化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門子CPU224XPCN模塊
我公司主營以下產(chǎn)品
1、 SIMATIC S7 系列PLC：S7-200,、S7-1200,、S7-300,、S7-400、ET-200
2,、 邏輯控制模塊 LOGO,！230RC、230RCO,、230RCL,、24RC、24RCL等
3,、 SITOP直流電源 24V DC 1.3A,、2.5A、3A,、5A,、10A、20A,、40A可并聯(lián).
4,、HMI 觸摸屏TD200 TD400C K-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
SIEMENS 交、直流傳動(dòng)裝置
1,、 交流變頻器 MICROMASTER系列：MM420,、MM430、MM440,、G110,、G120.
MIDASTER系列：MDV
2、全數(shù)字直流調(diào)速裝置 6RA23,、6RA24,、6RA28、6RA70,、6SE70系列
SIEMENS 數(shù)控 伺服
SINUMERIK:801,、802S 、802D,、802D SL,、810D、840D,、611U,、S120
系統(tǒng)及伺報(bào)電機(jī)，力矩電機(jī),，直線電機(jī),，伺服驅(qū)動(dòng)等備件銷售。
1 ET200Pr*安全系統(tǒng)介紹
與ET200S系統(tǒng)類似,，ET200Pro也提供了全系列的故障安全模板,。
1) 故障安全型輸入/輸出模板（F-DI/F-DO）
ET200Pro的故障安全型輸入/輸出的模板的使用與ET200M,，ET200S等分布式IO的安全模板使用方法相同。
2）電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）
ET200Pro的電機(jī)啟動(dòng)器模板（MotorStarter）中,，提供了一些特殊的模板,，比如F-RSM和ASM-400，電機(jī)啟動(dòng)器模板（MotorStarter）如果配合F-RSM和ASM-400使用可以達(dá)到SIL3(Cat.4)的安全等級（圖1）,。
圖1 故障安全型電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）系統(tǒng)配置(Cat.4)
具體配置列表請參照手冊：SIMATIC ET 200pro Motor starters
3）故障安全型變頻器（F-FC）
ET200Pro F-FC是一款嵌入在ET200Pro系統(tǒng)中的緊湊型的故障安全型變頻器,。工作電壓為3 AC 400V 50/60Hz，連接3相交流電機(jī),，大1.1KW,，溫度允許的情況下，可以連接1.5KW電機(jī),。
該變頻器可以通過PROFIBUS/PROFINET的接口模板進(jìn)行連接調(diào)試,，也可以使用光纖轉(zhuǎn)串口的電纜進(jìn)行連接。
ET200Pro變頻器需要與前面提到的電機(jī)啟動(dòng)模塊中的特殊模塊一起使用來對其關(guān)斷信號進(jìn)行評估,，因而系統(tǒng)中需要F-Switch 或F-RSM（圖2）,。
圖2 故障安全變頻器與F-RSM的配置
其中主要的模板包括：
③接口模板
可以連接變頻器模板的接口模板包括：
1) IM154-4 PN HF Cu V6.0 (6ES7 154-4AB10-0AB0)
2) IM154-2 DP HF (6ES7 154-2AA00-0AB0)
④F-RSM或者F-SWITCH
⑤故障安全型變頻器（F-FC）
⑥終端模塊
2 ET200Pro F-FC的調(diào)試方法
ET200Pro F-FC的組態(tài)可以通過Step7軟件來實(shí)現(xiàn)。但變頻器模板的調(diào)試工具需要用到DriveES（或者Starter,、MotionScout）等軟件,。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch，則需要MotorStarter ES軟件來設(shè)置相關(guān)Switch的參數(shù),。
