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 西门子PLC分布式I/O ET200M故障诊断
　　在控制系统中，如果遇到西门子PLC与远程分布式I/O模块通讯故障时，可以按照如下方法进行检查：
　　1. 检查DP通讯电缆和DP接头是否有问题，DP接头是否正确连接。如果系统中有多个ET200M，需要将个和后一个DP接头的终端电阻拨到ON，其他的DP接头的终端电阻拨到OFF；
　　2. 检查ET200M的电源是否正常，主控制PLC和ET200M之间需要接口模块IM153来进行通讯连接；这是需要确认IM153模块的24V供电是否正常，是否有电压不足的情况出现；
　　3. 每一个远程分布式I/O ET200M都有一个固定的通讯地址，这个地址在硬件IM153上是拨码开关的形式，而在软件组态中，需要注意软件中的地址设定要和拨码开关的地址一致，另外系统中的所有地址不能出现重复的情况；
　　4. 由于通讯的长度和通讯的波特率有对应关系，在通讯距离较长的情况下，通讯波特率不能过高。这时候用户可以适当降低系统的通讯速率，以提高通讯过程的稳定性；
　　5. 主控PLC可分布式I/O模块ET200M之间的通讯电缆附近是否有干扰源，如：变频器，大功率电机等。这些干扰源会对通讯过程造成影响，用户在进行电缆布线时，需要考虑干扰的情况。

西门子模块最高频率是变频器-电动机系统可以运行的最高频率。由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定。基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电定电压设定。转矩类型指的是负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的V/f类型图和负载的特点，选择其中的一种类型。我们根据电机的实际情况和实际要求，最高频率设定为83.4Hz，基本频率设定为工频50Hz。负载类型：50Hz以下为恒转矩负载，50~83.4Hz为恒功率负载。

2.如何调整启动转矩

西门子模块调整启动转矩是为了改善变频器启动时的低速性能,使电机输出的转矩能满足生产启动的要求。 在异步电机变频调速系统中,转矩的控制较复杂.在低频段,由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持V/f为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩。可是，漏阻抗的影响不仅与频率有关，还和电机电流的大小有关，准确补偿是很困难的。近年来国外开发了一些能自行补偿的变频器，但所需计算量大，硬件、软件都较复杂，因此一般变频器均由用户进行人工设定补偿。针对我们所使用的变频器，转矩提升量设定为1%~5%之间比较合适。

3. 如何设定加、减速时间 电机的运行方程式：

式中：Tt为电磁转矩；T1为负载转矩 电机加速度dw/dt取决于加速转矩（Tt,T1），而变频器在启、制动过程中的频率变化率则由用户设定。若电机转动惯量J、电机负载变化按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是按经验选定加、减速时间设定。若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间；若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间；另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启、制动时。我们将加速时间设定为15s,减速时间设定为5s。

4 .频率跨跳 V/f控制的变频器驱动异步电机时，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，在电机轻载或转动量较小时更为严重。因此变通变频器均备有频率跨跳功能，用户可以根据系统出现振荡的频率点，在V/f曲线上设置跨跳点及跨跳点宽度。当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统正常运行。

5 过负载率设置 该设置用于变频器和电动机过负载保护。

当变频器的输出电流大于过负载率设置值和电动机额定电流确定的OL设定值时，变频器则以反时限特性进行过负载保护（OL），过负载保护动作时变频器停止输出。 2.6 电机参数的输入 变频器的参数输入项目中有一些是电机基本参数的输入，如电机的功率、额定电压、额定电流、额定转速、极数等。这些参数的输入非常重要，将直接影响变频器中一些保护功能的正常发挥，一定要根据电机的实际参数正确输入，以确保变频器的正常使用。

四.变频器在调试与使用过程中经常遇到的问题

1.)其中过电压现象最为常见。 过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情况采取相应的对策。

2、)过电压的产生与再生制动所谓变频器的过电压，是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压，集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时，变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。

若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。在过电压发生时，直流母线上的储能电容将被充电，当电压上升至700V左右时，（因机型而异）变频器过电压保护动作。造成过电压的原因主要有两种：电源过电压和再生过电压。

