西門子6DD1681-0AF4

西門子6DD1681-0AF4

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對立即停機不會給人員或環(huán)境帶來危險的過程進行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設計：

• S7-400F：
  故障安全自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，生產過程會切換到安全狀態(tài)并中斷。
• S7-400FH：
  故障安全和高可用性自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，冗余控制部分將發(fā)揮作用，繼續(xù)控制生產過程。

通過另外使用標準模塊，可以建立一個全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關和安全相關任務共存的工廠環(huán)境中使用?？梢允褂孟嗤臉藴使ぞ邔φ麄€工廠進行組態(tài)和編程。

• 中端到性能范圍內功能強大的 PLC

• 可滿足要求極為苛刻的任務的解決方案

• 的模塊和各種性能等級 CPU 可針對具體自動化任務進行調整

• 可實現(xiàn)分布式結構，適用十分靈活

• 連接方便

• 通信和聯(lián)網功能

• 操作方便，設計簡單，不含風扇

• 任務增加時可順利擴展

• 多重計算：
  多個 CPU 在一個 S7-400 中央控制器中同時運行。
  多重計算功能可對 S7-400 的總體性能進行分配。例如，可將復雜的技術任務（如開環(huán)控制、計算或通信）進行拆分并分配給不同的 CPU。可以為每個 CPU 分配自己的 I/O。

• 模塊化：
  通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務的通信線路、一條用于高性能等距運動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場總線。另外，還可以實現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。

•  

SIMATIC S7-400H 包括以下組件：

• 2 個中央控制器：
  2 個單獨的 UR1/UR2 中央控制器，或一個分隔式中央控制器 (UR2-H) 上的 2 個區(qū)域。

• 每個中央控制器有兩個同步模塊，用于通過光纜連接兩個設備。

• 每個中央控制器 1 個 CPU 412-5H、1 個 CPU 414-5H、1 個 CPU 416-5H 或 1 個 CPU 417-5H。

• 中央控制器中具有 S7-400 I/O 模塊。

• UR1/UR2/ER1/ER2 擴展單元和/或帶有 I/O 模塊的 ET 200M 分布式 I/O 設備。

中央功能采用冗余設計。可將 I/O 組態(tài)為常規(guī)可用性型和切換型。

通常可用的 I/O（單側配置）

在單側配置中，I/O 模塊具有單通道設計，僅由兩個中央控制器中的一個來尋址。單側 I/O 模塊可插到中央控制器和/或擴展單元/分布式 I/O 設備中。

在 I/O 尋址設備工作正常的情況下，從單側讀入的信息始終提供給兩個中央控制器。發(fā)生故障時，受影響的中央控制器的 I/O 模塊將停止工作。

單側配置用于：

• 不需要很高可用性的工廠部分。

• 連接基于用戶程序的冗余I/O。此時，必須對系統(tǒng)進行對稱設置。

高可用性（切換式配置）

在切換式配置中，I/O 模塊采用單通道設計，但它們將由兩個中央控制器通過冗余 PROFIBUS DP 來尋址。在切換式配置中運行的 I/O 模塊只能插到 ET 200M 分布式 I/O 設備中。

通過 PROFIBUS DP 連接到中央控制器。

I/O 冗余

冗余 I/O 模塊以冗余方式成對配置。使用冗余 I/O 可以實現(xiàn)程度的可用性，因為通過這種方式，可以承受 CPU、PROFIBUS 或信號模塊出現(xiàn)故障。

可進行實現(xiàn)以下配置：

• 單側 DP 從站采中采用冗余 I/O

• 切換式 DP 從站采用冗余 I/O

適宜的 I/O 模塊

相互冗余的模塊必須為同一類型和設計形式（例如，均為集中式或均為分布式）。不對插槽進行規(guī)定。不過，出于可用性原因，建議在不同的站中使用。關于可以使用的模塊，請咨詢系門子客戶支持部門或參閱相關手冊。

FM 和 CP 冗余

功能模塊 (FM) 和通信處理器 (CP) 可在兩種不同配置中使用：

• 切換式冗余配置：
  可以雙重連接 FM/CP 以將 ET 200M 或一個交換式 ET 200M 分離。

• 雙通道冗余配置：
  可將 FM/CP 插到兩個子單元中或插到與子單元相連的擴展單元中（參見單側配置）。

此時可以不同方式實現(xiàn)模塊冗余：

• 由用戶編程：
  在功能模塊和 SIMATIC 通信處理器上，通?？捎捎脩魧θ哂喙δ苓M行編程。將會確定主動模塊并檢測可能的故障以執(zhí)行切換。所需的程序與配有冗余 FM/CP 的單個 CPU 的程序一致。

