西门子K-TP178触摸面板

SIMATIC 操作员面板正面的防护等级为 IP65/NEMA 4，具有较高的电磁兼容性 (EMC) 和的抗振性，适合在条件恶劣的工业环境中的机器设备级使用。由于其安装深度浅，设计紧凑，固定式操作面板设备可以安装在任何地方，即使在空间有限的地方也可照常安装。对于分布式组态，还可以提供防护等级为 IP65/NEMA 4 的设备。
移动型面板以其坚固、耐冲击的设计和防护等级 IP 65，尤其适用于工业应用。它们重量轻，具有人机工程学设计，因此操作简便、容易。
只需一套工程工具，即可胜任所有应用
SIMATIC WinCC（TIA 博途）是一种工具，用于统一组态所有 SIMATIC 人机界面面板以及基于 PC 的系统。如有要求可提供其它型号。使用 ProTool 进行组态，简单而又。*编程知识。
一旦生成了组态，可以简便地将它们用于整个产品系列键盘只需组态，*编程。
完全集成的自动化的元件
西门子通过全集成自动化理念，“一站式”提供全面、模块化且相互匹配的自动化解决方案组件，而全集成自动化是世界上为成功的自动化解决方案之一。SIMATIC WinCC (TIA Portal) 是全集成自动化概念不可分隔的一部分。这提供了对性的优势。由于组态/编程、数据管理与通信具有上的统一性，对自动化解决方案进行组态的成本被大大降低。
各种自动化系统的开放性
尽管面板可被统一地集成到 SIMATIC 系统中，但它们也可用于连接到众多不同厂商的 PLC。标准供货范围内包含有综合系列驱动程序。
创新性的操作员控制和监视
SIMATIC 人机界面面板方便创新的操作员控制和监视，坚固耐用、稳定、简单。尤其是在舒适型面板上，标准硬件和软件接口（例如，MMC/SD 卡、USB、以太网、PROFINET、PROFIBUS DP、Visual Basic 脚本或客户特定的 ActiveX 控件）为办公环境提供了更大的灵活性和开放性。
使用
SIMATIC 人机界面面板的配备非常适合使用。通过在线语言选择功能，在运行过程中通过简单按一个按钮，即可选择多 32 种语言。提供各种语言，包括语言（中文简体、繁体中文、语和日语）和俄语等WinCC (TIA Portal) 的组态界面（包括在线帮助）和整套文档都是多语言的。在一个项目中多可有 32 种语言。它们可通过西门子公司的服务支持来提供。
使用 SIMATIC HMI 基本面板可以实现对紧凑型机器和设备的本地控制和监视。它们在各个部门中有着广泛的应用。
功能
*性窗口和模板概念，用于生成屏幕模板
输入/输出域
用于显示和更改过程参数
按钮
?用于直接初始化功能和动作。在按钮上多可以同时配置 16 种功能。
图像
可以用作 ICON 以代替用作功能键或按钮的文本标签。它们还可以用作全屏背景图像。
组态工具包含带有大量图形和多种对象的库。所有的带有 OLE 接口的编辑器都可以用作图形编辑器（比如 Paint Shop，Designer 或者 CorelDraw）。
矢量图形
基本几何形状（直线，圆和矩形）可以在组态工具中直接创建
固定文本
可以以任何字符尺寸用作功能键，过程图和过程值的标签
曲线功能和直方图
可用于以图形形式显示动态值
语言切换：5 种在线语言，32 种组态语言，包括和西里尔字母字符集。
相关语言文本和图形
可按照各个部门的要求进行用户管理（安全性）通过用户名和密码进行身份验证
特定用户组的**级
发信系统离散警报
模拟报文
具有可自由定义的消息级别（如状态/故障消息），用于定义确认响应和显示消息事件
将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。
可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。
变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。
有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。
参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达0.01%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。
参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前上的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单， 度高。
（1）即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。
