6ES7223-1BL22-0XA8功能介绍
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变频节能
变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力驱动时,都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,其输入功率大,且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时,如果**要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
电动机使用变频器的作用就是为了调速,并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率,该设备要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter"(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的15--20倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter",故该产品本身就被命名为“inverter",即:变频器。
变频不是到处可以省电,有不少场合用变频并不一定能省电。作为电子电路,变频器本身也要耗电(约额定功率的3-5%)。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯.变频器在工频下运行,具有节电功能,是事实。他的前提条件是:
*、大功率并且为风机/泵类负载;
S7-1500 CPU和 S7-300CPU。
访问共享设备的两个IO控制器具有相同IP子网下的不同IP地址。
配置IO设备两次,为每个版本分配相同的IP地址及设备名称。
在IO设备的每个版本中组态相同的硬件设置和共享设备的相同数量的副本。
在IO设备的任一版本中都不要将IO控制器分配给接口模块。
在IO设备的一个版本中提供给IO控制器数据的模块或它们的副本不会分配给其他的IO控制器,
如果一个IO控制器要对一个输出模块进行写操作,应该将这个输出模块直接分配给IO控制器作为基本模块,每个输出模块只有一个IO控制器可以对输出进行写操作
西门子PLC模块6ES7511-1AK02-0AB0参数详细
变频器
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、**运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
PWM和PAM的不同点
PWM是英文Pulse WidthModulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调制方式。PAM是英文PulseAmplitude Modulation (脉冲幅值调制)缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调节输出量值和波形的一种调制方式。
3、电压型与电流型有什么不同?
变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。
4、为什么变频器的电压与频率成比例的改变?
任何电动机的电磁转矩都是电流和磁通相互作用的结果,电流是不允许超过额定值的,否则将引起电动机的发热。如果磁通减小,电磁转矩也必减小,导致带载能力降低。
由公式E=4.44*K*F*N*Φ可以看出,在变频调速时,电动机的磁路随着运行频率fX是在相当大的范围内变化,它极容易使电动机的磁路严重饱和,导致励磁电流的波形严重畸变,产生峰值很高的尖峰电流。
频率与电压要成比例地改变,即改变频率的控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对于变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那么电流是否增加?
频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
6、采用变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩怎样?
采用变频器运转,随着电机的加速相应**频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%)。用工频电源直接起动时,起动电流为额定电流6~7倍,将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为以上,可以带全负载起动。
7、V/f模式是什么意思?
频率下降时电压V也成比例下降,这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的,通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性,可以用开关或标度盘进行选择。
8、按比例地改V和f时,电机的转矩如何变化?
频率下降时*成比例地降低电压,那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。在低频时给定V/f,要使输出电压**一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。
9、在说明书上写着变速范围60~6Hz,即10:1,那么在6Hz以下就没有输出功率吗?
在6Hz以下仍可输出功率,但根据电机温升和起动转矩的大小等条件,zui低使用频率取6Hz左右,此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz。。
10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定,是否可以?
通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变,大体为恒功率特性,在 高速下要求相同转矩时
11、所谓开环是什么意思?
给所使用的电机装置设速度检出器(PG),将实际转速反馈给控制装置进行控制的,称为“闭环",不用PG运转的就叫作“开环"。通用变频器多为开环方式,也有的机种利用选件可进行PG反馈.无速度传感器闭环控制方式是根据建立的数学模型根据磁通推算电机的实际速度,相当于用一个虚拟的速度传感器形成闭环控制。
12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办?
开环时,变频器输出给定频率,电机在带负载运行时,电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。对于要求调速精度比较高,负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合,可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。
13、如果用带有PG的电机,进行反馈后速度精度能**吗?
具有PG反馈功能的变频器,精度有**。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思?
如果给定的加速时间过短,变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化,变频器将因流过过电流而跳闸,运转停止,这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转,就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。
15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种,和加减速时间共同给定的机种,这有什么意义?
加减速可以分别给定的机种,对于短时间加速、缓慢减速场合,或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的,但对于风机传动等场合,加减速时间都较长,加速时间和减速时间可以共同给定。
16、什么是再生制动?
电动机在运转中如果降低指令频率,则电动机变为异步发电机状态运行,作为制动器而工作,这就叫作再生(电气)制动。
17、是否能得到更大的制动力?
