PROFINET IO 进行过程通信

　　SIMATIC S7-1500 通过集成的 PROFINET 接口连接到 PROFINET IO 总线系统，可实现具有确定响应时间和高精度设备性能的分布式自动化配置。

　　从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式 I/O 处理与集中式 I/O 处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

　　可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

　　SIMATIC S7-1500

　　SIMATIC S7-1200

　　SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　SIMATIC ET 200（通过带有 PROFINET 接口的 CPU）

　　以下可作为智能设备或设备连接：

　　SIMATIC S7-1500

　　SIMATIC S7-1200（FW 4.0 或更高版本）

　　ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU

　　ET 200SP CPU 1510SP-1 PN, CPU 1512SP-1 PN

　　SIMATIC S7-300（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　SIMATIC S7-400（使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

　　ET 200 分布式 I/O 设备

　　作为直接按键模块运行的人机界面设备

　　现场设备

西门子PLC模块6ES7513-1FL02-0AB0

一、西门子PLC的工作原理
　　扫描技术
　　当西门子PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
　　（一）输入采样阶段
　　在输入采样阶段，西门子PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
　　（二）用户程序执行阶段
　　在用户程序执行阶段，西门子PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的功能指令。
　　即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
　　（三）输出刷新阶段
　　当扫描用户程序结束，西门子PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O影响区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是西门子PLC真正输出。
　　状态指示器：SF，BATF=电池故障；DC5V=内部5V DC电压指示；FRCE=表示至少有一个输入或输出比强制；RUN=当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存储器复位请求时慢速闪烁，正在执行复位时快速闪烁。
　　MPI接口用来连接到编程设备或其他设备，DP接口用来直接连接到分布式I/O。
　　西门子PLC S7-400
　　同西门子PLC S7-300的区别主要是规模和性能上更强大，启动类型有冷启动（CRST）和热启动（WRST）之分，其他基本一样。他还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池是可以向RAM提供后备电源

　　网络连接器
　　网络连接器主要分为两种类型：带和不带编程口的。不带编程口的插头用于一般联网，带编程口的插头可以在联网的同时仍然提供一个编程连接端口，用于编程或者连接HMI等。
　　图4. 左侧为不带编程口的网络连接器（订货号：6ES7 972-0BA52-0XA0）
　　右侧的是带编程口的网络连接器（订货号：6ES7 972-0BB52-0XA0）
　　线型网络结构
　　接地的目的通常有两个，其一是为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
　　系统接地方式有浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属于高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。
　　集中布置的PLC系统适合并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式，用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。
　　接地线采用截面积大于22mm2的铜导线，总母线使用截面积大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极埋在距建筑物10～15m远处，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。
　　信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。 为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。
　　PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具体情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应注意以下两个方面

西门子PLC模块6ES7511-1CK01-0AB0参数详细

SINAMICS DC MASTER 用于处理选定的具有 420 V 额定电枢电压和 1306A 额定电枢电流的 560 kW 直流电机的闭环控制。由于验收方规定了超出尺寸 25%，并且由于可能出现环境温度zui高 45℃ 的情况，所以变频器的额定电流必须进一步降低 5%。因此选择了额定供电电流2000 A 的设备。变频器具有能源回收的能力，要连接 400V 线路供电。需要一个 PROFINET 接口用于接入更高等级的控制

对于此应用应该选择 2000A、400V AC 的四象限变频器。用于感测速度的增量编码器（安装在电机上）直接在SINAMICS DC MASTER 的 CUD 中进行评估，无需任何其他选配件

MM420变频器的外部接线图

MicroMaster420变频器的外部接线图如图7-7所示，分为主电路和控制电路。端子1～15为控制回路端子，其他为主电路端子。(1)主电路 主电路和通用变频器相同，都是把单相或者三相交流电经过整流和逆变桥转换成其他频率的交流电。主电路端口分为输入（L1、L2、L3或者L、N）端子，它可以为三相或者单相，输出为U、V、W接至电机端

    MicroMaster420变频器的外部接线图如图7-7所示，分为主电路和控制电路。端子1～15为控制回路端子，其他为主电路端子。

变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？

基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。

27、变频器本身消耗的功率有多少？

它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。

28、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用？

一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频器与电机组合，或采用电机。 　 29、使用带制动器的电机时应注意什么？

制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。

30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，请说明原因。

变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，至于改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。

31、变频器的寿命有多久？

变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。

32、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇若是坏了会怎样？

对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护

33、滤波电容器为消耗品，那么怎样判断它的寿命？

作为滤波电容器使用的电容器，其静电容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静电容量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。

34、装设变频器时安装方向是否有限制。

应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。其措施有：

（1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热；

（2）利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积；

35、变频器直流电抗器的作用是什么？

减小输入电流的高次谐波干扰，提高输入电源的功率因数