西门子模块6ES7321-1BH02-0AA0技术参数
设计
硬件特性:
高分辨率 64K 真彩宽屏显示
800×480 dpi宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中可以显示更多的信息，让操作员具有更舒适的视觉体验
高分辨率 64K 色真彩显示，使得画面更清晰，画质更细腻
强大且丰富的通讯能力
集成的工业以太网接口，可以和 S7-200 SMART 以及 LOGO！0BA7建立高速无缝的连接。程序下载速度也有大幅度的提升
通过以太网可以连接 3 台控制器
通过串口可以连接西门子 S7-200 以及 S7-200 SMART PLC，通讯速率高达187.5kb/s
集成的串口（支持Modbus，RS422/485 自适应切换），使精彩系列面板的通讯更加灵活，可以和市场主流的小型 PLC建立稳定可靠的通讯连接。（三菱 FX 系列；欧姆龙 CP1 系列；台达 DVP-SV/ES2 系列）
LED 背光，节能降耗
LED 较之CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更轻巧。操作屏亮度更高，色彩更均匀，表现力更强，可视范围提高到 140°
LED 背光可以降低设备能耗，结合屏保功能程度地延长操作屏的使用寿命
高性能处理器、高速外部总线及 64M DDR 内存
的 ARM 处理器，主频达到 400MHz，使数据处理更快，画面显示更流畅
高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能
增强的 64M DDR 内存使得画面的切换速度更快
先进的工业设计理念
*的边框倒角设计，让操作屏的外观更具流线型，给人以舒适感
优雅清新的绿色边框设计，给人以视觉上的开阔感，缓解操作员的视觉疲劳
使用符合 UL 标准的 PC + ABS 合金材料，耐高温、抗腐蚀，特别适用于工业现场的应用环境
可靠的电源设计
内置的 24V 电子自恢复反接保护，避免因误接线而导致的产品损坏
供电电源范围可达 ±20%
德国品质 轻松拥有
精彩系列面板的 ESD、RS 等关键指标比标准（IEC）提高 50%
精彩系列面板通过 CE 认证
先进的生产失效故障模式分析
潜在的缺陷及故障分析模型贯穿产品从研发到生产的每个环节，程度确保产品可靠性
成熟的生产流程及完善的质量控制体系确保产品质量
软件特点：
作为精彩系列面板的组态软件，WinCC flexible简单直观、功能强大、应用灵活且智能高效，非常适合机械设备或生产线中人机界面的应用。
随着新一代精彩系列人机界面的发布，WinCC fl exible 的软件功能也得到了的加强。
变量管理
查阅、检索变量更方便 ，可使用变量名称来标识 PLC 变量
通过拖放操作，批量创建名称、类型及地址满足一定关系的变量
快速修改多个变量的类型、地址或名称等属性
报警管理
可以自定义报警类别
支持模拟量及数字量报警
可以自定义报警组，相同组的报警可以被确认
支持报警事件函数
包含功能完善的报警显示控件，支持外观自定义
可改变尺寸和颜色的报警提示器
丰富的画面对象库
基本对象库 — 开关、按钮和图形等
增强对象库 — 显示配方、趋势图等
丰富的符号库
丰富的动画效果 简单的生成方式
通过设置对象属性生成动画
支持函数设定动画路径方式
支持通过变量控制对象组生成动画
高效、智能的组态方式
通过拖拽方式自动创建变量的显示对象及画面的切换按钮
支持画面对象的自动排列功能
支持用户自定义对象库
支持向导式快速工程组态
多语言组态
支持 32 种语言，其中 5 种可以在线转换
支持多语言显示，无需重新设计画面
内置系统字典和用户字典功能，支持画面自动翻译
