西門子CPU1512C-1 PN處理器

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西門子CPU1512C-1 PN處理器

S7-1500自動化系統(tǒng)具有模塊化的結構，可包含多 32個模塊。 它擁有豐富的模塊，且這些模塊
均可以獨立地組合使用。S7-1500自動化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個安裝導
軌上（請參見手冊以了解前提條件）。一個系統(tǒng)包含下列組件：控制器：CPU 具有不同性能等級，
并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET和PROFIBUS 接口，用于連接分布式 I/O 或用于編程
設備、操作裝置、其它 SIMATIC 控制器或第三方設備間的通信。用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的
信號模塊。工藝模塊用于高速計數(shù)、位置檢測或測量等功能。通信模塊和通信處理器可通過通信接
口將控制器進行擴展根據(jù)要求，也可使用下列模塊：在CPU 向背板總線的輸出對于所有連接的模塊
來說不夠充分的情況下，電源模塊 (PS) 通過背板總線為 S7-1500 模塊的內部電路供電。用于將 
SIMATICS7-1500連接到120/230VAC電源的負載電源模塊 (PM)。接口模塊用于連接基于S7-
1500 的分布式 I/O。簡單的設計使得 SIMATIC S7-1500 十分靈活，便于維護。集成背板總線集
成的背板總線；背板總線集成在模塊上。 模塊通過 U 形連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。 
可以節(jié)省安裝時間。 不久將會提供具有“無響應熱插拔”功能的有源背板。模塊組裝在S7-1500 安
裝導軌上：具有各種長度，包括切割至定長的型號。 由于具有集成式 DIN 導軌，可以卡裝廣泛的標
準部件，如附加端子、小型斷路器或小型繼電器。性能可靠，接線方便：I/O 信號是通過統(tǒng)一的40 
針前連接器來連接的。 信號模塊和前連接器之間具有機械編碼，可防止因意外的錯誤插入而對電路
造成破壞。為了對前連接器進行簡單接線，可將該連接器置于“預接線位置”。 在此位置上，插頭尚
未與模塊電路接觸。 此位置還可用于在運行過程中進行改動。 用戶可借助于前蓋內側的一個印制電
纜連接圖進行連接。前連接器作為帶螺釘型端子或推入式端子的型號提供。 兩個型號都可以連接線
芯截面積為 0.252~ 1.5 mm2（AWG 24 ~ AWG 16）的導線。另外，數(shù)字量信號模塊可通過 
TOP Connect 進行系統(tǒng)接線。 通過 TOP Connect，可以快速而清晰地連接到現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)
行器，并可在控制柜中進行簡便接線。對于模擬量模塊，可以直接在模塊上進行屏蔽；隨模塊提供
了一個屏蔽連接套件，無需工具即可進行安裝。針對 S7-1500 的信號模塊提供了標簽條。可使用
一臺標準激光打印機來打印這些 DIN A4 標簽紙上的標簽。 可以從 TIA Portal 進行自動打印，而
無需重新輸入符號或地址。 通過這些標簽條的設計形式，可為通道或診斷顯示 1:1 分配標簽。 如
果前蓋打開，則診斷顯示到端子的這種 1:1 分配會保留。可變和可擴展的站配置：信號模塊和通信
處理器可以不受限制地以任何方式連接。 系統(tǒng)可自行組態(tài)。較大配置包括帶有31個模塊（30 個
模塊 + 1 個電源）的 CPU。

西門子CPU1512C-1 PN處理器

程序設計的一些說明。

　　1)關于高速輸入端子。對于選用的FXlN-24M來說，不同輸入端子的輸入頻率上限是不同的：低的，如X4、X5只有7kE引。如對GSK928TA數(shù)控車來說，刀架快速移動的速度設置為3 000mm／min時，此時其對應的數(shù)控系統(tǒng)的輸出頻率為5 333 Hz，并不超過PLC的X4、X5端口的頻率上限7 kHz。若數(shù)控系統(tǒng)的CPU指令發(fā)出的脈沖信號頻率超過PLC的X4、X5端口的高頻率7k，其后果只會導致脈沖信號丟失漏記，不會影響到PLC對電機轉速或*移動速度是否為“快速”的判斷。

　　2)關于CMP指令中比較常數(shù)K值的設定問題。對于GSK928TA的Z軸，數(shù)控車Z軸的脈沖當量為0．01 mm，當快速進給的速度為1 000mm／mim時，即要求在1 min的時間內發(fā)出1×105個脈沖，即脈沖頻率應為1 777．7 Hz，這樣在5 ms內可檢測的脈沖個數(shù)約為9個。由于切削進給速度一般在150 mm／min以下，此時在時基常數(shù)K設定為5 ms的時基內可檢測的脈沖個數(shù)多只有2個。考慮留有一定的安全裕度，在這里設定比較常數(shù)K值為3，實際過程中可根據(jù)實際隨時通過修改程序進行調整。

　　X軸基于與Z軸類似的分析，同樣設定比較常數(shù)K值為3。

　　程序在系統(tǒng)控制試驗中運行正確。

 　　
接近開關警戒距離的設計

　　當控制系統(tǒng)判別要出現(xiàn)撞刀事故時，此時電機應進行緊急制動。為防止撞刀，顯然應要求系統(tǒng)總的制動距離小于警戒距離。接近開關警戒距離主要根據(jù)系統(tǒng)總的制動距離來進行設定。

　　系統(tǒng)總的制動距離A由2個因素決定：一是控制系統(tǒng)的響應延時；二是克服執(zhí)行機構慣性所必須的制動距離。響應延時的大小與具體的控制系統(tǒng)設計息息相關，而制動距離除與慣性大小有關外，還與其制動力矩有很大的關系。下面對此做出進一步的分析。

　　　3.1.2 功放電路中鎖相延時t_d2

　　在功放電路中，各個晶體管的開通時間一般在1tds以下，光耦PC上升速度響應時間約為幾十微秒，若采用高速光耦則只需幾微秒。因此功放電路中鎖相延時主要是鎖相電流的上升時間，對于步迸電機繞組，鎖相電流的上升時間t可由公式(1)計算：

　　式中：i為電機鎖相電流，億為繞組驅動電壓，Rα為繞組電阻和限流電阻之和，L為繞組電感。對于GSK928TA的Z軸電機，采用DF3A系列驅動器，其Vα=310 V，R。為3.5 Q，由此可計算得t為0.486 ms。據(jù)此估算屯：約為0.5 ms。

　　3.2 步進電機制動距離分析

　　步進電機制動距離與具體電機種類、型號及執(zhí)行機構慣量等有關，下面以GSK928TA數(shù)控車系統(tǒng)的三相反應式步進電機為例分析其制動問題。

　　對于步進電機，當電機轉過1相繞組時存入電動機中的磁能為

PLC機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的條件下，選擇可靠、維護使用方便以及性能價格比的化機型。

在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場合，建議選用整體式結構的PLC；其它情況則選用模塊式結構的PLC。

對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶A/D轉換、D/A轉換、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求。

而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn)ＰＩＤ運算、閉環(huán)控制、通訊聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。根據(jù)不同的應用對象，表１列出了PLC的幾種功能選擇。

表1PLC的功能及應用場合

對于一個大型企業(yè)系統(tǒng)，應盡量做到機型同一。這樣，同一機型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和治理；同時，其同一的功能及編程方法也有利于技術氣力的培訓、技術水平的進步和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設備通用，資源可以共享，因此，配以上位計算機后即可把控制各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布式控制系統(tǒng)，這樣便于相互通訊，集中治理。