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(1) 整体配置中的 S7-1500/ET 200MP
S7-1500(及ET200MP)系统产品是西门子较新的控制器系列产品,供电部分依然取单相(L1、N和PE)给AC/DC
电源
转换模块输入供电,输出24V电源给CPU等供电,同时也给机架上的其他模板内部芯片提供电源。机架导轨、参考位M和机柜与机柜内的接地母线连接,最后与TN-S供电系统的PE连接。
图1显示了通过 TN-S 为S7-1500/ET 200MP系统供电及接地的的基本原理。
图1 具有接地参考电位的S7-1500/ET200MP供电、接地原理图(2) S7-1500系统的电气隔离 在电气设计上,S7-1500系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统以及组件之间都是电气隔离的: 系统电源 (PS) 初级侧和所有其它电路组件之间; CPU/接口模块的 (PROFIBUS/PROFINET) 通信接口和所有其它电路组件之间; 负载电路/过程电子元件和 S7-1500/ET 200MP 的所有其它电路组件之间。 例如:S7-1500 系统的电位关系(图2)
图1 具有接地参考电位的S7-1500/ET200MP供电、接地原理图(2) S7-1500系统的电气隔离 在电气设计上,S7-1500系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统以及组件之间都是电气隔离的: 系统电源 (PS) 初级侧和所有其它电路组件之间; CPU/接口模块的 (PROFIBUS/PROFINET) 通信接口和所有其它电路组件之间; 负载电路/过程电子元件和 S7-1500/ET 200MP 的所有其它电路组件之间。 例如:S7-1500 系统的电位关系(图2)
图1 具有接地参考电位的S7-1500/ET200MP供电、接地原理图
(2) S7-1500系统的
电气
隔离
在电气设计上,S7-1500系统/ET 200MP 分布式 I/O 系统以及组件之间都是电气隔离的:
系统电源 (PS) 初级侧和所有其它电路组件之间;
CPU/接口模块的 (PROFIBUS/PROFINET) 通信接口和所有其它电路组件之间;
负载电路/过程
电子
元件和 S7-1500/ET 200MP 的所有其它电路组件之间。
例如:S7-1500 系统的电位关系(图2)
图2 S7-1500 的电位关系(以 CPU 1516-3 PN/DP 为例)以及PROFINET IO 上 ET 200MP 的电位关系(图3)
图2 S7-1500 的电位关系(以 CPU 1516-3 PN/DP 为例)以及PROFINET IO 上 ET 200MP 的电位关系(图3)
图2 S7-1500 的电位关系(以 CPU 1516-3 PN/DP 为例)
以及PROFINET IO 上 ET 200MP 的电位关系(图3)
图3 ET 200MP 的电位关系(以 IM 155-5 PN HF 接口模块为例) 与PROFIBUS DP 上 ET 200MP 的电位关系(图4)
图3 ET 200MP 的电位关系(以 IM 155-5 PN HF 接口模块为例) 与PROFIBUS DP 上 ET 200MP 的电位关系(图4)
图3 ET 200MP 的电位关系(以 IM 155-5 PN HF 接口模块为例)
与PROFIBUS DP 上 ET 200MP 的电位关系(图4)
图4 ET 200MP 的电位关系(以 IM 155-5 DP ST 接口模块为例) 如上面三图中,背板总线连接在一起,PS电源和CPU/IM的M参考位均通过RC和导轨隔离,IO模块通过电容和安装导轨隔离,导轨与机柜内的接地母线连接,最后与TN-S供电系统的PE连接。 通过集成 RC 装置或集成电容来传导高频干扰电流,并且会消除静电荷。尽管使用接地安装导轨,但由于高阻型RC连接,必须将 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式I/O 系统的参考电位视为未接地。
