6ES7232-0HD22-0XA0库存优势

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　，很多工程师对dcs和plc的CPU冗余、电源冗余、输入/输出模块冗余、甚至网络冗余已经有所了解了，它们位于自动化系统的1层（Level1），见下图，现在我们来讨论一下2层和以上部分的冗余问题。这些部分包括：监控与数据采集（SCADA）、制造执行系统（MES）和企业资源计划（ERP）等系统。

　　工业自动化需要高等级的可靠性，这个需求扩展到计算硬件和软件--也具有高可用性。在低层系统，组件使用高可用性设计，诸如嵌入式控制器，已经有多年的历史。但的人们期望自动化系统能执行更多的任务－诸如与后端数据库交换信息－成为不断集成和智能架构的一部分。

　　比如一家**生产商，在安装安全气囊时，需要记录每个装配螺钉的转矩值，并把这个信息发送到公司的数据库。如果这个数据在制造过程中变得不靠谱，在系统运行时引起失效，后果会非常严重。为了在制造过程中找出不能满足规范的原因，工厂可能不得不停止生产线，请相关技术人员查找问题所在。对于某些流程行业，诸如制药行业，糟糕的数据可能意味着一整批已经生产的产品必须废弃。 

　　因为自动化系统要做很多的事情，系统变得非常复杂。公司必须经常对系统进行评估，发现问题所在，找出提高效率方法，在计算架构中建立高可靠性和高可用性的冗余是减少停机时间、提高整体生产率的方法之一。

　　建立高可用性

　　为了找到在一个系统中需要的冗余点，好从有软件环境的高层开始。考查高层子系统，诸如数据库和管控台，对需要高可用性的地方进行优先排序。如果一个特定的子系统需要连续的信息更新，数据存储对这个子系统而言，应该具有高可用属性。管控台为操作员提供人机界面，能够与现场信息互动，反应速度不是很快，不需要高的可用性。

　　下一步是对多个子系统制定不同可用性等级的策略。如果某个数据库必须要高可用性，并且由多个服务器支持，功能怎样分布到各服务器－特别是如果其中的一台失效了怎么办？这些都是策略要考虑的问题。对服务器实施高可用性有几种可选方法，包括软件和硬件的解决方案。 

　　在软件领域，市场销售的操作系统和数据库很多都包含了群件功能，这意味着在集群机器中，能够实现从失效节点到不同节点的自动切换。很多虚拟化产品也具有这样的切换能力，这个功能能使企业快速启动应急预案，执行备份解决方案，自动调出新的虚拟实例，这是在配置时事先要完成的特定角色。 

　　虚拟化允许不同类型的软件栈使用统一的方法管理，这在老子系统和新子系统需要共存的情况下，是非常适合的。当失效发生时，同类系统的单一应用框架能够把需要的预备应用切到一个新服务器上。

　　这些解决方案的每个性能都不一样，差别巨大。一个全部冗余的硬件集群方案仅需要1秒或2秒完成切换，而由一个应用容器检查到问题，转移至一个新服务器可能需要30秒。选择方案是否能满足响应要求在设计阶段是非常关键的，因为要改变一个冗余的架构层，可能需要对整个系统重新设计一次。

　　要注意的是，在集群的子系统内操作时，需要坚持一些原则，诸如小化状态和无扰动切换。有可能的话，使服务中的状态信息小化，并存放在公共存储器中。对于不能完全转移到公共存储器的信息，非易失性存储结合一种复制策略，可以实现节点失效的影响小化。

　　当一个托管数据库实例系统停机时，他可能处于后交易的一半写状态。当新节点接入后，方案应设计成能够滚动返回操作，已交易部分应避免重复输入，不然会使记录的不正确率增高。错误数据的影响可能是灾难性的。如果不能找到制药生产过程的正确历史，制造商可能不得不召回一整批次产品，价值可能有几百万美元。

　　配置硬件冗余

　　系统除了在软件级上建立高可用性外，硬件应确保不会因任意单点失效而使系统宕机。企业应能通过硬件冗余防止系统失效，并能实现在线可维护。在服务器级，冗余是确保运行连续、可靠计算和数据安全的基础。 

　　冗余硬件的组件应该包括：

　　● 冗余服务器和热插拔机架、冷却风扇；

　　● 冗余机架管理模块；

　　● 标准N-1冗余，热插拔电源；

　　● 可选冗余随机存储器（RAM）；

　　● 带热插拔硬盘的冗余存储；

　　● 电池支持的磁盘冗余阵列（RAID）缓存；

　　● 冗余网络接口；

　　● 冗余热插拔更换模块。

　　决定在哪里投资

　　冗余是避免的中断和宕机的基础，特别在自动化的制造和生产中。但很少有组织在每个运行部分建立相同等级的冗余，这是因为资金和资源都是有限的，对不同子系统可用性的要求也是不一样的。由于基础设施的不断集成和智能化，公司有机会不断改变系统的架构，可用性不但依靠处理器和存储器，也要依靠建立的数据库、接口和应用的冗余。

