西門子交流6SE7090-0XA87-3CA1

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SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司

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說明： 為二進(jìn)制信號(hào)的變化提供了時(shí)間標(biāo)志。在ET 200M中直接標(biāo)記時(shí)間，由此可通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)來(lái)選擇對(duì)哪些信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。這樣信號(hào)變化可在10毫秒內(nèi)獲取。可通過作為使用模塊的函數(shù)的通道設(shè)置上升或下降沿的判斷。每個(gè)站zui多有128個(gè)信號(hào)可打上時(shí)間標(biāo)志。 ......

說明：
為二進(jìn)制信號(hào)的變化提供了時(shí)間標(biāo)志。在ET 200M中直接標(biāo)記時(shí)間，由此可通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)來(lái)選擇對(duì)哪些信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。這樣信號(hào)變化可在10毫秒內(nèi)獲取?？赏ㄟ^作為使用模塊的函數(shù)的通道設(shè)置上升或下降沿的判斷。每個(gè)站zui多有128個(gè)信號(hào)可打上時(shí)間標(biāo)志。

1.函數(shù)：
IM153-2捕獲二進(jìn)制信號(hào)的變化，給它們標(biāo)志上時(shí)間并以zui多20條消息將此信息存放到數(shù)據(jù)記錄中。當(dāng)可獲取數(shù)據(jù)記錄時(shí)，IM153-2觸發(fā)一個(gè)過程中斷。FB TIMESTMP保存包含時(shí)間標(biāo)志的信息以便協(xié)調(diào)和執(zhí)行對(duì)OB1中已標(biāo)志時(shí)間的值的讀取和MESSAGES到信息緩沖中的保存。如果 可獲取多個(gè)數(shù)據(jù)記錄，zui早的zui先讀出。如果在塊輸入中設(shè)置了TIMECONV位，F(xiàn)B TIMESTMP會(huì)將所有的時(shí)間標(biāo)志從ISP格式轉(zhuǎn)換為DATE_AND_TIME (DT)格式。

如果參數(shù)BUFRDY = TRUE，那么信息緩沖中的信息就會(huì)被用戶程序處理，例如，被傳送到接收器(HMI設(shè)備，打印機(jī))。現(xiàn)有信息數(shù)量在參數(shù)MSG_QTY中顯示。處理后，用戶程序必須復(fù)位BUFRDY來(lái)釋放信息緩沖以存儲(chǔ)新的信息。
參數(shù)BUFNOTREAD顯示了接收到的過程中斷次數(shù)，收到中斷時(shí)，F(xiàn)B TIMESTMP沒有從IM153-2讀取任何數(shù)據(jù)記錄。如BUFNOTREAD = 15，則IM153-2中的所有數(shù)據(jù)記錄已滿。IM153-2不再檢測(cè)任何信號(hào)變化且信息會(huì)丟失。

2.要求：
只能在組態(tài)中使用支持二進(jìn)制信號(hào)的時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)和時(shí)間標(biāo)志的FB TIMESTMP。 可見如下內(nèi)容：

CPU：

• 可轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間信息的CPU 4xx和CP443-5(從6GK7443-5DX02-0XE0起)
  或

• 可轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間信息的CPU 4xx(例如從固件版本3.0起的CPU416-2 DP)

分布式I/O：

• 啟動(dòng)模塊IM153-2，支持帶時(shí)間標(biāo)志的冗余(從6ES7153-2AA02固件版本V1.2.3起(發(fā)布10))
  或 

• IM153-2 FO，支持帶內(nèi)置FOC接口的冗余(從6ES7153-2AB01固件版本V1.2.3起(發(fā)布9))

• 數(shù)字輸入SM321(6ES7321-7BH00-0AB0)隔離的16DE，直流24V，過程中斷，診斷
   或

• 數(shù)字輸入SM321(6ES7321-7BH00-0AB0)隔離的16DE，直流24V，NAMUR，支持診斷，帶FOC函數(shù)

3.組態(tài)：
對(duì)于每個(gè)IM153-2，使用FB TIMESTMP的單獨(dú)實(shí)例。在塊輸入LADDR中，輸入在硬件配置中設(shè)置的IM153-2的邏輯地址(診斷地址)。如果在操作中改變了地址，塊就會(huì)刪除以前存儲(chǔ)的過程中斷數(shù)據(jù)。

