西门子6GK7243-1EX01-0XE0使用手册

西门子6GK7243-1EX01-0XE0使用手册

1　引言
      变频调速技术因具有显著的节电效果、方便的调速方式、较宽的调速范围、运行可靠、完善的保护功能等优点而被广泛应用。济南裕兴化工总厂是一家生产的大型企业，年用电量巨大。如何节约电能已经成为该厂降的重要措施。

2　送风机变频改造情况
2.1 改造前状况
      该供风系统采用350kW 380V风机，靠调节风道挡板控制送风量以适应生产负荷的变化。由于投建时风机选型较大，出现“大马拉小车”情况，大部分电能被消耗在风道挡板上，从而使风机效率下降。

该系统在运行过程中还存在一些其他问题:
（1） 风道挡板动作迟缓。手动运行时人员操作不灵活，容易造成风机振动，很难满足较佳调节品质。
（2） 风机挡板执行机构故障较多。
（3） 送风机在启动时，虽然采用了自耦降压启动方式，但启动电流仍然较大，电机受到的机械、电气冲击较大，经常发生转子笼条断裂的事故。
      为了解决上述问题，决定对送风机控制系统进行改造，利用电机变频调速方法实现送风量控制、电机软启动，达到节能和实现稳定控制的目的。
2.2 改造方案简介
      在原电机与开关之间增加一套变频装置，并保留了原有工频回路做旁路，其电路结构图如图1所示。

      图1中，变频器采用成都希望森兰变频器制造有限公司生产的SB61G375KW矢量型**王变频器，它是该系统的核心。变频器的输出电压为0～380V，输出频率为0～400Hz。在实际使用中，变频器上限频率设置为50Hz。它由高性能数字处理器DSP控制，功率元件采用IGBT模块，具有输入、输出波形好，谐波小等优点。   SB61G375变频器保护功能齐全，包含了过压、过流、欠压、缺相、短路，过热、瞬时停电保护等，能有效地保护电机及自身装置，并且可查询故障时各参数变化的记录，大大地简化了维护的工作量。
      变频器采用高精度调节电位器来给定输出频率，根据需要的风量在现场调速。电位器通过屏蔽线与变频器控制器连接，并且设置了低通滤波器以提高控制精度。通过Y1端口的输出频率信号作为现场监控。由于采用了电气互锁装置，使系统不会出现误操作等意外事故。
      由于该变频器容量较大，为了减少dv/dt及di/dt对系统的干扰，在变频器直流侧增加了直流电抗器。并在柜体的通风散热上也采取了不少措施，通过增大进、出风口面积等方法，使变频器的升温减到较小的程度，从而保了该变频调速系统的可靠运行。

3　送风机变频改造效益分析
      根据流体力学可知，可从以下公式分析：风机电机的轴功率P与其风量Q、风压H之间的关系是:

      当电机转速从n1变化到n2时, Q、H、P之间的关系为:

      电机消耗的功率与电机转速的立方成正比，风机的风量与转速成正比。当转速降低时，风机所消耗的电能按3次方比例关系下降。而采用风道挡板调节风量时，电机消耗的功率约额定功率的，实际利用量较少，相当一部分能量消耗在风道挡板上，能量损失严重。

4　采用变频器改造的效果
      该系统风机电机为350kW、额定电流629A、2极。原工频工作时，平均运行电流530～590A，取550A计算，每小时耗电约317kWh（有功）；在投入变频系统运行后，平均每小时耗电207kWh（有功），在变频器输入侧（电源端）测试，电压仍为380V，运行电流为280～320A，取300A计算；变频系统功率因数取0.93；电价0.5元/kWh。
（1） 每小时节电
      按有功计算，上式结果乘以上功率因数0.93
      40%×0.93≈37%
      每小时节电：317－207＝110（kWh）
（2） 年效益
      该风机为不停机运行，年运行365天，故年节电效益为：
      365×24×0.9×110×0.5≈43.4（万元）
（3） 投资回收年限
      该系统总投资20余万元，每年收益43.4万元。所以该项目投资回收年限只有半年；同时提高了生产效率，降低了生产成本，效益十分显著。系统使用至今运行稳定，**出现任何故障。

S7-200CPU上的两个通讯口基本一样，没有什么的区别。它们可以各自在不同的模式、通讯速率下工作；它们的口地址甚至也可相同。分别连接到CPU上两个通讯口上的设备，不属于同一个网络。S7-200CPU不能充当网桥的作用。

1、S7-200CPU上的通讯口都能干什么用？

1）安装了编程软件Micro/WIN的编程电脑可以对plc编程

2）可以连接其他S7-200CPU的通讯口组成网络

3）可以与S7-300/400的MPI通讯口通讯

4）可以连接西门子的hmi设备（如TD200、TP170micro、TP170、TP270等）

5）可以通过OPCServer（PCAccessV1.0）进行数据发布

6）可以连接其他串行通讯设备

7）可以与第三方HMI通讯

2、S7-200CPU上的通讯口是否可以扩展？

不能扩展出与CPU通讯口功能*一样的通讯口。

 

应用领域

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SIMATIC S7-200的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。

优点

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SIMATIC S7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点

强大的性能，

*模块化和开放式通讯。

结构紧凑小巧－狭小空间处理任何应用的理想选择

在所有CPU型号中的基本和高级功能，

大容量程序和数据存储器

**的实时响应－在任何时候均可对整个过程进行*控制，从而提高了质量、效率和安全性

易于使用STEP 7-Micro/WIN工程软件－初学者和*的理想选择

集成的 R-S 485接口或者作为系统总线使用

极其快速和精确的操作顺序和过程控制

通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程

组成

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基本单元

S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用.

扩展单元

S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数.

