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西門子FM452控制器模塊 6ES74521AH000AE0

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廣州鴻懿電氣設(shè)備有限公司工程師：*

廣州鴻懿24小時(shí)商務(wù)

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西門子FM452控制器模塊 6ES74521AH000AE0

冗余原理

S7-400H 按“熱備份”模式下的主動(dòng)冗余原理工作（發(fā)生故障時(shí)執(zhí)行無(wú)反應(yīng)的自動(dòng)切換）。根據(jù)該原理，在*運(yùn)行期間，兩個(gè)子單元都處于激活狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，未發(fā)生故障的設(shè)備獨(dú)自接管過(guò)程控制。

為確保平穩(wěn)接管，必須通過(guò)*控制器鏈路實(shí)現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)交換。

在故障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會(huì)自動(dòng)保留：

相同的用戶程序
相同的數(shù)據(jù)塊
相同的過(guò)程映像內(nèi)容
相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、位存儲(chǔ)器等

這意味著，這兩個(gè)設(shè)備始終保持在狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時(shí)獨(dú)立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時(shí)，這會(huì)帶來(lái)以下結(jié)果：

在*的運(yùn)行期間，兩個(gè)模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時(shí)，將通過(guò)兩個(gè)模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個(gè)傳感器）的信號(hào)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較并提供給用戶以作為用于進(jìn)一步處理的統(tǒng)一值。采用冗余輸出時(shí)，由用戶程序計(jì)算的值通過(guò)兩個(gè)模塊進(jìn)行輸出。
發(fā)生故障時(shí)（例如，兩個(gè)輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對(duì)有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號(hào)，僅未受影響的模塊繼續(xù)運(yùn)行。在線進(jìn)行修復(fù)之后，將再次對(duì)兩個(gè)模塊尋址。

同步

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)反應(yīng)切換，需要對(duì)兩個(gè)子單元進(jìn)行同步。

S7-400H 遵循“時(shí)間驅(qū)動(dòng)的同步”工作原理。

每當(dāng)子單元中發(fā)生可能導(dǎo)致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時(shí)，都會(huì)執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時(shí)：

直接訪問(wèn) I/O
中斷、報(bào)警
更新用戶時(shí)間
通過(guò)通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過(guò)操作系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行的，可在編程階段將其忽略。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。自檢涉及以下方面：

*控制器的連接
*處理單元
處理器/ASIC
存儲(chǔ)器

報(bào)告每個(gè)檢測(cè)到的故障。

啟動(dòng)時(shí)自檢

啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)子單元都會(huì)完整執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)操作期間的自檢

完整的自檢分布在多個(gè)循環(huán)中。每個(gè)循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實(shí)際控制器所承受的負(fù)荷不是很大。

組態(tài)、編程

S7-400H 的編程與 S7-400 類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

對(duì) S7-400H 編程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O 模塊的組態(tài)

硬件組態(tài)時(shí)，用戶必須通過(guò) HW Config 相互形成冗余的模塊。只需要在冗余模式下運(yùn)行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個(gè)模塊。在用戶程序中，應(yīng)訪問(wèn)具有zui低地址的模塊。第二個(gè)地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程*相同。與非冗余 I/O 之間的*差別是塊庫(kù)中的兩個(gè)函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開(kāi)始處和結(jié)束處調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)塊。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫(kù)已作為標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)集成到 STEP 7 中。

S7-400H

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

要求等級(jí) AK 1 至 AK 6，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
安全要求等級(jí) SIL 1 至 SIL 3，根據(jù) IEC 61508
Cat1 至 Cat4，根據(jù) EN 954-1

操作模式

S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中，并包含在故障安全信號(hào)模塊中。

信號(hào)模塊通過(guò)差異分析和測(cè)試信號(hào)注入來(lái)監(jiān)控輸出和輸入信號(hào)。

通過(guò)定期自檢、命令測(cè)試以及按時(shí)間順序執(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運(yùn)行是否正常。此外，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請(qǐng)求，還可以檢查 I/O 狀況。

若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)。

F-Runtime 許可證

必須將 F-Runtime 許可證加載到 CPU 上以運(yùn)行 S7-400F/FH。每個(gè) S7-400F/FH 都需要一份許可證。

編程

S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。非故障安全工廠部分的用戶程序可用成熟可靠的編程工具（如 STEP 7）來(lái)創(chuàng)建。

