（嘉峪关）中国西门子PLC模块代理商

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 1.安全电路设计准则

  (1)安全性标准。电气设备的安全性，在所有机电设备中占有至高无上的地位，必须引起设计人员的高度重视。为了统一设备的安全性标准，1995年欧洲共同体颁布了"89/392/EWG有关成员国设备标准倾向统一的法令"，即zhuming的"设备法令"。该法令从1995年1月1日起，开始对欧洲共同体流通的所有设备具有约束力，它是所有生产制造商必须执行的基本安全要求，以法律形式进行强制。所有生产制造商必须声明其产品符合"设备法令"中相关标准的规定，并对此负法律责任。此外，设备必须配有"CE"标志，表明设备已经符合标准的要求。

  在89/392/EWG"设备法令"中，对安全性的定义是"……在实现设备功能的过程中，不引起伤害或有利于健康……”。设备安全性标准分以下3类：

  1)A类标准：安全基础标准。它涉及设备安全性、基本概念等，是适用于所有设备的通用设计导则。主要标准有EN292-1、EN292-2、EN1050等。

  2)B类标准：安全类组标准。标准分类、分组规定了安全性设计的具体要求，分为B1和B2两类。B1类主要是特殊成套装置的安全性标准，如EN60204-1"设备的安全，电气配套装置"等；B2类主要是安全操作装置及设计方面的具体要求，如EN547"双手操作的电路"，EN418"紧急分断装置"等。

  3)C类标准：安全产品标准。它针对特殊产品的安全性标准，如prEN616~620“手动操作装置与系统”的安全性；prEN692"机械式压力机"的安全性；prEN693"液压式压力机"的安全性等。

  "设备法令"强调"设备设计人员的职责是：从一开始就应选择合适的结构特征来避免设备的危害性，或者降低这种危害性"；"控制系统在结构设计上应做到：不允许个别故障而引起的安全功能的丧失，必须识别故障，不允许设备继续运行”。

  (2)安全触点的使用。电气控制系统中用于安全回路的“主令元件”类(如紧急分断按钮、超程保护开关等)触点元件，必须满足EN60947-5-1(IEC947-5-1)标准的规定。

  应特别注意标准中的"强制释放"要求，即安全触点"必须依靠形位配合，不能用弹簧零件"使其动作。就是说用于紧急分断、超程保护的按钮、开关，必须使用由操作件或手动直接作用的“动断”触点，而不可以使用动合触点信号。

  采用“动断”触点的优点是：即使触点发生“熔焊”，通过直接作用力产生的机械变位，仍然可以有效断开"熔焊"，保证安全回路的正常动作。

  标准还规定"用于紧急分断的操作件，必须能保持在操作(紧急分断)的位置上；只允许使用手或者工具直接作用于紧急分断操作电器上，才能解除操作"，也就是说，不允许使用自动"复位"的普通按钮和限位开关。

  简言之，用于设备紧急停止的按钮、超程保护的开关等，只能使用"动断"触点；而且紧急停止的按钮、超程保护的开关必须具有“自锁”功能，即应采用具有安全功能的行程开关(如SiemensSIGUARD 3SE2/3SE3系列行程开关，见图5-6)和旋转复位或拉/压复位的"急停"按钮(见图5-7)。

  (3)双手操作电器的使用。机械设备中有可能对人体产生伤害与危险的部件(如夹具等)，在电气控制系统设计中，必须采用“双手操作”的电器与控制电路，以确保操作人员能将自己的双手远离危险区域(相关标准：EN547，DIN24980，VDI0113，EN60204-112/97，IEC204-11/98)。

  “双手操作”的电路设计应达到以下要求；只有通过“双手”同时操作，使得两个按钮的触点同时接通并保持0.5s以上，才能使得信号输出动作；释放任意一个(或者两个)按钮，即可使输出中断。同时，只有在释放了两个按钮后，才允许进行再次输出。从而使得操作者使用“单手”或“单臂”操作不仅不允许，而且不可能。

  图5-6 具有安全功能的行程开关

  图5-7 双手操作按钮组合件

  “双手操作”一般都需要特殊的控制继电器，按钮可以根据标准要求进行布置，或采用图5-7所示的Siemens公司的SIGUARD3SB38系列双手操作按钮与“急停”按钮的组合产品。用于“双手操作”控制的继电器典型产品有Siemens公司的3TK2811/3TK2834“双手”接触器安全组合装置，PLC公司的P2HZX系列“双手操作”控制继电器等。

  (4)控制线路的“互锁”。当两个电器执行元件(如电动机正/反转控制接触器)同时动作、可能引起串源短路、机械部件损坏的，为了保证控制系统的工作可靠性，在继电器-接触器控制系统中，需要通过接触器触点进行可靠的电气“互锁”。

  在使用PLC控制的系统中，如果这些执行元件是通过PLC的输出进行控制的，那么在设计时不仅要在PLC程序中保证这些执行元件不可能同时动作，而见还必须同时通过线路中的电磁执行机构(或机械连锁架置)进行电气(或机械)"互锁"，保证这些执行元件不存在同时动作的可能性(见图5-8)。

  图5-8 “互锁”设计的要求

  (5)紧急分断。根据EN60204-1标准规定，用于工业设备的电气控制装置，在出现危险情况时必须能通过紧急分断电路，尽快地使主机停止运行，以免造成对人员或设备的伤害。

