西门子6ES7313-6BG04-0AB0型号规格

SIMATIC S7-300，CPU 314C-2PN/DP 紧凑型 CPU，带 192 KB 工作存储器， 24 DE/16 DA，4AE，2AA，1 Pt100， 4 个快速计数器(60 kHz)， 1 个 MPI/DP 12MBit/s 接口， 2 个以太网 PROFINET 接口，带双端交换机，集成电源 24V DC，前连接器（2x 40 极）和需要微型存储卡。SIMATIC S7-300, CPU 314C-2PN/DP 紧凑型CPU带有192 KB工作存储区, 24 数字量输入/16 数字量输出, 4模拟量输入, 2模拟量输出, 1 PT100, 4 快速计数器 (60 KHZ), 1. 接口 MPI/DP 12MBIT/S, 2. 接口以太网 PROFINET, 含 2个 PORT SWITCH, 集成 24V DC 电源, FRONT C。

诊断

通过诊断可以确定模板所获取的信号(例如数字量模板)或模拟量处理(例如模拟量模板)是否正确。在诊断评估中，可参数化的诊断信息与不可参数化的诊断信息有区别。

可参数化的诊断信息：通过相应的参数始能诊断信息的发送

不可参数化的诊断信息：不管是否参数化均可发送诊断信息

如果发送诊断信息(例如无编码器电源)，则模板执行一个诊断中断。此时CPU中断执行用户程序，或中断执行低优先级的中断，来处理相应的诊断中断功能块(OB82)。

模块的类型决定了诊断信息的种类：

数字量输入/输出模板

诊断信息

可能的错误原因

诊断信息

可能的错误原因

无编码器电源编码器电源过载编码器
电源与M短路看门狗故障高电磁干扰模板损坏无外部辅助电压模板L+无电压EPROM故障高电磁干扰模板损坏无内部辅助电压模板L+无电压内部模板
熔断器损坏RAM故障高电磁干扰模板损坏熔断器熔断内部模板熔断器损坏过程报警丢失过程中断到达时间快于
CPU处理时间模板参数错误传向模板的参数错误

模拟量输入模板

诊断信息

可能的错误原因

诊断信息

可能的错误原因

无外部电压模板L+无电压测量范围下溢
　输入值低压下限
•测量范围4至20mA 1至5V
-传感器极性接反
-测量范围选择错误组态/参数错误传向模板的参数错误共模故障输入(M)与测量电路的参考
电势差UCM太高断线编码器连接阻抗太高模板
和传感器之间断线通道开
路测量范围上溢输入值超过上限

模拟量输出模板

诊断信息

可能的错误原因

诊断信息

可能的错误原因

无外部电压模板L+无电压对地短路输出过载输出QV与MANA
短路组态/参数错误传向模板的参数错误断线执行器阻抗太高模拟与执行
器之间断线通道开路

2、过程中断

通过过程中断，可以对过程信号进行监视和响应。

（1）数字量输入模板

根据设置的参数，模板可以对每个通道组进行过程中断，可以选择信号变化的上升沿、下降沿或两个沿均可。CPU中断执行用户程序，或中断执行低优先级的中断，来处理相应的诊断中断功能块(OB40)。信号模板可以对每个通道的一个中断进行暂存。

（2）模拟量输入模板

通过上限值和下限值定义一个工作范围。模板将对测量值与这些限制值进行比较。如果超限，则执行过程中断。CPU中断执行用户程序，或中断执行低优先级的中断，来处理相应的诊断中断功能块(OB40)

数字化的信息传递，提高了系统的自动化水平及运行的可靠性，解决了模拟信号传输所引起的干扰及漂移问题。

(3)其通信介质采用RS-485屏蔽双绞线，远可达1000m，因此可有效地减少控制电缆的数量，原系统中需要20芯控制电缆一般在4根以上，现在只需工作电源就可以，从而可以大大减少开发和工程费用，提高可靠性。

(4)通讯速率较高，可达187.5kbps。对于有5个变频器，每个调速器有六个过程数据需刷新的系统，PLC的典型扫描周期为几百毫秒。

(5)它采用与PROFIBUS相似的操作模式，总线结构为单主站、主从存取方式。报文结构具有参数数据与过程数据，前者用于改变调速器的参数，后者用于快速刷新调速器的过程数据，如启动停止、逻辑锁定、速度给定、力矩给定等。具有*的快速性与可靠性。

2.2西门子USS通信协议[1]

(1)协议概况

●Siemens驱动器所定义的USS协议，是Profibus通信协议的简化，通过其总线可以连接31个节点，传输速率可以达到19.2k比特率，通过主站(PC、PLC)进行控制。