*的项目文本导入/导出功能，提高并优化工程组态效率
Pack & Go 轻松的项目更新与维护
利用 Pack & Go 功能，工程师编辑修改项目后，无需亲临现场就能轻松实现项目的维护和更新
现场客户无需安装 WinCC Flexible，一键执行批处理文件即可实现项目传输
安全等级管理
引入用户的概念，可以建立多个用户，每个用户拥有不同的权限
所有画面对象都可以独立设置访问权限
运行期间可以对用户信息进行管理
权限的设置参数可调整
趋势图
控件支持外观显示设置的很多属性，包括坐标轴、刻度、上下限等
提供多个系统函数，用于控制曲线翻页、缩放等操作
配方管理
可以支持显示多个配方预定义数据记录，无需手动组态翻页等操作即可实现配方的良好显示
使用配方视图控件，无需更多的编程即可动态增加数据记录
支持上载、下载配方操作
西门子6SL3120-2TE15-0AA4
大中型电动机软启动器的应用及改进
传统的大中型电动机控制装置采用的是接触器、磁力启动器直接启停方式，缺点是控制方式简单、不灵活，对系统冲击较大且控制元件易损坏，维护工作量大。
随着计算机控制技术的日趋成熟，近年来一种以计算机为核心，采用双向可控硅为主控回路的智能化新型控制器“软启动器"已普遍应用于该领域，它以控制方式灵活简便，对系统冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的控制装置。当然新产品应用总会暴露出一些不足，本文以丹江口电厂使用的软启动器为基础，对其在3年中的运行情况及暴露出的问题进行探讨，从生产角度提出几点改进建议使其控制功能更加完善，供生产厂家及同行们参考。
一、软启动器的功能及特点
1、应用情况
丹江电厂20m3空压机系统是机组调相、检修和其它用气设备的气源，由2台空压机和4个储气罐构成，工作气压为0．6～0．8MPa，空压机的电机容量为132kW，额定电流272A。2套独立的控制系统各控制1台空压机，运行已20多年，设备老化严重，故障率高。受当时科技水平的限制，逻辑控制回路由继电器构成，启动方式为传统的频敏电阻降压方式，启动电机执行元件是接触器。控制系统接线复杂，故障点多，对电机保护功能不全，启动电流大，对厂用电有较大的冲击，不利于其它设备的稳定运行。1997年初对该系统改造时，应用了软启动器。新控制系统解决了原控制系统存在的诸多问题，且有利于同正着手全面改造的新计算机监控系统接口，为提高全厂综合自动化水平，实现减人增效打下了基础。
2、软启动器
软启动器主要由CPU为8096的主控板、驱动板、电机主控制回路及控制面板构成。软启动器具有控制功能、电机保护功能以及显示、报警、参数设置功能。
（1）控制功能模式
收到外部启、停命令后，按照预先设定的启、停方式实现对电机的控制。可选的启、停控制模式有以下几种：
①限流软启动控制模式：
如图1所示，电动机启动时，其输出电压从零迅速增加，直至输出电流达到设定的电流限幅值Im，保证输出电流在不大于该值的情况下，电压逐渐升高，电动机逐渐加速，完成启动过程。
②电压斜坡启动控制模式：
如图2所示，U1为电动机启动所需小转矩对应的初始电压。当电动机启动时，软启动器的输出电压迅速上升到整定值U1，按设定的速率逐渐增加，直至达到电网电压后，接触器吸合，启动过程完成。
停车模式：电动机按所设定的速率逐渐减速直到*停机。
自由停车：电动机不受控制地依惯性自由停机。
点动功能：在该方式的控制下，软启动器输出电压迅速增加至初始电压U1，并保持该输出电压值。
（2）电机保护功能
软启动器的电机保护功能有：相序保护、缺相保护、启动过流保护、运行过流保护、运行过载保护及电动机长时间不能完成启动过程保护。软启动器的保护功能动作时，软启动器将产生停机输出，并在控制面板上直接显示其原因。
