西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0产品规格

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　1、引言

　　随着社会经济的发展，工业的迅速兴起，使得一些10kv配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。

　　目前，传统的10kv配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用plc(可编程序控制器)系统集中控制和集中监测计量方式，有利于提高配电系统的运行管理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行人员的工作强度提，安全可靠。

　　2、继电器系统和plc系统的比较

　　plc(可编程序控制器)是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制;而plc的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，plc还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。

　　3、集中控制、集中监测计量在10kv配电一次系统中的应用举例

　　在一个10kv配电一次系统中，有两台1000kva变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。

　　3.1 plc在集中控制中的地位

　　在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用plc系统来代替继电器系统，可以减少柜与柜之间的硬连线，省去很多继电器，简化工艺，降低系统制作成本，提高配电系统的可靠性，安全性和节能性。plc系统框图如图2所示。

　　plc是整个系统的神经中枢，所有控制，保护，工作状态指示都通过plc内部的虚拟继电器通过软连线配合外部给定开关量和信号来完成。控制电压在安全电压以下，可以提高工作的安全性，远离高压室进行操作，可以避免工作人员的误操作，一站式控制，可以提高工作效率，减少工作人员的劳动强度。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过plc的工作状态和报警指示，便于工作和维修人员的故障排除。另外，与继电器相比，plc的免维护性高，工作寿命长。

　　3.2 plc的i/o分配

　　10kv配电一次系统中，除了上电断电控制外，还有对变压器的过流，欠压和瓦斯保护。我们以欧姆龙camp2ah40点的plc为例进行i/o分配，如表1所示。上断电控制是开关量，选用控制按钮即可，过流，欠压和瓦斯保护涉及自动检测技术，选用智能传感器来实现，可以提高保护的可靠性。

　　表1 plci/o分配表

　　3.3 10kv配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计

　　配电系统是供电网的神经中枢。配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性;配电系统的智能化、节能、操作简便、方便维护是经济高速发展的需要;配电系统操作和维护对工作人员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是用户所希望的。综合以上几点，我们对10kv配电一次系统作了如下改进，应用plc对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。改进后的10kv配电一次系统框图如图3所示。

　　改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作人员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全;工作人员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度。

　　采用微型计算机plc实现继电保护和控制系统的操作，大大提高系统的自动化水平和可靠性，同时更加便于系统的集中控制和监测，方便了系统的信息化管理，大大降低成本，提高了工作的效率，具有一定的推广意义

1、前言

　　我们都知道，使用传统的普通平头设备的进行工件的平头操作，平头面的光滑度和平面度，会受到刀具的jingque程度以及操作人员的熟练程度等诸多因素的影响。鉴于存在这种问题，我们研制了数控平头机，它可以按照输入的进刀曲线连续工作，始终保持高精度和高效率，从而充分保证平头质量。

　　2、 控制要求

　　数控平头机控制要求为：

　　(1)控制系统应可调整刀头加工程序;

　　(2)不同的加工阶段可以选择不同的 加工速度和加工深度。空程的时候的进刀曲线如图1所示，加工时的进刀曲线如图2所示;

　　(3)主轴转速应可调节，且范围应宽广;

　　(4)加工jingque度高，加工材料平面的光滑度要求为ra≤1.6μm;

　　(5)定尺尺寸精度：±0.5mm

　　3、系统的硬件设计

　　根据系统的控制要求配置硬件如下：

　　·可编程控制器：1个西门子公司的s7-200系列cpu222plc;

　　·人机界面：1个dp210;

　　·外设：2个步进电动机、2个步进电机驱动器、2个三相电动机、1台变频器、1个em222、8个电磁开关、4个光电传感器和1个霍尔传感器。系统的硬件结构如图3所示。

　　3.1 系统的i/o点分配

　　由硬件结构图可知,系统需要5个输入点和14个输出点.cpu222plc有8个输入点和6个输出点,因此需要增加一个扩展模块,选用8点输出的数字量扩展模块em222.输入点是i0.0-i0.7;输出点是和,分配情况见下表1和表2:

　　3.2 控制器

　　系统的关键的设备部分是plc。plc是以单片机为核心专门用于工业过程自动化控制的电脑器件，具有极高的可靠性和稳定性。本系统选用西门子公司的s7-200系列cpu222plc作为控制的核心，利用cpu222的2路独立的20khz的高速脉冲输出来控制步进电动机的运动。此高速脉冲信号不能直接驱动步进电动机，需通过步进电机驱动器将功率放大后才能起作用。5路数字量输入分别与5个传感器相连接，用来判断步进电机的位置、工件的位置、刀头的位置。14路数字量输出中，有6路用来控制步进电机驱动器，8路用来控制电磁阀开关。

　　plc本机有一个通讯口，为标准的rs-485借口，在plc与上位机进行通讯时需将rs-485接口转换成标准的rs-232接口，可以采用四门子提供的隔离型plc/ppi电缆进行转换。该电缆有拨码开关可以进行设置。在上位几上将控制软件编写好后，通过此线下载程序并监视程序的运行情况。为了降低成本，在程序调试好以后就可以不必用上位机进行操作和控制，而是用简单的操作面板即可。本系统选择是dp210操作面板。

　　3.3 系统的外设

　　根据系统对刀具加工精度的高要求，选用步进电机来控制加工程序。步进电机可以jingque到一个脉冲，在本系统中一个脉冲的精度是0.005mm。步进电机驱动器用于驱动步进电机,从而控制刀头的动作,完成平头。步进电机驱动器接收到plc的信号,包括cp步进脉冲信号,dir方向信号,free脱机信号,经过其内部的功放电路和处理电路后输出到后面连接的两相步进电机。步进电机根据信号的编号来产生相应的动作。电磁阀直接接受来自plc的控制信号产生动作。另外,plc直接接受传感器的信号,通过内部程序的运算和逻辑判断来决定输出。

　　变频器用来控制主轴三相电机的转速。本系统中变频器采用基本参数运行模式,由电位器来设定运行频率,变频器的启动和停止由外部端子控制.根据不同工件的特点,通过旋转电位器来改变主轴电机的转速,外部端子的信号由plc的第12路数字量输出控制。

　　4、系统的软件设计

　　系统的软件包括人机交互界面dp210程序和系统的主控程序。dp210程序完成操作人员同plc之间的对话，主要是各个操作画面之间的相互转换和每个操作画面当中各个按键动作所对应的plc程序的控制位。程序画面要与生产现场的工作流程相适应，越是前面的画面就越是使用率高的画面。

　　plc程序接收到dp210的操作信号后，按照工作要求进行整个刀头工作的控制。主程序的流程图如图4所示。plc主控程序中的核心控制是对步进电机的控制，启动1#步进电机的程序如图5，控制电机方向的程序如图6。

　　5、结束语

　　本文所设计的系统操作简单，加工产品范围广，加工精度高，已经成功应用于生产实践中。该平头机目前已经在某材料生产厂进行规则几何体的平头。自从开始生产以来，该系统运行稳定，产品质量显著提高，废品率明显下降。同时，极大的减轻了操作人员的劳动强度，提高了生产效率，还可以用于其它器件的平头。此外，我们设计一定范围内的刀头尺寸以适应不同工件尺寸的平头动作，且具有可更换功能。

一般都是塑料外壳，在整体设计上，在背面设计了一个接地端子，如图1所示。

图1 tp1900 comfort接地及接口图

说明：1为x80接口；2为电位均衡接口（接地）；3为x2 profibus(sub-d?rs422/485)；4为x3profinet(lan)，10/100/1000mbit；5为x1profinet(lan)，10/100mbit；6为x61/x62 usb a型；7为x90音频输入/输出线；8为x60 usb迷你b型

从整体设计上看，触摸屏在电源供电方式上为24v直流电源，在电源处没有类似电源端子的pe端子，整个屏上只有一个接地端子，因此该接地端子必须接地。

另外，从设计上看，该端子是内六星的设计，因此需要专用的工具来进行地线的连接。接地端子如图2所示。

图2 接地端子

但西门子公司的新触摸屏从7in（1in=0.0254m）起的精智面板产品都具有金属压铸外壳，因此具有更好的结构特性以及emc特性。并且经过了atex指令的防爆危险区2区和22区进行认证，并在相应的危险区域内使用。

而金属外壳的触摸屏安装在柜门上时，有可能与柜门的金属部分有接触。因此，一般在安装触摸屏时会使用钢制固定夹（15〞以上）或铝质固定夹（7〞-12〞）把面板固定到电柜柜门上，如图3所示。

图3 面板的安装夹子

实际的安装图及夹子如图4所示。

图4 面板安装及夹子

尽管新的触摸屏采用金属外売设计，安装在柜体上的也是采用金属夹子，但由于电柜表面通常都是喷漆的，因而面板的金属外壳与柜壳的金属部分接触面积仍然很小，因此新的面板也需将接地端子进行接地处理。

虽然，此时接地端子和柜体的金属框都是等电位的。但从安全的角度考虑，还是要求柜门单独与柜体的金属框架做良好的连接，如图5所示。

图5 柜门与柜体的连接