●USS总线上的每个传动装置都有一个站号，主站通过它识别每个传动装置。

●USS可以是主从结构:从站回应主站发来的报文并发送报文。也可以是广播通讯方式:报文同时发送给所有的传动装置。

(2)协议说明

所有数据报文都由14个字节组成，是标准的异步报文格式:1个起始位，8个数据位，一个偶校验位和一个停止位。数据报文的结构如下:

主站到从站的报文格式:

从站到主站的报文格式:

(3)USS协议报文描述

●STXSTX是单字节的ASCⅡSTX字符(值为02),表示报文的开始。

●LGELAE是单字节区域，表示报文中LAE区域后的字节数。

●ADRADR是单字节区域，包含从站传动装置的地址::

其中位5是广播位。选择是否将这报文以广播方式发送给总线上的所有驱动器，位0~4是驱动器总线地址。

●BCCBCC是单字节区域，对报文中该区域以前所有的字节进行异或校验。

●INDIND是16位的区域，通用传动装置应设为0。

●PKEPKE是16位的区域，用来控制传动装置的参数读写，定义如下:位0~10为参数号，位12~15为参数读写控制，如2038H，2代表读参数，38H表示十进制ID为56的参数。

●VALVAL是16位的区域，通过读写参数命令将参数值写到对应的参数ID中。

STW是16位的控制字区域，控制传动装置的运行，如047F表控制电机正向运行。

ZSW是16位的状态字区域，表示传动装置不同的运行状态。

●HSW/HIWHSW是设定电机速度的16位的区域。如4000H对应额定速度的****

HIW是读取电机速度的16位区域，可以读出电机速度。如当前转速=(HIW×额定速度)/4000H。

3自由口设定

3.1钻机传动系统设备配置

多年来，我国钻机市场一直以机械钻机为主，通过柴油发电机带动变速齿轮箱来调节绞车和泥浆泵的转速，率低下，耗能高，故障率高。随着钻机市场电驱动钻机的推广与普及，我国的钻机经历了购买二手旧钻机，进口新钻机到自主生产的过程，在此基础上，钻机也进行了一次大的更新，从模拟电路控制直流传动到数字化的直流传动设备，再到到高性能的具有通信功能的传动设备;在钻机实现自动化过程也经历了由继电器到开关量PLC再到高性能PLC(模拟量+总线通讯)的过程，现阶段钻机设备配置以高性能PLC控制为主，通过通讯功能读取数据和并根据工况改写驱动器的相关数据，这样先进的控制理论(模糊控制、神经网络控制等)就很容易的通过上位机实现，从而控制交直流驱动器实现调速的智能化。该系统通过S7-200CPU226作为主站，五台6SE71系列变频器作为从站，其中650kW的变频器带动绞车/钻机，500kW的变频器两两同步工作，带动1300系列的泥浆泵，参见图1。

图1USS通讯系统配置

3.2自由口用户数据存储器[3]

在USS协议中，用户数据存储器分配如附表:

附表

驱动器参数设定区VB0-VB39共40个字节

发送/接受缓冲区从VB40开始，用户自由分配

系统数据区VB4022-VB4095共74个字节

其中驱动器参数设定区主要完成从站数目(VB0)、每个从站LAE长度设定(VB1-VB31)、广播传送方式LAE(VB33)长度、传送时间(VW34)，初始化发送/接受缓冲区首地址(VD36)(设定值为VB40-VB4021)，其中V表示可变、B为字节、W为字、D为双字。

3.3用户数据区设定

在USS协议中每个从站需要44个字节，发送/接受缓冲区各占22个字节(对应从站+USS协议(发送+接受)+状态位)，其中状态位表示数据发送状态，在该系统中发送/接收首地址设为VB2000，用户数据区以循环方式传送数据时分配如下:

绞车:从站1，地址VB2000-2043

泥浆泵1的A变频器:从站2，地址VB2044-2087

泥浆泵1的B变频器:从站3，地址VB2088-2131

泥浆泵2的A变频器:从站4，地址VB2132-2175

泥浆泵1的B变频器:从站5，地址VB2176-2219

以广播方式发送数据时地址如下:

只有发送缓冲区:VB2220-2263，接受缓冲区同上

定义完数据区后，就可以根据每个地址的功能，在PLC编程时写入相应的控制字就可以完成控制功能

变压器主要是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器电能传递或作为信号传输的重要元件。当初级线圈中通有交流电流时，铁芯〔或磁芯)中便产生交变磁通，使次级线圈中感应出电压(或电流)。变压器由铁芯〔或磁芯)和线圈组成.线圈有两个或两个以上的绕组.其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
    改变两个线圈的圈数比就会在第二个线圈L得到不同的电压，变压器就是根据这个原理制成的一种变换交流电压、电流和阻抗的装置将初级线圈和次级线圈的圈数采用适当的比例，可以把电路中的电压升高或降低。用公式可以表示，即;
    初级电压(U1)/次级电压(U2)=初级圈数(n1)/次级圈数(n2)
    应该注意的是，任何一只变压器只能把电能由初级转移到次级.使电压升高或降低，但不能增大功率。变压器初、次级的电压之比等于次、初级的电流之比。在不考虑变压器损耗的情况下可以说初级输人的功率等于次级输出的功率。如图6-25所示即为变压器的工作原理图。

电源变压器标称功率、电压、电流等参数的标记，日久会脱落或消失。有的市售变压器根本不标注任何参数。这给使用带来极大不便。下面介绍无标记电源变压器参数的判别方法。此方法对选购电源变压器也有参考价值。
一、识别电源变压器
1．从外形识别常用电源变压器的铁芯有Ｅ形和Ｃ形两种。Ｅ形铁芯变压器呈壳式结构（铁芯包裹线圈），采用Ｄ４１、Ｄ４２优质硅钢片作铁芯，应用广泛。Ｃ形铁芯变压器用冷轧硅钢带作铁芯，磁漏小，体积小，呈芯式结构（线圈包裹铁芯）。
2．从绕组引出端子数识别电源变压器常见的有两个绕组，即一个初级和一个次级绕组，因此有四个引出端。有的电源变压器为防止交流声及其他干扰，初、次级绕组间往往加一屏蔽层，其屏蔽层是接地端。因此，电源变压器接线端子至少是４个。
3．从硅钢片的叠片方式识别Ｅ形电源变压器的硅钢片是交*插入的，Ｅ片和Ｉ片间不留空气隙，整个铁芯严丝合缝。音频输入、输出变压器的Ｅ片和Ｉ片之间留有一定的空气隙，这是区别电源和音频变压器的*直观方法。至于Ｃ形变压器，一般都是电源变压器。
二、功率的估算
电源变压器传输功率的大小，取决于铁芯的材料和横截面积。所谓横截面积，不论是Ｅ形壳式结构，或是Ｅ形芯式结构（包括Ｃ形结构），均是指绕组所包裹的那段芯柱的横断面（矩形）面积。在测得铁芯截面积Ｓ之后，即可按Ｐ＝Ｓ2／１．５估算出变压器的功率Ｐ。式中Ｓ的单位是ｃｍ2。
例如：测得某电源变压器的铁芯截面积Ｓ＝７ｃｍ2，估算其功率，得Ｐ＝Ｓ2／１．５＝７2／１．５＝３３Ｗ剔除各种误差外，实际标称功率是３０Ｗ。
三、各绕组电压的测量
要使一个没有标记的电源变压器利用起来，找出初级的绕组，并区分次级绕组的输出电压是*基本的任务。现以一实例说明判断方法。
例：已知一电源变压器，共１０个接线端子。试判断各绕组电压。
第一步：分清绕组的组数，画出电路图。
用万用表Ｒ×１挡测量，凡相通的端子即为一个绕组。现测得：两两相通的有３组，三个相通的有１组，还有一个端子与其他任何端子都不通。照上述测量结果，画出电路图，并编号。
从测量可知，该变压器有４个绕组，其中标号⑤、⑥、⑦的是一带抽头的绕组，⑩号端子与任一绕组均不相通，是屏蔽层引出端子。
第二步：确定初级绕组。
对于降压式电源变压器，初级绕组的线径较细，匝数也比次级绕组多。因此，像图４这样的降压变压器，其电阻*大的是初级绕组。
第三步：确定所有次级绕组的电压。
在初级绕组上通过调压器接入交流电，缓缓升压直至２２０Ｖ。依次测量各绕组的空载电压，标注在各输出端。如果变压器在空载状态下较长时间不发热，说明变压器性能基本完好，也进一步验证了判定的初级绕组是正确的。
四、各次级绕组*大电流的确定
变压器次级绕组输出电流取决于该绕组漆包线的直径Ｄ。漆包线的直径可从引线端子处直接测得。测出直径后，依据公式Ｉ＝２Ｄ2，可求出该绕组的*大输出电流。式中Ｄ的单位是ｍｍ。