2．1 Step7的組態(tài)
（1）新建一個(gè)S7 300站,，這里選擇CPU 317F-2 PN/DP做為F主機(jī)，IM154-4 PN HF Cu V6.0做為F設(shè)備,。（圖3）
圖3 新建S7 300站
硬件組態(tài)中,，添加F-RSM；由于ET200Pro F-FC沒有Profisafe報(bào)文,，因而只能添加標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文F-FC 1.1/1.5KW Standard telegram1。(圖4)
圖4 添加硬件
分別雙擊兩個(gè)模板,，打開屬性框,，將診斷選項(xiàng)使能。
（2）雙擊CPU,，設(shè)置CPU的參數(shù),。
選擇F 參數(shù)，為故障安全程序設(shè)置密碼（圖5）,，防止有未經(jīng)授權(quán)的人修改F程序,。
圖5 設(shè)置F程序的密碼
選擇“Protection”，設(shè)定CPU程序的訪問保護(hù)密碼,，同時(shí)將“CPU contains safety program”激活（圖6）,。
圖6 保護(hù)選項(xiàng)
保存編譯后,，我們可以看到在Step7的Block下，出現(xiàn)了一些相關(guān)F系統(tǒng)的功能塊,，但由于ET200Pro F-FC沒有Profisafe的報(bào)文,，因而這里實(shí)際上并沒有關(guān)于ET200Pro F-FC的F系統(tǒng)塊，這也是ET200Pro F-FC與ET200S F-FC或者G120F,、S120F的不同之處,，因而ET200Pro F-FC的安全功能是通過F-RSM或F-Switch來實(shí)現(xiàn)的。
至于如何建立Step7的F程序,，這里不再詳細(xì)介紹,，請參考相關(guān)手冊。
2．2 F-FC的調(diào)試
ET200Pro F-FC的調(diào)試需要用到Drive的一些軟件,。通過Step7界面,，雙擊變頻器模板，則可以打開相應(yīng)的調(diào)試軟件的界面,。
（1） 雙擊打開調(diào)試界面,，選擇“在線”。
圖7 選擇在線連接到F-FC
如果無法在線操作,，則檢查“Option”菜單下的“Set PG/PC interface”的設(shè)置,，選擇合適的接口用于連接F-FC。
（2） 選擇“上載”,，將系統(tǒng)配置自動(dòng)上傳到PG,。
圖8 上傳參數(shù)
在“Functions”下選擇“Safety Integrated”進(jìn)行安全功能的設(shè)置。注意這個(gè)選項(xiàng)只有在“在線”的模式下才可以操作,。
圖9 選擇安全功能設(shè)置
（3） 打開設(shè)定界面,，可以看到ET200Pro F-FC提供3種安全功能：
STO、SS1和SLS,。
在ET200Pro F-FC的內(nèi)部,，有兩條F功能總線“Safety busbar G1” 和“Safety busbar G2”?？梢酝ㄟ^“Enables”選擇這兩條安全總線回路中的安全功能,。如圖10所示，由于F-RSM只提供一個(gè)安全回路開關(guān)(F0),，故這里只選擇了“Safety busbar G1”的SLS（F0）,。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch，則可以設(shè)置兩個(gè)安全功能回路,。
圖10 選擇安全功能
（4） 分別設(shè)定安全功能的參數(shù)
STO：安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷,。該功能激活后，變頻器內(nèi)部的電源被切斷,，電機(jī)進(jìn)入自由停車狀態(tài),。（圖11）