• 由操作系統(tǒng)直接提供支持。
  對于 SIMATIC NET-CP 443-1，操作系統(tǒng)直接支持冗余。有關詳細信息，請參見“通信”下面的內容。

S7-400F/FH

故障安全型 S7-400F/FH 自動化系統(tǒng)可根據(jù)需求進行不同配置：

單通道、單側 I/O，用于 S7-400F

工廠需要使用故障安全型控制器。無需容錯。需要下列部件：

• 1 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。

• 1 條 PROFIBUS DP 總線。

• 帶有 IM 153-2 的 ET 200M。

• 故障安全信號模塊，采用非冗余設計。

發(fā)生故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。

單通道、切換式 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側需要有容錯功能。需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。

• 2 條 PROFIBUS DP 總線。

• 1 個 ET 200M ，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。

• 故障安全信號模塊，采用非冗余設計。

若 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線出現(xiàn)故障，控制器仍保持可用。在故障安全信號模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時，I/O 不再可用。故障安全信號模塊被禁用。

冗余、切換式 I/O，用于 S7-400FH

工廠需要使用故障安全型控制器。CPU 側和 I/O 側需要容錯功能。需要下列部件：

• 2 個 CPU 414-4H/417-4H，含 F-Runtime 許可證。

• 2 條 PROFIBUS DP 總線。

• 2 個 ET 200M，帶 2 個 IM 153-2（冗余）。

• 故障安全信號模塊，冗余設計。

在 CPU、IM 153-2 或 PROFIBUS DP 總線、故障安全信號模塊或 ET 200M 出現(xiàn)故障時，控制器仍保持可用。

在 S7-400F/FH 自動化系統(tǒng)中，也可以使用標準模塊。這些設備不能與故障安全模塊在同一個 ET 200M 中一起使用。

1) 采用變頻的目的;恒壓控制或恒流控制等

2) 西門子變頻器的負載類型;如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應用時的方式方法;
3) 西門子變頻器與負載的匹配問題:

I.電壓匹配;西門子變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。

II. 電流匹配;普通的離心泵，西門子變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù)，以*電流確定西門子變頻器電流和過載能力。?

III.轉矩匹配;這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生

4) 在使用西門子變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的西門子變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。

5) 西門子變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免西門子變頻器出力不足，所以在這樣情況下，西門子變頻器容量要放大一檔或者在西門子變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

6) 對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起西門子變頻器的降容，西門子變頻器容量要放大一擋。

2西門子變頻器安裝調試方法

I.西門子變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。

II. 控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從西門子變頻器到電機全部用穿線管屏蔽。

III.電機電纜應獨立于其它電纜走線，其*小距離為500mm。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少西門子變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按90度角交叉。與西門子變頻器有關的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。 與西門子變頻器有關的模擬信號線*選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜(其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔)或遵從西門子變頻器的用戶手冊