（2）随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。
（3）转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。
变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性
v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象
变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度

显著提升画面显示质量
在微型工厂和小型应用中，可视化应用在目前变得尤为重要。新
一代 SIMATIC HMI 精简面板**，包含 HMI 所有重要的基本
功能，可广泛应用于机械工程各领域的操作和。
高分辨率宽屏显示西门子TP600面板6AV6647-0AC11-3AX0
新一代 SIMATIC HMI 精简面板配备有 4 ~ 12 寸高分辨率宽屏显示
屏，可支持垂直安装。64000 色显示，高分辨率，确保**显示效
果。同时，显示屏全范围的亮度调节，优化调整更为方便灵活。
创新的图形化用户界面
创新的图形化用户界面，操作更为直观便捷。新一代 SIMATIC HMI
精简面板配有界面友好易用的触摸屏和手感**且功能可自由定
义的按键。集成各种接口
SIMATIC HMI 精智面板可轻松集成到 PROFINET 和 PROFIBUS网络
中，还集成有 USB 接口。7 寸以上的精智面板还配备有一个双端
口以太网交换机接口，15 寸以上的精智面板则配有一个额外的
PROFINET 千兆以太网接口。
项目传输更为简单快捷
*使用电缆，标准电缆即可实现通过 PROFINET/以太网或
USB 端口进行 HMI 项目下载。组态时，系统同步完成相应的设备
设置，*再额外设置面板参数，从而*简化了调试过程。项目
数据和面板设置均保存在面板中所集成的系统卡内，可自动进行更
新。此外，通过这一系统卡，还可将项目传送到其它设备中。
新功能：通过网络摄像头进行
通过网络摄像头和摄像头控件，对工厂状况进行快速：
• 通过精智面板，各种远程操作
• 对操作人员难以进入的区域进行
• 对机器状态进行归档和保存
1）当电动机处于发电状态时，即实际转速**给定速度时，逐步提高补偿增益；
（2）当电动机处于电动状态时，即实际转速低于给定转速时，逐步提高补偿增益；
（3）转差补偿的调节范围为转差补偿限定值与额定转差值的乘积；
（4）自动转差补偿量的大小与电动机的额定转差相关，应正确设定电动机的额定转差值。
这里给出了电动机额定转差频率的计算公式：
额定转差频率＝电动机额定频率 ×（电动机同步转速－电动机额定转速）÷ 电动机同步转速式中电动机同步转速＝电动机额定频率×120 ÷ 电动机数。
2　载波频率的调整
变频器的信号调制是脉宽调制，其基本方法是：对输出的电压脉冲波，其脉冲的上升沿和下降沿都是由正弦波和三角波的交点所决定的。在这里，正弦波称为调制波，三角波称为载波，三角波的频率就是载波频率。
在pwm电压脉冲波序列的作用下，电流波形是脉动的，脉动频率与载波频率*，脉动电流将使电动机铁心的硅钢片之间产生电磁力并引起振动，产生电磁噪声。改变载波频率时，电磁噪声的音调也将发生变化，所以，一些变频器对于调节载波频率的功能，称为“音调调节功能”。
载波频率越高，因线路相互之间，以及线路与地之间分布电容的容抗越小，由高频脉冲电压引起的漏电流越大。
载波频率对其他设备的干扰主要是由于高频电压和高频电流引起的。载波频率越高，则高频电压通过静电感应对其他设备的干扰也就越严重；高频电生的高频磁场将通过电磁感应对其他设备的控制线路产生干扰；高频电磁场具有强大的能量，使通讯设备等易产生扰动信号。
因此，我们可以总结出如表1所示的载波频率特性。
在上述三个因素中，电动机噪声是直接的、较明显的，尤其是在楼宇控制中，为此有些变频器还提供了“柔声载波频率”，即在变频器运行过程中，能自动地变换载波频率，使电磁噪声变成具有一定音调的较为柔和的声音；有些变频器提供了“电动机音调调节”，同样可以改变电动机运行时的音调。

OPC技术概述
2.1  OPC定义
OPC(OLE  for Process Control)是一套以微软COM,  DOOM (Distributed COM)技术为基础,基于Windows操作平台,为工业应用程序之间提供的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准。OPC实际上是提供了一种规范,通过这种规范,系统能够以服务器/客户端标准方式从服务器获取数据并将其传递给任何客户应用程序。这样,只要生产商开发一套遵循OPC规范的服务器与数据进行通信,其他任何客户应用程序便能通过服务器访问设备。
