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 西門子PLC分布式I/O ET200M故障診斷
　　在控制系統中，如果遇到西門子PLC與遠程分布式I/O模塊通訊故障時，可以按照如下方法進行檢查：
　　1. 檢查DP通訊電纜和DP接頭是否有問題，DP接頭是否正確連接。如果系統中有多個ET200M，需要將個和后一個DP接頭的終端電阻撥到ON，其他的DP接頭的終端電阻撥到OFF；
　　2. 檢查ET200M的電源是否正常，主控制PLC和ET200M之間需要接口模塊IM153來進行通訊連接；這是需要確認IM153模塊的24V供電是否正常，是否有電壓不足的情況出現；
　　3. 每一個遠程分布式I/O ET200M都有一個固定的通訊地址，這個地址在硬件IM153上是撥碼開關的形式，而在軟件組態中，需要注意軟件中的地址設定要和撥碼開關的地址一致，另外系統中的所有地址不能出現重復的情況；
　　4. 由于通訊的長度和通訊的波特率有對應關系，在通訊距離較長的情況下，通訊波特率不能過高。這時候用戶可以適當降低系統的通訊速率，以提高通訊過程的穩定性；
　　5. 主控PLC可分布式I/O模塊ET200M之間的通訊電纜附近是否有干擾源，如：變頻器，大功率電機等。這些干擾源會對通訊過程造成影響，用戶在進行電纜布線時，需要考慮干擾的情況。

西門子模塊最高頻率是變頻器-電動機系統可以運行的最高頻率。由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當電動機容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時，應按電動機及其負載的要求進行設定。基本頻率是變頻器對電動機進行恒功率控制和恒轉矩控制的分界線，應按電動機的額定電定電壓設定。轉矩類型指的是負載是恒轉矩負載還是變轉矩負載。用戶根據變頻器使用說明書中的V/f類型圖和負載的特點，選擇其中的一種類型。我們根據電機的實際情況和實際要求，最高頻率設定為83.4Hz，基本頻率設定為工頻50Hz。負載類型：50Hz以下為恒轉矩負載，50~83.4Hz為恒功率負載。

2.如何調整啟動轉矩

西門子模塊調整啟動轉矩是為了改善變頻器啟動時的低速性能,使電機輸出的轉矩能滿足生產啟動的要求。 在異步電機變頻調速系統中,轉矩的控制較復雜.在低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持V/f為常數，則磁通將減小，進而減小了電機的輸出轉矩。為此，在低頻段要對電壓進行適當補償以提升轉矩。可是，漏阻抗的影響不僅與頻率有關，還和電機電流的大小有關，準確補償是很困難的。近年來國外開發了一些能自行補償的變頻器，但所需計算量大，硬件、軟件都較復雜，因此一般變頻器均由用戶進行人工設定補償。針對我們所使用的變頻器，轉矩提升量設定為1%~5%之間比較合適。

3. 如何設定加、減速時間 電機的運行方程式：

式中：Tt為電磁轉矩；T1為負載轉矩 電機加速度dw/dt取決于加速轉矩（Tt,T1），而變頻器在啟、制動過程中的頻率變化率則由用戶設定。若電機轉動慣量J、電機負載變化按預先設定的頻率變化率升速或減速時，有可能出現加速轉矩不夠，從而造成電機失速，即電機轉速與變頻器輸出頻率不協調，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據電機轉動慣量和負載合理設定加、減速時間，使變頻器的頻率變化率能與電機轉速變化率相協調。檢查此項設定是否合理的方法是按經驗選定加、減速時間設定。若在啟動過程中出現過流，則可適當延長加速時間；若在制動過程中出現過流，則適當延長減速時間；另一方面，加、減速時間不宜設定太長，時間太長將影響生產效率，特別是頻繁啟、制動時。我們將加速時間設定為15s,減速時間設定為5s。