西門子變頻器控制原理圖

I.主回路：電抗器的作用是防止西門子變頻器產生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網從而影響其他的受電設備，需要根據(jù)西門子變頻器的容量大小來決定是否需要加電抗器;濾波器是安裝在西門子變頻器的輸出端，減少西門子變頻器輸出的高次諧波，當西門子變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝濾波器。雖然西門子變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不*，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照西門子變頻器的容量進行選擇?？梢杂梦鏖T子變頻器本身的過載保護代替熱繼電器。
??II. 控制回路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現(xiàn)故障時可以手動切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。上海西門子變頻器
西門子PLC保養(yǎng)方法
設備定期測試、調整
(1)每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況,若發(fā)現(xiàn)松動的地方及時重新堅固連接;(2)對柜中給主機供電的電源每月重新測量工作電壓;設備定期清掃  上海西門子plc模塊
(1)每六個月或季度對PLC進行清掃,切斷給PLC供電的電源把電源機架、CPU主板及輸入輸出板依次拆下,進行吹掃、清掃后再依次原位安裝好,將全部連接恢復后送電并啟動PLC主機。認真清掃PLC箱內衛(wèi)生;(2)每三個月更換電源機架下方過濾網;檢修前準備
(1)檢修前準備好工具;
(2)為保障元件的功能不出故障及模板不損壞,必須用保護裝置及認真作防靜電準備工作;(3)檢修前與調度和操作工聯(lián)系好,需掛檢修牌處掛好檢修牌;設備拆裝順序及方法
(1)停機檢修,必須兩個人以上監(jiān)護操作; .
(2)把CPU前面板上的方式選擇開關從“運行” 轉到”停”位置;(3)關閉PLC供電的總電源,然后關閉其它給模坂供電的電源;
(4)把與電源架相連的電源線記清線號及連接位置后拆下,然后拆下電源機架與機柜相連的螺絲,電源機架就可拆下;(5) CPU主板及1/0板可在旋轉模板下方的螺絲后拆下;(6)安裝時以相反順序進行;檢修工藝及技術要
(1)測量電壓時,要用數(shù)字電壓表或精度為1%的萬能表測量(2)電源機架, CPU主板都只能在主電源切斷時取下;
(3)在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前,要斷開PC的電源,這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂;
(4)在取下RAM模塊之前,檢查- 下模塊電池是否正常工作,如果電池故障燈亮時取下模塊RAM內容將丟失;
(5)輸入輸出板取下前也應先關掉總電源,但如果生產需要時/0板也可在可編程控制器運行時取下,但CPU板上的QVZ (超時)燈亮;(6)撥插模板時,要格外小心,輕拿輕放,并遠離產生靜電的物品;(7)更換元件不得帶電操作;
(8)檢修后模板安裝-定要安插到位 

西門子變頻器常用在風機和泵類的負載控制上，通過改變頻率和電壓(voltage)的大小，從而控制電機在不同速度下運行，達到靈活控制的效果。西門子變頻器在使用過程中，有一些注意(attention)事項需要用戶留意，使用不當可能會造成故障。本文下面針對西門子變頻器在使用過程中的注意事項做一個介紹，為用戶在調試時提供一些幫助。

二、西門子變頻器使用方式

西門子變頻器的使用(use)注意事項如下：
西門子變頻器出線側不能并聯(lián)補償電容，也不能為了減少變頻器輸出電壓的高次諧波而并聯(lián)電容器，否則可能（maybe)損壞西門子變頻器，為了減少諧波。可以串聯(lián)電抗器。
用西門子變頻器（Variable-frequency Drive)調速的電動機的起動和停止，不能用斷路器(circuit-breaker)及接觸器直接操作，而應用西門子變頻器的控制端子來操作，否則會造成變頻器失控，并可能（maybe)造成嚴重的后果
對于提升負載、頻繁起停的場合，會有夫轉矩產生，需要選配適當?shù)闹苿与娮?，否則西門子變頻器將常因過電流或過電壓故障而跳閘（zhá)。西門子代理商創(chuàng)新已成為西門子業(yè)務*的基石。研發(fā)是西門子發(fā)展戰(zhàn)略的基本動力。作為關鍵的持有者，無論是已經成熟的工藝，還是正在發(fā)展的技術，我們都是客戶強有力的合作伙伴。我們的目標是，在所涉足的眾多業(yè)務，都占據(jù)技術*地位。
西門子變頻（frequency conversion)器與電動機之間一般不宜加裝交流接觸器，以免斷流間產生過電壓而損壞逆變器。若需要加裝，在西門子變頻器運行前，輸出接觸器應先閉合。
西門子變頻（frequency conversion)器外接的制動電阻的阻止不能小于變頻器允許所帶制動電阻的要求。西門子代理商西門子努力滿足一切法律和道德要求，并且，只要可能，我們還努力超越這些要求。我們的責任是按照*的職業(yè)和道德標準和慣例來開展業(yè)務：公司絕不容忍任何不合規(guī)的行為。在滿足制動要求的前提下，制動電阻宜取大些。

