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西门子S7系列PLC的主要种类及应用软件

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1．SIMATIC S7-200 PLC

S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。

    S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC

    S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

3． SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。

S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

4． 工业通讯网络

通讯网络是自动化系统的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的*性通讯，“SIMATIC NET"是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互之间*兼容。

5． 人机界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件（如ProTool）组态才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工业软件

西门子的工业软件分为三个不同的种类：

（1）编程和工程工具  编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP 7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。

（2）基于PC的控制软件  基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器*兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。

（3）人机界面软件  人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于监控级的WinCC。

ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的监控系统。

WinCC是一个真正开放的，面向监控与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）软件，可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程。

SIMATIC STEP 7 Basic 的设计理念是直观、易学和易用。这种设计理念可以使您在工程组态中实现zui率。一些智能功能，例如直观的编辑器、拖放功能和“ （智能检测）工具，可让您的工程组态进行的更加迅速。

这款新的体系结构源于对未来创新的不断追求，西门子在领域已经有很多年的，因此 SIMATIC STEP 7 的设计是以未来为导向的。

西门子PLCS7-300系列PLC安装及注意事项

西门子S7-300安装注意事项一)辅助电源功率较小，只能带动小功率的设备(光电传感器等);

西门子S7-300安装注意事项二)一般PLC均有一定数量的占有点数(即空地址接线端子)，不要将线接上;

西门子S7-300安装注意事项三)PLC存在I/O响应问题，尤其在快速响应设备中应加以注意。

西门子S7-300安装注意事项四)输出有继电器型，晶体管型(高速输出时宜选用)，输出可直接带轻负载

西门子变频器维修实例1:西门子MMV 6SE3221 4.0kW变频器维修

静态测量逆变模块正常，整流模块损坏。

故障分析与判断：整流模块损坏通常是由于直流负载过载、短路和元件老化引起的。

测量PN之间的反向电阻值(万用表正表笔接N，负表笔接P)，可以反映直流负载是否有过载短路现象。测出PN间电阻值为15052，正常值应为几十千欧，说明直流负载有过载现象;逆变模块是正常的，可以排除;检查滤波大电容、均压电阻正常;测制动开关器件损坏短路，拆下制动开关器件测PN间电阻值正常。

更换制动开关器件，变频器恢复工作。该故障可能是由于变频器减速时间设定过短，制动过程中产生较大的制动电流损坏制动开关器件VT造成的。当制动开关器件损坏短路后，制动电阻直接置于PN之间，产生较大的电流(约为额定电流的1/2)。

变频器在运行过程中，整流模块的负载电流是正常负载电流与制动电阻上流过的电流之和，整流模块长期处于过载状况下工作而损坏。在生产工艺允许的情况下，增大减速时间可以避免此故障再次发生。

西门子变频器维修实例2:西门子MM420变频器维修 37kW

静态检测逆变模块正常，整流模块损坏。

检测PN间反向电阻小于正常值。拆开变频器发现滤波大电容组合印制电路板上有滤波大电容器流出的液体痕迹，进一步检查有两只滤波大电容器损坏流液，有严重漏电现象。更换电容器，清洗滤波大电容组合印制电路板，再测PN间反向电阻值正常，变频器恢复正常工作。如按要求进行日常检查和定期检修工作，这种故障就可以避免。

西门子变频器维修实例3:西门子MM430变频器维修 11 kW

静态检测逆变模块正常，整流模块损坏。

测量PN间反向电阻值在正常范围内，在主回路部分也未发现异常，初判为整流模块自然老化损坏。但在清洗、检查过程中，发现驱动电路中有元件损坏的迹象，进一步测量有一个元件损坏，导致驱动输出始终是高电平。

更换整流模块，修复驱动电路。变频器在运行过程中突然有一路驱动电路损坏，使输出始终维持高电平，致使这一桥臂上的2个逆变开关器件同时导通而形成短路大电流。整流模块首先损坏，失去高压直流电，避免了逆变模块的损坏。

西门子变频器维修实例4:西门子MM430变频器维修75kW

静态检测逆变模块损坏，整流模块正常。

故障分析有一路电阻有损坏的痕迹。

逆变模块损坏多半是由驱动电路损坏造成的。检查驱动电路果然经检查为IOM电阻损坏短路。’这是光祸隔离器4506输出端的上拉电阻，这个上拉电阻损坏短路，使得4506的输入无论是高电平还是低电平，输出端送到T95的信号始终是高电平，这就造成we与WE之间始终为高电平，变频器运行时，造成同一桥臂2个开关器件同时导通而损坏逆变模块。更换电阻，驱动电路正常工作。

这个电阻的损坏实属偶然，损坏的确切原因难以确定，也许是偶然的电火花烧毁，更大的可能性是电阻本身质量问题。电阻损坏短路造成逆变模块损坏的原因前面已讲过。另外，这个电路的设计是上拉电阻经过一个47552电阻后接到4506光祸隔离器的输出端，保护了光祸隔离器的安全。若没有这个电阻，上拉电阻直接连在光祸隔离器的输出端，上拉电阻损坏短路会导致光祸隔离器的损坏。