从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中,由于电容器的容量和耐压的关系,通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采用选用件制动单元,可以达到50%~。
18、请说明变频器的保护功能?
保护功能可分为以下两类:
(1)检知异常状态后自动地进行修正动作,如过电流失速防止,再生过电压失速防止。
(2)检知异常后电力半导体器件PWM控制信号,使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。
19、为什么用离合器连接负载时,变频器的保护功能就动作?
用离合器连接负载时,在连接的瞬间,电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化,流过的大电流导致变频器过电流跳闸,不能运转。
20、在同一工厂内大型电机一起动,运转中变频器就停止,这是为什么?
电机起动时将流过和容量相对应的起动电流,电机定子侧的变压器产生电压降,电机容量大时此压降影响也大,连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断,有时保护功能(IPE)动作,造成停止运转。 21、什么是变频分辨率?有什么意义?
对于数字控制的变频器,频率指令为模拟信号,输出频率也是有级给定。这个级差的zui小单位就称为变频分辨率。变频分辨率通常取值为*5~0.5Hz.例如,分辨率为0.5Hz,那么23Hz的上面可变为23.5、24.0Hz,电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下,如果分辨率为*5Hz左右,对于4级电机1个级差为1r/min以下,也可充分适应。有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。
22、装设变频器时安装方向是否有限制。
变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的,上下的关系对通风也是重要的,对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位,尽可能垂直安装。
23、不采用软起动,将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以?
在很低的频率下是可以的,但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流(6~7倍额定电流),由于变频器切断过电流,电机不能起动。
24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题?
超过60Hz运转时应注意以下事项:
(1)机械和装置在该速下运转要充分可能(机械强度、噪声、振动等)。
(2)电机进入恒功率输出范围,其输出转矩要能够维持工作(风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加,转速少许升高时也要注意)。
(3)产生轴承的寿命问题,要充分加以考虑。
(4)对于中容量以上的电机特别是2极电机,在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。
根据减速机的结构和润滑方式不同,需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为zui大极限,采用油润滑时,在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。
26、变频器能用来驱动单相电机吗?可以使用单相电源吗?
基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机,在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组;对于电容起动或电容运转方式的,将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相,但对于小容量的,也有用单相电源运转的机种。
27、变频器本身消耗的功率有多少?
它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关,但要回答很困难。在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%,据此可推算损耗,但内藏再生制动式(FR-K)变频器,如果把制动时的损耗也考虑进去,功率消耗将变大,对于操作盘设计等必须注意。
28、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用?
一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却,若速度降低则冷却效果下降,不能承受与高速运转相同的发热,必须降低在低速下的负载转矩,或采用容量大的变频器与电机组合,或采用电机。 29、使用带制动器的电机时应注意什么?
制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作,将造成过电流切断。要在变频器停止输出后再使制动器动作。
30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机,电机却不动,请说明原因。
变频器的电流流入改善功率因数用的电容器,由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),不能起动,作为对策,请将电容器拆除后运转,至于改善功率因数,在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。
31、变频器的寿命有多久?
变频器虽为静止装置,但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件,如果对它们进行定期的维护,可望有10年以上的寿命。
32、变频器内藏有冷却风扇,风的方向如何?风扇若是坏了会怎样?
对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种,风的方向是从下向上,装设变频器的地方,上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有,变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时,由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护
33、滤波电容器为消耗品,那么怎样判断它的寿命?
作为滤波电容器使用的电容器,其静电容量随着时间的推移而缓缓减少,定期地测量静电容量,以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。
34、装设变频器时安装方向是否有限制。
应基本收藏在盘内,问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大,占用空间大,成本比较高。其措施有:
(1)盘的设计要针对实际装置所需要的散热;
(2)利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积;
35、变频器直流电抗器的作用是什么?
减小输入电流的高次谐波干扰,**输入电源的功率因数。
36、变频器附件正弦滤波器有什么作用?
正弦滤波器允许变频器使用较长的电机电缆运行,也适用于在变频器与电机之间有中间变压器的回路。
37、变频器的给定电位器的电阻值多大?
变频器的给定电位器的阻值一般为1KΩ至10KΩ。
38、为什么变频器不能用作变频电源?
