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S7-300

提供有大量功能，支持用戶的S7-300編程、調(diào)試和維護(hù)等工作。

• 高速執(zhí)行指令：
  指令執(zhí)行時(shí)間最低可達(dá)0.01 μs，為中低端性能設(shè)備開創(chuàng)了全新的應(yīng)用方案。
• 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算：
  可以高效率地使用浮點(diǎn)運(yùn)算甚至復(fù)數(shù)運(yùn)算功能。
• 用戶友好的參數(shù)賦值：
  僅需一個(gè)帶有統(tǒng)一操作界面的軟件工具，就可以完成所有模塊的參數(shù)化工作。這降低了入職門檻和培訓(xùn)費(fèi)用。
• 人機(jī)界面（HMI）：
  S7-300的操作系統(tǒng)已經(jīng)集成了用戶友好的人機(jī)界面服務(wù)。這些功能不再需要成本高昂的編程工作：SIMATIC HMI系統(tǒng)向SIMATIC S7-300請(qǐng)求過程數(shù)據(jù)， S7-300在期望的更新時(shí)間完成這些數(shù)據(jù)的傳輸工作。SIMATIC S7-300的操作系統(tǒng)可以自主地完成傳輸過程。并且完全使用相同的符號(hào)和數(shù)據(jù)庫。
• 診斷功能：
  CPU 的智能診斷系統(tǒng)持續(xù)不斷地檢測(cè)系統(tǒng)的功能、記錄故障信息和特定的系統(tǒng)事件（例如，時(shí)間錯(cuò)誤、模塊故障等）。采用環(huán)境緩沖區(qū)記錄事件信息，并帶有時(shí)間截，以利于今后的故障排除。
• 口令保護(hù):
  使用密碼保護(hù)功能高效、可靠地保護(hù)用戶信息，以防受到非授權(quán)復(fù)制與更改。

SIMATIC S7-300符合的國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)有：

• DIN
• UL 認(rèn)證
• CSA 認(rèn)證
• FM class 1 div. 2；組別：A、B、C 和 D （溫度組別：T4（≤135°C））
• ATEX 認(rèn)證
• 澳大利亞標(biāo)志
• 以下船級(jí)社資格認(rèn)證
  • 美國船級(jí)社
  • 法國船級(jí)社
  • 挪威船級(jí)社
  • 德國船級(jí)社
  • 英國勞氏船級(jí)社
  • 日本船級(jí)社（NK）
• 抗震

通訊

SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類型：

• 過程通訊：
  對(duì)于通過總線（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）實(shí)現(xiàn)循環(huán)尋址的I/O模塊（互換過程圖像）。從循環(huán)執(zhí)行層調(diào)用過程通訊。
• 數(shù)據(jù)通訊：
  用于自動(dòng)化系統(tǒng)間或多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)與HMI之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)通信循環(huán)地進(jìn)行，也可以基于事件驅(qū)動(dòng)通過塊由用戶程序發(fā)起。

STEP 7的操作界面極為友好，顯著地簡(jiǎn)化了用戶的通信功能組態(tài)工作。

數(shù)據(jù)通訊

SIMATIC S7-300擁有不同的數(shù)據(jù)通信機(jī)制：

• 使用MPI，通過全局?jǐn)?shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)CPU之間的數(shù)據(jù)包循環(huán)交換。
• 借助通信功能，與其它伙伴完成事件驅(qū)動(dòng)型通信。網(wǎng)絡(luò)連接通過MPI、PROFIBUS或PROFINET實(shí)現(xiàn)。

全局?jǐn)?shù)據(jù)

借助“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數(shù)據(jù)（最多可達(dá)8 GD 數(shù)據(jù)包，每周期22個(gè)字節(jié)）。據(jù)此，可以實(shí)現(xiàn)，例如，某個(gè)CPU訪問另一個(gè)CPU的數(shù)據(jù)、位存儲(chǔ)單元和過程圖像等信息。只能通過 MPI 進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)交換。組態(tài)通過STEP 7的GD表完成。

通訊功能

使用系統(tǒng)已經(jīng)集成的塊，可以建立S7/C7伙伴之間的通信服務(wù)。

這些服務(wù)是：

• 通過 MPI 進(jìn)行 S7 基本通訊。
• 通過 MPI、C 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。
  S7-300 可以用于：
  • 用作服務(wù)器時(shí)，使用MPI、C總線和PROFIBUS
  • 用作服務(wù)器或客戶端時(shí)，使用集成式PROFINET接口

使用reloadable塊，可以建立與S5伙伴和非西門子設(shè)備之間的通信服務(wù)。

這些服務(wù)是：

• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通訊。
• 通過 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)通訊（非西門子系統(tǒng)）。

與全局?jǐn)?shù)據(jù)不同的是，對(duì)于通信功能，必須為其建立通信連接。

集成到 IT 領(lǐng)域中

借助自動(dòng)化工程組態(tài)，使用S7-300，可以更加方便地接入現(xiàn)代化的信息技術(shù)世界。使用CP 343-1 Advanced，可以實(shí)現(xiàn)以下信息技術(shù)功能：