4 .頻率跨跳 V/f控制的變頻器驅動異步電機時，在某些頻率段。

電機的電流、轉速會發生振蕩，嚴重時系統無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉動量較小時更為嚴重。因此變通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據系統出現振蕩的頻率點，在V/f曲線上設置跨跳點及跨跳點寬度。當電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統正常運行。

5 過負載率設置 該設置用于變頻器和電動機過負載保護。

當變頻器的輸出電流大于過負載率設置值和電動機額定電流確定的OL設定值時，變頻器則以反時限特性進行過負載保護（OL），過負載保護動作時變頻器停止輸出。 2.6 電機參數的輸入 變頻器的參數輸入項目中有一些是電機基本參數的輸入，如電機的功率、額定電壓、額定電流、額定轉速、極數等。這些參數的輸入非常重要，將直接影響變頻器中一些保護功能的正常發揮，一定要根據電機的實際參數正確輸入，以確保變頻器的正常使用。

四.變頻器在調試與使用過程中經常遇到的問題

1.)其中過電壓現象最為常見。 過電壓產生后，變頻器為了防止內部電路損壞，其過電壓保護功能將動作，使變頻器停止運行，導致設備無法正常工作。因此必須采取措施消除過電壓，防止故障的發生。由于變頻器與電機的應用場合不同，產生過電壓的原因也不相同，所以應根據具體情況采取相應的對策。

2、)過電壓的產生與再生制動所謂變頻器的過電壓，是指由于種種原因造成的變頻器電壓超過額定電壓，集中表現在變頻器直流母線的直流電壓上。正常工作時，變頻器直流部電壓為三相全波整流后的平均值。

若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513V。在過電壓發生時，直流母線上的儲能電容將被充電，當電壓上升至700V左右時，（因機型而異）變頻器過電壓保護動作。造成過電壓的原因主要有兩種：電源過電壓和再生過電壓。

電源過電壓是指因電源電壓過高而使直流母線電壓超過額定值。而現在大部分變頻器的輸入電壓最高可達460V，因此，電源引起的過電壓極為少見。本文主要討論的問題是再生過電壓。產生再生過電壓主要有以下原因：當大GD2（飛輪力矩）負載減速時變頻器減速時間設定過短；電機受外力影響（風機、牽伸機）或位能負載（電梯、起重機）下放。由于這些原因，使電機實際轉速高于變頻器的指令轉速，也就是說，電機轉子轉速超過了同步轉速，這時電機的轉差率為負，轉子繞組切割旋轉磁場的方向與電動機狀態時相反，其產生的電磁轉矩為阻礙旋轉方向的制動轉矩。所以電動機實際上處于發電狀態，負載的動能被“再生”成為電能。再生能量經逆變部續流二極管對變頻器直流儲能電容器充電，使直流母線電壓上升，這就是再生過電壓。因再生過電壓的過程中產生的轉矩與原轉矩相反，為制動轉矩，因此再生過電壓的過程也就是再生制動的過程。換句話說，消除了再生能量，也就提高了制動轉矩。如果再生能量不大，因變頻器與電機本身具有20%的再生制動能力，這部分電能將被變頻器及電機消耗掉。若這部分能量超過了變頻器與電機的消耗能力，直流回路的電容將被過充電，變頻器的過電壓保護功能動作，使運行停止。為避免這種情況的發生，必須將這部分能量及時的處理掉，同時也提高了制動轉矩，這就是再生制動的目的。