图4 ET 200MP 的电位关系(以 IM 155-5 DP ST 接口模块为例) 如上面三图中,背板总线连接在一起,PS电源和CPU/IM的M参考位均通过RC和导轨隔离,IO模块通过电容和安装导轨隔离,导轨与机柜内的接地母线连接,最后与TN-S供电系统的PE连接。 通过集成 RC 装置或集成电容来传导高频干扰电流,并且会消除静电荷。尽管使用接地安装导轨,但由于高阻型RC连接,必须将 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式I/O 系统的参考电位视为未接地。
图4 ET 200MP 的电位关系(以 IM 155-5 DP ST 接口模块为例)
如上面三图中,背板总线连接在一起,PS电源和CPU/IM的M参考位均通过RC和导轨隔离,IO模块通过
电容
和安装导轨隔离,导轨与机柜内的接地母线连接,最后与TN-S供电系统的PE连接。
通过集成 RC 装置或集成电容来传导高频干扰电流,并且会消除静电荷。尽管使用接地安装导轨,但由于高阻型RC连接,必须将 S7-1500 自动化系统/ET 200MP 分布式I/O 系统的参考电位视为未接地。
是西门子应用较多的PLC系列产品,而由于西门子其他系列的PLC系统的特性与S7-300系列产品均类似,因此本部分介绍的原则将基本适用于整个PLC部分。
1、S7-300 PLC系统接地总原则
对于PLC及控制系统的整体的供电及接地的要求,主要有以下几点原则:
系统主回路采用三相五线制供电,主回路须增加相应的开关及保护装置
负载
电源
从主回路供电中取电,如果是多个负载电源,则应按照负载均衡的原则进行分配
负载侧电源,无论是直流还是交流,均应增加短路和过载保护
系统接地电阻不大于4Ω
机柜中的接地母线与系统的PE线相连
机柜的外壳、设备安装背板均应**通过金属部件连接在一起,并与接地母线相连
设备安装背板应考虑EMC特性(例如采用镀锌板)
系统中的
电气
设备的PE端子应与接地母线相连,并**就近相连以及连接电缆尽量粗,尽量短的原则
应注意柜内电气设备的其他接地要求
关于这些原则,请参考S7-300PLC的供电及接地原理图(图1)。
图1 系统供电、接地原理图2、S7-300 PLC系统的接地规范(1) 电源模板(PS307)的接地要求对于电源模板,供电均采用220V/120V交流电源,注意电源需要连接PE线。电源模板输出为CPU及模板提供24VDC电源(图2-2)。
图1 系统供电、接地原理图2、S7-300 PLC系统的接地规范(1) 电源模板(PS307)的接地要求对于电源模板,供电均采用220V/120V交流电源,注意电源需要连接PE线。电源模板输出为CPU及模板提供24VDC电源(图2-2)。
图1 系统供电、接地原理图
2、S7-300 PLC系统的接地规范
(1) 电源模板(PS307)的接地要求
对于电源模板,供电均采用220V/120V交流电源,注意电源需要连接PE线。电源模板输出为CPU及模板提供24VDC电源(图2-2)。
图2-2 PS电源和CPU连接示意图(2) CPU的接地连接1) CPU 31x 接参考地电位 在S7-300的CPU的电源端子处,插着一个滑动金属片,将该滑动金属推进去时,DC 24V的M端将通过该滑动金属片与CPU的安装导轨相连,通过导轨实现接地,所有从M来的干扰电流都可以被释放至接地导线/地(图2-3)。 默认情况下,滑动金属片都是推进去的。
图2-2 PS电源和CPU连接示意图(2) CPU的接地连接1) CPU 31x 接参考地电位 在S7-300的CPU的电源端子处,插着一个滑动金属片,将该滑动金属推进去时,DC 24V的M端将通过该滑动金属片与CPU的安装导轨相连,通过导轨实现接地,所有从M来的干扰电流都可以被释放至接地导线/地(图2-3)。 默认情况下,滑动金属片都是推进去的。