　　关键是选择在哪里实施冗余。从整个系统的开始，评估哪个子系统需要高可用性，结合考虑软件环境和硬件域，企业能够达到他们所需要的高可用性，降低停机造成的损失。

   通常通过数字量或模拟量的输入，用以控制数字量或模拟量输出，达到控制现场的设备的工作。其可靠的抗干扰设计使其在现场的复杂的干扰条件下也能够稳定地工作。但在工业现场中，存在着各式各样的干扰。如大电流浪涌、强磁场干扰、高电压浪涌、高频率脉冲串干扰、等等各种干扰使得plc在现场的长期使用受到影响。一些大中型的系统都会设计一定的容错机制，但在现场中，这些干扰还是有办法去减低或消除的。以下主要讨论各种干扰的产生原因及相应的抗干扰措施
        PLC的干扰类型 
        在工业环境中，可编程控制器所受的干扰主要分为传导型和辐射型二中。顾名思义，传导型干扰就是通过电气线路进入PLC系统的干扰信号；辐射型干扰是通过空间感应进入PLC系统的干扰信号。
1.传导型干扰通过各种电气线路进入PLC系统，包括供电干扰、强电干扰和接地干扰。
1） 供电干扰PLC系统本身一般都配备有专用的电源模块，用于给PLC系统提供直流稳压电源，如西门子公司的S7系列PLC，提供不同容量的电源模块给PLC提供稳定的直流电源。如此，但从交流供电网络传来的干扰信号仍然可能影响电源电压的稳定性，并可能经过整流后传入PLC控制器，影响PLC的运行。此种干扰信号主要来源于附近大容量电气设备的开、停，负载的突然变化，供电系统中断路器对供电线路的开断和接通，雷击或雷电感应产生的冲击电流等，在严重时甚至使PLC控制器的RAM存贮器中的程序丢失或紊乱，造成难以估量的损失。
2）强电干扰
线路中继电器、接触器等感性负载，其控制电压一般是交流220V，感性负载在断电时会产生过电压和冲击电流，影响驱动电路，还会通过电磁感应干扰其它线路，甚至会进入PLC控制器，影响PLC的正常功能。
3）接地干扰接地方式不当，容易形成接地环路，产生接地干扰。如果接地点相隔较远时，则不同位置的接地点的电位不相等，从而形成接地电位差。
2.辐射型干扰通过空间感应进入PLC系统的干扰。PLC控制系统一般安装于电气控制柜内，它的输入输出信号线常与动力线路在同一桥架内并排敷设，PLC系统和其输入输出信号线附近必定存在有较强的磁场、电场、静电场或电磁波辐射源，在安装中若未认真考虑干扰的问题，常会由于干扰的存在，影响PLC对控制信号的采集和其控制功能的正常发挥。特别是大功率感性负载的通断，引起磁场的急剧变化，接触器触点产生的电火花产生高频辐射对PLC系统的影响。
     PLC抗干扰的主要方法
1.供电方面主要的措施是稳压、滤波、隔离。
1）选用质量好、工作可靠的电子交流稳压器，用以给PLC系统提供稳定的交流电压，稳压器不仅可以提供稳定的电压，可以消除高频脉冲的干扰。
2）增加低通滤波器，用来滤去交流电源中的高频分量或脉冲电流。对于直流供电，可用电容滤波，消除干扰对PLC系统的影响。
3）增加隔离变压器。在电源接入PLC系统前加装隔离变压器，其初级屏蔽层接中性线，二次侧屏蔽层与PLC系统共地，用以阻断干扰的传导通路，并抑制干扰信号的强度。配合使用低通滤波器.
4）选用稳定的交流电源。PLC系统的电源与动力线路分别引自不同的变压器，可以避免大感性负载的启停对供电电源的影响。实际中可能只有一台变压器，可以采用从配电母排上引专用线的方法，尽量减小干扰的影响。
2.强电干扰方面主要采取以下措施：
1）在电感性负载旁并联一阻容吸收装置或二极管、稳压管，用来吸收瞬时过电压。
2）采用光电耦合的办法进行隔离。
3.接地干扰通常采用单点接地，避免接地点相隔太远。在接地点相隔较远时，增加导线截面，以减小电阻。
4.辐射型干扰
1）PLC系统安装于单独的箱体中，制作箱体的材料使用薄铁板或钢板等导磁材料，可以防止外界磁场的干扰。
2）对于PLC模拟信号线和通讯电缆，使用屏蔽线，并将屏蔽层单端接地。
3）讲究布线方式。屏蔽线尽可能远离大功率，尽量避开动力线路单独敷设，若与动力线路不能分开布设时，可使用镀锌管敷设，既可防止干扰，又可保护线路干扰的存在是多种多样的，干扰的消除方式也有很多方法。如以上的干扰的解决办法使得在现场的布线及安装中如能尽可能地考虑进去，那么你的系统的可靠性将会得到极大的提高。

