SIMATIC S7-300 具有多种不同的通讯接口:
多种通讯处理器用来连接 AS-I 接口、和工业以太网总线系统
串行通讯处理器用来连接点到点的通讯系统
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。
CPU支持下列通讯类型:
过程通讯
通过总线 (AS-I 或 PROFIBUS ) 对 I/O 模块周期寻址 (过程映象交换)
数据通讯
在自动控制系统之间或人机界面 (HMI) 和几个自动控制系统之间,数据通讯会周期
地进行或被用户程序或功能块调用。
连接可编程序控制器(PLC)、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备,利用显示屏显示,通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令,实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。HMI为英文Human-Machine Interface的缩写。
2. 人机界面(HMI)产品的组成及工作原理
人机界面产品由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等,其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低,是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同,处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分,即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如JB-HMI画面组态软件)。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”,再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口,把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。
3. 人机界面产品的基本功能及选型指标
基本功能:
设备工作状态显示,如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等;
数据、文字输入操作,打印输出;
生产配方存储,设备生产数据记录;
简单的逻辑和数值运算;
可连接多种工业控制设备组网。
选型指标:
显示屏尺寸及色彩,分辨率;
HMI的处理器速度性能;
输入方式:触摸屏或薄膜键盘;
画面存贮容量,注意厂商标注的容量单位是字节(byte)、还是位(bit);
通讯口种类及数量,是否支持打印功能。
4. 人机界面产品分类
薄膜键输入的HMI,显示尺寸小于5.7?,画面组态软件免费,属初级产品。如POP-HMI 小型人机界面;
触摸屏输入的HMI,显示屏尺寸为5.7?~12.1?,画面组态软件免费,属中级产品;
基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI,显示尺寸大于10.4?,画面组态软件收费,属 ** 产品。
5. 人机界面的使用方法
明确监控任务要求,选择适合的HMI产品;
在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”;
测试并保存已编辑好的“工程文件” ;
PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中;
连接HMI和工业控制器(如PLC、仪表等),实现人机交互。
故障检查与排除
(1)故障显示
①设计时可使每一个故障点均有信号表示。优点是直观便于检查,缺点是程序复杂且输出单元占用较多,投资较大;
②设计时也可将所有故障点均由一个信号表示。优点是节约成本,减少了对输出单元 的占有,缺点是具体故障回路不能直接判断出;
③设计时还可将性质类似的一组故障点设成一个输出信号表示。
以上三种方案各有利弊,在条件允许、并且每个回路均很重要,要求必须快速准确判断出故障点时采用种方案较好;一般情况下采用第三种方案比较好,由于故障分类报警显示,就可直接判断出故障性质,知道会对设备或工业过程造成何种影响,可立即采取相应措施加以处理,同时再结合其它现象、因素、另一组或几组报警条件将具体故障点从此类中划分出来。整个PLC内部程序、外部输出点及接线增加不多,性能价格比较高。
(2)输入、输出故障的排除
一般PLC均有LED指示灯可以帮助检查故障是否由外部设备引起。不论在模拟调试还是实际应用中,若系统某回路不能按照要求动作,首先应检查PLC输入开关电接触点是否可靠(一般可通过查看输入LED指示灯或直接测量输入端),若输入信号未能传到PLC,则应去检查输入对应的外部回路;若输入信号已经采集到,则再看PLC是否有相应输出指示,若没有,则是内部程序问题或输出LED指示灯问题;若输出信号已确信发出,则应去检查外部输出回路(从PLC输出往后检查)。
在输出回路中,由于短路或其它原因造成PLC输出点在内部粘滞,只需将其接线换至另一予留的空接线点上,同时修改相应程序,将原输出标号改为新地址号即可。
PLC虽然适合工业现场,使用中也应注意尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等;不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用;避免导电性杂物进入控制器。
当利用变频器构成自动控制系统进行控制时,很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用,例如我厂二催化的自动吹灰系统。PLC可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统由三部分组成,即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。
1.开关指令信号的输入
变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件(如晶体管)与PLC)相连,得到运行状态指令,如图1所示。
在使用继电器接点时,常常因为接触不良而带来误动作;使用晶体管进行连接时,则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素,保证系统的可靠性。
在设计变频器的输入信号电路时还应该注意,当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如,当输入信号电路采用继电器等感性负载时,继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作,应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。
当输入开关信号进入变频器时,有时会发生外部电源和变频器控制电源(DC24V)之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源,将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。
2.数值信号的输入
变频器中也存在一些数值型(如频率、电压等)指令信号的输入,可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定;模拟输入则通过接线端子由外部给定,通常通过0~10V/5V的电压信号或0/4~20mA的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异,因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。
当变频器和PLC的电压信号范围不同时,如变频器的输入信号为0~10V,而PLC的输出电压信号范围为0~5V时;或PLC的一侧的输出信号电压范围为0~10V而变频器的输入电压信号范围为0~5V时,由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制,需用串联的方式接入限流电阻及分压方式,以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外,在连线时还应注意将布线分开,保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。
通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0~10V/5V及0/4~20mA电流信号。无论哪种情况,都应注意:PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值,以保证系统的可靠性和减少误差。另外,由于这些监测系统的组成互不相同,有不清楚的地方应向厂家咨询。
另外,在使用PLC进行顺序控制时,由于CPU进行数据处理需要时间,存在一定的时间延迟,故在较jingque的控制时应予以考虑。
因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰,为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障,将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点:
(1)对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地,而且应注意避免和变频器使用共同的接地线,且在接地时使二者尽可能分开。
(2)当电源条件不太好时,应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等,另外,若有必要,在变频器一侧也应采取相应的措施。
(3)当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时,应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。
(4)通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。
PLC和变频器连接应用时,由于二者涉及到用弱电控制强电,因此,应该注意连接时出现的干扰,避免由于干扰造成变频器的误动作,或者由于连接不当导致PLC或变频器的损坏。
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