图2-2 PS电源和CPU连接示意图
(2) CPU的接地连接
1) CPU 31x 接参考地电位
在S7-300的CPU的电源端子处,插着一个滑动金属片,将该滑动金属推进去时,DC 24V的M端将通过该滑动金属片与CPU的安装导轨相连,通过导轨实现接地,所有从M来的干扰电流都可以被释放至接地导线/地(图2-3)。
默认情况下,滑动金属片都是推进去的。
图2-3 CPU31X的接地参考电位示意(默认状态)实际设备中如下所示(图2-4):
图2-3 CPU31X的接地参考电位示意(默认状态)实际设备中如下所示(图2-4):
图2-3 CPU31X的接地参考电位示意(默认状态)
实际设备中如下所示(图2-4):
图2-4 CPU上的滑动金属片未拔出2) CPU 31x 浮地系统 如果系统的“地”并不干净,或者希望将系统做成浮地的,则可以将该金属滑动片撬出,此时M和导轨分开,系统与“地”是不直接相连的,而是通过 RC 回路进行隔离连接的。
图2-4 CPU上的滑动金属片未拔出2) CPU 31x 浮地系统 如果系统的“地”并不干净,或者希望将系统做成浮地的,则可以将该金属滑动片撬出,此时M和导轨分开,系统与“地”是不直接相连的,而是通过 RC 回路进行隔离连接的。
图2-4 CPU上的滑动金属片未拔出
2) CPU 31x 浮地系统
如果系统的“地”并不干净,或者希望将系统做成浮地的,则可以将该金属滑动片撬出,此时M和导轨分开,系统与“地”是不直接相连的,而是通过 RC 回路进行隔离连接的。
1、激活“手动输入”后可以在此对话框中修改PID参数,须重新下载PID组态。因为工艺对象背景数据块的数据结构未发生变化,需要CPU从S**到RUN后才生效。
2、或者通过其他途径修改参数,可直接在PID的背景数据块里修改相应参数,参数实时生效,且不需要从新下载或S**-RUN。PID的增益积分微分这几个参数具有保持性,不用担心断电会丢失,操作如下:
用户:好的,PID参数这部分已了解。请问,PID输出限值可以修改吗。工程师:可以通过组态界面或者上面提到的背景数据块来修改,注意数值范围:
用户:好的,PID参数这部分已了解。请问,PID输出限值可以修改吗。工程师:可以通过组态界面或者上面提到的背景数据块来修改,注意数值范围:
用户:好的,PID参数这部分已了解。请问,PID输出限值可以修改吗。
工程师:可以通过组态界面或者上面提到的背景数据块来修改,注意数值范围:
用户:组态界面修改还是需要下载后从新启动plc,背景数据块修改实时生效吗?工程师:实时修改背景数据块参数可以即时生效。不过,输出限值这类参数很少有应用要实时更改的,通常需要修改的也就比例积分微分这些参数。用户:我这个系统很特别,夏天时输出较大值至60%,冬天时输出较大值至**。这通过触摸屏的按钮切换。工程师:哦,工业应用的需求确实各种各样。既然是通过触摸屏来改参数,那么还需要注意这几个参数不具有保持性,如果仅通过背景数据块修改让它生效了,但若PLC停机再从起的话,数据又恢复到之前组态的数据了。因为只有通过组态界面修改并下载的,才是直接修改数据块的初始值,而您说的这种触摸屏修改参数的方法仅是修改当前值,又没法断电保持。
用户:组态界面修改还是需要下载后从新启动plc,背景数据块修改实时生效吗?工程师:实时修改背景数据块参数可以即时生效。不过,输出限值这类参数很少有应用要实时更改的,通常需要修改的也就比例积分微分这些参数。用户:我这个系统很特别,夏天时输出较大值至60%,冬天时输出较大值至**。这通过触摸屏的按钮切换。工程师:哦,工业应用的需求确实各种各样。既然是通过触摸屏来改参数,那么还需要注意这几个参数不具有保持性,如果仅通过背景数据块修改让它生效了,但若PLC停机再从起的话,数据又恢复到之前组态的数据了。因为只有通过组态界面修改并下载的,才是直接修改数据块的初始值,而您说的这种触摸屏修改参数的方法仅是修改当前值,又没法断电保持。
用户:组态界面修改还是需要下载后从新启动
plc
,背景数据块修改实时生效吗?