变频电源的整个电路由交流一直流一交流一滤波等部分构成,它输出的电压和电流波形均为纯正的正弦波,非常接近理想的交流供电电源。可以输出世界任何国家的电网电压和频率。而变频器是由交流一直流一交流(调制波)等电路构成的,变频器标准叫法应为变频调速器。其输出电压的波形为脉冲方波,且谐波成分多,电压和频率按比例变化,不可分别调整,不符合交流电源的要求。原则上不能做供电电源的使用,一般仅用于三相异步电机的调速
plc有两种基本的工作状态,即运行(RUIN)状态与停止(STOP)状态(在S7-200中还存在TEAM状态)。在运行状态,PLC通过反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出能及时地响应随时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行一次,而是反复不断地重复执行,直至PLC停机或切换到STOP工作状态。 小型PLC的工作过程有两个显著特点:一个是周期性顺序扫描,另一个是集中批处理。 周期性顺序扫描是PLC特有的工作方式,PLC在运行过程中,总是处于不断循环的顺序扫描过程中。由于PLC的I/O点数较多,采用集中批处理的方法,可以简化操作过程,便于控制,**系统的可靠性。PLC的另一个主要特点就是对输入采样、执行用户程序、输出刷新实施集中批处理。这同样是为了**系统的可靠性。 当PLC启动后,先进行初始化操作,包括对工作内存的初始化、复位所有的定时器、将输入/输出继电器清零,检查I/O单元连接是否完好,如有异常则发出报警信号。初始化后,PLC就进入周期扫描过程。 一、扫描工作原理
当PLC运行时,是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的,需要执行众多的操作,但CPU不可能去执行多个操作,它只能按分时操作(串行工作)方式,每一次执行一个操作,按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快,从宏观上来看,PLC外部出现的结果似乎是(并行)完成的。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。
用扫描工作方式执行用户程序时,扫描是从条程序开始,在无中断或跳转控制的情况下,按程序存储顺序的先后,逐条执行用户程序,直到程序结束。再从头开始扫描执行,周而复始重复运行。
PLC的扫描工作方式与电器控制的工作原理明显不同。电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式,如果某个继电器的线圈通电或断电,那么该继电器的所有常开和常闭触点不论处在控制线路的哪个位置上,都会立即动作;而PLC采用扫描工作方式(串行工作方式),如果某个软继电器的线圈被接通或断开,其所有的触点不会立即动作,必须等扫描到该时才会动作。但由于PLC的扫描速度快,通常PLC与电器控制装置在I/O的处理结果上并没有什么差别。
二、PLC扫描工作过程
PLC的扫描工作过程除了执行用户程序外,在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、通信服务工作。如图1所示,整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新五个阶段。整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关,典型值为1~100ms。
图1 扫描过程示意图
在内部处理阶段,进行PLC自检,检查内部硬件是否正常,对监视定时器(WDT)复位以及完成其它一些内部处理工作。
在通信服务阶段,PLC与其它智能装置实现通信,响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容等。
当PLC处于停止(STOP)状态时,只完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于运行(RUN)状态时,除完成内部处理和通信服务工作外,还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。
PLC的扫描工作方式简单直观,便于程序的设计,并为可靠运行提供了保障。当PLC扫描到的指令被执行后,其结果马上就被后面将要扫描到的指令所利用, 还可通过CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间,避免由于CPU内部故障使程序执行进入死循环。
三 、PLC执行程序的过程及特点
PLC执行程序的过程分为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段,如图2所示。
图2 PLC执行程序过程示意图
1.输入采样阶段