• IP 路由；
  借助IP訪問列表，將IP V4報(bào)文以不低于Gigabit的速度轉(zhuǎn)發(fā)至受控PROFINET接口。
• WEB 服務(wù)器；
  使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器，可以瀏覽大至30 MB可自由定義的HTML網(wǎng)頁；通過FTP處理自己的文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)
• 標(biāo)準(zhǔn)診斷頁；
  無需額外工具，就可以在工廠內(nèi)完成插裝在安裝機(jī)架上的所有模塊的快速診斷工作。
• E-mail；
  直接從用戶程序中發(fā)送認(rèn)證電子郵件。電子郵件客戶端設(shè)計(jì)有通知功能，可以在控制程序中直接通知用戶。
• 通過 FTP 進(jìn)行通訊；
  大多數(shù)操作系統(tǒng)平臺(tái)都可以使用的開放協(xié)議
• 設(shè)計(jì)有30 MB RAM文件系統(tǒng)，可以用作動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的中間存儲(chǔ)器。

S7-300 PROFINET CPU集成有Web服務(wù)器。因此，標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器可以讀出S7-300站中的信息：

• CPU 一般信息
• 診斷緩沖區(qū)的內(nèi)容
• 變量表
• 標(biāo)簽狀態(tài)
• 模塊的狀態(tài)
• 報(bào)文
• 工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)信息
• PROFINET 節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

等時(shí)模式

使用系統(tǒng)功能“同步模式”，可以同步耦合

• 分布式信號(hào)采集、
• PROFIBUS 信號(hào)傳輸和
• 程序執(zhí)行

總線周期時(shí)間的程序運(yùn)行。

創(chuàng)建了自動(dòng)化解決方案，可以以固定間隔時(shí)間（常量總線周期時(shí)間）捕捉并處理輸入和輸出信號(hào)。同時(shí)創(chuàng)建了前后一致的部分過程圖像。

借助常量總線周期時(shí)間和分布式I/O同步信號(hào)處理技術(shù)，S7-300確保可以精確地重現(xiàn)規(guī)定的過程響應(yīng)時(shí)間。

為同步模式系統(tǒng)功能提供了極為豐富的支持組件，可以處理運(yùn)動(dòng)控制、測(cè)量值采集和高速控制等領(lǐng)域的苛刻任務(wù)。

在分布式自動(dòng)化解決方案中，目前的SIMATIC S7-300開始涉足重要的高速加工處理應(yīng)用領(lǐng)域，并確?？梢垣@得最高的精度和可重現(xiàn)性。這意味著可以以穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)數(shù)量。

模塊的診斷和過程監(jiān)視

SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能：

• 信號(hào)采用的監(jiān)控（診斷）。
• 監(jiān)控來自過程的信號(hào)（硬件中斷）。

診斷

診斷功能可以用來判斷模塊的信號(hào)采集（針對(duì)數(shù)字量模塊）或者模擬量處理（針對(duì)模擬模塊）是否工作于無故障狀態(tài)。在診斷分析中，必須區(qū)分可參數(shù)化和非參數(shù)化診斷消息：

• 可參數(shù)賦值的診斷報(bào)文：
  僅由合適的設(shè)定參數(shù)啟用之后才會(huì)發(fā)出診斷消息。
• 不可參數(shù)賦值的診斷報(bào)文：
  這些消息的發(fā)出是一個(gè)常規(guī)事件，即該過程與參數(shù)化無關(guān)。

如果某個(gè)診斷消息處于激活狀態(tài)（例如“無傳感器輸入”），則模塊會(huì)發(fā)起一個(gè)診斷中斷（若已經(jīng)為該診斷消息設(shè)置了參數(shù)，則僅在相應(yīng)的參數(shù)化過程之后才會(huì)產(chǎn)生中斷）。CPU會(huì)中斷用戶程序或較低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行，并接下來執(zhí)行相關(guān)的診斷中斷塊（OB 82）。

CPU 啟動(dòng)(暖啟動(dòng))，冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)的區(qū)別是什么？

通電后，西門子S7-400 CPU 或 CPU 318-2 開始執(zhí)行用戶程序之前，啟動(dòng)程序已開始工作。在啟動(dòng)程序中，用戶可以對(duì)循環(huán)程序通過編程啟動(dòng) OB 來進(jìn)行相應(yīng)地定義預(yù)設(shè)置。

如下有三種啟動(dòng)方式：

在操作模式“STARTUP”中：

• 程序在啟動(dòng) OB 中運(yùn)行( OB 100 為啟動(dòng)(暖啟動(dòng))，OB101 為熱啟動(dòng)，OB102 為冷啟動(dòng)) 。
• 不可用時(shí)間和報(bào)警控制程序運(yùn)行。
• 時(shí)間保持更新。
• 運(yùn)行時(shí)間表在運(yùn)行。
• 信號(hào)模塊上的數(shù)字輸出被鎖定，但可以通過直接存儲(chǔ)來設(shè)置。

啟動(dòng)(暖啟動(dòng))：

圖 01

 在啟動(dòng)(暖啟動(dòng))中， 程序處理以“基本設(shè)置”內(nèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶地址范圍為程序啟動(dòng)點(diǎn)來重啟。