编程器

PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。

简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的编程软件为STEP7-Micro/WIN。

程序存储卡

为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES

7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。

写入器

写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAM区。

文本显示器

文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的方法，zui多可显示80条信息，每条信息zui多4个变量的状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。

 

1. PROFIBUS DP系统之一：带DP口的主/从系统

带DP口的主/从系统设计十分灵活，它允许用CPU中不同的数据区域来储存DP过程数据。对数据区域的选择取决于CPU的类型和应用。过程映像区，位存储器以及数据块都可用于DP输入，输出数据。

过程映像是标准的数据分配。在CPU的过程映像中须有充分的空间为DP保留一个连续的输入区域和一个连续的输出区域。这可能受*配置中过程映像大小和信号模块数量的限制。

位存储器与过程映像相同，这个区域适合于DP信号的全局存储。例如，如果过程映像可利用的空间(没有被*信号模块占据的空间)不够用，则可以使用位存储区。

数据块也可以用来存储DP信号。在有关的DP数据区只被一个程序调用时使用这种存储。

F      建立S7-300 PLC主站的硬件组态（带DP口）：双击“X2/DP”栏或“CP342-5”栏，在对话框内选中“DP-Master”

 

F      在PROFIBUS总线上添加ET-200 从站：

 

主站/从站的I/O地址不能重复，它是由系统软件分配的。如果用户需要对地址进行修改，可以通过模板特性对话框重新设置。

2．PROFIBUS DP系统之二：带通讯模板CP的主站系统。

采用通讯模板CP的主站/从站系统，则主站/从站的I/O地址可以重复，因为此时的PLC系统相当于两个CPU。用户可以通过模板特性对话框任意设置I/O地址，只是主站或从站内的I/O地址不能重复。

当配置CP时，必须设定操作模式。（Operating Mode）

CP342-5 DP总是需要DP-SEND和DP-RECV。这些组块通过底板总线在CPU和CP之间转移数据．

CP342-5的数据总是连续地传输。主站大数据长度是240字节，从站大数据长度是86字节。

DP-SEND（发送）将CPU中的的DP数据区的数据发送到PROFIBUS CP的发送缓冲器，以便传送给DP从站；DP-RECV（接收）从DP从站中读出数据，将PROFIBUSCP接收缓冲区的数据放入CPU的DP数据区中。

 

DP-SEND（发送块）和DP-RECV（接收块）结构

西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等工业通讯*构建工业4.0的神经网络于西门子产品和系统的工业通讯，可确保整个企业范围内实现更率。组件（如 SIMATIC NET）依据成熟标准设计，有助于实施功能强大、前瞻未来的集成数据网络

可经过多值核算同享的S7 - 400的全体功用。例如，在技能杂乱的使命中，如开环操控，可以将核算机或通讯切割和分配给不一样的CPU每个CPU分配给自个的，用于此意图本地输入/输出。
有些使命也可以从每个多值核算方法中止开，一个CPU处理要害时刻的处理使命，另一个处理非要害时刻的使命。
在多值核算操作中，一切的CPU的运转做法像一个CPU，也就是说，当一个CPU进入STOP情况，别的的也停止。几个CPU的动作可以经过同步指令挑选性地和谐调用。此外，CPU之间的数据交换经过高速的大局数据通讯机制。

从精细分级的各种CPU中挑选合适的CPU取决于集成作业存储区的巨细。集成装载存储器（RAM）足以满意中小型公司计划。关于大型程序，经过刺进RAM或FEPROM存储卡增大装载内存（64 KB到64 MB）。
特别功用
S7- 400 CPU有一些十分有用的特别功用：
从工程作业站经过网络更新固件完成更简略和迅速的晋级
经过一个体系功用完成额定的写维护（例如没有从PC器材下载到CPU）

集成的路由功用答应在不一样总线体系和网络问数据记载，例如操控级PC可以经过S7 -400操控器与衔接在PROFINET或许PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。
经过读取存储卡的序列号取得维护，因而，确保了程序只与特定的存储卡一同运转
集成的路由功用答应在不一样总线体系和网络问数据记载，例如操控级PC可以经过S7 -400操控器与衔接在PROFINET或许PROFIBUS接口上的现场设备进行通讯。
S7-400 信号模块
SIMATIC S7-400 信号模块
描绘
信号模块是操控器进行进程操作的接口。很多不一样的数字量和模量模块依据每一项使命的请求，精确供给输入/输出。数字量和模量模块在通道数量、电压和电流规模、电绝缘、确诊和警报功用等方面都存在着不一样。S7-400 信号模块不仅是可以在中心机架拓展，而且可以经过 PROFIBUS DP 衔接到 S7-400 中心操控器。支撑热插拔，这使更换模块变得简略。
规划和功用
装置简洁
经过前衔接器衔接传感器/履行器。更换模块后，只需将前衔接器刺进一样类型的新模块中，并保存本来的布线。前衔接器带主动编码功用可防止发作过错。S7-400 也可以检查前衔接器是不是已刺进。
迅速衔接
SIMATIC TOP 衔接使衔接变得愈加简略、迅速。可运用预先装置的带有单个电缆芯的前衔接器，和带有前衔接器模块、衔接线缆和端子盒的完好插件模块化体系。
高拼装密度
模块中为数众多的通道完成了节约空间的规划。例如，可运用带有 16 至 32 个数字通道和 8 至 16 个模通道的模块。
简略参数设置
运用 STEP 7 对这些模块进行组态和参数设置，而且不需要进行不便利的变换设置。数据进行会集存储，如更换了模块，数据会主动传输到全新模块，防止发作任何设置过错。运用新模块时，*进行软件晋级。可依据需要组态信息，例如用于规范机器。
确诊、中止

http://zhangqueena.b2b168.com