在输入采样阶段,PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样,并存入输入映象寄存器中,此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段,在程序执行阶段或其它阶段,输入状态发生变化,输入映象寄存器的内容也不会改变,输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。
2.程序执行阶段
在程序执行阶段,PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示,则总是按先上后下,先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时,则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时,PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出,根据用户程序进行运算,运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说,其内容会随程序执行的过程而变化。
3.输出刷新阶段
当所有程序执行完毕后,进入输出处理阶段。在这一阶段里,PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态(输出继电器状态)转存到输出锁存器中,并通过一定方式输出,驱动外部负载。
PLC在一个扫描周期内,对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁,直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样,即在一个扫描周期内,集中一段时间对输入状态进行采样。
在用户程序中如果对输出结果多次赋值,则后一次有效。在一个扫描周期内,只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出,对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。
对于小型PLC,其I/O点数较少,用户程序较短,一般采用集中采样、集中输出的工作方式,在一定程度上降低了系统的响应速度,但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离,从根本上**了系统的抗干扰能力,增强了系统的可靠性。
而对于大中型PLC,其I/O点数较多,控制功能强,用户程序较长,为**系统响应速度,可以采用定期采样、定期输出方式,或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。
从上述分析可知,当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应,需要一段时间,这种现象称为PLC输入/输出响应滞后。对一般的工业控制,这种滞后是完全允许的。应该注意的是,这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成,更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟,以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟,还与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。
在plc的编程语言中,梯形图是为广泛使用的语言,通过PLC的指令系统将梯形图变成PLC能接受程序,由编程器键入到PLC用户存储区去。而PLC梯形图与继电器控制原理图十分相似,主要原因是PLC梯形图的发明大致上沿用户继电器控制电路的元件符号,仅个别处有些不同。
PLC梯形图与继电器控制原理图的主要区别有以下几点:
(1)组成器件不同
继电器控制线路是由许多真正的硬件继电器组成的。而PLC是由许多“软继电器”组成的,这些“继电器”实际上是存储器中的触发器,可以置“0”或置“1”。
(2)触点的数量不同
硬继电器的触点数有限,一般只有4至8对;而“软继电器”可供编程的触点数有无限对,因为触发器状态可取用任意次。
(3)控制方法不同
继电器控制是通过元件之间的硬接线来实现的,其控制功能就固定在线路中了,功能专一,不灵活;而PLC控制是通过软件编程来解决的,只要程序改变,功能可跟着改变,控制很灵活。又因PLC是通过循环扫描工作的,不存在继电器控制线路中的联锁与互锁电路,控制设计大大简化了。
(4)工作方式不同
在继电器控制线路中,当电源接通时,线路中各继电器都处于受制约状态,该合的合,该断的断。而在PLC的梯形图中,各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中,从客观上看,每个“软继电器”受条件制约,接通时间是短暂的。也就是说继电器在控制的工作方式是并行的,而PLC的工作方式是串行的。
