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西門子G120變頻器160千瓦
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CPU外形結(jié)構(gòu)
CPU外形結(jié)構(gòu)
西門子G120變頻器160千瓦
圖1.CPU外形結(jié)構(gòu)
電源及傳感器輸出電源
在安裝或拆何電氣設(shè)備之前，請(qǐng)確保已切斷該設(shè)備的電源。在安裝和拆卸CPU之前，必須采取合適的安全預(yù)防措施并確保切斷該CPU的電源。
將CPU連接至電源，下圖顯示了直流和交流型CPU的接線。
圖2.直流安裝
圖3.交流安裝
如果在通電情況下嘗試安裝CPU或相關(guān)設(shè)備或者對(duì)他們進(jìn)行接線，則可能會(huì)觸電或?qū)е略O(shè)備錯(cuò)誤運(yùn)行。如果在安裝和拆卸過(guò)程中未切斷CPU和相關(guān)設(shè)備的所有電源，則可能導(dǎo)致人員死亡、重傷、或設(shè)備損壞。
傳感器輸出電源：每一個(gè)CPU（除CRs）模塊都有一個(gè)24VDC傳感器電源（CPU的電源都在右上方，而右下方是傳感器電源。），它為本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊繼電器線圈提供24VDC。如果電源要求超出了CPU模塊24VDC電源的定額，你可以增加一個(gè)外部24VDC電源來(lái)供給擴(kuò)展模塊的24VDC。
CPU輸入電壓范圍
直流DC：20.4-28.8 VDC
交流AC：85-264VAC（47-63Hz）
S7-200 SMART 電源需求與計(jì)算
S7-200 SMART CPU模塊提供5VDC和24VDC電源：
CPU有一個(gè)內(nèi)部電源，用于為CPU、擴(kuò)展模塊、信號(hào)板提供電源和滿足其他24 VDC用戶電源需求。請(qǐng)使用以下信息作為指導(dǎo)，確定CPU可以為組態(tài)提供多少電能（或電流）。
請(qǐng)參見特定CPU的技術(shù)規(guī)范，確定24 VDC傳感器電源功率預(yù)算，CPU提供的5 VDC 邏輯預(yù)算，以及擴(kuò)展模塊和信號(hào)板5 VDC功率要求。請(qǐng)參考計(jì)算功率預(yù)算來(lái)確定CPU可以為您的組態(tài)提供多少電能（或電流）。
CPU為系統(tǒng)中的所有擴(kuò)展模塊提供5 VDC邏輯電源。請(qǐng)?zhí)貏e注意系統(tǒng)配置，確保CPU可提供所選擴(kuò)展模塊要求的5 VDC電源。如果組態(tài)要求的電源超出CPU提供的電源范圍，則必須拆下一些模塊。
如果超出CPU功率預(yù)算，則可能無(wú)法連接CPU允許的大數(shù)量模塊。
CPU還提供了 24V傳感器電源，該電源可以為輸入點(diǎn)、擴(kuò)展模塊上的繼電器線圈電源或其他需求提供24V電源。必須手動(dòng)將不同電源的公共端（M）連接在一起。
如果需要外部24 VDC電源，則確保該電源未與CPU的傳感器電源并聯(lián)。為提高電氣噪聲保護(hù)能力，建議將不同電源的公共端（M）連接在一起。
將外部24 VDC電源與CPU的24 VDC傳感器的電源并聯(lián)會(huì)導(dǎo)致這兩個(gè)電源之間有沖突，因?yàn)槊總€(gè)電源都試圖建立自己可以選擇]的輸出電壓電平。該沖突可能導(dǎo)致一個(gè)電源或兩個(gè)電源的壽命縮短或立即發(fā)生故障，從而導(dǎo)致PLC系統(tǒng)意外運(yùn)行。意外運(yùn)行可能導(dǎo)致人員 死亡、重傷或設(shè)備損壞。CPU的直流傳感器電源和任何外部電源應(yīng)給不同點(diǎn)供電。允許將多個(gè)公共端連接到一起。
S7-200 SMART 系統(tǒng)中的一些24 VDC電源輸入端口是互連的，并且通過(guò)一個(gè)公共邏輯電路連接多個(gè)M端子。例如，在數(shù)據(jù)表中為“非隔離”時(shí)，以下電路是互連的：CPU的24 VDC、EM的繼電器線圈的電源輸入或非隔離模擬輸入的電源。所有非隔離的M端必須連接到同一個(gè)外部參考電位。
將非隔離的M端子連接到不同參考電位將導(dǎo)致意外的電流，該電流可能導(dǎo)致PLC和任何連接設(shè)備損壞或允許不確定。不遵守這些準(zhǔn)則可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞或運(yùn)行不確定，而后者可能導(dǎo)致死亡、人員重傷和財(cái)產(chǎn)損失。務(wù)必確保S7-200 SMART系統(tǒng)中的所有非隔離M端子都連接到同一個(gè)參考電位。