  标准规定，紧急分断的实现方法可以有如下两种：

  1) 通过安装紧急分断开关分断。用于紧急分断的开关可以是手动的，也可以是通过控制回路的分断进行远距离控制。

  2)经过控制电路的设计，使得紧急分断可以通过唯一的主令开关，就能分断全部有关的主电路。作为紧急分断的操作部件，有如下要求：

  ●用于紧急分断的操作元件必须能够保持在“紧急分断”的位置，且只能通过手动或工具(例如通过旋转复位、拉拔复位、使用钥匙等)直接作用于操作元件才能进行解除。

  ●紧急分断操作元件的动合、动断触点必须满足"强制执行"条件，即动合、动断触点不允许有"重叠接触”的现象。

  ●紧急分断操作元件的"动断"触点至少已经获得Zui小的断开间隙(完全断开)，且可能的"动合"触点都已经处于闭合状态，连锁才能生效。

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PLC控制系统的硬件配置要求

 ①确定功能模块PLC特殊功能模块的选用应根据系统控制的特殊要求确定。但需要确定的是为实现控制对象基本要求所需要的基本功能模块;其次，根据系统的类型，需要再考虑系统综合与集成所需要的通信与接口等模块。

  选择功能模块前需要根据机械要求确定执行装置的类型。如对于需要任意位置定位、且速度可以改变的运动，应选样伺服驱动，并确定伺服驱动器与伺服电机的型号、规格：对于仅需要无级变速的电机控制，应根据调运的要求，选择交流调速装置(如变频器等)或直流调速装置等。

  在此基础上，设计人员应根据执行装置的类型与动作要求，决定系统的控制方式与对PLC特殊功能模块(如位置控制模块、脉冲输出模块、模拟量输出模块等)的要求。

  在功能模块要求确定后，可以将模块以及要求统一汇总成表格的形式，以便选择模块。表5-2为功能模块要求汇总示例。

  ②设计操作界面在对象的控制要求确定后，应根据控制的需要与操作、显示的要求，设计操作面板，确定使用的按钮、指示灯的数量。  

  对于系统控制较复杂的情况，还应选择系统中用于数据输入、状态显示的人机信息交换方法，确定系统是否采用文本单元、触摸屏、显示仪表等外围设备。

  当外围设备需要配套特殊功能模块(如通信接口、连接电缆、D/A转换模块等)时，应在选择外围设备的同时进行考虑。

  在操作界面确定后，可以将用于操作界面的全部器件进行归纳与汇总，以便统计I/O 点数。表5-3为操作界面要求汇总示例。

  ③统计I/O点数与规格系统所需要的I/O点数与规格是选择PLC型号、配置I/O模块的依据。如上所述，面向终控制对象的控制要求，可以通过循环图、时序图、控制要求表等得到明确;操作界面所需要的I/O数量，可以从操作界面要求表中进行统计;控制系统(或PLC控制单元)的I/O模块选择与规格确定可以在此基础上进行。

  根据控制对象的循环图、时序图、控制要求表、操作界面要求表，将其输入/输出汇总，便可以统计出I/O点数以及规格。

  如将图5-2(b)所示的动作循环图、电磁元件动作表，图5-3(b)的时序图，表5-1、表5-3的控制要求以及机床其他控制要求进行统一汇总后，可以得到如表5-4所示的输入/输出汇总表。

  根据以上1/O汇总表，即可着手选择PLC的型号与规格，确定I/O模块。选择PLC功能与I/O点数时，应考虑一定的余量，以便于设计调整、修改与扩展。

  ④通信模块的确定通信模块的选择取决于系统的类型。一般而言，作为基本配置大多数PLC都带有RS-232接口，可以用于编程器、触摸屏等常用外部设备的连接。但是，对于分布式PLC控制系统和远程I/O控制系统，通信模块都是必需的;而对于集中控制系统或单机控制系统，通信模块可以根据用户要求、系统扩充的需要与生产制造成本等，进行综合考虑。

  分布式PLC控制系统和远程I/O控制系统的通信模块选择与基本PLC的选择、系统采用的总线形式、系统集成软件等因素有关。

西门子SinamicsS120是西门子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统，它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机。其强大的定位功能将实现进给轴的、相对定位。

共直流母线的DC/AC 逆变器通常又称为西门子SinamicsS120多轴驱动器，其结构形式为电源模块和电机模块分开，一个电源模块将3 相交流电整流成540V或600V的直流电，将电机模块（一个或多个）都连接到该直流母线上，特别适用于多轴控制，尤其是造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优点是各电机轴之间的能量共享，接线方便、简单。

1、控制单元：

CU320（6SL3040-0MA00-0AA0，6SL3040-0MA00-0AA1），CU320-2DP（6SL3040-1MA00-0AA0），它是驱动系统的大脑，负责控制和协调整个驱动系统中的所有模块，完成各轴的电流环、速度环甚至位置环的控制，并且同一块CU320控制的各轴之间能相互交换数据，即任意一根轴能够读取控制单元上其它轴的数据，这一特征广泛被用作多轴之间的简单的速度同步。

产品详情

SinamicsS120是西门子公司推出的全新的集V/F、矢量控制及伺服控制于一体的驱动控制系统，它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制同步电机、扭矩电机及直线电机。其强大的定位功能将实现进给轴的、相对定位。

Sinamics S120 产品包括：用于共直流母线的DC/AC 逆变器和用于单轴的AC/AC 变频器。
• 共直流母线的DC/AC 逆变器通常又称为Sinamics S120 多轴驱动器，其结构形式为电源模块和电
机模块分开，一个电源模块将3 相交流电整流成540V 或600V 的直流电，将电机模块(一个或多个)
都连接到该直流母线上，特别适用于多轴控制，尤其是造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优
点是各电机轴之间的能量共享，接线方便、简单。
• 单轴控制的AC/AC 变频器，通常又称为Sinamics S120 单轴交流驱动器，其结构形式为电源模块
和电机模块集在一起，特别适用于单轴的速度和定位控制。