S7 F Systems 可選軟件包

編程安全相關(guān)的程序段時(shí)，需要使用可選軟件包“S7 F Systems”。該軟件中包括創(chuàng)建 F 程序所需的全部函數(shù)和塊。

對(duì)于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來(lái) F 庫(kù)中的函數(shù)塊并進(jìn)行互連。使用 CFC 可以簡(jiǎn)化工廠的組態(tài)和編程工作，由于工廠范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡(jiǎn)了驗(yàn)收測(cè)試。無(wú)需使用額外工具，程序員就可以*專注于安全相關(guān)應(yīng)用程序。

6ES74521AH000AE0

廣州鴻懿電氣設(shè)備有限公司西門子工控設(shè)備銷售區(qū)域列表：

直轄市：北京_重慶_天津_上海

河北?。?/strong>_石家莊_唐山_秦皇島_邯鄲_邢臺(tái)保定_張家口_承德_滄州_廊坊_衡水

山西省：_太原_大同_陽(yáng)泉_長(zhǎng)治_晉城_朔州_晉中_運(yùn)城_忻州_臨汾_呂梁

內(nèi)蒙古?。?/strong>_呼和浩特_包頭_烏海_赤峰_通遼_鄂爾多斯_呼倫貝爾_巴彥淖爾盟_興安盟_錫林郭勒盟和滿洲里?。篲阿拉善盟 _烏蘭察布盟_二連浩特

遼寧?。?/strong>_沈陽(yáng)_大連_鞍山_撫順_本溪_丹東_錦州_營(yíng)口_阜新_遼陽(yáng)_盤錦_鐵嶺_朝陽(yáng)_葫蘆島

吉林省：_長(zhǎng)春_吉林_四平_遼源_通化_白山_松原_白城_延邊朝鮮族自治州

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PLC程序改造繼電器控制的Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制電路

提示：

正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組接成三角形的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，在需要降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，可采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)的方法進(jìn)行空載或輕載啟動(dòng)。其方法是啟動(dòng)時(shí)先將定子繞組接成星形，進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組改接成三角形，使電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。繼電器控制的Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制電路原理圖如圖2-90所示。圖2-90 繼電

圖2-90 繼電器控制的Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制電路原理圖

該線路由3個(gè)接觸器、1個(gè)熱繼電器、1個(gè)時(shí)間繼電器和2個(gè)按鈕組成。時(shí)間繼電器KT用作控制Y-△形降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)間和完成Y-△自動(dòng)切換。設(shè)計(jì)PLC程序改造繼電器控制的Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制電路是艾特貿(mào)易網(wǎng)小編為本文主要解決的問(wèn)題。

一、指令介紹

(1) MC（主控指令）用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接。執(zhí)行MC后，左母線移到MC觸點(diǎn)的后面。

(2) MCR（主控復(fù)位指令表）是MC指令的復(fù)位指令，即利用MCR指令恢復(fù)原左母線的位置。

在編程時(shí)常會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，多個(gè)線圈同時(shí)受一個(gè)或一組觸點(diǎn)控制，如果在每個(gè)線圈的控制電路中都串入同樣的觸點(diǎn)，將占用很多存儲(chǔ)單元，使用主控指令就可以解決這一問(wèn)題。MC、MCR指令的使用如圖2-91所示，利用MCN0 M100實(shí)現(xiàn)左母線右移，使Y0、Y1都在X0的控制之下，其中N0表示嵌套等級(jí)，在無(wú)嵌套結(jié)構(gòu)中N0的使用次數(shù)無(wú)限制；利用MCRN0恢復(fù)到原左母線狀態(tài)。如果X0斷開(kāi)則會(huì)跳過(guò)MC、MCR之間的指令向下執(zhí)行。

圖2-91 MC、MCR指令的使用

圖2-92 MC指令的嵌套

MC、MCR指令的使用說(shuō)明如下。

(1) MC、MCR指令的目標(biāo)元件為Y和M，但不能用特殊輔助繼電器。MC占3個(gè)程序步，MCR占2個(gè)程序步。

(2)主控觸點(diǎn)在梯形圖中與一般觸點(diǎn)垂直，如圖2-91中的M100。主控觸點(diǎn)是與左母線相連的常開(kāi)觸點(diǎn)，是控制一組電路的總開(kāi)關(guān)。與主控觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)必須用LD指令。

(3) MC指令的輸入觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，在MC和MCR之內(nèi)的積算定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、用復(fù)位/置位指令驅(qū)動(dòng)的元件保持其之前的狀態(tài)不變。非積算定時(shí)器和計(jì)數(shù)器、用OUT指令驅(qū)動(dòng)的元件將復(fù)位，在圖2-90中當(dāng)X0斷開(kāi)，Y0和Y1即變?yōu)镺FF。