（3）显示、报警和参数设置功能
在软启动器的控制面板上，可显示电机电流、报警信号及设定的参数值；以数字形式设置电机保护值、电机运行方式；手动操作启、停电机。
软启动器的工作原理是：软启动器收到启动命令后，便按所设定的启动方式进行有关计算，确定可控硅的触发输出电压信号，以控制电动机的启动过程。当电动机的启动过程完成后，软启动器便控制交流接触器吸合，短接所有可控硅，使电动机直接投网运行，避免不必要的能源损耗。图3为软启动器的原理图。
3、应用于丹江口电厂的软启动器
（1）系统结构
控制系统结构如图4所示，主要包括软启动器、可编程控制器、压力传感器、进气电磁阀。
（2）系统主要功能
①控制功能
自动／手动控制空压机启、停。控制方式通过工作方式切换开关选择。自动工作方式时，根据气罐气压的变化自动启停空压机。手动方式时可编程控制器退出运行，在软启动器控制面板上手动操作启停空压机。根据20m3空压机系统的实际情况，选择电机的启停方式是限流软启动和软停车。
②保护功能
保护功能涉及整个空压机系统。当发生一级气缸气压过高／低、油缸压力过高／低、排气温度过高以及断相、相序错、电机过流、过载等任一异常时，保护动作自动停机。
③监视、报警功能
实时监视系统的运行工况，在控制盘上有主回路电流、电压指示及显示系统运行状态，当系统出现故障时，控制盘上有详细的故障报警显示，向中控室发报警信号。
（3）系统工作原理
当气罐气压降至空压机启动值时，可编程控制器向软启动器发出启动命令，软启动器通过可控硅控制电动机的启动电压和电流，使空压机系统平滑启动到空载。当电压达到额定值时，接触器吸合，可控硅短路，三相电源直接加在电动机上，软启动器启动完成，并向可编程控制器发启动完成信号。可编程控制器经过9s的延时，投进气电磁阀，空压机带载运行，向气罐打气；当气罐气压达停机值时，可编程控制器切进气电磁阀，使空压机系统进入空载状态，2s后向软启动器发停机令，在软启动器的控制下，电动机逐渐减速至*停机。
二、运行效果及改进建议
新控制系统3年的运行情况表明，其可靠性、功能和性能与原控制系统相比都有显著的改善和提高。主要体现在以下几点：
1、在结构上采用软启动器作为控制输出执行元件，控制逻辑用可编程控制器实现，使得系统结构简单明了，提高了控制系统的可靠性，也便于维护。
2、软启动器的限流启动方式，将启动电流控制在安全范围内，改善了原控制系统因启动电流较大冲击厂用电而影响其它设备正常运行的状况。
3、启动过程采用双向可控硅，启动过程完成后，接触器短接可控硅的控制方式，既避免了用接触器直接控制电机接点易拉弧、粘连、烧坏等故障的发生，也节约了能源。
4、软启动、软停车方式，减少机械应力，保护设备，延长其使用寿命。
5、保护功能涉及空压机系统各不良运行工况，有利于提高设备健康水平。
6、控制盘上的显示功能，便于在现场全面了解设备运行情况。
7、数字化参数设定及显示功能直观、方便、省时。
软启动器的抗干扰能力，是影响其可靠性的一个重要指标，在软启动器运行的3年中，曾发生装置加电瞬间误启动的现象，为此，针对目前该软启动器存在的问题，特提出以下建议和改进措施供厂家参考：
1、为防止装置加电后瞬间误启动现象的发生，建议厂家对控制软件进行修改，在装置软件的终出口信号回路上增加一个延时功能块，延时时间的多少要以躲过干扰信号为前提，这需要现场调试确定，或者在硬件终信号出口回路上增加一个延时继电器，也可以有效解决干扰问题。
2、为便于维护，希望软启动器能够在负载正常运行中便于退出和投入，也就是说正常运行过程中，若关断相应的软启动器控制装置电源，系统运行方式保持原状态不变，此时可以对故障的软启动器装置进行检修，检修完后直接将软启动器控制装置电源合上，而运行方式(即自动跟随装置软件)的要求一致，该功能对现场日常维护非常适用。
