西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0型号参数
西门子模块6ES7518-4FP00-0AB0
变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0,变频器工作于线性
v/f控制方式,将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。
将p1300设为2,变频器工作于抛物线特性v/f控制方式,这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载,如果变频器的v/f特性是线性关系,则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩,从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要,使电压随着输出频率的减小以平方关系减小,从而减小电机的磁通和励磁电流,使功率因数保持在适当的范围内。
可以通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值,具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。
3.1中央控制单元 ccu(central control unit type 3)
ccu是整个系统的核心单元,机车的控制、调节和监视由ccu实施和控制。hxd1机车的ccu采用type3型32位微处理器,由网关gateway、中央处理器cpu、mvb32-4、电源组成,zui多可以实现2台(4节)机车的重联。ccu采用冗余设计,每节车有2个ccu,一个主ccu,另一个为从ccu,结构功能*相同,一个故障后另一个可以继续工作,不影响机车正常运行。
ccu的主要功能是为本节机车参数设置存储、本节机车事件记录、重联机车事件显示、整车通讯检测、通过rs232接口读或转储数据,并且作为机车中央控制单元系统软件上载的输入端口。
3.2 牵引控制单元tcu(traction control unit)
tcu是机车牵引的核心控制单元,由中央处理器模块、存储器模块、斩波器控制模块、数字接口模块、数字输入/输出模块、模拟接口模块、控制系统检测模块、列车控制信号输入变换模块、数字信号输入转换模块、接触器驱动模块、igbt触发模块、启动单元等组成。其作用是控制和调节机车牵引、再生制动,从电气上实现防空转/滑行保护,并且实现了开闭环控制、速度频率同步、故障处理与监测等功能。
3.3 智能终端接口单元sks1a、sks1b、sks3(sibas kilp)
sks1a、sks1b、sks3为智能外围设备连接终端,sks1a、sks1b是紧凑设计的数字输入/输出接口,专为司机室所用,它把司机控制指令转化为数字信号,并通过编码将信号传输给ccu;sks3采用分散化输入/输出,减少车内所需布线,增加控制和诊断能力。
功能 性能和灵活性 不论是在数控系统领域还是操作领域,SINUMERIK 840D sl 在软硬件方面的可伸缩性为其在众多领域的应用奠定了优越条件。
从 简单的定位任务到复杂的多轴系统都可适用。我们为您的加工任 务提供了多种类型的 NCU。 采用NCU 710.3BPN时,SINUMERIK 840D sl共可支持8根轴,
采用 NCU 720.3B PN/NCU 730.3B PN 时支持的轴数量可多达 31 根轴。借助CBE30-2通讯模块,可通过NCU链接绑定多至3个NCU。 由此可实现多至 93 根 CNC 控制的轴 / 主轴和 150 根CNC 和 PLC 控制的轴 / 主轴
西门子模块6ES7518-4FP00-0AB0
人机界面
人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成 MMC(Man MachineCommunication)包括:OP(Operation panel)单元,MMC,MCP(MachineControlPanel)三部分。MMC实际上就是一台计算机,有自己独立的CPU,还可以带硬盘,带软驱;OP单元正是这台计算机的显示器,而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。1.MMC我们**常用的MMC有两种:MMC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘;而MMC103的CPU为奔腾,可以带硬盘,一般的,用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103.※ PCU(PCUNIT)是专门为配合西门子**的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块,目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70,PCU20对应于MMC100.2,不带硬盘,但可以带软驱;PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘,与MMC不同的是:PCU50的软件是基于WINDOWSNT的。PCU的软件被称作HMI,HMI有分为两种:嵌入式HMI和HMI。一般标准供货时,PCU20装载的是嵌入式HMI,而PCU50和PCU70则装载HMI.2.OPOP单元一般包括一个10.4″TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求,西门子为用户选配不同的OP单元,如:OP030,OP031,OP032,OP032S等,其中OP031**为常用。3.MCPMCP是专门为数控机床而配置的,它也是OPI上的一个节点,根据应用场合不同,其布局也不同,目前,有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D,MCP的MPI地址分别为14和6,用MCP后面的S3开关设定。对于SINUMERIK840D应用了MPI(MultiplePointInterface)总线技术,传输速率为187.5k/秒,OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率,又有OPI(OperatorPanelInterface)总线,它的传输速率为1.5M/秒。