西门子驱动6SL3120-2TE21-0AA4详细说明

PLC使用的九大注意事项：

一、PLC自身故障判断
        一般来说，PLC是极其可靠的设备，出故障率很低。PLC的CPU等硬件损坏或软件运行出错的概率几乎为零；PLC输入点如不是强电入侵所致，几乎也不会损坏；PLC输出继电器的常开点，若不是外围负载短路或设计不合理，负载电流超出额定范围，触点的寿命也很长。-西门子PLC

        因此，我们查找电气故障点，重点要放在PLC的外围电气元件上，不要总是怀疑PLC硬件或程序有问题，这对快速维修好故障设备、快速恢复生产是十分重要的，因此笔者所谈的PLC控制回路的电气故障检修，重点不在PLC本身，而是PLC所控制回路中的外围电气元件。

二、输入输出（I/O）模块的选取

        输出模块分为晶体管、双向可控硅、接点型。晶体管型的开关速度更快（一般0.2ms），但负载能力更小，约0.2~0.3A、24VDC，适用于快速开关、 信号联系的设备，一般与变频、直流装置等信号连接，应注意晶体管漏电流对负载的影响。可控硅型优点是无触点、具有交流负载特性，负载能力不大。继电器输出具有交直流负载特点，负载能力大。常规控制中一般首先选用继电器触点型输出，缺点是开关速度慢，一般在10ms左右，不适于高频开关应用。

三、接地问题

        PLC系统接地要求比较严格，更好有独立的专用接地系统，还要注意与PLC有关的其他设备也要可靠接地。多个电路接地点连接在一起时，会产生意想不到的电流，导致逻辑错误或损坏电路。而产生不同的接地电势的原因，通常是由于接地点在物理区域上被分隔的太远， 当相距很远的设备被通信电缆或传感器连接在一起的时候，电缆线和地之间的电流就会流经整个电路，即使在很短的距离内，大型设备的负载电流也可以在其与地电势之间产生变化，或者通过电磁作用直接产生不可预知的电流。在不正确的接地点的电源之间，电路中有可能产生毁灭性的电流， 以至于破坏设备。PLC系统一般选用一点接地方式。为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可以采用屏蔽浮地技术，即信号电缆的屏蔽层一点接地，信号回路浮空，与大地绝缘电阻应不小于50MΩ。

四、消除线间电容避免误动作

        电缆的各导线间都存在电容，合格的电缆能把此容值限制在一定范围之内。即使是合格的电缆，当电缆长度超过一定长度时，各线间的电容容值也会超过所要求的值，当把此电缆用于PLC输入时，线间电容就有可能引起PLC的误动作，会出现许多无法理解的现象。这些现象主要表现为：明接线正确，但PLC却没有输入；PLC应该有的输入没有，而不应该有的却有，即PLC输入互相干扰。为解决这一问题，应当做到：

1.使用电缆芯绞合在一起的电缆；

2.尽量缩短使用电缆的长度；

3.把互相干扰的输入分开使用电缆；

4.使用屏蔽电缆。

五、抗干扰处理

        工业现场的环境比较恶劣，存在着许多高低频干扰。这些干扰一般是通过与现场设备相连的电缆引入PLC的。除了接地措施外，在电缆的设计选择和敷设施工中，应注意采取一些抗干扰措施：

1.模拟量信号属于小信号，极易受到外界干扰的影响，应选用双层屏蔽电缆；高速脉冲信号（如脉冲传感器、计数码盘等）应选用屏蔽电缆，既防止外来的干扰，也防止高速脉冲信号对低电平信号的干扰；