• 過程映像區(qū)，非保持存儲(chǔ)器，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器都重新設(shè)置。保持的存儲(chǔ)器，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器各自都保留其最后的有效數(shù)值。所有以“未保留”的屬性參數(shù)化的數(shù)據(jù)塊被復(fù)位為初始值。其他數(shù)據(jù)塊各自保留其最后的有效數(shù)值。
• 程序處理從頭開始再次重新啟動(dòng) (啟動(dòng) OB 或 OB1) 。
• 如果供電中斷，暖啟動(dòng)只可用于緩沖模式。如若運(yùn)行的 CPU 沒有后備電池，當(dāng)開關(guān)接通或 POWER OFF 后重新上電時(shí)，CPU 將自動(dòng)復(fù)位并重新啟動(dòng)(暖啟動(dòng))。

如果系統(tǒng)不要求完全復(fù)位，那么啟動(dòng)(暖啟動(dòng))一直是可行的。在如下情況發(fā)生后，只有啟動(dòng)(暖啟動(dòng))可行：

• 完全復(fù)位。
• 在CPU 的 STOP 模式下載入用戶程序。
• USTACK/BSTACK 溢出。
• 通過 POWER OFF 或模式開關(guān)使啟動(dòng)(熱啟動(dòng))被中斷。
• 重新啟動(dòng)超出參數(shù)化中斷的時(shí)間限制。

啟動(dòng)(暖啟動(dòng))的操作命令：

用戶可以觸發(fā)手動(dòng)啟動(dòng)(暖啟動(dòng))：

• 通過模式選擇開關(guān)
• (如果可以，CRST/WRST  開關(guān)必須設(shè)置為 CRST)
• 通過PG的命令菜單或通訊功能
• (模式選擇開關(guān)需設(shè)置在 RUN 或 RUN-P 位置).

在 POWER ON 時(shí)，下面的狀態(tài)會(huì)觸發(fā)自動(dòng)啟動(dòng)(暖啟動(dòng))：

• POWER OFF 時(shí) CPU 不在 STOP .  
• 模式選擇開關(guān)設(shè)置到 RUN 或者 RUN-P.
• 沒有將 POWER ON 的參數(shù)設(shè)置為自動(dòng)熱啟動(dòng)或自動(dòng)冷啟動(dòng)。
• CPU　的啟動(dòng)(暖啟動(dòng))沒有因電源故障而引起中斷(不依賴于啟動(dòng)的參數(shù)設(shè)置)

冷啟動(dòng)：

圖 02

• 冷啟動(dòng)時(shí)，主存儲(chǔ)器中 SFC 生成的數(shù)據(jù)塊都被刪除，其他數(shù)據(jù)塊從裝載存儲(chǔ)器中獲取默認(rèn)值。
• 無論是否設(shè)置數(shù)據(jù)保持，過程映像區(qū)，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，指示器都將在程序(裝載存儲(chǔ)器)中重新設(shè)置到初始值。
• 輸入的過程映像區(qū)被讀入，STEP 7 用戶程序開始重新啟動(dòng) (OB102 或 OB1).

冷啟動(dòng)的操作命令：

• 只能從 PG 觸發(fā)手動(dòng)冷啟動(dòng)。
• 如果參數(shù)已相應(yīng)地定義于 STEP 7 中，某些 S7-400 CPU 可通過模式選擇開關(guān)和啟動(dòng)模式轉(zhuǎn)換 (CRST/WRST) 來執(zhí)行冷啟動(dòng)。

熱啟動(dòng)：

圖 03

在 RUN 狀態(tài)下電源中斷后再次供電，S7-400 CPU 通過初始化路徑然后自動(dòng)執(zhí)行熱啟動(dòng)。重新熱啟動(dòng)后，用戶程序在中斷點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行 (定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，指示器不被重新設(shè)置，當(dāng)前數(shù)值保存在 DB 塊中)。在斷電前未執(zhí)行的用戶程序被稱為剩余循環(huán)程序。剩余循環(huán)程序同時(shí)包括時(shí)間和報(bào)警控制程序部分。 

• 熱啟動(dòng)中，所有數(shù)據(jù)包括過程映像區(qū)都執(zhí)行它們最后的有效數(shù)值。
• 程序在中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行命令。
• 在當(dāng)前周期完成之前，輸出不會(huì)改變。
• 如果供電中斷，熱啟動(dòng)只可適用于緩沖模式。

原則上來說，如果用戶程序在 STOP 狀態(tài)下沒有改變 (例如裝載一個(gè)修改過的塊) 或者因?yàn)槟承┰蚨恍枰M(jìn)行啟動(dòng) (暖啟動(dòng))，那么，熱啟動(dòng)是允許的。

熱啟動(dòng)的操作命令：

如果相關(guān)參數(shù)已設(shè)定于 CPU 中，并且是如下原因造成 STOP, 那么手動(dòng)熱啟動(dòng)是可行的：

• 模式選擇器從 RUN 轉(zhuǎn)換到 STOP。
• STOP 已被用戶編程，STOP 在調(diào)用 OB 后未被載入。
• STOP 狀態(tài)包含于 PG 或某個(gè)通訊功能。

