西门子模块6ES7 215-1AG40-0XB0

西门子模块6ES7 215-1AG40-0XB0

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、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。

漏电保护器俗称漏电开关，是用于在电路或电器绝缘受损发生对地短路时防人身触电和电气火灾的保护电器，一般安装于每户配电箱的插座回路上和全楼总配电箱的电源进线上，后者专用于防电气火灾。
其适用范围是交流50HZ额定电压380伏，额定电流至250安。
低压配电系统中设漏电保护器是防止人身触电事故的有效措施之一，也是防止因漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。但安装漏电保护器后并不等于安全，运行中仍应以预防为主，并应同时采取其他防止触电和电气设备损坏事故的技术措施。
漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器)、中间环节(包括放大器、比较器、脱扣器等)、执行元件(主开关)
以及试验元件等几个部分。
三相四线制供电系统的漏电保护器工作原理示意图。TA 为零序电流互感器, GF 为主开关, TL 为主开关的分励脱扣器线圈。
在被保护电路工作正常, 没有发生漏电或触电的情况下, 由克希荷夫定律可知, 通过TA 一次侧的电流相量和等于零, 即：这样TA
的二次侧不产生感应电动势, 漏电保护器不动作, 系统保持正常供电。
当被保护电路发生漏电或有人触电时, 由于漏电电流的存在, 通过TA 一次侧各相电流的相量和不再等于零,产生了漏电电流Ik。
在铁心中出现了交变磁通。在交变磁通作用下, TL二次侧线圈就有感应电动势产生, 此漏电信号经中间环节进行处理和比较,
当达到预定值时, 使主开关分励脱扣器线圈TL 通电, 驱动主开关GF 自动跳闸, 切断故障电路,从而实现保护。
用于单相回路及三相三线制的漏电保护器的工作原理与此相同, 不赘述。
漏电保护器在反应触电和漏电保护方面具有高灵敏性和动作快速性，  电磁式漏电保护结构与原理 这是其他保护电器，如熔断器、自动开关等无法比拟的。自动开关和熔断器正常时要通过负荷电流，他们的动作保护值要避越正常负荷电流来整定，因此他们的主要作用是用来切断系统的相间短路故障（有的自动开关还具有过载保护功能）。而漏电保护器是利用系统的剩余电流反应和动作，正常运行时系统的剩余电流几乎为零，故它的动作整定值可以整定得很小（一般为mA级），当系统发生人身触电或设备外壳带电时，出现较大的剩余电流，漏电保护器则通过检测和处理这个剩余电流后可靠地动作，切断电源。
电气设备漏电时，将呈现异常的电流或电压信号，漏电保护器通过检测、处理此异常电流或电压信号，促使执行机构动作。我们把根据故障电流动作的漏电保护器叫电流型漏电保护器，根据故障电压动作的漏电保护器叫电压型漏电保护器。由于电压型漏电保护器结构复杂，受外界干扰动作特性稳定性差，制造成本高，现已基本淘汰。国内外漏电保护器的研究和应用均以电流型漏电保护器为主导地位。

电流型漏电保护器是以电路中零序电流的一部分（通常称为残余电流）作为动作信号，且多以电子元件作为中间机构，灵敏度高，功能齐全，因此这种保护装置得到越来越广泛的应用。电流型漏电保护器的构成分四部分：
检测元件：检测元件可以说是一个零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈N1，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈N2，如果没有漏电发生，这时流过相线、中性线的电流向量和等于零，因此在N2上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，就使N2上产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理。
中间环节：中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器，当中间环节为电子式时，中间环节还要辅助电源来提供电子电路工作所需的电源。中间环节的作用就是对来自零序互感器的漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构。
执行机构：该结构用于接收中间环节的指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。
试验装置：由于漏电保护器是一个保护装置，因此应定期检查其是否完好、可靠。试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联，模拟漏电路径，以检查装置能否正常动作。