1、应用西门子S7-200plc时,可以选用以下几种数据保持方法:
CPU的内置超级电容,断电时间不太长时,可以为数据和时钟的保持提供电源缓冲
在CPU内部靠一个超级电容,在掉电后为RAM存储器提供电源缓冲,保存时间可达几天之久。
CPU上可以附加电池卡,与内置电容配合,长期为时钟和数据保持提供电源 :
、设置系统块,在CPU断电时自动保存M区中的14个字节数据
、在数据块中定义不需要更改的数据,下载到CPU内可以保存
、用户编程使用相应的特殊寄存器功能,将数据写入EEPROM保存
2、S7-200 CPU的以下数据空间属于RAM存储区:
变量存储区(V):可以按位、字节、字或双字来存取V 区数据 ;
位存储区(M):可以按位、字节、字或双字来存取M区数据 ;
定时器存储区(T):用于时间累计,分辨率分为1ms、10ms、100ms三种 ;
计数器存储区(C):用于累计其输入端脉冲电平由低到高的次数。CPU提供了三种类 型的计数器:一种只能增计数;一种只能减计数;一种既可 以增计数,又可以减计数。
3、S7-200系统中用到了三种存储器件:
RAM: 易失性的存储器,失去电源供应后,其中保存的数据会丢失。S7-200 CPU中的RAM由超级电容+外插电池卡提供电源缓冲。RAM保存V、M、T(定时器)、C(计数器)等各数据区的内容,在CPU失电后的表现由用户在系统块“数据保持”页中设置
EEPROM:非易失的电可擦除存储器,保存数据不需要供电,并且可以改写其内容。上述RAM数据区中有的部分与EEPROM中的区域一一对应。用户程序也保存在程序EEPROM区中
外插存储卡:非易失的存储器。用来保存用户程序、数据记录(归档)、配方数据,以及一些其他文件等
每种类型的OB块的分析及其使用方法:
1、自由循环组织块OB1
S7 CPU启动完成后,操作系统循环执行OB1,OB1执行完成后,操作系统启动OB1。在OB1中可以调用FB、SFB、FC、SFC等用户程序使其循环执行。除OB90以外,OB1优先级低,可以被其他OB中断。OB1默认扫描监控时间为150ms(可设置),扫描超时,CPU自动调用)B80报错,如果程序中没有建立OB80,CPU进入停止模式。
2、日期中断组织块OB10~OB17
在CPU属性中,可以设置日期中断组织块OB10~OB17触发的日期、执行模式(到达设定的触发日期后,OB只执行一次或按每分、每小时、每周、每月周期执行)等参数,当CPU的日期值大于设定的日期值时,触发相应的OB并按设定的模式执行。在用户程序中也可以通过调用SFC28系统函数设定CPU日期中断的参数,调用SFC30激活日期中断投入运行,与在CPU属性中的设置相比,通过用户程序,可以在CPU运行时灵活地修改设定的参数,两种方式可以任意选择,也可以对一个OB进行设置。
3、时间延迟中断组织块OB20~OB23
时间延迟中断组织块OB20~OB23的优先级及更新过程映像区的参数需要在CPU属性中设置,通过调用系统函数SFC32触发执行,OB号及延迟时间在SFC32参数中设定,延迟时间为1~60000ms,大大优于定时器精度。
4、循环中断组织块OB30~OB38
循环中断组织块OB30~OB38按设定的时间间隔循环执行,循环中断的间隔时间在CPU属性中设定,每一个OB默认的时间间隔不同,例如)B35默认的时间间隔为100ms,在OB35中的用程序将每隔100ms调用一次,时间间隔可以自由设定,小时间间隔不能小于55ms。OB中的用户程序执行时间必须小于设定的时间间隔,如果间隔时间较短,由于循环中断OB没有完成程序扫描而被调用,从而造成CPU故障,触发OB80报错,如果程序中没有创建OB80,CPU进入停止模式。通过调用SFC39~SFC42系统函数可以禁止、延迟、使能循环中断的调用。循环中断组织块通常处理需要固定扫描周期的用户程序,例如PID函数块通常需在循环中断中调用以处理积分时间的计算。
5、硬件中断组织块OB40~OB47
硬件中断也叫过程中断,由外部设备产生,例如功能模块FM、通信处理器CP及数字量输入、输出模块等。通常使用具有硬件中断的数字量输入模块触发中断响应,为每一个模块配置相应的中断OB(一个模块只能良一个中断OB,S7-300系列plc CPU只能触发硬件中断OB40),在模块配置中可以选择输入点的上升沿、下降沿或全部作为触发中断OB的事件。配置中的中断事件出现,中断主程序,执行中断OB中的用户程序一个周期,跳回中断处继续执行主程序。使用中断与普通输入信号相比,没有主程序扫描和过程映像区更新时间,适合需要快速响应的应用。