如果在“S7-compatible”模式中使用了DP主站，請(qǐng)?jiān)趬K輸入LADDR2中輸入與LADDR相同的值。如果使用“DPV1”操作模式，那么在LADDR2中輸入IM153-2的2號(hào)槽的診斷地址。

調(diào)用OB：
在以下OB中，F(xiàn)B TIMESTMP必須以相同的實(shí)例調(diào)用：

• OB1(周期程序)或作為選擇的時(shí)間中斷OB(OB30到OB38)
• OB86(子機(jī)架故障)
• OB100(啟動(dòng))；如果使用其它啟動(dòng)OB(OB101，OB102)，也必須在那里調(diào)用 塊
• OB40或–如果在硬件配置中可選擇–也可以是另一個(gè)過程中斷OB(OB41到OB47)

FB TIMESTMP參數(shù)只能在程序的循環(huán)部分提供和處理。否則，無(wú)法消除零星丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。

如果使用CFC，塊會(huì)自動(dòng)地在OB1，OB40，OB86和OB100中建立。

4.啟動(dòng)特性：

IM153-2
在啟動(dòng)/重啟/冷啟動(dòng)時(shí)，IM153-2會(huì)再次為那些啟動(dòng)前被占用但還未取回的數(shù)據(jù)記錄發(fā)出過程中斷。

IM153-2總是在*個(gè)空閑數(shù)據(jù)記錄中輸入以下信息：

• 特殊信息“Begin startup data”
• 發(fā)生在CPU停止前的信號(hào)變化(“coming”或“going”，根據(jù)邊沿參數(shù)的設(shè)置)
•  所有要進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記的二進(jìn)制信號(hào)的當(dāng)前信號(hào)狀態(tài)(“coming”或“going”，根據(jù)邊沿參數(shù)的設(shè)置)
• 特殊信息“End startup data”

FB TIMESTMP
如果FB TIMESTMP在啟動(dòng)OB(OB100，OB101，OB102)中被調(diào)用，則它會(huì)刪除所有存儲(chǔ)的過程中斷并復(fù)位BUFRDY。如果還有已知的被中斷但還未讀出的數(shù)據(jù)記錄， 則會(huì)設(shè)置MSGLOST(信息丟失)為TRUE。用戶程序必須復(fù)位MSGLOST。

5.錯(cuò)誤行為：

OB86中的FB TIMESTMP的行為(模塊故障)
如果FB TIMESTMP在OB86中被調(diào)用而且事件來(lái)自相關(guān)的IM153-2，那么它的反應(yīng)象在啟動(dòng)一樣。例如，故障和IM153-2返回及DP主站返回。

FB TIMESTMP
如果FB TIMESTMP在讀取數(shù)據(jù)記錄時(shí)檢測(cè)到不可恢復(fù)的錯(cuò)誤，會(huì)將READERR參數(shù)設(shè)為TRUE。為了進(jìn)一步分析，在READSTATUS參數(shù)中返回SFC59的值。由于FB TIMESTMP在下一周期中可能讀取另一條數(shù)據(jù)記錄，READERR和READSTATUS只對(duì)一個(gè)周期有效。因此應(yīng)該將其提供給用戶程序中的相應(yīng)處理。

如果當(dāng)DP主站故障時(shí)讀取數(shù)據(jù)記錄，塊發(fā)出READERR = 80B2h(“組態(tài)的槽位未被占有”)。

6.使用帶時(shí)間標(biāo)志的多路ET 200M：
每個(gè)站要求獨(dú)立的信息緩沖。如果所有站的數(shù)據(jù)要以時(shí)間順序傳送到上層系統(tǒng)中，那么用戶程序必須將緩沖中的條目以正確的時(shí)間順序發(fā)送到上層系統(tǒng)(連接伙伴)。整個(gè)數(shù)據(jù)流控制必須也是由用戶程序處理的。這樣，比如有信息浪涌時(shí)，必須由CPU內(nèi)的中間緩沖或提高到連接伙伴的發(fā)送速率來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。