3、建议将软启动器装置模块化，便于维修
本文介绍了PC梯形图的四种设计方法，还有其他一些方法，如经验法。在系统设计中对不同的环节，可根据具体情况，采用不同的设计方法。通常在全局上采用程序框图及功能模块方法设计；在旧设备改造中，采用替代法设计；在局部或具体功能的程序设计上，采用逻辑代数法和经验法。
一、替代设计法
所谓替代设计法，就是用PC机的程序，替代原有的继电器逻辑控制电路。它的基本思想是：将原有电气控制系统输入信号及输出信号做为PC的I/O点，原来由继电器—接触器硬件完成的逻辑控制功能由PC机的软件—梯形图及程序替代完成。
例如，电动机正反转控制电路，原电气控制线路图如图1所示。由PC控制替代后，其I/O接线 图和梯形图分别如图2、3所示。
图1 继电器控制线路图
图2 PC I/O接线图
图3 PC梯形图
这种方法，其优点是程序设计方法简单，有现成的电气控制线路作依据，设计周期短。一般在旧设备电气控制系统改造中，对于不太复杂的控制系统常采用。
二、逻辑代数设计法
由于电气控制线路与逻辑代数有一一对应的关系，对开关量的控制过程可用逻辑代数式 表示、分析和设计。
基本设计步骤如下：
1、根据控制要求列出逻辑代数表达式。
2、对逻辑代数式进行化简。
3、根据化简后的逻辑代数表达式画梯形图。
下面举一简单例子来具体说明。
某一电动机只有在三个按钮中任何一个或任何两个动作时，才能运转，而在其他任何情况下 都不运转，试设计其梯形图。
将电动机运行情况由PC输出点0500来控制，三个按钮分别对应PC输入地址为A、B、C。根据题意，三个按钮中任何一个动作，PC的输出点0500就有输出。其逻辑代数表达式为
当三个按钮中有任何两个动作时，输出点0500的逻辑代数表达式为
因两个条件是“或”关系，电动机运行条件应该为
简化该式得
根据逻辑代数表达式，画梯形图，如图4所示。
图 4
利用这种方法设计，大的特点是可以把很多的逻辑关系简化。
当然出于可靠和安全性角度考虑的冗余设计是一个问题。
三、程序流程图设计法
PC采用计算机控制技术，其程序设计同样可遵循软件工程设计方法，程序工作过程可用流程图表示。由于PC的程序执行为循环扫描工作方式，与计算机程序框图不同点是，PC程序框图在进行输出刷新后，再重新开始输入扫描，循环执行。
下面以全自动洗衣机控制为例，说明这种设计方法的应用。
画出洗衣机工艺流程图，如图5所示。
图5 洗衣机工艺流程图
第二步选择PC机型，设置I/O点编号。其I/O点编号分配如下：
I/O点分配 计时/计数器分配
00起动开关 T600正转计时
01停止开关 T601暂停计时
02手动排水开关 T602反转计时
03高水位开关 T603暂停计时
04低水位开关 T604脱水计时
20起动洗衣机 T605报警计时
21进水 C606洗涤次数
22正转洗涤 C607脱水次数
23反转洗涤
25排水
26脱水
27停止、报警
第三步，根据流程图，设计梯形图，如图6所示
图6 洗衣机梯形图
四、功能模块设计法
根据模块化设计思想，可对系统按控制功能进行模块划分，依次对各控制的功能模块设计梯 形图。
例如，在PC电梯控制系统中，对电梯控制按功能可分为：厅门开关控制模块，选层控制模块，电梯运行控制模块，呼梯显示控制模块等。按电梯功能进行梯形图设计，可使电梯相同功能的程序集中在一起，程序结构清晰，便于调试，还可以根 据需要灵活增加其他控制功能。
当然，在设计中要注意模块之间的互相影响时、时序关系，以及联锁指令的使用条件。同一种控制功能可有不同的软件实现方法，应根据具体情况采用简单实用的方案，并应充分利用 不同机型所提供的编程指令，使程序尽量简洁。