用戶可以觸發(fā)熱啟動(dòng)：

• 通過模式選擇開關(guān)來選擇。
• CRST/WRST 需設(shè)置在 WRST。
• 通過 PG 菜單命令或通過通訊功能 (模式選擇開關(guān)設(shè)置到 RUN 或 RUN-P)
• 手動(dòng)熱啟動(dòng)已在 CPU 中參數(shù)化。

自動(dòng)熱啟動(dòng)可在 POWER ON 狀態(tài)下被觸發(fā)，如果：

• 在 POWER OFF 狀態(tài)下，CPU 不在 STOP 或 HALT。
• 模式選擇開關(guān)設(shè)置到 RUN 或 RUN-P。
• 自動(dòng)熱啟動(dòng)已為 POWER ON 在 CPU 內(nèi)參數(shù)化。
• 在自動(dòng)熱啟動(dòng)中，CRST/WRST 的轉(zhuǎn)換是無效的。

STEP7如何使用多重背景數(shù)據(jù)塊《PLC和變頻器》

    多重?cái)?shù)據(jù)塊是數(shù)據(jù)塊的一種特殊形式，如在OB1中調(diào)用FB10，在FB10中又調(diào)用FB1和FB2，則只要FB10的背景數(shù)據(jù)塊選擇為多重背景數(shù)據(jù)塊就可以了，F(xiàn)B1和FB2不需要建立背景數(shù)據(jù)塊，其接口參數(shù)都保存在FB10的多重背景數(shù)據(jù)塊中。建立多重背景數(shù)據(jù)塊的方法是：在建立數(shù)據(jù)塊只要在數(shù)據(jù)類型選項(xiàng)中選擇“實(shí)例的DB”就可以了，見下例。
下面通過一例簡(jiǎn)單介紹一下多重背景數(shù)據(jù)塊使用的一些注意事項(xiàng)和方法。
   例如，PLC控制兩臺(tái)電機(jī)，且控制兩臺(tái)電機(jī)的接口參數(shù)均相同。一般的作法，我們可以編寫功能塊FB1控制兩臺(tái)電機(jī)，當(dāng)控制不同的電機(jī)時(shí)，分別使用不同的背景數(shù)據(jù)塊就可以控制不同的電機(jī)了（如第一臺(tái)電機(jī)的控制參數(shù)保存在DB1中，第二臺(tái)電機(jī)的控制參數(shù)保存在DB2中，我們可以在控制第一臺(tái)電機(jī)調(diào)用FB1時(shí)以DB1為背景數(shù)據(jù)就可以了，第二臺(tái)同樣以DB2為背景數(shù)據(jù)塊）。這樣就需要使用兩個(gè)背景數(shù)據(jù)，如果控制的電機(jī)臺(tái)數(shù)更多，則會(huì)使用更多的數(shù)據(jù)塊。使用多重背景數(shù)據(jù)塊就是為了減少數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。
    像這種情況，我們就可以利用多重背景數(shù)據(jù)塊來減少數(shù)據(jù)塊的使用量。拿本例來說，我們就可以在OB1中調(diào)用FB10，再在FB10中分別調(diào)用（每臺(tái)電機(jī)各調(diào)用一次）FB1來控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于每次調(diào)用，F(xiàn)B1都將它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FB1的背景數(shù)據(jù)塊DB1中。這樣就無需再為FB1分配數(shù)據(jù)塊，所有的功能塊都指向FB10的數(shù)據(jù)塊DB10。原理圖如下：

    首先，我們需要先后插入一個(gè)功能塊FB10和數(shù)據(jù)塊DB10，DB10就為FB10的多重背景多重?cái)?shù)據(jù)塊。如下圖：

         其次，需要在FB10中指定其所包含的背景數(shù)據(jù)塊。方法如下：在FB10局部變量定義窗口中，在“STAT”變量區(qū)中（必須在此變量區(qū)中）為每臺(tái)電機(jī)的控制取好名稱后，數(shù)據(jù)類型選擇FB <nr>，確認(rèn)后，再把<nr>改為1，即功能塊FB1。如果你在變量表中已經(jīng)定義了FB1的符號(hào)，則會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)其符號(hào)名。地址一般由CPU根據(jù)FB1的接口參數(shù)數(shù)量自動(dòng)計(jì)算得到，采用默認(rèn)值就可以了。

        因?yàn)榭刂苾膳_(tái)電機(jī)，所以需要在STAT中定義兩個(gè)這樣的變量。結(jié)果如下：

        經(jīng)過以上步驟，F(xiàn)B的背景數(shù)據(jù)塊DB10中就完全包含了1#和2#電機(jī)所需的數(shù)據(jù)，如下圖，其中地址2.0～8.0是第一臺(tái)電機(jī)的接口區(qū)控制參數(shù)，10.0～16.0是第二臺(tái)電機(jī)接口區(qū)控制參數(shù)。