切不可將應接用西門子變頻器（Variable-frequency Drive)控制電動機轉速時，電動機的溫升及噪聲會比用網電(工頻)時高;在低速運轉時，因電動機風葉轉速低，應注意通風冷卻以及適當減輕負載，以免電動機溫升超過允許值。西門子代理商西門子努力滿足一切法律和道德要求，并且，只要可能，我們還努力超越這些要求。我們的責任是按照*的職業(yè)和道德標準和慣例來開展業(yè)務：公司絕不容忍任何不合規(guī)的行為。
不能因為提高功率因數(shù)而在進線側裝設過大的電容器，也不能再電動機與西門子變頻（frequency conversion)器之間裝設電容器，否則會使線路阻抗下降，產生過流而損壞變頻器
對于西門子變頻器驅動(Driver)普通電動機作恒轉矩運行的場合，應盡量避免長期低速運行，否則電動機散熱效果變差，發(fā)熱嚴重。如果需要以低速恒轉矩長期運行，就必須選用變頻電動機。
當電動機另有制動器時，西門子變頻器應工作(job)于自由停機方式，且制動的動作信當電網三相電壓不平衡率大于3%時，西門子變頻器（Variable-frequency Drive)輸入電流的峰值就很大，會造成西門子變頻器及連接過熱或損壞電子元件，這時也需加裝交流電抗器。特別是變壓（氣壓變量)器為V形接法時更為嚴重，除在交流側加裝電抗器外，還需要在直流側加裝直流電抗器。
供電線路的阻抗不能太小。西門子變頻器接入電壓電網，當配電變壓（氣壓變量)器的容量(Capacity)大于500KVA或配電變壓器的容量大于西門子變頻器的容量的10倍時，或西門子變頻器的接在離配電變壓器很近的地方時，由于回路阻抗小，投入瞬間對西門子變頻器產生很大的浪涌，會損壞西門子變頻器的整流元件等。當線路阻抗過小時，應在電網與西門子變頻器之間加裝交流電抗器。

 西門子6DD1681-0AF4

具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有*的工業(yè)適用性?？梢詭щ娺B接和斷開各模塊。

S7-400H

在自動化技術的許多領域中，對自動化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領域中，設備停機會產生*的成本。此時，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。

容錯型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個或多個故障導致控制器的部件出現(xiàn)故障時，也能繼續(xù)運行。通過以這種方式實現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應用領域：

控制器發(fā)生故障后重啟會產生很高費用的過程（通常在過程工業(yè)中）。停產的代價十分高昂的過程。涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。無人監(jiān)視的應用涉及較少維護人員的應用

訂貨數(shù)據(jù)

關于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù)，請參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應模塊。

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對立即停機不會給人員或環(huán)境帶來危險的過程進行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設計：

S7-400F：
故障安全自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，生產過程會切換到安全狀態(tài)并中斷。

 在變量記錄中新建過程歸檔Processvaluearchive，選擇New Process Controlled Tag，在Raw Data Tag中選擇變量AR_Send，并分配參數(shù)AR_ID和AR_ID-Subnumber為1，參數(shù)需要和步驟5中相對應；注意需要新建兩個過程控制變 量，第二個過程變量的AR_ID-Subnumber為2，如圖15、圖16和圖17所示。

圖15

圖16

圖17
14. 在畫面編輯器中新建畫面，插入IO域組態(tài)變量Req_AR_Send(M20.0)和Res_TimeStamp(M40.0)，再插入WinCC Online Table控件組態(tài)變量記錄Processvaluearchive，如圖18所示。

圖18
15. 在Set PG/PC interface中設置S7Online為PC Internal(Local)，下載PC Station，如圖19所示。

圖19
16. 啟動WinAC RTX，可以在Variable Table中為DB1的數(shù)組PV.PV輸入相應的數(shù)據(jù)，參見步驟5中的描述，如圖20所示。

圖20
17. 激活WinCC項目， 置位變量Req_AR_Send(M20.0)和Res_TimeStamp(M40.0)后，可以在WinCC Online Table控件中查看到WinAC RTX發(fā)送到WinCC變量記錄的數(shù)據(jù)，如圖21所示。

圖21
17. 需要注意的是，本例中只是簡單地實現(xiàn)了PLC發(fā)送過程數(shù)據(jù)到WinCC的歸檔，用戶需要根據(jù)實際情況選擇發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構，自行編寫PLC程序將過程數(shù)據(jù)寫入SFB37(AR_SEND)要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，并定義觸發(fā)SFB37的邏輯。

如何避免S7-300/400系統(tǒng)掃描時間過長而導致CPU停機？
如果用戶程序的執(zhí)行時間超出硬件組態(tài)中所設定CPU的掃描周期監(jiān)控時間，則CPU會因看門狗超時而停機，同時觸發(fā)定時錯誤OB80，診斷信息如圖1所示：

圖1 診斷信息