2.2  OPC基本结构
OPC技术的实现由两部分组成,OPC服务器部分  及OPC客户应用部分。OPC服务器是一个典型的现场数据源程序,它收集现场设备数据信息,通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个典型的数据接收程序,如人机界面软件(HMI)、数据采集与处理软件(SCADA)等。OPC客户应用通过OPC标准接口与OPC服务器通信,获取OPC服务器的各种信息。符合OPC标准的客户应用可以访问来自任何生产厂商的OPC服务器程序。
OPC技术的应用模式
2.3  OPC对象
OPC数据存取规范规定的基本对象有三类:服务器(server)、组(group)和数据项(item) 。服务器对象包含服务器的所有信息,也是组对象的容器,一个服务器对应于一个OPC server,即一种设备的驱动程序。组对象除了包含它自身信息外,还负责管理数据项。每一个数据项代表到数据源的一个连接,但它没有提供外部接口,客户端程序无法对数据项直接进行操作,应用程序必须依靠数据项的容器组对象来对它进行操作。
3  IFIX与S7-200PLC的通信原理
实现IFIX与PLC的通信的过程即OPC服务器收集现场设备PLC的数据信息,并通过标准的OPC接口传送给OPC客户端IFIX应用。IFIX作为OPC客户应用是一个典型的数据接收程序,OPC客户应用通过OPC标准接口(OPC I/O驱动)与OPC服务器通信,获取OPC服务器的各种信息。
软件需求为S7-200 PC ACCESS V1.0 SP2、组态软件IFIX、OPC I/O驱动、编程软件STEP 7 MicroWIN V4.0 SP4(或者软件的更高版本)。IFIX的OPC客户端工具OPC PowerTool需要在IFIX安装完成后另行安装。
具体过程为PC ACCESS作为OPC服务器根据设计要求采集S7-200PLC内的数据信息;IFIX的OPC客户端工具OPC PowerTool根据设计要求采集PC ACCESS内的数据,IFIX数据库PDB读取OPC OPC PowerTool采集上来的数据,IFIX完成了与S7-200PLC的通讯
OPC服务器PC ACCESS和S7-200通信的实现
在PC ACCESS中引入所需要的PLC地址并进行命名。可以通过文件->输入符号导入整个STEP 7 MicroWIN V4.0中设计的符号表,也可以通过添加新PLC、添加新项目逐条添加。在单添加新项目时符号名可以单定义,但为方便使用尽量与PLC中定义符号
*。可以设置数据的可读写性。设置地址及相匹配的数据类型。所需要的数据添加完毕后可以通过在客户机中增加项目来检测数据通讯是否正常,若正常测试客户机中数据会根据PLC中程序运行进行自动刷新

PLC的选型及IO口分配经过对掘进机器人控制系统的分析，决定选用三菱FX2N系列PLC，FX2N系列PLC是三菱FX系列PLC中性能，功能强的产品，可以适用于大多数单击控制或简单网络控制，它应用了高性能的CPU。
PLC系统中抗干扰设计，工业领域的自动化不断地在发展，晶闸管可控整流与变频调速设备的应用也十分地广泛，这样就造成了交流电网方面的污染，也产生了很多的干扰性问题，所以，抗干扰就成了控制系统在设计的过程中一定要重视的问题。
影响范围
受影响的产品及版本为：
?SIMATIC S7-400 (incl. F) CPU 硬件版本4.0及以下所有版本；
?SIMATIC S7-400 (incl. F) CPU硬件版本5.0：所有5.2版本以下的所有固件版本；
?SIMATIC S7-400H CPU硬件版本4.5及以下所有版本。
建议受影响的用户分别更新到硬件版本5.0、5.2和6.0。西门子表示，受影响的 SIMATIC S7-400 CPU 硬件版本已停产或已被淘汰。西门子建议客户升级到新版本或采用其提供的应对举措。
鉴于 DoS 漏洞会对工业环境造成严重的风险，建议组织机构尽快更新。
关于国内可编程逻辑控制器（PLC）市场
PLC 本质上是一种工业计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同，由电源、 CPU、存储器、 I/O、功能模块、通信模块等构成。可编程控制器依据 I/O 点数可分为小、中、大型 PLC。
西门子、三菱和欧姆龙在中国的 PLC 市场占比较重，西门子占比*，约为40%。
罗克韦尔凭借其大型 PLC 领域的技术在占整体 PLC 市场约10%；
施耐德作为老牌 PLC 供应商，市场占有率约为 9%；
国内大型 PLC 市场份额**为罗克韦尔、施耐德、西门子，中型 PLC 市场份额**为西门子、三菱、欧姆龙。
根据市场需求，我国国产厂商主攻中小型 PLC。国内小型 PLC 主要用于 OEM 市场。