7.冗余：
在H系統(tǒng)帶兩個(gè)IM153-2的情況下，會(huì)有關(guān)于時(shí)間標(biāo)記的冗余，如果

• 兩個(gè)IM153-2間的通信是運(yùn)行在K總線上的
• 主動(dòng)的和被動(dòng)的IM153-2的更新完成無(wú)誤。

時(shí)間標(biāo)記在主動(dòng)和被動(dòng)IM153-2之間的切換中會(huì)被中斷。中斷周期由特殊信息“Switchover for redundancy Begin/End”來(lái)指示的。
通常主動(dòng)IM153-2通知被動(dòng)IM153-2當(dāng)前的I/O狀態(tài)。如果這一通信發(fā)生故障 ，會(huì)發(fā)出特殊信息“Loss of redundancy information outgoing”。只要主動(dòng)和被動(dòng)IM153-2間的通信一恢復(fù)，就發(fā)出特殊信息“Loss of redundancy information outgoing”。不能進(jìn)行隨后的比較，是因?yàn)樵贗M153-2故障時(shí)的切換會(huì)導(dǎo)致信息的丟失。

ET200Pro系列產(chǎn)品做為西門子分布式IO系列產(chǎn)品中的一種，具有zui高IP67的防護(hù)等級(jí)，成為特殊行業(yè)應(yīng)用的主要產(chǎn)品之一。同時(shí)，ET200Pro還提供了故障安全模板：F-DI/F-DO以及電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）、故障安全型變頻器（F-FC）等，滿足了行業(yè)中的故障安全應(yīng)用的需求。本文將主要介紹ET200Pr*安全型變頻器的調(diào)試和使用的方法。

1 ET200Pr*安全系統(tǒng)介紹
與ET200S系統(tǒng)類似，ET200Pro也提供了全系列的故障安全模板。
1) 故障安全型輸入/輸出模板（F-DI/F-DO）
ET200Pro的故障安全型輸入/輸出的模板的使用與ET200M，ET200S等分布式IO的安全模板使用方法相同。
2）電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）
ET200Pro的電機(jī)啟動(dòng)器模板（MotorStarter）中，提供了一些特殊的模板，比如F-RSM和ASM-400，電機(jī)啟動(dòng)器模板（MotorStarter）如果配合F-RSM和ASM-400使用可以達(dá)到SIL3(Cat.4)的安全等級(jí)（圖1）。

圖1 故障安全型電機(jī)啟動(dòng)器（MotorStarter）系統(tǒng)配置(Cat.4)

具體配置列表請(qǐng)參照手冊(cè)：SIMATIC ET 200pro Motor starters

3）故障安全型變頻器（F-FC）
ET200Pro F-FC是一款嵌入在ET200Pro系統(tǒng)中的緊湊型的故障安全型變頻器。工作電壓為3 AC 400V 50/60Hz，連接3相交流電機(jī)，zui大1.1KW，溫度允許的情況下，可以連接1.5KW電機(jī)。
該變頻器可以通過PROFIBUS/PROFINET的接口模板進(jìn)行連接調(diào)試，也可以使用光纖轉(zhuǎn)串口的電纜進(jìn)行連接。
ET200Pro變頻器需要與前面提到的電機(jī)啟動(dòng)模塊中的特殊模塊一起使用來(lái)對(duì)其關(guān)斷信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，因而系統(tǒng)中需要F-Switch 或F-RSM（圖2）。

圖2 故障安全變頻器與F-RSM的配置

其中主要的模板包括：
③接口模板
可以連接變頻器模板的接口模板包括：
1) IM154-4 PN HF Cu V6.0 (6ES7 154-4AB10-0AB0)
2) IM154-2 DP HF (6ES7 154-2AA00-0AB0)
④F-RSM或者F-SWITCH
⑤故障安全型變頻器（F-FC）
⑥終端模塊

2 ET200Pro F-FC的調(diào)試方法
ET200Pro F-FC的組態(tài)可以通過Step7軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但變頻器模板的調(diào)試工具需要用到DriveES（或者Starter、MotionScout）等軟件。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch，則需要MotorStarter ES軟件來(lái)設(shè)置相關(guān)Switch的參數(shù)。

2．1 Step7的組態(tài)
（1）新建一個(gè)S7 300站，這里選擇CPU 317F-2 PN/DP做為F主機(jī)，IM154-4 PN HF Cu V6.0做為F設(shè)備。（圖3）

圖3 新建S7 300站

硬件組態(tài)中，添加F-RSM；由于ET200Pro F-FC沒有Profisafe報(bào)文，因而只能添加標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文F-FC 1.1/1.5KW Standard egram1。(圖4)