        這時(shí)，在FB10的指令列表中“多重實(shí)例”中就會(huì)出現(xiàn)已經(jīng)添加的兩個(gè)局部背景，如下圖。


        在程序中就可以分別調(diào)用這兩個(gè)局部背景控制1號(hào)和2號(hào)電機(jī)了。程序如下：

     這樣，就可以在OB1中通過調(diào)用OB10就可以分別控制1#和2#電機(jī)了。如下圖：

易于安裝

• 推入式和墻壁安裝 - 可并排安裝
• 結(jié)構(gòu)緊湊，可使用更小的機(jī)柜
• 通過推入式安裝，更容易對(duì)機(jī)柜進(jìn)行冷卻
• 開箱即可使用，無需其它選件
• 在內(nèi)置的精簡(jiǎn)型操作員面板 (BOP) 上執(zhí)行基本操作
• 使用一條電纜將 SINAMICS V20 與終端處的 USS 和 Modbus RTU 相連
• 便于集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中
• 便于集成到小型自動(dòng)化系統(tǒng)中
• 通過標(biāo)準(zhǔn)庫和連接宏，調(diào)試更方便
• 用來與控制器進(jìn)行通信的 Modbus RTU 參數(shù)設(shè)置具備非常大的靈活性
• 可使用動(dòng)態(tài)制動(dòng)來提高制動(dòng)性能
• 功率 ≥ 7.5 kW 的變頻器（底座尺寸 FSD 和 FSE）具有一個(gè)集成制動(dòng)模塊。 在此情況下，可以直接連接制動(dòng)電阻器。 動(dòng)態(tài)能量以熱量形式在制動(dòng)電阻器中散發(fā)，占空比可在 5 % 和 100 % 之間調(diào)節(jié)。

易于使用

• 無需電源就能加載參數(shù)
  使用精簡(jiǎn)型操作員面板 (BOP) 接口模塊，或者使用參數(shù)裝載器且在不使用電源的情況下，方便地在各變頻器之間傳送參數(shù)設(shè)置。
  • 需要較少技術(shù)支持
  • 調(diào)試時(shí)間較短
  • 產(chǎn)品經(jīng)過預(yù)設(shè)參數(shù)后交付給客戶
• 集成應(yīng)用與連接宏
  以簡(jiǎn)化 I/O 組態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置
  • 培訓(xùn)和調(diào)試時(shí)間縮短
  • 集成和經(jīng)過優(yōu)化的應(yīng)用程序設(shè)置
  • 可以選擇簡(jiǎn)單的連接和應(yīng)用宏，而不是組態(tài)長(zhǎng)而復(fù)雜的參數(shù)列表
  • 可以避免由錯(cuò)誤的參數(shù)設(shè)置引起的錯(cuò)誤
• 通過“保持運(yùn)行模式”
  實(shí)現(xiàn)無中斷運(yùn)行這種功能可在電網(wǎng)不穩(wěn)定時(shí)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，從而提高生產(chǎn)率。
  • 在電網(wǎng)狀況不佳的情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行
  • 通過防止生產(chǎn)線中斷提高生產(chǎn)率
  • 通過靈活的故障/報(bào)警定義，調(diào)整與應(yīng)用相關(guān)的響應(yīng)
• 電壓范圍寬，具有先進(jìn)的冷卻設(shè)計(jì)，涂覆印刷電路板設(shè)計(jì)提高了變頻器在惡劣環(huán)境中的耐用性
  • 在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)也能運(yùn)行
  • 電網(wǎng)電壓的可靠運(yùn)行： 
    200 V ~ 240 V 1 AC (-10 %/+10 %)
    380 V ~ 480 V 3 AC (-15%/ +10 %)
  • 工作環(huán)境溫度高達(dá) 60 °C

輕松節(jié)約成本

運(yùn)行能耗降低

• 適用于 V/f、V²/f 的 ECO 模式
  適用于 V/f、V²/f 的集成 ECO 模式可自動(dòng)調(diào)整磁通以節(jié)省電能。 能耗可用 kWh、CO₂ 甚至本國貨幣來顯示。
  • 低動(dòng)態(tài)負(fù)載循環(huán)中的電能節(jié)約
  • 如果設(shè)定值發(fā)生改變，則自動(dòng)禁用 ECO 模式
  • 告知最終用戶已節(jié)約的實(shí)際能量
• 直流耦合
  采用具有相同額定功率的 SINAMICS V20 變頻器的應(yīng)用可共用一條公共直流總線以重復(fù)使用再生能量。
  • 在使用耦合電機(jī)的應(yīng)用中產(chǎn)生并節(jié)約能量
  • 相同的變頻器對(duì)可以最佳方式共享資源
  • 降低對(duì)能耗制動(dòng)和外部組件的需求

待機(jī)期間的能耗降低

• 休眠模式
  變頻器和電機(jī)僅在機(jī)器設(shè)備需要的時(shí)候才運(yùn)行。 當(dāng)頻率需求或來自傳感器的反饋下降到特定閾值以下時(shí)，會(huì)自動(dòng)激活休眠模式。
  • 利用智能休眠節(jié)約能量
  • 電機(jī)壽命延長(zhǎng)
  • 低轉(zhuǎn)速下的泵磨損降低
  • 針對(duì)泵/風(fēng)機(jī)應(yīng)用對(duì) PLC 編程的時(shí)間縮短