变频器是为电机服务的，变频器和电机要配套使用，也就是两者的额定电压和额定功率要非常接近。而电机运行过程中，要避免电流过大而发热烧坏，需要设置一些相关的保护参数。

额定电压：基本上国内使用变频器控制的电机电压基本上都是三相380伏的，也不排除有些进口设备特别，如果更换变频器的时候要留意，比如日本进来的就可能是三相220伏。

额定电流：电机铭牌上有这个参数，对应输入就好。

过载保护：这个实际上是控制瞬间*功率的参数，常见有110%，可以调大到150%，看实际情况。

过流保护：这个是瞬间输出*电流，比如有150%，如果担心电机出现问题，可以设定成*。

上限频率：中国国内一般用50HZ，有些场合需要超频使用，比如一些机床主轴，可能会早75HZ，要根据工况来选择，也不能太高，否则电机轴承承*。

启动频率：变频器往往无法输出非常低的频率来带动电机，一般启动时候往往高于0.5HZ。

电源类参数

转矩提升：有自动和手动方式选择，自动模式如果效果不好，可以选择手动模式，本质就是设定了V/F比值。

转矩增强：考虑到低速时候，电机扭力不足，有些场合需要加大一下电压值，这个就是所谓的转矩增强，也不能加太大，否则可能会不稳定。

加减速时间：理论上变频器加减速时间越短，电机电流电压会波动越大，很多场合需要电机加减速时间短点，这个需要根据负载情况来设置。

控制模式：一般通用型负载使用V/F模式就好，如果是矢量控制，可以选择无感矢量或者有感矢量，看控制精度来设定，如果选择了矢量控制，还需要做参数自适应调整的。

人机操控类参数

变频器要通过人来控制和操作，比如要启动它，要停止它，要让它跑多快，要让它减速等等，都需要设定好。

启动源：这里包含了启动和停止功能，如果通过I/O控制，可以选择对应的I/O端口，大多数变频器是固定某个I/O的，也可以设定面板，有些甚至是通讯方式来控制的。

频率源：和启动源一回事，频率源往往是模拟量形式的，有电压和电流形式，也有一些场合通过多个I/O实现多段速控制，同样也有通讯方式来完成的。

显示类：在面板上可以切换显示电流，电压，频率或者转速之类的参数，具体看需要。

一、任务目的

1.熟练变频器的功能参数设置。

2.熟悉掌握变频器的初始化过程。

3.熟练掌握变频器的快速调试方法。

4.了解电动机铭牌各参数的意义。

二、实验仪器

西门子MM420变频器一台、三相异步电动机一台、变频器实验板一块、导线若干、通用电工工具一套等。

三、实验原理

随着各种科技和技术的发展，变频器制造技术有了跨越式的进步，变频器广泛运用于各个领域，在工业自动化领域，交流电机调速已经取代传统的直流调速系统。可以大大节约电能。在接到变频器的操作任务时，应该对变频器进行初始化处理。防止变频器之前设定的值干扰我们的正常操作。初始化完成后，我们还应该对变频器进行快速调试（简明调试），使变频器匹配电机固定参数。以便变频器的性能可以更好的发挥。利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作。

快速调试的流程图：

1）与电动机有关的参数-请参看电动机的铭牌。

2）表示该参数包含有更详细的设定值表，可用于特定的应用场合。请参看“参考手册"和“操作说明书"。

四、实验内容及步骤

五、思考题

1．对于同一个电机执行不同任务时，是否每次都需要进行初始化和快速调试？

分享一下我之前练过的题目如下：

系统组成：系统由供料单元、传送和检测单元、机械手单元等组成。

系统功能要求：

1、系统运行前用一位拨码开关设定库位号（数值范围1~4，对应四个库位），无效库位系统不能启动；

2、按下启动按钮，供料井推出1个物料到传送带上，推料缸收回，传送带将物料运送到末端；

3、如果物料为蓝色，输送皮带反转5S将物料送回；

4、如果物料为黄色，机械手抓取物料并将其运送至设定的库位号入库；

5、系统运行过程中按下启动按钮无效；

6、物料处理完毕（入库或者右端抛出）后，按下启动按钮系统启动；

7、供料井中无料时，不进行推料动作，一位外**方式数码管显示“E"，填充物料后数码管显示“8"，此时需按下启动方能继续供料；

8、任何时候按下停止按钮，系统立即停止；

9、变频器正转运行速度为40HZ，反转运行速度为50HZ；

3)双击任意所需访问的PLC数据区都可建立标签变量。这里以DB区为例。
双击DB，如果所显示的DB块有红叉标记，这并无问题。只要双击“New Definition"，“Define NewItem"对话框即被打开。可在此定义标签变量与数据类型。注：Datatype、Address、No.Value参数必须定义，No.Value是指数据长度。定义完成后，点击OK确认。