(4)在一個(gè)MC指令區(qū)內(nèi)若再使用Mc指令稱為嵌套。嵌套級(jí)數(shù)zui多為8級(jí)，編號(hào)按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7順序增大，每級(jí)的返回用對(duì)應(yīng)的MCR指令，從編號(hào)大的嵌套級(jí)開(kāi)始復(fù)位，如圖2-92所示。

二、設(shè)計(jì)Y-△啟動(dòng)控制程序

1．分析設(shè)計(jì)

PLC編程控制要求：按下啟動(dòng)按鈕(X2)時(shí)，電源控制接觸器(Y0)和Y控制接觸器(Y1)得電吸合，電動(dòng)機(jī)星形啟動(dòng)，延時(shí)4s后，Y控制接觸器斷開(kāi)，△控制接觸器(Y2)得電吸合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入正?！鬟\(yùn)行。當(dāng)按下停止按鈕(X1)或熱繼電器觸點(diǎn)(X3)動(dòng)作時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。要再次扁動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接按下啟動(dòng)按鈕即可（當(dāng)過(guò)載保護(hù)時(shí)需等保護(hù)觸點(diǎn)復(fù)位后方可）。

2．輸入/輸出(I/O)分配表

輸入/輸出分配表見(jiàn)表2-7。

表2-7 Y-△降壓?jiǎn)?dòng)PLC控制輸入/輸出分配表

3．畫(huà)出輸入/輸出(I/O)接線圖

用FX2N-48型可編程序控制器實(shí)現(xiàn)三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)的輸入/輸出接線，如圖2-93所示。

圖2-93 接線圖

圖中輸入側(cè)的電池符號(hào)實(shí)際接線時(shí)可直接與PLC自帶的24V直流電源相連接。

4．根據(jù)控制要求編寫(xiě)PLC程序

按照上述要求編制梯形圖，如圖2-94所示。

圖2-94 Y-△降壓?jiǎn)?dòng)PLC梯形圖

工作過(guò)程分析如下：按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，輸入繼電器X0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，并通過(guò)主控觸點(diǎn)(M100常開(kāi)觸點(diǎn))自鎖，輸出繼電器Y1接通，接觸器KM3得電吸合，接著Y0接通，接觸器KM1得電吸合，電動(dòng)機(jī)在Y接線方式下啟動(dòng)；同時(shí)定時(shí)器T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)8s后T0動(dòng)作，使Y1斷開(kāi)，Y1斷開(kāi)后，KM3失電，互鎖解除，使輸出繼電器Y2接通，接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)在△接線方式下運(yùn)行。

三、擴(kuò)展應(yīng)用

1．Y-△降壓?jiǎn)?dòng)可逆運(yùn)行電路

根據(jù)要求設(shè)計(jì)如圖2-95所示三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)可逆運(yùn)行的PLC控制線路梯形圖程序。

(1)分配輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，見(jiàn)表2-8。

圖2-95 Y-△降壓?jiǎn)?dòng)可逆運(yùn)行電路

表2-8 輸入/輸出點(diǎn)分配表

(2)根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配，畫(huà)出PLC的接線圖，如2-95 (b)所示。

(3)設(shè)計(jì)的梯形圖如圖2-96 (a)所示，當(dāng)按下SB1時(shí)，X0接通，驅(qū)動(dòng)Y0、Y2動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M作正向Y減壓?jiǎn)?dòng)，3s后，Y2斷開(kāi)，Y3接通，電動(dòng)機(jī)M轉(zhuǎn)入△形全壓運(yùn)行。同理要分析反向運(yùn)行。這里的常閉觸點(diǎn)X0、X1起到按鈕互鎖的作用，常閉觸點(diǎn)Y0、Y1和Y2、Y3分別起到接觸器互鎖的作用。

圖2-96 Y-△啟動(dòng)的可逆運(yùn)行電動(dòng)機(jī)程序

如圖2-96 (a)所示的梯形圖的設(shè)計(jì)采用了堆棧指令，也可以用主控指令實(shí)現(xiàn)，如圖2-96 (b)所示。

2．自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制電路

接觸器控制的自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制電路如圖2-97所示。

圖2-97 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制電路

(1)分配輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，見(jiàn)表2-9。

表2-9 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)