圖11 STO的參數(shù)設(shè)置界面
這里的設(shè)置都是關(guān)于安全回路測試的：當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí),，是否進(jìn)行回路測試，用來保證系統(tǒng)正常運(yùn)行,，以及及時(shí)檢查系統(tǒng)錯(cuò)誤,。T=8小時(shí)的設(shè)置也是保證系統(tǒng)的自檢測的時(shí)間。
SS1:安全停車指令1,。當(dāng)SS1被激活時(shí),，系統(tǒng)按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行停車。否則進(jìn)入故障狀態(tài),，并終進(jìn)入STO,。
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圖12 SS1的參數(shù)設(shè)置界面
Standstill:截止頻率。當(dāng)停車過程中,，頻率達(dá)到該設(shè)定值時(shí),，進(jìn)入STO狀態(tài)。
Tr：停車時(shí)間設(shè)定,；
Tv: 延時(shí)監(jiān)控時(shí)間,。超出該設(shè)定值，變頻器進(jìn)入故障狀態(tài),，同時(shí)馬上進(jìn)入STO狀態(tài),。
SLS：安全限速。安全限速有4種模式,，分別對應(yīng)4種安全限速的動(dòng)作,。這里需要定義安全限速的設(shè)定值“Setpoint”，上限值“Upper limit”和選擇模式,。
圖13 SLS的參數(shù)設(shè)置界面
參數(shù)設(shè)定和修改都需要“Accept settings”才能生效,。這里需要輸入密碼和進(jìn)行驗(yàn)證。
圖14 參數(shù)修改和生效
2．3 F-RSM的調(diào)試
ET200Pro F-FC的F功能需要通過F-RSM或者F-Switch來實(shí)現(xiàn)（見圖15）,，因而需要對F-RSM進(jìn)行設(shè)置,。
圖15 ET200Pro F-FC與F-RSM/F-Switch的配置原理圖
（1）F-RSM的連線
圖16 F-RSM組件
其內(nèi)部原理圖為：
圖17 F-RSM的原理圖
F-RSM內(nèi)部為一個(gè)3TK2841的安全繼電器，其中輸入端子為IN1/IN2,，可以用于連接急停按鈕,；IN3做為3TK2841的“monitered START”輸入端，當(dāng)選擇“自動(dòng)啟動(dòng)”時(shí),，該端子可以不接,。
輸出“OUT”做為3TK3841的功能輸出連接端子,，內(nèi)部busbar總線將“F0”輸出到F-FC,做為安全功能的激活信號,。
與稱重變送器和稱重儀表不同，SIWAREX系列稱重模塊可以直接接收稱重傳感器輸出的mV信號,，并與西門子控制系統(tǒng)（包括S7 200/300/1200/ET200M/ ET200S）無縫集成,，具有擴(kuò)展靈活,、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),。SIWAREX系列稱重模塊其設(shè)計(jì)用于各種工業(yè)環(huán)境,，具備很高的抗干擾能力，但是為了保證模塊運(yùn)行可靠,，在安裝接線等方面必須要規(guī)范操作,。
圖1 SIWAREX集成化解決方案替代稱重變送器/儀表
EMC即電磁兼容性，描述了電氣設(shè)備在特定的電磁環(huán)境下,，既不受到電磁環(huán)境的影響,，也不會(huì)對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響的能力。在系統(tǒng)安裝之前,，一定要執(zhí)行EMC設(shè)計(jì)規(guī)范,，分析各種可能存在的干擾源。
電磁干擾可以通過以下幾種方式干擾到控制系統(tǒng)和稱重模塊的正常工作：