表1. S7-200 SMART CPU V1.0 版本供電能力
| CPU型號(hào) | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC(傳感器電源) | |
| CPU SR20 | 740mA | 300mA |
| CPU ST40 | 740mA | 300mA |
| CPU SR40 | 740mA | 300mA |
| CPU CR40 | -- | 300mA |
| CPU ST60 | 740mA | 300mA |
| CPU SR60 | 740mA | 300mA |
表2. S7-200 SMART CPU V2.0及以上版本供電能力
| CPU型號(hào) | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC(傳感器電源) | |
| CPU SR20/ST20 | 1400mA | 300mA |
| CPU SR30/ST40 | 1400mA | 300mA |
| CPU SR60/ST60 | 1400mA | 300mA |
| CPU CR40/CR60 | -- | 300mA |
| CPU CR20/30/40/60 s | -- | -- |
表3. CPU上的數(shù)字量輸入所消耗的電流
| CPU上的數(shù)字量 | 電流需求 | |
|---|---|---|
| ＋5VDC | +24VDC | |
| 每點(diǎn)輸入 | - | 4mA/每輸入 |
表4. 數(shù)字?jǐn)U展模塊所消耗的電流
| 數(shù)字?jǐn)U展模塊型號(hào) | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| EM DE08 | 105mA | 8*4mA |
| EM DT08 | 120mA | -- |
| EM DR08 | 120mA | 8*11mA |
| EM DT16 | 145mA | 輸入：8*4mA |
| EM DR16 | 145mA | 輸入：8*4mA |
| EM DT32 | 185mA | 輸入：16*4mA |
| EM DR32 | 180mA | 輸入：16*4mA |
表5.模擬擴(kuò)展模塊所消耗的電流
| 模擬擴(kuò)展模塊型號(hào) | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| EM AE04 | 80mA | 40mA（無(wú)負(fù)載） |
| EM AE08 | 80mA | 70mA（無(wú)負(fù)載） |
| EM AQ02 | 60mA | 50mA（無(wú)負(fù)載） |
| EM AQ04 | 60mA | 75mA（無(wú)負(fù)載） |
| EM AM03 | 60mA | 30mA（無(wú)負(fù)載） |
| EM AM06 | 80mA | 60mA（無(wú)負(fù)載） |
表6. RTD、TC擴(kuò)展模塊所消耗的電流
| RTD/TC擴(kuò)展模塊型號(hào) | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| EM AR02 | 80mA | 40mA |
| EM AR04 | 80mA | 40mA |
| EM AT04 | 80mA | 40mA |
表7. 信號(hào)板和DP擴(kuò)展模塊所消耗的電流
| 模擬擴(kuò)展模塊型號(hào) | 電流供應(yīng) | |
|---|---|---|
| +5 VDC | +24 VDC | |
| SB AQ01 | 15mA | 40mA（無(wú)負(fù)載） |
| SB DT04 | 50mA | 2*4mA |
| SB RS485/RS232 | 50mA | 不適用 |
| SB AE01 | 50mA | 不適用 |
| EM DP01 | 150mA | 30 mA；通信端口激活時(shí) 60 mA；通信端口加90mA/5V負(fù)載時(shí) 180 mA；通信端口加120mA/24V負(fù)載時(shí) |
功率要求計(jì)算示例
下表給出了包括以下模塊的CPU系統(tǒng)的功率要求計(jì)算例子：
? CPU SR40 AC/DC/ 繼電器 (固件版本V1.0)
? 3個(gè) EM 8 點(diǎn)繼電器型數(shù)字量輸出（EMDR08）
? 一個(gè) EM 8 點(diǎn)數(shù)字量輸入（EM DE08）