l 数控及驱动单元1.NCU数控单元SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU(NumenricalControlunit)单元:中央控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯它由一个COM CPU板.一个PLCCPU板和一个DRIVE板组成.根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同,NCU分为NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12轴),NCU573.2(31轴)等若干种,同样,NCU单元中也集成SINUMERIK840D数控CPU和SIMATICPLCCPU芯片,包括相应的数控软件和PLC控制软件,并且带有MPI或Profibus借口,RS232借口,手轮及测量接口,PCMCIA卡插槽等,所不同的是NCU单元很薄,所有的驱动模块均排列在其右侧。 2.数字驱动? 数字伺服:运动控制的执行部分,由611D伺服驱动和1FT6(1FK6)电机组成 SINUMERIK840D配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D.它包括两部分:电源模块+驱动模块(功率模块)。 电源模块:主要为NC和给驱动装置提供控制和动力电源,产生母线电压,监测电源和模块状态。根据容量不同,凡小于15KW均不带馈入装置,极为U/E电源模块;凡大于15KW均需带馈入装置,记为I/RF电源模块,通过模块上的订货号或标记可识别。 611D数字驱动:是新一代数字控制总线驱动的交流驱动,它分为双轴模块和单轴模块两种,相应的进给伺服电机可采用1FT6或者1FK6系列,编码器信号为1Vpp正弦波,可实现全闭环控制。主轴伺服电机为1PH7系列。l PLC模块SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATICS7-300的软件及模块,在同一条导轨上从左到右依次为电源模块(Power Supply),接口模块(InterfaceModule)机信号模块(Signal Module)。的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。
电源模块(PS)是为PLC和NC提供电源的+24V和+5V。接口模块(IM)是用于级之间互连的。信号模块(SM)使用与机床PLC输入/输出的模块,有输入型和输出型两种。二.硬件的接口一. 840D系统的接口 ? 840D系统的MMC,HHU,MCP都通过一根MPI电缆挂在NCU上面,MPI是西门子PLC的一个多点通讯协议,该协议具有开放性,而OPI是840D系统针对NC部分的部件的一个特殊的通讯协议,是MPI的一个特例,不具有开放性,它比传统的MPI通讯速度要快,MPI的通讯速度是187.5K波特率,而OPI是1.5M。? NCU上面除了一个OPI端口外,还有一个MPI,一个Profibus接口,Profibus接口可以接所有的具有Profibus通讯能力的设备。Profibus的通讯电缆和MPI的电缆一样,都是一根双芯的屏蔽电缆? 在MPI,OPI和Profibus的通讯电缆两端都要接终端电阻,阻值是220欧,所有如果要检测电缆的好坏情况,可以在NCU端打开插座的封盖,量A,B两线间的电阻,正常情况下应该为110欧。二.611系列驱动的组成与接口1.611系列的驱动分成模拟611A,数字611D和通用型611U。都是模块化结构,主要有以下几个模块组成:?电源模块 电源模块是提供驱动和数控系统的电源,包括维持系统正常工作的弱电和供给功率模块用的600V直流电压。根据直流电压控制方式,它又分为开环控制的UE模块和闭环控制的I/R模块,UE模块没有电源的回馈系统,其直流电压正常时为570V左右,而当制动能量大时,电压可高达640多伏。I/R模块的电压一直维持在600V左右?控制模块 控制模块实现对伺服轴的速度环和电流环的闭环控制?功率模块 对伺服电机提供频率和电压可变的交流电源?监控模块 主要是对电源模块弱电供电能力的补充。?滤波模块 对电源进行滤波作用。?电抗 对电压起到平稳作用。 2.611电源模块的接口信号611模块的接口信号有以下几组:?(1)电源接口U1 V1W1 主控制回路三相电输入端口X181 工作电源的输入端口,使用时常常与主电源短接,有的系统为了让机床在断电后驱动还能正常工作一段时间,把600V的电压端子与P500M500端子短接,这样由于600V电压不能马上放电完毕,还能维持驱动控制板的正常工作一段时间。P600M600是600V直流电压输出端子。?(2)控制接口64 控制使能输入,该信号对所有连接的模块有效,该信号取消时,所有的轴的速度给定电压为零,轴以**的加速度停车。延迟一定的时间后,取消脉冲使能63 脉冲使能输入,该信号对所有连接的模块有效,该信号取消后,所有的轴的电源取消,轴以自由运动的形式停车。48 主回路继电器,该信号断开时,主控制回路电源主继电器断开。 112 调试或标准方式,该信号一般用在传输线的调试中,一般情况接到系统的24V上。X121 模块准备好信号和模块的过热信号。准备号信号与模块的拨码开关的设置有关,当S1.2=ON时,模块有故障时,准备好信号取消,而S1.2=OFF时,模块有故障和使能(63,64)信号取消时,都会取消准备好信号,在更换该模块的时候要检查模块顶部的拨码开关的设置,否则模块可能会工作不正常。所有的模块过载和连接的电机过热都会触发过热报警输出。NS1/NS2 主继电器闭合使能,只有该信号为高电平时,主继电器才可能得电。该信号常用来作主继电器闭合的连锁条件。AS1/AS2 主继电器状态,该信号反映主继电器的闭合状态,主继电器闭合时为高电平。9/19/R 9是24V输出电压,19是24V的地,R为模块的报警复位信号。?(3)其它辅助接口X351 设备总线 ,为后面连接的模块供电用。X141 电压检测端子,供诊断和其它用途用。?7:P24 ,+24V ?45:P15,+15V ?44:N15,-15V ?10:N24,-24V ?15:M,0V?电源模块上面有6个指示灯,分别指示模块的故障和工作状态。