3、)過電壓的防止措施： 由于過電壓產生的原因不同，因而采取的對策也不相同。對于在停車過程中產生的過電壓現象，如果對停車時間或位置無特殊要求，那么可以采用延長變頻器減速時間或自由停車的方法來解決。所謂自由停車即變頻器將主開關器件斷開，讓電機自由滑行停止。如果對停車時間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動（DC制動）功能。直流制動功能是將電機減速到一定頻率后，在電機定子繞組中通入直流電，形成一個靜止的磁場。電機轉子繞組切割這個磁場而產生一個制動轉矩，使負載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機轉子回路中，因此這種制動又稱作能耗制動。在直流制動的過程中實際上包含了再生制動與能耗制動兩個過程。這種制動方法效率僅為再生制動的30-60％，制動轉矩較小。由于將能量消耗于電機中會使電機過熱，所以制動時間不宜過長。而且直流制動開始頻率，制動時間及制動電壓的大小均為人工設定，不能根據再生電壓的高低自動調節，因而直流制動不能用于正常運行中產生的過電壓，只能用于停車時的制動。對于減速（從高速轉為低速，但不停車）時因負載的GD2（飛輪轉矩）過大而產生的過電壓，可以采取適當延長減速時間的方法來解決。其實這種方法也是利用再生制動原理，延長減速時間只是控制負載的再生電壓對變頻器的充電速度，使變頻器本身的20%的再生制動能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用（包括位能下放）而使電機處于再生狀態的負載，因其正常運行于制動狀態，再生能量過高無法由變頻器本身消耗掉，因此不可能采用直流制動或延長減速時間的方法。再生制動與直流制動相比，具有較高的制動轉矩，而且制動轉矩的大小可以跟據負載所需的制動力矩（即再生能量的高低）由變頻器的制動單元自動控制。因此再生制動適用于在正常工作過程中為負載提供制動轉矩

● 重要的標準和認證
● 常規技術規范
常規技術規范
常規技術規范包含如下內容：當在 ET 200S 中安裝時，故障安全模塊必須符合的標準和
測試值、故障安全模塊的測試標準，以及故障安全模塊對于運輸、存儲和環境條件的要
求。
6.2  標準和認證
CE  認證
ET 200S 故障安全模塊滿足下列 EC 指令的要求和保護目標并且符合歐共體公報所刊
載的用于 PLC 的歐洲協調標準：
● 2006/108/EC“在特定電壓范圍內使用的電氣設備”（低電壓指令）
● 2004/108/EC“電磁兼容性”（EMC 指令）
● 94/9/EC“專門用于在潛在爆炸環境中使用的設備和防護系統”（防爆指南）

脈沖干擾 測試電壓 嚴重等級
符合 IEC 61000-4-2
（DIN VDE 0843 Part 2）規

帶有故障安全模塊的 ET 200S  的過電壓保護
如果設備需要過電壓保護，我們建議在負載電壓電源和端子模塊的負載電壓輸入之間使用
外部保護電路（浪涌濾波器），以確保具有故障安全模塊的 ET 200S 的抗浪涌性。
說明
防雷措施始終要求對整個系統進行逐項檢查。 但只有當所在的整個建筑環境能實現過電
壓保護時，才能實現幾乎*的過電壓保護。 特別是，這需要在建筑設計階段采用相應
的結構措施。
因此，我們建議您聯系 Siemens 代理商或專業從事防雷的公司，以獲取有關過電壓保護
的詳細信息。
下圖顯示了使用 F 模塊、標準模塊和電源模塊 PM-E DC24..48V/AC24..230V 及 PM-
E F pm DC24V PROFIsafe 進行組態的示例。 電壓由超過四個電源提供。
也可使用較少電源。 然而，必須確保由一個電源供電的模塊總電流不超過允許限制。
也可使用電源模塊 PM-E DC24V。 保護電路對應于 PM-E DC24..48V/AC24..230V 的保
護電路 + 自動斷路器（同樣適用于 PM-E F pm DC24V PROFIsafe）。
有關標準模塊浪涌保護的更多信息，請參見《ET 200S 分布式 I/O 系統》( ET 200S

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SIMATIC DP，5 個電子模塊 用于 ET 200S，4 個標準數字輸出 24V/0.5A DC，15mm 結構寬度 5 件/包裝單位

