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西門子6ES7314-6EH04-0AB0選型手冊
西門子6ES7314-6EH04-0AB0
SIMATIC S7-300，CPU 314C-2PN/DP 緊湊型 CPU，帶 192 KB 工作存儲器， 24 DE/16 DA，4AE，2AA，1 Pt100， 4 個快速計數(shù)器(60 kHz)， 1 個 MPI/DP 12MBit/s 接口， 2 個 以太網(wǎng) PROFINET 接口， 帶雙端交換機， 集成電源 24V DC， 前連接器（2x 40 極）和 需要微型存儲卡。SIMATIC S7-300, CPU 314C-2PN/DP 緊湊型CPU帶有192 KB工作存儲區(qū), 24 數(shù)字量輸入/16 數(shù)字量輸出, 4模擬量輸入, 2模擬量輸出, 1 PT100, 4 快速計數(shù)器 (60 KHZ), 1. 接口 MPI/DP 12MBIT/S, 2. 接口以太網(wǎng) PROFINET, 含 2個 PORT SWITCH, 集成 24V DC 電源, FRONT C。
診斷
通過診斷可以確定模板所獲取的信號(例如數(shù)字量模板)或模擬量處理(例如模擬量模板)是否正確。在診斷評估中，可參數(shù)化的診斷信息與不可參數(shù)化的診斷信息有區(qū)別。
可參數(shù)化的診斷信息：通過相應的參數(shù)始能診斷信息的發(fā)送
不可參數(shù)化的診斷信息：不管是否參數(shù)化均可發(fā)送診斷信息
如果發(fā)送診斷信息(例如無編碼器電源)，則模板執(zhí)行一個診斷中斷。此時CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB82)。
模塊的類型決定了診斷信息的種類：
數(shù)字量輸入/輸出模板 | ||||
診斷信息 | 可能的錯誤原因 | 診斷信息 | 可能的錯誤原因 | |
| 無編碼器電源 | 編碼器電源過載編碼器 電源與M短路 | 看門狗故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 無外部輔助電壓 | 模板L+無電壓 | EPROM故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 無內(nèi)部輔助電壓 | 模板L+無電壓內(nèi)部模板 熔斷器損壞 | RAM故障 | 高電磁干擾模板損壞 | |
| 熔斷器熔斷 | 內(nèi)部模板熔斷器損壞 | 過程報警丟失 | 過程中斷到達時間快于 CPU處理時間 | |
| 模板參數(shù)錯誤 | 傳向模板的參數(shù)錯誤 | |||
模擬量輸入模板 | ||||
診斷信息 | 可能的錯誤原因 | 診斷信息 | 可能的錯誤原因 | |
| 無外部電壓 | 模板L+無電壓 | 測量范圍下溢 | 輸入值低壓下限 •測量范圍4至20mA 1至5V -傳感器極性接反 -測量范圍選擇錯誤 | |
| 組態(tài)/參數(shù)錯誤 | 傳向模板的參數(shù)錯誤 | |||
| 共模故障 | 輸入(M)與測量電路的參考 電勢差UCM太高 | |||
| 斷線 | 編碼器連接阻抗太高模板 和傳感器之間斷線通道開 路 | 測量范圍上溢 | 輸入值超過上限 | |
模擬量輸出模板 | ||||
診斷信息 | 可能的錯誤原因 | 診斷信息 | 可能的錯誤原因 | |
| 無外部電壓 | 模板L+無電壓 | 對地短路 | 輸出過載輸出QV與MANA 短路 | |
| 組態(tài)/參數(shù)錯誤 | 傳向模板的參數(shù)錯誤 | 斷線 | 執(zhí)行器阻抗太高模擬與執(zhí)行 器之間斷線通道開路 | |
2、過程中斷
通過過程中斷，可以對過程信號進行監(jiān)視和響應。
（1）數(shù)字量輸入模板
根據(jù)設置的參數(shù)，模板可以對每個通道組進行過程中斷，可以選擇信號變化的上升沿、下降沿或兩個沿均可。CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB40)。信號模板可以對每個通道的一個中斷進行暫存。
（2）模擬量輸入模板
通過上限值和下限值定義一個工作范圍。模板將對測量值與這些限制值進行比較。如果超限，則執(zhí)行過程中斷。CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷，來處理相應的診斷中斷功能塊(OB40)
數(shù)字化的信息傳遞，提高了系統(tǒng)的自動化水平及運行的可靠性，解決了模擬信號傳輸所引起的干擾及漂移問題。
(3)其通信介質(zhì)采用RS-485屏蔽雙絞線，遠可達1000m，因此可有效地減少控制電纜的數(shù)量，原系統(tǒng)中需要20芯控制電纜一般在4根以上，現(xiàn)在只需工作電源就可以，從而可以大大減少開發(fā)和工程費用，提高可靠性。
(4)通訊速率較高，可達187.5kbps。對于有5個變頻器，每個調(diào)速器有六個過程數(shù)據(jù)需刷新的系統(tǒng)，PLC的典型掃描周期為幾百毫秒。
(5)它采用與PROFIBUS相似的操作模式，總線結構為單主站、主從存取方式。報文結構具有參數(shù)數(shù)據(jù)與過程數(shù)據(jù)，前者用于改變調(diào)速器的參數(shù)，后者用于快速刷新調(diào)速器的過程數(shù)據(jù)，如啟動停止、邏輯鎖定、速度給定、力矩給定等。具有*的快速性與可靠性。
2.2西門子USS通信協(xié)議[1]
(1)協(xié)議概況
●Siemens驅(qū)動器所定義的USS協(xié)議，是Profibus通信協(xié)議的簡化，通過其總線可以連接31個節(jié)點，傳輸速率可以達到19.2k比特率，通過主站(PC、PLC)進行控制。