一般正常情况下绿灯亮表示使能信号丢失(63和64),黄灯亮表示模块准备好信号,这时600V直流电压已经达到系统正常工作的允许值。电源模块正常工作的使能条件: 48,112,63,64接高电平,NS1和NS2短接,显示为一个黄灯亮,其它灯都不亮。直流母线电压应在600V左右.3.611驱动控制模块接口信号?(1)611D驱动控制模块接口信号 ?611D控制模块与数控系统主要是通过一根数据总线相连,基本没有太多的接口信号。X431: 轴脉冲使能,该信号为低电平时,该轴的电源撤消,一般这个信号直接与24V短接X432: BERO端子,该接口用作BERO开关信号的输入口。X34,X35模拟输出口,其中有两个模拟口(X1,X2)用作模块诊断测试用,它可以用来跟踪一些数字量,比如转速,电压和电流等并把它转换成0到5V的模拟电压输出,具体的输出信号可以通过数控系统选择,Ir模拟输出口是固定输出电机R相的电流的模拟值。X411: 电机编码器接口,输入电机的编码器信号,还有电机的热敏电阻,其中电机的热敏电阻值是通过该插座的13和25脚输入,该热敏电阻在常温下为580欧,155度时大于1200欧,这时控制板关断电机电源并产生电机过热报警。(1PH7电机温度检测信号连接同1FT6/1FK6电机)X411: 直接测量系统输入口,输入直接位置测量信号,一般为正余弦电压信号?* 611D的控制板的速度环和电流环的参数设置在NCK里面,故更换控制板后不需要重新设置参数
(1)电源的合理处理,抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,还可以在电源输入端串接LC滤波电路。
(2)正确选择接地点,完善接地系统良好的接地是保证plc可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有
两个,其一为了安全,其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A,B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。
屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内又会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。
安全地或电源接地:将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电,可从安全接地导入地下,不会对人造成伤害。
系统接地:PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地,叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω,一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起,作为控制系统地。
信号与屏蔽接地:一般要求信号线必须要有惟一的参考地即“单点接地”,屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合,也要在就地或者控制室唯一接地,防止形成“地环路”。
信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在PLC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽
层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接点。
(3)对变频器干扰的抑制
变频器的干扰处理一般有下面几种方式:加隔离变压器,主要是针对来自电源的传导干扰,可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前;使用滤波器,滤波器具有较强的抗于扰能力,还具有防止将设备本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能;使用输出电抗器,在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射,影响其他设备正常工作。
现场电磁干扰是plc控制系统中常见也是易影响系统可靠性的因素之一。 (1)干扰源及一般分类 影响PLC控制系统的干扰源,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,其原因是电流改变产生磁场,对设备产生电磁辐射;磁场改变产生电流,电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,(来源:http://www.dqjsw.com.cn)造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流,亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。 (2)PLC系统中干扰的主要来源及途径 强电干扰:PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化,刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。 柜内干扰:控制柜内的高压电器,大的电感性负载,混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。 来自信号线引入的干扰:与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。 来自接地系统混乱时的干扰:接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。 来自PLC系统内部的干扰:主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。 变频器干扰:一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰,引起电网电压畸变,影响电网的供电质量;二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰,影响周边设备的正常工作。 |