對(duì)于低過載應(yīng)用，SINAMICS V20 機(jī)架規(guī)格 FSE 具備良好的成本經(jīng)濟(jì)性

SINAMICS V20 機(jī)架規(guī)格 FSE 具有兩種不同的占空比周期：

• 低過載 (LO)： 110 % I_L ¹⁾ 60 s（循環(huán)時(shí)間： 300 s）
• 重載(HO): 150 % I_H ²⁾ 60 s （循環(huán)時(shí)間： 300 s）

對(duì)于低過載周期，逆變器可以提供較大的輸出電流和功率。
可以采用較小的逆變器。

針對(duì)不同應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)：

• 低過載，用于低動(dòng)態(tài)響應(yīng)型應(yīng)用（連續(xù)負(fù)荷）
• 高過載，用于高動(dòng)態(tài)響應(yīng)型應(yīng)用（周期性負(fù)荷）

簡(jiǎn)易自動(dòng)化系統(tǒng) – 將 SIMATIC PLC 與 SINAMICS V20 加以組合

• 節(jié)省時(shí)間，最大限度減少錯(cuò)誤
  • 可使用變頻器中的預(yù)定義宏方便地進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)；通過預(yù)制的 Totally Integrated Automation Portal 功能塊，可快速連接至 SIMATIC S7-1200³⁾
  • 使用一條電纜將 SINAMICS V20 與 USS 或 Modbus RTU 相連
  • 集成通信接口

¹⁾輸出電流I_L基于低過載 (LO) 時(shí)的負(fù)載持續(xù)率。

²⁾輸出電流 I_H 基于高過載 (HO) 的占空比。

siemens WinAC在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用舉例

WinAC是SIEMENS最新推出的基于PC的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)兼具PC強(qiáng)大的計(jì)算功能數(shù)
據(jù)處理能力和PLC邏輯測(cè)控與運(yùn)行可靠性特點(diǎn)本文介紹了WinAC在千層酥自動(dòng)化生產(chǎn)線中的
成功應(yīng)用及其獨(dú)具的特點(diǎn)
關(guān)鍵詞：千層酥　烘爐　基于PC自動(dòng)化　分布式控制系統(tǒng)　過程控制系統(tǒng)
一、概述
千層酥生產(chǎn)線總長(zhǎng)度約200米主要由如下單元組成
1、疊層起酥機(jī)