如果输入模块中的一个通道触发硬件中断,操作系统将识别模块的槽号及触发相应的OB,中断OB执行之后发送与通道相关的确认。在识别和确认过程中,该通道触发的中断事件将丢失;如果模块其他通道触发中断事件,中断不会丢失,在当前正在运行的中断确认之后触发;如果是不同的模块触发的中断事件,中断请求被记录,中断OB在空闲(没有模块其他通道的中断请求)时触发。通过调用SFC39~SFC42系统函数可以禁止、延迟、使能硬件中断的调用。
6、DPV1中断组织块OB55~OB57
CPU响应PROFIBUS-DP V1从站触发的中断信息。
7、多处理器中断组织块OB60
用于S7-400系列PLC多CPU(一个机架中多插入4个CPU完成同一个复杂任务)处理功能,通过调用SFC35,可以触发OB60在多个CPU中执行。
8、时钟同步中断组织块OB61~OB64
用于处理PROFIBUS-DP V1等时钟同步,从采集各个从站的输入到逻辑结果输出,需要经过从站输入信号采样循环(信号转换)、从站背板总线循环(转换的信号从模块传递到从站接口)、PROFIBUS-DP总线循环(信号自从站传递到主站)、程序执行循环(信号的程序处理)、PROFIBUS-DP总线循环(信号从主站传递到从站)、从站背板总线循环(信号从从站接口传递到输出柜块)及模块输出循环(信号转换)7个循环,时钟同步中断将7个循环同步,优化数据的传递并保证PROFIBUS-DP各个从站数据处理的同步性。PROFIBUS时钟同步中断只能用于S7-400系列PLC CPU(具有DP V2 功能)。
9、工艺同步处理中断组织块OB65
用于T-CPU(具有运动控制功能的CPU)工艺块与开始程序的同步处理。
10、冗余故障中断组织块OB70、OB72
用于S7-400H冗余系统,当I/O冗余故障,例如冗余的PROFIBUS-DP从站故障时,触发OB70的调用,当CPU冗余故障,如CPU切换、同步故障时,触发OB72的调用。如果I/O冗余,或者CPU冗余故障而在CPU中没有创建OB70、OB72,CPU不会进入停止模式。
11、异步故障中断组织块OB80~OB87
异步故障中断用于处理各种故障事件。
OB80:处理时间故障、CIR(Configuration In Run)后的重新运行等功能,例如OB1或OB35运行超时,CPU自动调用OB80报错,如果程序中没有创建OB80,CPU进入停止模式。
OB81:处理与电源相关的各种信息(S7-400系列PLC CPU只有电池故障时调用),出现故障,CPU自动调用OB81报错,如果程序中没有创建OB81,CPU不会进入停止模式。
OB82:诊断中断,如果使能一个具有诊断中断模块的诊断功能(例如断线、传感器电源丢失),出现故障时调用OB82,如果程序中没有创建OB82,CPU进入停止模式。诊断中断还对CPU所有内外部故障,包括模块前连接器拔出、硬件中断丢失等作出响应。
OB83:用于模块插拔事件的中断处理,事件出现,CPU自动调用OB83报警,如果程序中没有创建OB83,CPU进入停止模式。
OB84:用于处理存储器、冗余系统中两个CPU的冗余连接性能降低等事件。
OB85:用于处理操作系统访问模块故障、更新过程映像区时I/O访问故障、事件触发但相应的OB没有下载到CPU等事件,事件出现,CPU自动调用OB85报错,如果程序中没创建OB85,CPU进入停止模式。
OB86:用于处理扩展机架(不适用于S7-300系列)、PROFIBUS-DP主站、PROFIBUS-DP或PROFINET I/O分布I/O系统中站点故障等事件,事件出现,CPU自动调用OB86报错,如果程序中没有创建,CPU进入停止模式。
OB87:用于处理MPI GD 通信及时钟同步故障,事件出现,CPU自动调用OB87报错,如果程序中没有创建,CPU不会进入停止模式。
12、处理中断组织块OB88
用于处理程序嵌套、区域数据分配故障,故障出现,CPU自动调用OB88报错,如果程序中没有创建,CPU进入停止模式。
13、背景循环中断组织块OB90
优先级低,保证CPU短的扫描时间,避免过程映像区更新过于频繁。程序的下载和CPU中程序的删除触发OB90的调用。只能用于S7-400系列PLC CPU。
14、启动中断组织块OB100~OB102
用于处理CPU启动事件,暖启动CPU调用OB100,热启动CPU调用OB101(不适合S7-300系列PLC和S7-400H),冷启动CPU调用OB102,温度越低,CPU启动时清除存储器中数据区的类型越多。
15、同步错误中断组织块OB121、OB122
OB121处理与编程故障有关的事件,例如调用的函数没有下载到CPU中、BCD码出错等,OB122处理与I/O地址访问故障有关的事件,例如访问一个I/O模块时,出现读故障等。如果上述故障出现,在程序中没有创建OB121、OB122,CP进入停止模式。
注意:不是所有的OB都可以在S7 CPU中使用,例如S7-300系列PLC PU中只有暖启动OB100,操作系统不能调用OB101、OB102,CPU中可以使用的OB请参考CPU选型手册。
S7-300系列PLC中组织块的优先级是固定的,不能修改,在S7-400系列PLC中下列组织块的优先级可以进行修改:
OB10~OB47:优先级修改范围2~23。
OB70~OB72:优先级修改范围2~38。
OB81~OB87:优先级修改范围2~26,优先级24~26确保异步故障中断不被其他的事件中断。
几个组织块可以具有相同的优先级,当事件出现时,组织块按事件出现的先后顺序触发,如果超过12个相同优先级的OB同进触发,中断可能丢失。
我们在使用相应OB时要注意以下问题。
1.OB只是及时反应出了故障,但并不解决故障,OB允许CPU带故障运行。
2.诊断OB如OB82/86/122反映的是硬件上的故障,靠软件是解决不了的,软件的作用是尽快指向故障点,硬件的问题还是硬件解决。
3.诊断OB的产生会影响CPU的整个程序的执行速度,会影响系统的控制品质,尤其是一些带过程中断,大量运算及运动控制的高速生产线。
4.无条件的让OB去掩盖故障是一件很危险的事情,应该有应对的措施,让系统尽快的进入一种可控的安全状态。
由于通信的原因,模块不存在或有故障,刷新过程映像表时I/O访问出错,将会调用优先级错误中断(OB85)。
可以在CPU属性对话框中设置3种调用OB85的方式。S7-300默认的方式是不调用OB85,S7-400默认的方式是每个扫描循环周期调用一次,还可以设置为故障发生和消失时分别调用一次。
用PI/PQ地址区访问有故障的I/O模块、DP从站时,将会调用I/O访问错误中断(OB122),每个扫描周期调用一次。
对于简单程序,只涉及到数字量逻辑控制,只使用OB1就可以了,对于复杂程序,使用了DP通讯等等,就需要做一些相应功能的组织块来保证PLC的运行正常。
1 OB100启动组织块,即PLC一通电的个扫描周期就先处理此块,以后就不扫描了,在这个块内可以做初始化脉冲,复位一些数据。
2 OB122 I/O访问错误组织块,
3 OB121 编程错误组织块,这个块比较重要,曾经遇到一个德国进口喂料机,使用一段时间后出现CPU不能运行,程序是使用STL编程,使用了很多间接寻址,很难找到问题所在,后来就选择了这个组织块后,CPU运行设备就正常工作了。
4 OB82诊断中断组织块,这个对于使用模拟量模块多的项目需要使用这个块,否则一旦接入的模拟量信号出现问题时,CPU停机就是大事了。
5 OB80 时间错误组织块,包括:超出周期时间、执行OB时出现确认错误、提前了时间而使OB的启动时间被跳过、在CiR后恢复RUN模式。
6 OB86机架故障组织块,对于使用了DP通讯的分布式I/O需要使用这个块。 要想时间找到处故障的子站,需要使用OB86来作为DP故障诊断.需要对OB86内变量做编程处理,使用触摸屏或其他上位机来显示报警内容。
7 OB87通讯错误组织块。
组织块是操作系统与用户程序的接口,可以从下面几个方面来理解:#p#分页标题#e#
1. 组织块不是用户程序调用的,而是由操作系统调用的。其变量声明表中只有临时变量。
2.组织块分为三类:
启动组织块用于系统初始化;
主程序OB1是循环执行的;
出现中断事件时,操作系统将会停止执行当前的任务,调用一个分配给该事件的组织块。
3.除了自动生成的OB1,其他组织块需要用户生成,组织块中的程序是用户编写的。
4.每个组织块都有20个字节的局部变量,其中包含OB的启动信息。这些信息在OB启动时由操作系统提供,包括启动事件、启动日期与时间,错误及诊断事件。
5. 中断的优先级也就是组织块的优先级,如果在执行中断程序(组织块)时,又检测到一个中断请求,CPU将比较两个中断源的中断优先级。如果优先级相同,按照产生中断请求的先后次序进行处理。如果后者的优先级比正在执行的OB的优先级高,将中止当前正在处理的OB,改为执行较高优先级的OB。
下面是优先级的顺序(后面的比前面的优先):背景循环、主程序扫描循环、时间中断、时间延时中断、循环中断、硬件中断、多处理器中断、I/O冗余错误、异步故障(OB80~87)、启动和CPU冗余,背景循环的优先级低。可以用STEP 7修改S7-400 CPU某些组织块的优先级。
6. 时间中断和延时中断有专用的允许处理中断(或称激活、使能中断)和禁止中断的系统功能。
其他组织块可以用SFC 39“DIS_INT”来禁止处理某些中断,用SFC 40“EN_INT”来激活(使能)被禁止的中断。
SFC 41“DIS_AIRT”用来延迟处理比当前优先级更高的中断,直到用SFC 42“EN_ AIRT”来允许立即处理被SFC 41暂时禁止的中断。
ob1:循环扫描ob,它是没有时间间隔的,执行完ob1后就会从头开始执行ob1,外部输入的模拟量数据转换成工程量的程序在ob1中执行,使得数据能够及时更新。
ob10~ob23:一般很少用到。
o***~ob38:ob33和ob35是常用的,和时间有关的程序一般都是放在这些ob中得,比如利用pid控制的程序块,要求不是很严格的时间处理功能,当定时器不够用的时候自己编写的类似定时器的程序块。
ob100~ob102:这些ob只是在cpu不同的启动模式下启动一次,所有一些初始化的程序可以写在这些ob中