該安裝共有32點(diǎn)輸入40點(diǎn)輸出
該CPU已分配驅(qū)動(dòng)CPU內(nèi)部繼電器線圈所需的功率。功率計(jì)算中無(wú)需包括內(nèi)部繼電器線圈功率要求。
本例中的CPU提供了足夠5VDC電流，但沒有通過(guò)傳感器電源為所有輸入和擴(kuò)展繼電器線圈提供足夠的24VC電流。I/O需要392mA，但CPU提供了300mA。該安裝額外需要一個(gè)至少為92mA的24VDC電源以運(yùn)行所有包括的24 VDC輸入和輸出。
表8.電源計(jì)算示例
| CPU功率預(yù)算 | 5 VDC | 24 VDC |
|---|---|---|
| CPU SR40 AC/DC/繼電器 | 740mA | 300mA |
| 減去 | ||
| 系統(tǒng)要求 | 5 VDC | 24 VDC |
| CPU SR40 ，24點(diǎn)輸入 | -- | 24*4mA=96mA |
| 插槽0：EM DR08 | 120mA | 8*11mA=88mA |
| 插槽1：EM DR08 | 120mA | 8*11mA=88mA |
| 插槽2：EM DR08 | 120mA | 8*11mA=88mA |
| 插槽3：EM DE08 | 105mA | 8*4mA=32mA |
| 總要求 | 465mA | 392mA |
| 等于 | ||
| 電流差額 | 5 VDC | 24 VDC |
| 總電流差額 | 275mA | （92mA） |
不同型號(hào)CPU輸入/輸出接線
表1. CPU SR20/ST20/CR20s接線圖
CPU SR20 | CPU ST20 | CPU CR20s |
 |  |  |
表2. CPU SR30/ST30/CR30s接線圖
CPU SR30 | CPU ST30 | CPU CR30s |
 |  |  |
表3. CPU SR40/ST40/CR40s接線圖
CPU SR40 | CPU ST40 | CPU CR40s |
 |  |  |
表4. CPU SR60/ST60/CR60s接線圖
CPU SR60 | CPU ST60 | CPU CR60s |
 |  |  |
數(shù)字量輸入接線
圖7. 漏型輸入接法 | 圖8. 源型輸入接法 |
對(duì)于大多數(shù)輸入來(lái)講，都是24VDC輸入，其中ST CPU的 I0.0-I0.3 支持 5-24V 輸入，另外ST20/30 的I0.6、I0.7也支持5-24V輸入。如下表所示：
S7-200 SMART的數(shù)字量輸入點(diǎn)內(nèi)部為雙向二級(jí)管，可以接成漏型（圖7）或源型（圖8），只要每一組接成一樣就行。 對(duì)于數(shù)字量輸入電路來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是構(gòu)成電流回路。輸入點(diǎn)可以分組接不同的電源，這些電源之間沒有聯(lián)系也可以。
數(shù)字量輸出接線
圖9. 源型輸出 | 圖10. 繼電器輸出 |
- 晶體管輸出只能接成源型輸出（圖9），不能接成漏型，即輸出為24V。
- 繼電器輸出是一組共用一個(gè)公共端的干節(jié)點(diǎn)，可以接交流或直流，電壓等級(jí)高到220V。例：可以接24V/110V/220V交直流信號(hào)。但要保證一組輸出接同樣的電壓（一組共用一個(gè)公共端，如1L、2L）。對(duì)于弱小信號(hào)，如小于 5V 的信號(hào)，需要自己驗(yàn)證其輸出的可靠性。
繼電器輸出點(diǎn)（圖10）接直流電源時(shí)，公共端接正或負(fù)都可以。
對(duì)于數(shù)字量輸出電路來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是構(gòu)成電流回路。輸出點(diǎn)可以分組接不同的電源，這些電源之間沒有聯(lián)系也可以。
代表24VDC傳感器電源輸出
常問(wèn)問(wèn)題
1. 同一個(gè)模塊的數(shù)字量輸入端可以同時(shí)接NPN和PNP兩種信號(hào)的設(shè)備嗎？
不可以，因?yàn)镹PN和PNP兩種類型的信號(hào)在DI端形成的回路中對(duì)于DI點(diǎn)的電流方向相反，同樣地M點(diǎn)的電流方向也相反，如圖7和圖8，NPN和PNP回路的電流方向不同所示，如果把兩種信號(hào)接到一個(gè)M端，則M端有兩種電流流向，這是不正確的。因此不能在同一個(gè)模塊的DI輸入端同時(shí)接NPN和PNP兩種信號(hào)的設(shè)備。
2. DO分成晶體管和繼電器兩種類型，它們的區(qū)別是什么？