2.PLC之间的通信电缆频率较高，一般应选用厂家提供的电缆，在要求不高的情况下，可以选用带屏蔽的双绞线电缆；

3.模拟信号线、直流信号线不能与交流信号线在同一线槽内走线；

4.控制柜内引入引出的屏蔽电缆必须接地，应不经过接线端子直接与设备相连；

5.交流信号、直流信号和模拟信号不能共用一根电缆，动力电缆应与信号电缆分开敷设；

6. 在现场维护时，解决干扰的方法有：对受干扰的线路采用屏蔽线缆，重新敷设；在程序中加入抗干扰滤波代码。

六、标记输入输出，方便检修

         PLC控制着一个复杂系统，所能看到的是上下两排错开的输入输出继电器接线端子、对应的指示灯及PLC编号，就像一块有数十只脚的集成电路。任何一个人如果不看原理图来检修故障设备，会束手无策，查找故障的速度会特别慢。鉴于这种情况，我们根据电气原理图绘制一张表格，贴在设备的控制台或控制柜上，标明每个PLC输入输出端子编号与之相对应的电器符号，中文名称，即类似集成电路各管脚的功能说明。有了这张输入输出表格，对于了解操作过程或熟悉本设备梯形图的电工就可以展开检修了。但对于那些对操作过程不熟悉，不会看梯形图的电工来说，就需要再绘制一张表格：PLC输入输出逻辑功能表。该表实际说明了大部分操作过程中输入回路（触发元件、关联元件）和输出回路（执行元件）的逻辑对应关系。实践证明如果你能熟练利用输入输出对应表及输入输出逻辑功能表，检修电气故障，不带图纸，也能轻松自如。

七、通过程序逻辑推断故障

        现在工业上经常使用的PLC种类繁多，对于低端的PLC而言，梯形图指令大同小异，对于中机，如S7-300，许多程序是用语言表编的。实用的梯形图必须有中文符号注解，否则阅读很困难，看梯形图前如能大概了解设备工艺或操作过程，看起来比较容易。若进行电气故障分析，一般是应用反查法或称反推法，即根据输入输出对应表，从故障点找到对应PLC的输出继电器，开始反查满足其动作的逻辑关系。经验表明，查到一处问题，故障基本可以排除，因为设备同时发生两起及两起以上的故障点是不多的。

八、充分合理利用软、硬件资源

1.不参与控制循环或在循环前已经投入的指令可不接入PLC；多重指令控制一个任务时，可先在PLC外部将它们并联后再接入一个输入点；

2.尽量利用PLC内部功能软元件，充分调用中间状态，使程序具有完整连贯性，易于开发。同时也减少硬件投入，降低了成本；

3.条件允许的情况下更好独立每一路输出，便于控制和检查，也保护其它输出回路；当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控；

4.输出若为正/反向控制的负载，不仅要从PLC内部程序上联锁，并且要在PLC外部采取措施，防止负载在两方向动作；

5.PLC紧急停止应使用外部开关切断，以确保安全。

九、其他注意事项

1.不要将交流电源线接到输入端子上， 以免烧坏PLC；接地端子应独立接地，不与其它设备接地端串联，接地线截面积不小于2mm2；

2.辅助电源功率较小，只能带动小功率的设备（光电传感器等）；

3.一些PLC有一定数量的占有点数（即空地址接线端子），不要将线接上；

4.当PLC输出电路中没有保护时，应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置，防止负载短路造成损坏

连接I/O 并生成模板驱动

　　选中FbDrive功能块左侧个引脚PZDIn1，并将它连接到前边定义的符号表地址EU1101_ZW1，即是个状态字，当然也可以直接输入地址，本例中地址为“IW512"，系统也会自动识别并显示为对应的符号地址，接下来一定要把报文的类型改为20, 如下图。

　　图2-9 连接变频器首地址并设置报文类型

　　保存编译生成模板驱动后，按F5刷新，可以看到如下图的CFC程序，PZDIn1至PZDin6和PZDOut1、PDZOut2都会自动连线到相应的符号表地址，并且Mode和DataXchg等管脚都自动生成连线，如果发现MODE端没有自动连线，请检查硬件组态与要求的是否一致。