图23：

西门子CPU模块6ES7215-1BG40-0XB0

直接感知有些电气故障可以通过人的手、眼、鼻、耳等器官，采用摸、看、闻、听等段，直接感知故障设备异常的温升、振动、气味、响声、色变等，确定设备的故障部位。2.仪器检测许多电气故障靠人的直接感知是无法确定部位的，而要借助各种仪器、仪表，对故障设备的电压、电流、功率、频率、阻抗、绝缘值、温度、振幅、转速等等进行量，以确定故障部位。例如，通过测量绝缘电阻、吸收比、价质损耗，判定设备绝缘是否受潮；通过直流电阻的测量，确定长距离线路的短路点、接地点等。利用眼睛、鼻子、耳朵、手等感觉器官，来进行直接观察，观察温度、声音、颜色、气味有否异常，以判断电源装置的运行情况。通过这种直观，将一些明显的故障能立即诊断出来，或者能帮助我们分析和掌握故障发生的部位、危及范围、严重程度以及元器件损坏情况。就是对那些隐蔽而复杂的故障，通过我们所直接观察到的各种现象，也能为进行诊断和分析提供重要依据，直观是诊断故障的十分重要。1.听一听有没有异常的声音。

2.嗅一嗅有没有异常气味，特别是有没有出现绝缘材料烧焦的气味。一般电气部件都由绝缘材料组成，当绝缘材料被通过的大电流（超过额定电流数倍）烧焦后，会发出一种刺鼻的臭味，追踪气味的发生处，能帮助我们查找故障源。

3.查一查是否出出异常的温度。各种电源设各，不管是静止型还是旋转型，只要流过电流，就会产生热量，这种热量，使温度上升，但只要不超过额定温升是允许的。电源装置能持续正常的运行，这种温度基本处于饱和状态，变化不会很大。如果发现某元器件或某部位的温度突然升高，发热发烫，出现反常情况，表明可能出现故障或者有故障隐患存在，此时可根据热源去寻找故障点。检测电源装置的温度，通常采用如下几种。（1）用手去摸一摸，赁感觉和经给来判断温度是否发生了异常。平时，要有意识地经常去体验设备的温度，掌握装置正常运行情况下的温度，只要用手去摸一摸（但必须注意安全），就能知道温度是否超出了允许的高温度。根据经验，在通常情况下，能够用手摸设备耐受10s左右的温度约为60度。（2）对一些十分重要的部件或者特别需要监视的部位，可以安放温度计，用温度计来检测和监视它们的温度。（3）对一些需要监视温度的部件或部位，但不便安放温度计，也不能用手摸它。在这种情况下，可以贴上示温片或涂上示温涂料，根据它们的颜色随着温度的变化而发生变化的性能，就可以知道温度是否出现了异常。

4.看一看有没有出现冒烟的情况，是否有被烧焦、烧黄或被烧得发黑的元器件。当过载和短路引起的大电流通过元器件（或零部件）时，轻者将远件烧得发烫，烤得变黄。重者将元器件（或零部件）烧得冒烟、发焦、发黑。对这种情况，可根据损坏的元器件，找出故障点，分析出故障原因。

5.看一看熔断器是否熔断。如果发现熔断器熔断，则应检查一下是哪一相的被熔断。再细细地看一下熔芯被烧断的情况和被熔断的程度。便如，对那些玻璃管熔断器，有的熔芯看上去是被慢慢地熔断的，在被熔断分开的两个断点处显得比较粗壮，头上呈现椭圆形，玻璃管仍然很透明，并且没有任何被损坏的痕迹，也没有任何发黑发黄的现象。这些多数是由于过负载而造成的故障，从熔芯开始被熔化到熔芯被熔断，是经过了一定长的时间；而另一种情况则不然，一看就知道熔芯是被快速熔断的，由于流过的电流非常大，带有“爆炸"形式似的，将熔芯烧飞溅在玻璃管的四周，成粉碎性状。玻璃管四周发黄发黑，甚至玻璃管有时被炸破，这种故障，多数是由于短路而造成的。根据不同的短路情况和流过不同大小的短路电流、熔芯被熔化的状态是不同的，有经验的人一看就知道是短路还是过载。如果是短路，还能估计出短路发生源是在近处还是在远处。

6.看一看所有的电压表、电流表和频率表的指示值。观察一下它们的指示值是否在规定的范围内，或者是否在正常的指示值内，它们的指针摆动是否稳定和正常。当发现电表的指示值或电表的指针摆动情况发生异常时，表明出现了故障。