2016 年中国 PLC 市场规模达 73 亿元，预计 2020 年中国 PLC 市场规模有望接近 100 亿元。
由此可见，西门子 PLC 产品在中国的应用场景较多，建议用户关注相关漏洞，及时进行修复或采取其他措施
西门子模块详细研究了硅的压阻效应，从此开始用硅制造压力传感器。早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。后来在 N型硅片上定域扩散P型杂质形成电阻条，并接成电桥，制成芯片。此芯片仍需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。这两种传感器都同样采用粘片结构，因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。70年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。它不仅克服了粘片结构的固有缺陷，而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上，甚至将微型处理器与传感器集成在一起，制成智能传感器。这种*传感器的优点是：
PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。
西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等
系统组成
2套PLC电机分批自启动系统根据变电所供电方式，每一段低压母线采用l台PLC。系统硬件主要分为电路和核心单元2部分。电路主要完成母线电 压、电机运行状态等信号的采集、处理和转换以及电机启动指令的驱动等。核心单元(即PLC)主要完成信号处理，发出电机驱动指令。
2.1电路
电路主要包括以下几个部分：
1、母线电压采样监测。它通过1个电流型电压变送器将0—380V交流母线电压转换为4*20mA直流信号。
2、电机运行状态信号。电机运行状态信号通过电机控制回路中的1个干接点输入到PLC的输入模块。所有信号的输入都经过光藕隔离，以提高抗干扰能力。
3、电机驱动单元。电机启动信号由PLC发出，输出单元不直接驱动电机，而是通过1个220V、10A AC的中间继电器带动电机操作回路。这样一方面提高了驱动能力，另一方面使得电气操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系统的可靠性。
2.2核心单元
根据系统的要求，其核心PLC主要有以下几部分：
1、CPU313及系统软件。它完成电压和电机运行状态监测，实时进行逻辑判断，发出电机分批自启动指令。CPU313有4种操作选择：RUN—P、RUN、STOP和MRES运行方式。
2、模拟量输入模块SM331(8路输入)。它把电压变送器输入的4-20mA的模拟量转换为数字信号，并将数字信号送到PI，C的控制单元，以供PLC做出电压判断。
3、数字量输入模块SM321。16路输入2个，32路输入1个，完成62台电机运行状态监测和PLC电机分批自启动系统运行、调试状态监侧，电机运行状态信号通过电机操作回路中的接触器接点接至该模块。
4、数字量输出模块SM322(输出8路)。接受PLC控制单元的指令，完成电机驱动信号输出，通过出口中间继电器，驱动电机操作回路，完成电机分批自启动
系统软件设计
电机分批自启动系统软件主要任务为：
1、完成系统初始化；
2、正常状态下的数据监测；
3、电网电压出现波动后，即电网电压降至70%，所有电机都会因为电气保护装置而强制退出运行，在此之前，程序已经做出判断并锁存电机状态信号；
4、当电力系统恢复正常（3s内，母线电压恢复至95%）时，程序依据故障前保存的电机状态信号、对具备白启动条件的电机。按照顺序分批发出启动信号，使其恢复运行；
5、无论在正常状态下或是在电机自启动过程中，PLC均实时监侧母线电压；
6、通信接口程序。包括系统监测数据和故障信息，PLC将采集的母线电压信息、电机启动状态信息传输到上位机或DCS系统，便于维护人员实时了解设备运行状况
WK-2 CN0504保护特点：
1.动态缺相、静态缺相保护：指被保护设备在运行状态或非运行状态时，任意一相发生断相故障。指示灯形式为：红灯亮，并**
2.错相保护：防止L1、L2、L3三相交流电源相序接错的一种保护措施。即时动作。指示灯形式为：黄灯亮；
3.电压不平衡保护：指三相电压不平衡将会影响设备安全运行的一种电压不平衡率的保护。电压不平衡率**8%时。指示灯形式为：缺相红灯亮，并**
4.延时保护：有故障出现时监视器延时1~2秒后动作，继电器释放
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