（1） 電磁場直接作用于控制系統(tǒng),；
（2） 通過現(xiàn)場總線引入干擾,，如PROFIBUS DP；
（3） 通過過程信號電纜引入干擾,；
（4） 通過電源或者保護(hù)地引入干擾,；
根據(jù)傳輸介質(zhì)（導(dǎo)電還是非導(dǎo)電）以及干擾源與設(shè)備之間的距離，干擾信號可以通過四種耦合方式進(jìn)入到控制系統(tǒng)：
（1） 電導(dǎo)耦合
（2） 電容耦合
（3） 電感耦合
（4） 輻射耦合
安裝接線注意事項(xiàng)
原則1：接地面積要大
安裝自動(dòng)化設(shè)備時(shí),，不可動(dòng)的金屬部件要接地,，接地面積要大，接地電阻要小,，比如通過扁鋼,、銅排、截面積比較大的電纜等,。噴漆或者陽極化處理的金屬部件,，通過螺絲接地時(shí)，需要通過專門的接地片或者去掉接觸面的防腐層,。因?yàn)殇X很容易氧化,，不適宜作為接地材料。
圖2 接地銅排及電纜
原則2：電纜敷設(shè)要分類
在敷設(shè)電纜時(shí),，將其按照主電源線,、電源線、信號線,、現(xiàn)場總線等進(jìn)行分類,，電源線與信號線一定要走不同的穿線管或者走線槽，信號線盡可能貼著支撐梁、金屬導(dǎo)軌,、機(jī)柜背板等走線,。
原則3：等電勢體
創(chuàng)建等電勢體，并將系統(tǒng)內(nèi)的所有電氣設(shè)備都通過等電勢體連接到大地,。對于防爆應(yīng)用場合,，必須建立等電勢體。
原則4：電纜屏蔽層要連接
稱重模塊與傳感器之間推薦使用西門子提供的電纜,，如圖3所示,。
電纜型號：Li2Y 1 x 2 x 0.75 ST + 2 x (2 x 0.34 ST) – CY
訂貨號： 非防爆 7MH4702-8AG 防爆 7MH4702-8AF
注意：如果使用第三方電纜，請使用兩兩雙絞屏蔽,，外面還要有一層總屏蔽的雙屏蔽電纜：
圖3 稱重模塊與傳感器之間連接電纜
當(dāng)傳感器與稱重模塊之間距離很遠(yuǎn)時(shí),，在有等電勢體的前提下，建議屏蔽層在接線盒和模塊處均大面積接地,，如下圖所示：
在模塊側(cè)電纜的屏蔽層壓直接壓在屏蔽安裝單元上,，如下圖所示：
圖4 電纜屏蔽層的連接
原則5 各種屏蔽連接單元的使用
在稱重模塊側(cè)，稱重傳感器電纜的屏蔽層通過各種屏蔽連接元件與安裝背板或者導(dǎo)軌進(jìn)行大面積連接,。
對于S7 200中使用的SIWAREX MS模塊其屏蔽連接端子如下圖所示,，訂貨號：6ES5728-8MA11，每包10個(gè),。
圖5 SIWAREX MS屏蔽連接端子
對于SIWAREX U,、SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模塊，屏蔽連接元件和屏蔽連接端子需要配合使用,，其中：
屏蔽連接單元,，訂貨號：6ES7390-5AA00-0AA0，可供兩個(gè)SIWAREX U 使用,，（對于SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模塊一個(gè)連接單元只能連接一個(gè)模塊,。）
屏蔽連接端子，訂貨號：6ES7390-5CA00-0AA0,，每包兩個(gè),，適合線徑為4 到13mm 的傳感器電纜。
圖6 SIWAREX U/FTA/FTC屏蔽連接單元及端子
對于SIWAREX CS模塊
屏蔽連接元件,，訂貨號：6ES7193-4GA00-0AA0,，每包5個(gè)；
屏蔽連接端子,，訂貨號：6ES7193-4GB00-0AA0,，每包5 個(gè)；
圖7 SIWAREX CS屏蔽連接單元及端子
屏蔽連接端子和單元組裝后,，如下圖所示：
圖8 SIWAREX CS屏蔽連接單元及端子裝配圖
原則6：接線盒的選擇
當(dāng)一臺秤使用多個(gè)稱重傳感器時(shí),，傳感器電纜必須通過接線盒將電纜進(jìn)行并聯(lián),。西門子提供的接線盒，有不銹鋼和鋁兩種材質(zhì),，外殼噴漆處理，如下圖所示,。盒子上面有4個(gè)進(jìn)線空,，下面有一個(gè)出線孔，即多允許四個(gè)傳感器并聯(lián),。