电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。而现在大部分变频器的输入电压最高可达460V，因此，电源引起的过电压极为少见。本文主要讨论的问题是再生过电压。产生再生过电压主要有以下原因：当大GD2（飞轮力矩）负载减速时变频器减速时间设定过短；电机受外力影响（风机、牵伸机）或位能负载（电梯、起重机）下放。由于这些原因，使电机实际转速高于变频器的指令转速，也就是说，电机转子转速超过了同步转速，这时电机的转差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。所以电动机实际上处于发电状态，负载的动能被“再生”成为电能。再生能量经逆变部续流二极管对变频器直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反，为制动转矩，因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。换句话说，消除了再生能量，也就提高了制动转矩。如果再生能量不大，因变频器与电机本身具有20%的再生制动能力，这部分电能将被变频器及电机消耗掉。若这部分能量超过了变频器与电机的消耗能力，直流回路的电容将被过充电，变频器的过电压保护功能动作，使运行停止。为避免这种情况的发生，必须将这部分能量及时的处理掉，同时也提高了制动转矩，这就是再生制动的目的。

3、)过电压的防止措施： 由于过电压产生的原因不同，因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电压现象，如果对停车时间或位置无特殊要求，那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。所谓自由停车即变频器将主开关器件断开，让电机自由滑行停止。如果对停车时间或停车位置有一定的要求，那么可以采用直流制动（DC制动）功能。直流制动功能是将电机减速到一定频率后，在电机定子绕组中通入直流电，形成一个静止的磁场。电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩，使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中，因此这种制动又称作能耗制动。在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。这种制动方法效率仅为再生制动的30-60％，制动转矩较小。由于将能量消耗于电机中会使电机过热，所以制动时间不宜过长。而且直流制动开始频率，制动时间及制动电压的大小均为人工设定，不能根据再生电压的高低自动调节，因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压，只能用于停车时的制动。对于减速（从高速转为低速，但不停车）时因负载的GD2（飞轮转矩）过大而产生的过电压，可以采取适当延长减速时间的方法来解决。其实这种方法也是利用再生制动原理，延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器的充电速度，使变频器本身的20%的再生制动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）而使电机处于再生状态的负载，因其正常运行于制动状态，再生能量过高无法由变频器本身消耗掉，因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。再生制动与直流制动相比，具有较高的制动转矩，而且制动转矩的大小可以跟据负载所需的制动力矩（即再生能量的高低）由变频器的制动单元自动控制。因此再生制动适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩

● 重要的标准和认证
● 常规技术规范
常规技术规范
常规技术规范包含如下内容：当在 ET 200S 中安装时，故障安全模块必须符合的标准和
测试值、故障安全模块的测试标准，以及故障安全模块对于运输、存储和环境条件的要
求。
6.2  标准和认证
CE  认证
ET 200S 故障安全模块满足下列 EC 指令的要求和保护目标并且符合欧共体公报所刊
载的用于 PLC 的欧洲协调标准：
● 2006/108/EC“在特定电压范围内使用的电气设备”（低电压指令）
● 2004/108/EC“电磁兼容性”（EMC 指令）
● 94/9/EC“专门用于在潜在爆炸环境中使用的设备和防护系统”（防爆指南）

脉冲干扰 测试电压 严重等级
符合 IEC 61000-4-2
（DIN VDE 0843 Part 2）规

带有故障安全模块的 ET 200S  的过电压保护
如果设备需要过电压保护，我们建议在负载电压电源和端子模块的负载电压输入之间使用
外部保护电路（浪涌滤波器），以确保具有故障安全模块的 ET 200S 的抗浪涌性。
说明
防雷措施始终要求对整个系统进行逐项检查。 但只有当所在的整个建筑环境能实现过电
压保护时，才能实现几乎*的过电压保护。 特别是，这需要在建筑设计阶段采用相应
的结构措施。
因此，我们建议您联系 Siemens 代理商或专业从事防雷的公司，以获取有关过电压保护
的详细信息。
下图显示了使用 F 模块、标准模块和电源模块 PM-E DC24..48V/AC24..230V 及 PM-
E F pm DC24V PROFIsafe 进行组态的示例。 电压由超过四个电源提供。
也可使用较少电源。 然而，必须确保由一个电源供电的模块总电流不超过允许限制。
也可使用电源模块 PM-E DC24V。 保护电路对应于 PM-E DC24..48V/AC24..230V 的保
护电路 + 自动断路器（同样适用于 PM-E F pm DC24V PROFIsafe）。
有关标准模块浪涌保护的更多信息，请参见《ET 200S 分布式 I/O 系统》( ET 200S