疊酥機(jī)是生產(chǎn)餅干的第一道重要工序可根據(jù)廠房的不同來選擇立式或臥式其包括七道軋輥三次軋制配備撒酥機(jī)要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)滿足如下要求：
傳動(dòng)控制采用矢量型變頻器調(diào)速線速度同步工作穩(wěn)定性高。
軋輥間隙采用數(shù)字化閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)控制操作簡(jiǎn)單方便快捷高效。
人機(jī)界面操控能與其它成型主機(jī)的相關(guān)部分實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制操作簡(jiǎn)單方便。
疊層次數(shù)、寬度在范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
疊層寬度560-1000MM
疊層次數(shù)4-12層
壓片厚度0.1-10MM
2、送料機(jī)
送料機(jī)將攪拌好的韌性餅干胚料進(jìn)行初步軋制后輸送到后一工序的雙軋軋面機(jī)電控系統(tǒng)要求能夠同步調(diào)速控制手動(dòng)調(diào)節(jié)與自動(dòng)運(yùn)行控制。
3、雙軋軋面機(jī)
該設(shè)備是將疊酥機(jī)或送料機(jī)輸送來的面胚進(jìn)行多次軋制使面胚由厚變薄電控系統(tǒng)要求；
軋輥采用變頻調(diào)速控制,速度同步性能穩(wěn)定；
精確控制面皮厚度采用智能數(shù)字表設(shè)定與顯示。
4、烘爐
有熱風(fēng)循環(huán)烘爐遠(yuǎn)紅外線烘爐導(dǎo)熱油爐等
餅干烘烤爐是餅干生產(chǎn)線的重要組成部份由電器控制系統(tǒng)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)加熱系統(tǒng)排煙
系統(tǒng)爐網(wǎng)輸送裝置爐網(wǎng)自動(dòng)檢測(cè)張緊裝置等組成要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)達(dá)到如下功能：
生產(chǎn)線工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
溫度坐標(biāo)升溫曲線等顯示
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)在線修正
歷史工作狀態(tài)記錄保存
溫度控制精度高操作方便工作穩(wěn)定高效可靠
熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)采用自動(dòng)控制熱風(fēng)量，閉環(huán)控制，可選擇自然與強(qiáng)制性排煙等自動(dòng)功能
燃?xì)鉅t欠壓、超壓、漏氣、超溫等多種安全保護(hù)功能
5、成型機(jī)
成型機(jī)由多臺(tái)軋面機(jī)與傳動(dòng)單元組成相互之間無機(jī)械傳動(dòng)聯(lián)鎖無張力檢測(cè)單元要求整條生產(chǎn)線通過電器控制線速度同步運(yùn)行控制難度較大對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求較高。
二、控制系統(tǒng)特點(diǎn)
綜上所述千層酥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是一個(gè)集運(yùn)動(dòng)控制與過程控制的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)歸納起來應(yīng)有如下特點(diǎn)：
分布式：生產(chǎn)線總長(zhǎng)度約200米，控制點(diǎn)多而且分散，因此選用分布式測(cè)控系統(tǒng)最為適宜，分布式測(cè)控系統(tǒng)具有布線量少，搞干擾能力強(qiáng)，擴(kuò)展維護(hù)方便，運(yùn)行安全可靠，故障風(fēng)險(xiǎn)降到最低的優(yōu)點(diǎn)。
總線網(wǎng)：全線采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制，排除大量模擬信號(hào)的干擾因素，實(shí)現(xiàn)精確的速度協(xié)調(diào)控制與高精度溫度測(cè)控，檢測(cè)與控制協(xié)調(diào)一致。
大量配方存貯：一條生產(chǎn)線可生產(chǎn)上百種產(chǎn)品，因此有大量的配方存貯與調(diào)用，普通的PLC控制器由于受內(nèi)存的影響，很難做到大量配方的存貯與調(diào)用，因此基于PC自動(dòng)化是本系統(tǒng)的首選方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，本系統(tǒng)配備完善的人機(jī)界面操作系統(tǒng)，全面的系統(tǒng)監(jiān)控與異常報(bào)警功能。
運(yùn)動(dòng)控制：速度同步也是本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，采用矢量型變頻器通，過網(wǎng)絡(luò)主令控制，達(dá)到全線速度的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。
三、基于PC 的自動(dòng)化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司最新推出的基于PC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有強(qiáng)大的計(jì)算功能、數(shù)據(jù)處理能力和PLC無法比擬的計(jì)算速度，更兼顧了PLC的運(yùn)行可靠性特點(diǎn)。其海量?jī)?nèi)存貯器特別適合于大數(shù)據(jù)量計(jì)算、大量配方存貯與管理。其計(jì)算功能與PC機(jī)相同，可靠性與功能更可與PLC-S7-400系統(tǒng)比美，是千層酥成型機(jī)與烘爐機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)最理想的選擇：
先進(jìn)性
WinAC是基于標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作平臺(tái)下的PLC控制器，梯形圖編程，因此有獨(dú)立而嚴(yán)格的時(shí)序?？刂铺貏e滿足對(duì)于高速、精確、復(fù)雜計(jì)算及嚴(yán)格時(shí)間要求的控制任務(wù)。
WinAC支持標(biāo)準(zhǔn)的Windows NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技術(shù)。控制和通訊內(nèi)核與標(biāo)準(zhǔn)的Windows NT任務(wù)的通訊由其內(nèi)置的代理服務(wù)器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更強(qiáng)。
應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境
SIEMENS統(tǒng)一的組態(tài)軟件STEP 7 是WinAC控制器的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)平臺(tái)，包括通信組態(tài)、編程、測(cè)試和啟動(dòng)以及系統(tǒng)文件的編制，對(duì)于熟悉STEP7的工程師，不需占用額外的培訓(xùn)時(shí)間。

系統(tǒng)組態(tài)界面

開放式接口
WinAC提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC控件接口及Active X控件接口,對(duì)于我們的應(yīng)用提供了極大的方便。
OPC 過程控制OLE 是一種通過Windows NT應(yīng)用程序自動(dòng)存取數(shù)據(jù)的國際標(biāo)準(zhǔn)，也是WinAC的標(biāo)準(zhǔn)特性。使用OPC服務(wù)器可以訪問控制驅(qū)動(dòng)程序中的過程數(shù)據(jù)：Active X 控件接口，不用編程直接從OLE 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序訪問過程數(shù)據(jù)。這種功能使得我們可以在軟件開發(fā)中借助于高級(jí)語言Visual Basic進(jìn)行更復(fù)雜的應(yīng)用開發(fā)。
計(jì)算功能
WinAC提供強(qiáng)大的計(jì)算功能，與工業(yè)過程數(shù)據(jù)，之間建立起一條工作數(shù)據(jù)鏈路。使得上位計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)處理過程數(shù)據(jù)，完成復(fù)雜的測(cè)量控制與故障分析計(jì)算，并能夠在Visual Basic中創(chuàng)建自己的HMI 前端或在大家熟知Excel中做統(tǒng)計(jì)分析。在過程控制和PC 應(yīng)用程序之間管理數(shù)據(jù)信息流量。允許高效、簡(jiǎn)便地訪問并能顯示和修改過程數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)處理量大，要求內(nèi)存高的過程控制系統(tǒng)，一般的PLC控制器難以勝任的工作，用WinAC則可以輕松解決，這是我們選用WinAC的理由，也是SIEMENS給我們提供了一個(gè)合適而且經(jīng)濟(jì)的解決方案。
四、系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)