概述

• 用于 SIMATIC ET 200S、帶有集成故障安全 CPU 的接口模塊
• 帶 DP/MPI 接口
• 用于構建故障安全型自動化系統，提高工廠的安全性
• 根據標準 IEC 61508、IEC 62061 的標定，最高可符合 SIL 3 安全要求；根據標準 13849.1 的規定，可符合 PL e 的安全要求。
• 故障安全 I/O 模塊可通過 DP 主站模塊 (PROFIsafe) 連接在分布式配置中
• ET200S PROFIsafe 的安全保護 I/O 模塊可以集中連接。
• 支持沒有安全保護功能的標準模塊

注意: 
為了CPU的正常工作, 必須有微型存儲器卡(MMC) 。

SIMATIC ET 200S 是多功能、高度模塊化的 I/O 系統，具有 IP20 的防護等級，可以針對自動化任務精確的量身定制。

帶有集成的 CPU 和 PROFINET/PROFIBUS 連接的接口模塊現已推出-有標準設計和安全型設計兩種。模塊化的 ET 200S 可以提供豐富的模塊，包括了電源模塊、數字或模擬輸入和輸出模塊、技術模塊、一個 IO-Link 主站以及電機起動器、變頻器和一個啟動接口。由于具有堅固的結構，ET200S 還可以用在高機械壓力的條件下。

在空間緊張條件下，可以擴展一個小巧的塊 I/O ET 200S COMPACT。ET 200S 還有 SIPLUS 版本，它具有更大的適用溫度范圍。

豐富的模塊使 ET 200S 成為了幾乎適用于所有行業的理想 I/O 系統，而且特別適用于需要為模塊設計和豐富功能的情況。

ET200S 具有強大的內部數據傳輸能力和同步工作模式，還非常適用于時間關鍵型應用。

在進行可編程控制器控制系統設計時，盡管有著不同的被控對象和設計任務，設計內容可能涉及諸多方面，又需要和大量的現場輸入、輸出設備相連接，但是基本內容應包括以下幾個方面：

    (1)明確設計任務和技術條件。

    設計任務和技術條件一般以設計任務書的方式給出，在設計任務書中，應明確各項設計要求、約束條件及控制方式。因此，設計任務書是整個系統設計的依據。

    (2)確定用戶輸入設備和輸出設備。

    用戶的輸入、輸出設備是構成PLC控制系統中除了作為控制器的PLC本身以外的硬件設備，是進行機型選擇和軟件設計的依據。因此，要明確輸入設備的類型（如控制按鈕、行程開關、操作開關、檢測元件、保護器件、傳感器等）和數量、輸出設備的類型（如信號燈、接觸器、繼電器等執行元件）和數量以及由輸出設備驅動的負載（如電動機、電磁閥等），并進行分類、匯總。

    (3)選擇可編程控制器的機型。

    可編程控制器是整個控制系統的核心部件，正確、合理地選擇機型對于保證整個系統的技術經濟性能指標起著重要的作用。艾特貿易小編提示PLC的選型包括機型的選擇、存儲器容量的選擇、I/O模塊的選擇等。

    (4)分配I/O通道，繪制I/O接線圖。

    通過對用戶輸入、輸出設備的分析、分類和整理，進行相應的I/O通道分配，并據此繪制I/O接線圖。

    至此，基本完成了PLC控制系統的硬件設計。

    (5)設計控制程序。

    根據控制任務和所選擇的機型以及I/O接線圖，采用梯形圖語言設計系統的控制程序。設計控制程序就是設計應用軟件，這對于保證整個系統安全可靠地運行至關重要，必須經過反復調試，使之滿足控制要求。

    (6)必要時設計非標準設備。

    在進行設備選型時，應盡量選用標準設備。如無標準設備可選，還可能需要設計操作臺、控制柜、模擬顯示屏等非標準設備。

    (7)編制控制系統的技術文件。

    在設計任務完成后，編制系統的技術文件。技術文件一般包括設計說明書、使用說明書、I/O接線圖和控制程序（如梯形圖等）