繼電器的負(fù)載電流比晶體管的大，但是輸出頻率受到機(jī)械裝置的影響不能太快，同時(shí)存在機(jī)械壽命的限制。晶體管的負(fù)載電流比繼電器的小，但是輸出頻率快，可以用于高速脈沖輸出，沒有機(jī)械壽命的限制。
3. S7-200 SMART CPU數(shù)字量輸出可以接漏型的設(shè)備嗎？
不可以，S7-200 SMART CPU 本體和擴(kuò)展模塊的DO端都只能接源型24V類型的設(shè)備，即集電極開路的PNP設(shè)備。
4. S7-200 SMART I/O擴(kuò)展模塊DIAG指示燈以紅色閃爍的原因？
組態(tài)保持范圍
單擊“系統(tǒng)塊”(System Block)對(duì)話框的“保持范圍”(Retentive Ranges) 節(jié)點(diǎn)組態(tài)在循環(huán)上電后保留下來(lái)的存儲(chǔ)器范圍。
圖1.組態(tài)數(shù)據(jù)保存范圍設(shè)置窗口
選擇要在上電循環(huán)期間保持的存儲(chǔ)區(qū)。 為 V 、M、T 或 C 存儲(chǔ)器輸入新值。
您可將下列存儲(chǔ)區(qū)中的地址范圍定義為保持： V 、M、T 和 C 。對(duì)于定時(shí)器，只能保持保持性定時(shí)器 (TONR) ，而對(duì)于定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，只能保持當(dāng)前值（每次上電時(shí)都將定時(shí)器和計(jì)數(shù)器位清零）。
默認(rèn)情況下，CPU 中并未定義保持區(qū)域，但可組態(tài)保持范圍以保持多 10 KB 的存儲(chǔ)器 空間。
CPU 斷電后的數(shù)據(jù)保持
CPU 在斷電和上電時(shí)對(duì)保持性存儲(chǔ)器執(zhí)行以下操作：
● 斷電時(shí)： CPU 將的保持性存儲(chǔ)器范圍保存到存儲(chǔ)器。
● 上電時(shí)： CPU 先將 V 、M、C 和 T 存儲(chǔ)器清零，將所有初始值都從數(shù)據(jù)塊復(fù)制到 V 存儲(chǔ)器，然后將保存的保持值從存儲(chǔ)器復(fù)制到 RAM 。
所有類型的 CPU，只要是在系統(tǒng)塊里設(shè)置了數(shù)據(jù)保持的數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)都會(huì)保存（不依靠于超級(jí)電容），但保存的存儲(chǔ)區(qū)的范圍大為10K。對(duì)于未設(shè)置為數(shù)據(jù)保持的存儲(chǔ)在RAM 中的數(shù)據(jù)，一旦掉電其數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。超級(jí)電容可以用于保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘，一般上電24小時(shí)后通常保持7天。
表1.S7-200 SMART CPU 存儲(chǔ)器地址保持范圍
| 數(shù)據(jù)類型 | 描述 | CPU SR20 | CPU CR40 | CPU SR40 CPU ST40 | CPU SR60 CPU ST60 |
|---|---|---|---|---|---|
| V | 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 | VB0-VB8191 | VB0-VB8191 | VB0-VB16383 | VB0-VB20479 |
| T | 定時(shí)器 | T0-T31 | T0-T31 | T0-T31 | T0-T31 |
| C | 計(jì)數(shù)器 | C0-C255 | C0-C255 | C0-C255 | C0-C255 |
| M | 標(biāo)志位 | MB0-MB31 | MB0-MB31 | MB0-MB31 | MB0-MB31 |
從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊
要將 CPU V 存儲(chǔ)器當(dāng)前值保存到數(shù)據(jù)塊頁(yè)面；或者執(zhí)行下載操作，擔(dān)心 RAM 區(qū)數(shù)據(jù)當(dāng)前值丟失，可以在執(zhí)行下載操作前，先執(zhí)行從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊，備份 V 存儲(chǔ)區(qū)的當(dāng)前值。
操作方法如下：