　　图2-10 生成模板驱动后的FbDrive块

　　2.4.3 FbDrive的常用引脚介绍

　　模板中的项目已经对FBDRIVE和MOTSPCL块进行了相应的连接, 主要连接介绍如下：

　　- MotSpdCL块的Fwd和Rev经过“OR"后连接到FbDrive的ON， 用于马达的启停；

　　- MotSpdCL块的P_Rst连接到FbDrive的Ackn， 用于确认变频器的故障；

　　- MotSpdCL块的SP_OUT输出到FbDrive的SP_Li引脚，用于变频器速度的给定；

　　- MotSpdCL块的LocalAct输出到FbDrive的Local引脚，当马达切换至本地后，变频器能够将控制权释放给本地操作；

　　- SP_OUT块的Bad信号输出到MotSpdCL的CSF引脚，当变频器自身有问题时，马达块报“CSF"故障；

　　- SP_OUT块的Fault信号输出到MotSpdCL的TRIP信号， 当变频器有故障时，马达块能停机并在之后确认故障，注意需要在Trip引脚处取反，因为Trip是=1时表示正常；

　　- Zsw1_14是变频器个状态字的bit14，表示变频器的正反转反馈信号，等于1时表示正转，等于0时表示反转，通过与OP_EN（操作始能信号）相“与"后， 做为正反转的反馈信号，连接到MotSpdCL块的FbkFwd和FbkRev。

　　2.4.4 马达块和变频器的速度匹配

　　在工业现场往往需要用到齿轮箱进行减速，以获得更大的扭矩，本文假定齿轮箱的减速比为10，如下图所示：

　　图2-11 现场的应用模型

　　生产中用户更关心的是实际设备转速或者线速度，如泵、导丝盘的轴速，而不是电机的轴速，如何实现画面上直接设定设备转速呢？

　　系统在Drive块提供了SP_LiScale这个参数来进行量程的转换，它对应的是负载在变频器输出频率时的负载速度，马达块送来的给定值通过它折算后，变成0-16384 的整数值给变频器，反之亦然，变频器送来的第二个状态字折算后送马达块显示，下面具体介绍如下：

　　(1) 速度反馈：

　　SpeedLi是经过转换后的速度反馈信号，它的转换公式是：

　　SpeedLi =(PZDIn2* SP_LiScale)/16384 ，

　　(2) 速度给定：

　　FbDrive块的SP_Li引脚接收马达块的给定信号，折算成对应的速度给定值后通过PZDOut2引脚输出到变频器，公式如下：

　　PZDOut2=(SP_Li* SP_LiScale)/16384

　　在本例里变频器频率设置为50Hz， 对应电机的轴头速度为1500rpm，经Gear减速后得到负载的转速为150rpm/min， 在马达的设定值面板里设定的是负载的转速，而不是马达的速度，为此，需要在FbDrive块里设定好参数，以保证负载的实际转速与面板设定的相等。

　　在本例中，齿轮箱的减速比为10，变频器侧设置50Hz为频率，对应的马达转速为1500rpm/Min，经过齿轮箱减速后负载转速为150rpm/min， 所以SpeedLi应设置为150，如下图所示：

　　图2-12 设置速度相关的参数

　　2.4.5 马达块里显示变频器的电流

　　在实际生产中，除了监视设备的转速外，通常还要监视马达的电流，FbDrive块从变频器取来电流值后，运算后从引脚CurrentLi 输出，可以将它直接连接到MotSpdCL块的UserAna1引脚上，注意这两个引脚都是隐藏的，需要用户手动去掉Invisible的属性。

　　UserAna1引脚是马达块两个辅助模拟量显示之一，可以方便地在面板上显示，为了在面板上显示出注释，需要对这个引脚的“Identifer"进行组态， 例如：输入 “current"，如下图所示：

　　图2-13 设置辅助模拟量显示的标识

　　运行的效果如下所示：

　　图2-14 辅助模拟量显示的效果