全系統(tǒng)成型機(jī)共有18臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配備一臺(tái)TD-200和CPU224控制器，用于本機(jī)運(yùn)行速度。面皮厚度的測(cè)控及參數(shù)顯示與給定設(shè)定，其中9臺(tái)軋面機(jī)的PLC兼控面皮厚度，實(shí)現(xiàn)面皮厚度閉環(huán)控制。18臺(tái)PLC與18臺(tái)變頻器分布于生產(chǎn)全線，全部控制設(shè)備配備了-DP通訊接口板，通過一條高可靠的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分布式的控制系統(tǒng)，方便的就地控制與操作。
除每臺(tái)機(jī)組可以單獨(dú)設(shè)定參數(shù)并監(jiān)控運(yùn)行數(shù)據(jù)外，成型機(jī)控制區(qū)設(shè)有一臺(tái)觸摸式人機(jī)界面，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)對(duì)成型區(qū)全部設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在烘爐區(qū)設(shè)一臺(tái)15寸的屏式計(jì)算機(jī)，通過PROFIBUS-DP對(duì)全生產(chǎn)線的設(shè)備進(jìn)行人機(jī)操作與監(jiān)控、人機(jī)對(duì)話、數(shù)據(jù)存貯、報(bào)表打印、生產(chǎn)管理。
全生產(chǎn)線的主控制器是中央控制器WinAC, 擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的主控PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的任務(wù)控制系統(tǒng)的軟件核心配方數(shù)據(jù)庫均由WinAC控制器完成為避免報(bào)表、打印、人為操作對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生無法預(yù)測(cè)的影響，本系統(tǒng)采用了在軟件WinAC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的硬件控制器--WBC416, 除保存了基于PC自動(dòng)化完整的優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)外，更有設(shè)計(jì)堅(jiān)固、可擴(kuò)展性強(qiáng)、堅(jiān)固的外殼設(shè)計(jì)電子硬盤無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)抗振動(dòng)抗沖擊的高防護(hù)等級(jí)。集成的接口：USB、 10/100M以太網(wǎng)接口、PROFIBUS-DP/MPI工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)鑄就了其主控制器的地位也保證了系統(tǒng)的高檔與完美。
軋面機(jī)面皮厚度控制系統(tǒng)
軋面皮厚度測(cè)控系統(tǒng)由光柵傳感器、PLC 、步進(jìn)電機(jī)組成閉環(huán)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
面皮厚度通過KA-300光柵檢測(cè)，檢測(cè)精度為0.02mm。
厚度反饋值由PLC處理后進(jìn)行PID計(jì)算并控制步進(jìn)馬達(dá)，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，消除機(jī)械累積誤差。
閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)在線校正厚度。提高產(chǎn)品質(zhì)量。
五相步進(jìn)馬達(dá)，步角0.72度 輸出頻率9KHz,V=1.95 A=0.75 N.M=0.45(4.5公斤力)

烘爐溫度控制系統(tǒng)
烘爐溫度分為8個(gè)區(qū)每區(qū)溫度都是一個(gè)閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)并配備有智能算法控制精度
可達(dá)到+1OC.
專用的熱電偶模塊進(jìn)行溫度采集面溫與底溫分別控制
控制可控硅調(diào)功器從而控制溫度.
SCR調(diào)功器的輸入信號(hào)為0—10V, 輸出功率可連續(xù)調(diào)節(jié)三相平衡式調(diào)功器共8個(gè)調(diào)
功器
溫區(qū)煙囪根據(jù)配方調(diào)節(jié)開度進(jìn)行流量控制
自動(dòng)檢測(cè)鋼帶打滑并自動(dòng)調(diào)整
智能閉環(huán)控制算法,自適應(yīng)參數(shù)整定功能
中控站可進(jìn)行溫度設(shè)定與溫度監(jiān)視

五、測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能
中文動(dòng)態(tài)人機(jī)操作界面，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示，電氣參數(shù)、工藝參數(shù)、實(shí)時(shí)顯示，
具備實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史曲線顯示、大型動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，提供年報(bào)表、月報(bào)表、日?qǐng)?bào)
表和隨機(jī)打印報(bào)表的功能；
通過中央監(jiān)控站可監(jiān)測(cè)與控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開/停，干預(yù)生產(chǎn)過程
彈出菜單方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、更改；包括速度設(shè)定、溫度設(shè)定、厚度設(shè)定、訂單更改、訂單參數(shù)設(shè)置，并能下傳至現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC單元，更改工藝參數(shù)和控制過程；
配方參數(shù)設(shè)置：可根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置上百種配方，使一線多能成為現(xiàn)實(shí)
美觀的立體動(dòng)態(tài)設(shè)備圖形和工藝運(yùn)行圖界面
自動(dòng)運(yùn)行，電腦遠(yuǎn)程控制運(yùn)行
內(nèi)置數(shù)據(jù)庫、能進(jìn)行各類年報(bào)表、月報(bào)表和日?qǐng)?bào)表及即時(shí)報(bào)表，方便的打印與輸出功
能
三級(jí)口令保護(hù)、只有授權(quán)的人員可以相應(yīng)操作
報(bào)警提示與報(bào)警記錄數(shù)據(jù)庫
精確的厚度設(shè)定與厚度控制
全線速度同步與速度跟蹤、整機(jī)同步聯(lián)控等功能
溫度設(shè)定、顯示、報(bào)警與控制
煙道閥門開度調(diào)節(jié)與開度顯示