1、備份好源程序，新建空白項(xiàng)目操作
2、選擇 PLC > 從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊（Create Data Block from RAM）菜單命令。如圖2所示
圖2
3、PLC 處于運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行操作時(shí)，會(huì)提示 “ 設(shè)置 PLC 為 STOP 模式 ？”，選擇是才可以繼續(xù)執(zhí)行此功能，如圖3所示；如果操作前 PLC 已處于 STOP 狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)此對(duì)話框
注意：想要執(zhí)行從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊功能，需要在 PLC 可以切換到 STOP 的情況下才可以操作！
圖3
4、圖3點(diǎn)擊“是”之后出現(xiàn)下面的對(duì)話框，如圖4所示，選擇 “是” 將執(zhí)行更新，將 CPU 中 RAM 區(qū)的 V 存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)當(dāng)前值上傳到數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)頁(yè)中。
如果執(zhí)行操作時(shí)，使用的程序文件是源程序，選擇 " Yes " 前，一定要注意源程序的備份！
圖4
5、等待一段上傳數(shù)據(jù)的時(shí)間，出現(xiàn)對(duì)話框，如圖5 所示，點(diǎn)擊" OK "，可以在數(shù)據(jù)塊中查看 V 區(qū)數(shù)據(jù)
圖5
執(zhí)行從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊，上載到數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)有可能存放的位置
- 用戶定義1：上一次下載數(shù)據(jù)塊時(shí)，在數(shù)據(jù)塊中用戶自定義過(guò)初始值
- _PLC_DATA1：上一次下載數(shù)據(jù)塊時(shí)，未定義初始值，在程序執(zhí)行過(guò)程中修改過(guò)的 V 區(qū)地址，執(zhí)行"從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊"命令時(shí)，這些已修改的地址會(huì)被給一個(gè)新的標(biāo)簽名
- 向?qū)傻臄?shù)據(jù)塊（例如 PID1_DATA）:上一次下載數(shù)據(jù)塊時(shí)，包含配置完向?qū)Ш笞詣?dòng)生成的數(shù)據(jù)塊，比如 配置完 PID 后生成如 PID1_DATA 的數(shù)據(jù)塊，執(zhí)行"從 RAM 建立數(shù)據(jù)塊"命令時(shí)，依然上傳到此數(shù)據(jù)塊中
6、將上傳的各個(gè)數(shù)據(jù)塊頁(yè)面中的 V 區(qū)地址復(fù)制，粘貼到要下載的程序文件的數(shù)據(jù)塊頁(yè)面中，此時(shí)，一旦下載，數(shù)據(jù)塊保存到 EEPROM 中，作為 V 存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)的初始值生效。
常見問(wèn)題
為什么S7-200 SMART 系統(tǒng)塊設(shè)置斷電保持后，數(shù)據(jù)依舊無(wú)法實(shí)現(xiàn)斷電保持？
可以根據(jù)以下步驟核對(duì)設(shè)置：
1.確保已設(shè)置斷電保持的程序下載到PLC。
2.如果SMART PLC 有連接HMI、上位機(jī)或者其他PLC，請(qǐng)先斷開相關(guān)的通訊設(shè)備，再做測(cè)試，避免這些設(shè)備給PLC相關(guān)地址不斷更新數(shù)據(jù)。
3.如果根據(jù)以上步驟測(cè)試均無(wú)效，請(qǐng)創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目，只做系統(tǒng)塊斷電保持設(shè)置，重新下載程序后通過(guò)狀態(tài)圖表給斷電保持范圍內(nèi)某一地址寫入新值后將PLC斷電再上電查看。
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