圖4 添加硬件

分別雙擊兩個(gè)模板，打開屬性框，將診斷選項(xiàng)使能。

（2）雙擊CPU，設(shè)置CPU的參數(shù)。

選擇F 參數(shù)，為故障安全程序設(shè)置密碼（圖5），防止有未經(jīng)*的人修改F程序。

圖5 設(shè)置F程序的密碼

選擇“Protection”，設(shè)定CPU程序的訪問保護(hù)密碼，同時(shí)將“CPU contains safety program”激活（圖6）。

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圖6 保護(hù)選項(xiàng)

保存編譯后，我們可以看到在Step7的Block下，出現(xiàn)了一些相關(guān)F系統(tǒng)的功能塊，但由于ET200Pro F-FC沒有Profisafe的報(bào)文，因而這里實(shí)際上并沒有關(guān)于ET200Pro F-FC的F系統(tǒng)塊，這也是ET200Pro F-FC與ET200S F-FC或者G120F、S120F的不同之處，因而ET200Pro F-FC的安全功能是通過F-RSM或F-Switch來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
至于如何建立Step7的F程序，這里不再詳細(xì)介紹，請(qǐng)參考相關(guān)手冊(cè)。

2．2 F-FC的調(diào)試
ET200Pro F-FC的調(diào)試需要用到Drive的一些軟件。通過Step7界面，雙擊變頻器模板，則可以打開相應(yīng)的調(diào)試軟件的界面。

（1） 雙擊打開調(diào)試界面，選擇“在線”。

圖7 選擇在線連接到F-FC

如果無(wú)法在線操作，則檢查“Option”菜單下的“Set PG/PC interface”的設(shè)置，選擇合適的接口用于連接F-FC。

（2） 選擇“上載”，將系統(tǒng)配置自動(dòng)上傳到PG。

圖8 上傳參數(shù)

在“Functions”下選擇“Safety Integrated”進(jìn)行安全功能的設(shè)置。注意這個(gè)選項(xiàng)只有在“在線”的模式下才可以操作。

圖9 選擇安全功能設(shè)置

（3） 打開設(shè)定界面，可以看到ET200Pro F-FC提供3種安全功能：
STO、SS1和SLS。
在ET200Pro F-FC的內(nèi)部，有兩條F功能總線“Safety busbar G1” 和“Safety busbar G2”。可以通過“Enables”選擇這兩條安全總線回路中的安全功能。如圖10所示，由于F-RSM只提供一個(gè)安全回路開關(guān)(F0)，故這里只選擇了“Safety busbar G1”的SLS（F0）。如果系統(tǒng)中使用了F-Switch，則可以設(shè)置兩個(gè)安全功能回路。

圖10 選擇安全功能

（4） 分別設(shè)定安全功能的參數(shù)

STO：安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。該功能激活后，變頻器內(nèi)部的電源被切斷，電機(jī)進(jìn)入自由停車狀態(tài)。（圖11）

圖11 STO的參數(shù)設(shè)置界面

這里的設(shè)置都是關(guān)于安全回路測(cè)試的：當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常時(shí)，是否進(jìn)行回路測(cè)試，用來(lái)保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，以及及時(shí)檢查系統(tǒng)錯(cuò)誤。T=8小時(shí)的設(shè)置也是保證系統(tǒng)的自檢測(cè)的時(shí)間。
SS1:安全停車指令1。當(dāng)SS1被激活時(shí)，系統(tǒng)按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行停車。否則進(jìn)入故障狀態(tài)，并zui終進(jìn)入STO。

圖12 SS1的參數(shù)設(shè)置界面

Standstill:截止頻率。當(dāng)停車過程中，頻率達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入STO狀態(tài)。
Tr：停車時(shí)間設(shè)定；
Tv: 延時(shí)監(jiān)控時(shí)間。超出該設(shè)定值，變頻器進(jìn)入故障狀態(tài)，同時(shí)馬上進(jìn)入STO狀態(tài)。

SLS：安全限速。安全限速有4種模式，分別對(duì)應(yīng)4種安全限速的動(dòng)作。這里需要定義安全限速的設(shè)定值“Setpoint”，上限值“Upper limit”和選擇模式。