●USS總線上的每個傳動裝置都有一個站號，主站通過它識別每個傳動裝置。
●USS可以是主從結構:從站回應主站發(fā)來的報文并發(fā)送報文。也可以是廣播通訊方式:報文同時發(fā)送給所有的傳動裝置。
(2)協(xié)議說明
所有數(shù)據(jù)報文都由14個字節(jié)組成，是標準的異步報文格式:1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，一個偶校驗位和一個停止位。數(shù)據(jù)報文的結構如下:
主站到從站的報文格式:
從站到主站的報文格式:
(3)USS協(xié)議報文描述
●STXSTX是單字節(jié)的ASCⅡSTX字符(值為02),表示報文的開始。
●LGELAE是單字節(jié)區(qū)域，表示報文中LAE區(qū)域后的字節(jié)數(shù)。
●ADRADR是單字節(jié)區(qū)域，包含從站傳動裝置的地址::
其中位5是廣播位。選擇是否將這報文以廣播方式發(fā)送給總線上的所有驅(qū)動器，位0~4是驅(qū)動器總線地址。
●BCCBCC是單字節(jié)區(qū)域，對報文中該區(qū)域以前所有的字節(jié)進行異或校驗。
●INDIND是16位的區(qū)域，通用傳動裝置應設為0。
●PKEPKE是16位的區(qū)域，用來控制傳動裝置的參數(shù)讀寫，定義如下:位0~10為參數(shù)號，位12~15為參數(shù)讀寫控制，如2038H，2代表讀參數(shù)，38H表示十進制ID為56的參數(shù)。
●VALVAL是16位的區(qū)域，通過讀寫參數(shù)命令將參數(shù)值寫到對應的參數(shù)ID中。
STW是16位的控制字區(qū)域，控制傳動裝置的運行，如047F表控制電機正向運行。
ZSW是16位的狀態(tài)字區(qū)域，表示傳動裝置不同的運行狀態(tài)。
●HSW/HIWHSW是設定電機速度的16位的區(qū)域。如4000H對應額定速度的100%
HIW是讀取電機速度的16位區(qū)域，可以讀出電機速度。如當前轉(zhuǎn)速=(HIW×額定速度)/4000H。
3自由口設定
3.1鉆機傳動系統(tǒng)設備配置
多年來，我國鉆機市場一直以機械鉆機為主，通過柴油發(fā)電機帶動變速齒輪箱來調(diào)節(jié)絞車和泥漿泵的轉(zhuǎn)速，率低下，耗能高，故障率高。隨著鉆機市場電驅(qū)動鉆機的推廣與普及，我國的鉆機經(jīng)歷了購買二手舊鉆機，進口新鉆機到自主生產(chǎn)的過程，在此基礎上，鉆機也進行了一次大的更新，從模擬電路控制直流傳動到數(shù)字化的直流傳動設備，再到到高性能的具有通信功能的傳動設備;在鉆機實現(xiàn)自動化過程也經(jīng)歷了由繼電器到開關量PLC再到高性能PLC(模擬量+總線通訊)的過程，現(xiàn)階段鉆機設備配置以高性能PLC控制為主，通過通訊功能讀取數(shù)據(jù)和并根據(jù)工況改寫驅(qū)動器的相關數(shù)據(jù)，這樣*的控制理論(模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等)就很容易的通過上位機實現(xiàn)，從而控制交直流驅(qū)動器實現(xiàn)調(diào)速的智能化。該系統(tǒng)通過S7-200CPU226作為主站，五臺6SE71系列變頻器作為從站，其中650kW的變頻器帶動絞車/鉆機，500kW的變頻器兩兩同步工作，帶動1300系列的泥漿泵，參見圖1。
圖1USS通訊系統(tǒng)配置
3.2自由口用戶數(shù)據(jù)存儲器[3]
在USS協(xié)議中，用戶數(shù)據(jù)存儲器分配如附表:
附表
驅(qū)動器參數(shù)設定區(qū)VB0-VB39共40個字節(jié)
發(fā)送/接受緩沖區(qū)從VB40開始，用戶自由分配
系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)VB4022-VB4095共74個字節(jié)
其中驅(qū)動器參數(shù)設定區(qū)主要完成從站數(shù)目(VB0)、每個從站LAE長度設定(VB1-VB31)、廣播傳送方式LAE(VB33)長度、傳送時間(VW34)，初始化發(fā)送/接受緩沖區(qū)首地址(VD36)(設定值為VB40-VB4021)，其中V表示可變、B為字節(jié)、W為字、D為雙字。
3.3用戶數(shù)據(jù)區(qū)設定
在USS協(xié)議中每個從站需要44個字節(jié)，發(fā)送/接受緩沖區(qū)各占22個字節(jié)(對應從站+USS協(xié)議(發(fā)送+接受)+狀態(tài)位)，其中狀態(tài)位表示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，在該系統(tǒng)中發(fā)送/接收首地址設為VB2000，用戶數(shù)據(jù)區(qū)以循環(huán)方式傳送數(shù)據(jù)時分配如下:
絞車:從站1，地址VB2000-2043
泥漿泵1的A變頻器:從站2，地址VB2044-2087
泥漿泵1的B變頻器:從站3，地址VB2088-2131
泥漿泵2的A變頻器:從站4，地址VB2132-2175
泥漿泵1的B變頻器:從站5，地址VB2176-2219
以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)時地址如下:
只有發(fā)送緩沖區(qū):VB2220-2263，接受緩沖區(qū)同上
定義完數(shù)據(jù)區(qū)后，就可以根據(jù)每個地址的功能，在PLC編程時寫入相應的控制字就可以完成控制功能