工程师:实时修改背景数据块参数可以即时生效。不过,输出限值这类参数很少有应用要实时更改的,通常需要修改的也就比例积分微分这些参数。
用户:我这个系统很特别,夏天时输出较大值至60%,冬天时输出较大值至**。这通过
触摸屏
的按钮切换。
工程师:哦,工业应用的需求确实各种各样。既然是通过触摸屏来改参数,那么还需要注意这几个参数不具有保持性,如果仅通过背景数据块修改让它生效了,但若PLC停机再从起的话,数据又恢复到之前组态的数据了。因为只有通过组态界面修改并下载的,才是直接修改数据块的初始值,而您说的这种触摸屏修改参数的方法仅是修改当前值,又没法断电保持。
用户:那怎么办?工程师:让我们想个折中的方法,如果让触摸屏上通信的参数对应着具有保持性的地址,如MD0。再在OB100中,将MD0传送给OutputUpperLimit,如果通过触摸屏修改参数后,CPU从Stop--Run,就能实时生效了,且MD0具有保持性,也不会丢失了。
用户:那怎么办?工程师:让我们想个折中的方法,如果让触摸屏上通信的参数对应着具有保持性的地址,如MD0。再在OB100中,将MD0传送给OutputUpperLimit,如果通过触摸屏修改参数后,CPU从Stop--Run,就能实时生效了,且MD0具有保持性,也不会丢失了。
用户:那怎么办?
工程师:让我们想个折中的方法,如果让触摸屏上通信的参数对应着具有保持性的地址,如MD0。再在OB100中,将MD0传送给OutputUpperLimit,如果通过触摸屏修改参数后,CPU从Stop--Run,就能实时生效了,且MD0具有保持性,也不会丢失了。
用户:嗯,可行。但还是的Stop--Run,要是设备不允许停机怎么办。工程师:还是上述的方法继续折中哦,把这部分传送编程放到主程序中实时传送就可以了。不过这毕竟不是需要经常修改的参数,我建议您在触摸屏上放置一个确认按钮,修改参数后,点击确认再修改。那么在OB1的程序中,就直接用这个确认按钮的上升沿触发这条传送指令就行了。用户:嗯,我会在触摸屏上设置密码的,也不是什么人都能改参数的。如果,要让PID的正反作用呢?工程师:考虑权限控制是安全的。通常,PID的正反作用,只能在组态界面修改,如下图:
用户:嗯,可行。但还是的Stop--Run,要是设备不允许停机怎么办。工程师:还是上述的方法继续折中哦,把这部分传送编程放到主程序中实时传送就可以了。不过这毕竟不是需要经常修改的参数,我建议您在触摸屏上放置一个确认按钮,修改参数后,点击确认再修改。那么在OB1的程序中,就直接用这个确认按钮的上升沿触发这条传送指令就行了。用户:嗯,我会在触摸屏上设置密码的,也不是什么人都能改参数的。如果,要让PID的正反作用呢?工程师:考虑权限控制是安全的。通常,PID的正反作用,只能在组态界面修改,如下图:
用户:嗯,可行。但还是的Stop--Run,要是设备不允许停机怎么办。
工程师:还是上述的方法继续折中哦,把这部分传送编程放到主程序中实时传送就可以了。不过这毕竟不是需要经常修改的参数,我建议您在触摸屏上放置一个确认按钮,修改参数后,点击确认再修改。那么在OB1的程序中,就直接用这个确认按钮的上升沿触发这条传送指令就行了。
用户:嗯,我会在触摸屏上设置密码的,也不是什么人都能改参数的。如果,要让PID的正反作用呢?
工程师:考虑权限控制是安全的。通常,PID的正反作用,只能在组态界面修改,如下图:
1、在背景数据块中对应的控制位(InvertControl --Bool),但不建议直接对该变量进行控制。我这边有做过实验,不建议这么使用。2、正确的方法,是做两个PID Compact,有正作用的有反作用的,通过触摸屏上的选择项按钮,来确定使用哪个PID控制器。3、可以通过修改增益参数的正负来转变PID的正反作用。
1、在背景数据块中对应的控制位(InvertControl --Bool),但不建议直接对该变量进行控制。我这边有做过实验,不建议这么使用。2、正确的方法,是做两个PID Compact,有正作用的有反作用的,通过触摸屏上的选择项按钮,来确定使用哪个PID控制器。3、可以通过修改增益参数的正负来转变PID的正反作用。
1、在背景数据块中对应的控制位(InvertControl --Bool),但不建议直接对该变量进行控制。我这边有做过实验,不建议这么使用。
2、正确的方法,是做两个PID Compact,有正作用的有反作用的,通过触摸屏上的选择项按钮,来确定使用哪个PID控制器。
3、可以通过修改增益参数的正负来转变PID的正反作用。