圖13 SLS的參數(shù)設(shè)置界面

參數(shù)設(shè)定和修改都需要“Accept settings”才能生效。這里需要輸入密碼和進(jìn)行驗(yàn)證。

圖14 參數(shù)修改和生效

2．3 F-RSM的調(diào)試

ET200Pro F-FC的F功能需要通過F-RSM或者F-Switch來(lái)實(shí)現(xiàn)（見圖15），因而需要對(duì)F-RSM進(jìn)行設(shè)置。

圖15 ET200Pro F-FC與F-RSM/F-Switch的配置原理圖

（1）F-RSM的連線

圖16 F-RSM組件

其內(nèi)部原理圖為：

圖17 F-RSM的原理圖

F-RSM內(nèi)部為一個(gè)3TK2841的安全繼電器，其中輸入端子為IN1/IN2，可以用于連接急停按鈕；IN3做為3TK2841的“monitered START”輸入端，當(dāng)選擇“自動(dòng)啟動(dòng)”時(shí)，該端子可以不接。
輸出“OUT”做為3TK3841的功能輸出連接端子，內(nèi)部busbar總線將“F0”輸出到F-FC,做為安全功能的激活信號(hào)。

a.IN1可以連接一個(gè)單通道或者雙通道的“急停”信號(hào)，其端子接線方式為：

圖18 IN1的連接

b.“Start”信號(hào)的接線方式： c. “OUT”信號(hào)的接線：

                

圖19 啟動(dòng)信號(hào)的連接                 圖20 輸出信號(hào)的連接

單通道以及雙通道的選擇，自動(dòng)啟動(dòng)與手動(dòng)啟動(dòng)的選擇是通過切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)的：

圖21 選擇開關(guān)的模式設(shè)置

（2） 激活安全功能
當(dāng)急停信號(hào)為“1”時(shí)，系統(tǒng)正常工作，此時(shí)“F0”狀態(tài)為“1”。當(dāng)急停被按下時(shí)，表示系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況，應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)相應(yīng)的安全功能，此時(shí)“F0”變?yōu)?ldquo;0”，此時(shí)，應(yīng)通過busbar將F0信號(hào)傳送至F-FC，變頻器激活相應(yīng)的安全功能。

注意：系統(tǒng)中的F-RSM的供電是通過電源端子提供的，因而在連接接口模板的電源端子時(shí)，應(yīng)當(dāng)連接兩路電源（DC 24V），否則F-RSM內(nèi)部的3TK2841處于失電狀態(tài)，從其運(yùn)行燈的狀態(tài)可以判斷該路電源是否有連接（圖22）。

圖22 電源的連接

6EP1332-2BA10
6EP1333-2AA01
6EP1333-2BA01
6EP1334-2AA01
6EP1334-2BA01
6EP1971-1AA01
6ES5728-8MA11
6ES7211-0AA23-0XB0
6ES7211-0BA23-0XB0
6ES7212-1AB23-0XB0
6ES7212-1BB23-0XB0
6ES7214-1AD23-0XB0
6ES7214-1BD23-0XB0
6ES7214-2AD23-0XB0
6ES7214-2AS23-0XB0
6ES7214-2BD23-0XB0
6ES7216-2AD23-0XB0
6ES7216-2BD23-0XB0
6ES7221-1BF22-0XA0
6ES7221-1BH22-0XA0
6ES7221-1EF22-0XA0
6ES7222-1BD22-0XA0
6ES7222-1BF22-0XA0
6ES7222-1EF22-0XA0
6ES7222-1HD22-0XA0
6ES7222-1HF22-0XA0
6ES7223-1BF22-0XA0
6ES7223-1BH22-0XA0
6ES7223-1BL22-0XA0
6ES7223-1BM22-0XA0
6ES7223-1HF22-0XA0
6ES7223-1PH22-0XA0
6ES7223-1PL22-0XA0
6ES7223-1PM22-0XA0
6ES7231-0HC22-0XA0
6ES7231-0HF22-0XA0
6ES7231-7PB22-0XA0
6ES7231-7PD22-0XA0
6ES7232-0HB22-0XA0
6ES7232-0HD22-0XA0
6ES7235-0KD22-0XA0
6ES7241-1AA22-0XA0
6ES7253-1AA22-0XA0
6ES7272-0AA30-0YA0
6ES7272-1AA10-0YA0
6ES7272-1AF00-7AA0
6ES7272-1BF00-7AA0
6ES7274-1XF00-0XA0
6ES7274-1XH00-0XA0
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