訂貨號： 不銹鋼材質(zhì) 7MH4710-1EA 鋁材質(zhì) 7MH4710-1BA
圖9 西門子稱重傳感器接線盒
接線盒的電纜密封格蘭頭內(nèi)有4個(gè)金屬片,，當(dāng)電纜從該格蘭頭穿過時(shí)，電纜的屏蔽層通過四個(gè)金屬片壓緊,，并與金屬格蘭頭大面積接觸,，而金屬格蘭頭與接線盒殼體是導(dǎo)通的，這樣連到接線盒上的所有傳感器的屏蔽層通過金屬殼體導(dǎo)通,，而且導(dǎo)通電阻非常小,。
圖10 接線盒電纜密封格蘭頭
圖11 電纜屏蔽層通過電纜密封格蘭頭內(nèi)金屬片壓緊圖
在有等電勢體的情況下，接線盒可以通過其接地端子進(jìn)行接地,。該接地端子與電纜密封格蘭及殼體都是連通的,。
圖12 接線盒接地端子
注意：如果需用第三方接線盒，要求接線盒的殼體及其電纜密封格蘭都必須是金屬的,。
EMC問題通常會(huì)引起稱重模塊的SF指示燈亮或者重量顯示錯(cuò)誤,，通常可以檢查下列幾點(diǎn)：
（1） 在稱重模塊側(cè),，電纜屏蔽層是否通過各種屏蔽連接元件接地,；
（2） 在接線盒處，電纜屏蔽層是否通過接線盒的金屬密封格蘭與接線盒連接,，而不是將屏蔽層連接到內(nèi)部端子上,；
（3） 稱重傳感器接地電纜，截面積大于16mm2,，這樣可以一定程度上防止現(xiàn)場電焊等操作造成傳感器過電流損壞,。如果從西門子采購，該電纜訂貨號為7MH3701-1 AA1
圖13 稱重傳感器接地電纜
（4） 電纜屏蔽層接地點(diǎn)是否等電勢,，等電勢體的截面積是否足夠大,。
（5） 稱重模塊與傳感器之間的連接電纜與電源或者電機(jī)（尤其變頻器控制的電機(jī)）的動(dòng)力電纜距離是否太近了。
（6） 檢查控制柜中稱重模塊與變頻器或者它的的電纜太近了,。
（7） 繼電器,、開關(guān)或者電磁閥門是否有保護(hù)電路，或者保護(hù)電路是否工作正常,。
（8） 24V供電電源也可能引起模塊故障,。在這種情況下,，24V電源可以并聯(lián)穩(wěn)壓二極管，1N6285的效果就很好,，擊穿電壓不高于34V,。
（9） 在某些特殊場合還可能用到濾波器。經(jīng)過測試EPCOS的SIFI-B或D型濾波器效果很好,。如果故障來源于傳感器電纜,，那么EXC、SENSE和SIG各需要一個(gè)濾波器,。
型號 | S7-224XP CN | S7-224XPsi CN | |
內(nèi)置 | 數(shù)字量 I/O | 14DI / 10DO | |
中斷輸入 | 4 | ||
HSC 輸入 | 2（200 kHz）+ 4（30kHz）支持 A/B 模式 | ||
脈沖輸出 | 2（100 kHz） | ||
CPU 特性/端口擴(kuò)展選件 |
| ||
大數(shù)字 I/O 點(diǎn) | 114 DI / 110 DO | ||
執(zhí)行時(shí)間(位指令) | 0.22 μs | ||
程序存儲器 | 16384 B | ||
數(shù)據(jù)存儲器 | 10240 B | ||
存儲器模塊 | 可用 | ||
模擬量 I/O | CPU 本體內(nèi)置 2AI / 1 AO AI 32 / AO 29 大 45 | ||
溫度測量模塊 | 16 位分辨率（15 位 +1 符號位） T,，S，R,，E,，N，K,，J,，TC， 100,200,500,1000 ohm Pt100 | ||
特殊模塊 | 因特網(wǎng)和內(nèi)置 Web 服務(wù)器,；SIWAREX 稱重傳感器單元,；運(yùn)動(dòng)；調(diào)制解調(diào)器 | ||
網(wǎng)絡(luò)功能 | 串行通訊,；AS-Interface,；Pro?bus-DP 從站；模擬電話,； 以太網(wǎng)/因特網(wǎng),；GPRS；Modbus 主站/從站 | ||
網(wǎng)絡(luò)主站功能 | Modbus RTU 主站和 AS-Interface 主站 | ||
化工儀器網(wǎng)