西门子变频器维修实例5:西门子变频器维修 7.5kw

故障现象无显示。

变频器高压直流供电正常，操作盘无任何显示，而且变频器控制电路上都没有低压直流供电，属于开关电源电路不工作。

检测开关管VT漏极D上电压正常，测得控制极G上无脉冲信号而只有一直流电压。这UC3844输出信号不正常，经检查UC3844损坏，同时开关管也损坏。更换UC3844，更换开关管，变频器恢复正常。

故障甸剪该故障是由于UC3844损坏后输出电流高电平，使开关管长期处于导通状长时间过电流导致开关管损坏造成的。

西门子变频器维修实例6:西门子MM420变频器维修 7.5kW

显示F0003(欠电压)。

变频器接入电源，操作盘显示欠电压故障。测量三相电源电压正常，测量PN之间的高压直流供电也正常。这属于假欠电压故障，问题出在电压检测保护电路。首先检查电压取样电路，图8-40为电阻分压式电压取样部分电路。测量3个电阻，阻值基本上未变化，检查电容器C3，干涸并有较严重的漏电现象。将电容器C3;焊下，重新通电，欠电压故障显示消失，确定问题就是出在C3电容器上。更换电容器，欠电压故障显示不再出现

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串联电机电抗器对于低漏感的特殊电机（控制器设置不足以达到要求），可能需要使用一个三柱铁芯串联电抗器。根据经验，这种低漏感电机一般是定子频率 > 300 Hz或者额定电流 > 85 A的电机。串联电机电抗器适用于输出脉冲频率为4 kHz或8 kHz的电机模块。不允许采用更高的脉冲频率。

串联电机电抗器应尽可能靠近电机模块安装。串联电抗器上的压降取决于电机电流和电机频率。如果使用非调节型电源，电机大额定电压取决于进线电源电压。遵守这些参考值可以减少电机在高速区内的功率损耗。串联电机电抗器的表面温度可达到100 °C。该额外热源必须在系统设计中加以考虑。必须遵守所使用电机的选型手册中的注意事项。

工作原理

一旦温度达到所设定的设定限制值ϑ1，经设定的时间 t 后，输出继电器 K1 就会改变其开关状态。可以对延时时间进行调节。K2 同样对应于ϑ2的下限。

当温度达到相应的滞后值时，输出继电器立即恢复到其原始状态（将复位响应设置为“自动复位"）。

可以针对过冲或下冲设置两个阈值：ϑ1 和 ϑ2。这样就可以使用限值来发出报警信号，指明即将超过限值（过冲）或下降到限值以下（下冲）。另一个限值可用于断开或执行两点或三点控制。

注意：

“温度监控模式"可用于设置所需的监控类型（过冲/下冲监控或范围监控）。

使用所选择的闭路原理

温度过冲

低于温度限值

量程监视

一、 概况在我国的制糖行业中，变频器已地应用在风机、水泵等变转矩负载，取得了的节能效果。压榨机作为糖厂重要的生产设备，一直采用传统的控制方式定速运行。其实，从生产工艺和节能两方面来分析，对压榨机进行技术改造不但行之有效而且能大副提高企业效益。

二、 生产工艺分析*，压榨机出率是影响糖份总收的主要因素之一。若压榨机出率提高1%，则总收回率提高0.88%～0.92%。影响抽出率的因素主要有以下几方面原因：1． 蔗糖中的纤维分受压后离开榨机出口时又膨胀，此时被压榨的纤维随着自身的膨胀在出口处会吸去已榨出的一部分蔗汁，同时受到机效能的影响，甘蔗中的糖份不可能全部榨出，这就形成了蔗渣中的糖份损失。2． 蔗料的破碎度及形态是保证首座榨机抽出的前提。甘蔗破碎度好，蔗汁易于压出，渗效果提高。3． 降低蔗渣水分是提高抽出的保证。4． 保证从撕解机输送过来的蔗层厚度均匀对提高抽出率非常重要。如果蔗层过厚，压榨不，使蔗渣造成浪费；如果蔗层过薄，压不干蔗层，蔗渣水分过高，影响抽出率。5． 在榨季后期，由于榨辊的磨损越来越严重，导致榨辊的间隙扩大，使抽出率下降。综上所述，由于压榨机转速不可调，从撕解机输送过来的蔗层有大约10%的时间厚度会达不到要求，这样会使蔗汁的平均抽出率低于95.4%。抽出率越低说明蔗汁流失越大，从而导致产量变低。如果能对压榨机进行转速调节，当蔗层后度不够时通过降低压榨机电动机转速使蔗层达到正常厚度后再进行压榨，这样压榨会比较充分，平均抽出率将可提高0.2%以上，同时由于转速降低，电流下降从而达到节能省电的目的。普传变频器正是解决此调速问题的装置