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SIMATIC DP，5 个电子模块 用于 ET 200S，4 个标准数字输出 24V/0.5A DC，15mm 结构宽度 5 件/包装单位

概述

• 用于 SIMATIC ET 200S、带有集成故障安全 CPU 的接口模块
• 带 DP/MPI 接口
• 用于构建故障安全型自动化系统，提高工厂的安全性
• 根据标准 IEC 61508、IEC 62061 的标定，最高可符合 SIL 3 安全要求；根据标准 13849.1 的规定，可符合 PL e 的安全要求。
• 故障安全 I/O 模块可通过 DP 主站模块 (PROFIsafe) 连接在分布式配置中
• ET200S PROFIsafe 的安全保护 I/O 模块可以集中连接。
• 支持没有安全保护功能的标准模块

注意: 
为了CPU的正常工作, 必须有微型存储器卡(MMC) 。

SIMATIC ET 200S 是多功能、高度模块化的 I/O 系统，具有 IP20 的防护等级，可以针对自动化任务精确的量身定制。

带有集成的 CPU 和 PROFINET/PROFIBUS 连接的接口模块现已推出-有标准设计和安全型设计两种。模块化的 ET 200S 可以提供丰富的模块，包括了电源模块、数字或模拟输入和输出模块、技术模块、一个 IO-Link 主站以及电机起动器、变频器和一个启动接口。由于具有坚固的结构，ET200S 还可以用在高机械压力的条件下。

在空间紧张条件下，可以扩展一个小巧的块 I/O ET 200S COMPACT。ET 200S 还有 SIPLUS 版本，它具有更大的适用温度范围。

丰富的模块使 ET 200S 成为了几乎适用于所有行业的理想 I/O 系统，而且特别适用于需要为模块设计和丰富功能的情况。

ET200S 具有强大的内部数据传输能力和同步工作模式，还非常适用于时间关键型应用。

在进行可编程控制器控制系统设计时，尽管有着不同的被控对象和设计任务，设计内容可能涉及诸多方面，又需要和大量的现场输入、输出设备相连接，但是基本内容应包括以下几个方面：

    (1)明确设计任务和技术条件。

    设计任务和技术条件一般以设计任务书的方式给出，在设计任务书中，应明确各项设计要求、约束条件及控制方式。因此，设计任务书是整个系统设计的依据。

    (2)确定用户输入设备和输出设备。

    用户的输入、输出设备是构成PLC控制系统中除了作为控制器的PLC本身以外的硬件设备，是进行机型选择和软件设计的依据。因此，要明确输入设备的类型（如控制按钮、行程开关、操作开关、检测元件、保护器件、传感器等）和数量、输出设备的类型（如信号灯、接触器、继电器等执行元件）和数量以及由输出设备驱动的负载（如电动机、电磁阀等），并进行分类、汇总。

    (3)选择可编程控制器的机型。

    可编程控制器是整个控制系统的核心部件，正确、合理地选择机型对于保证整个系统的技术经济性能指标起着重要的作用。艾特贸易小编提示PLC的选型包括机型的选择、存储器容量的选择、I/O模块的选择等。

    (4)分配I/O通道，绘制I/O接线图。

    通过对用户输入、输出设备的分析、分类和整理，进行相应的I/O通道分配，并据此绘制I/O接线图。

    至此，基本完成了PLC控制系统的硬件设计。

    (5)设计控制程序。

    根据控制任务和所选择的机型以及I/O接线图，采用梯形图语言设计系统的控制程序。设计控制程序就是设计应用软件，这对于保证整个系统安全可靠地运行至关重要，必须经过反复调试，使之满足控制要求。

    (6)必要时设计非标准设备。

    在进行设备选型时，应尽量选用标准设备。如无标准设备可选，还可能需要设计操作台、控制柜、模拟显示屏等非标准设备。

    (7)编制控制系统的技术文件。

    在设计任务完成后，编制系统的技术文件。技术文件一般包括设计说明书、使用说明书、I/O接线图和控制程序（如梯形图等）