SR/ST CPU 模塊
全新的S7-200 SMART CPU 模塊，可滿足不同行業(yè)、不同客戶、不同設(shè)備的各種需求。SR/ST 標(biāo)準(zhǔn)型
CPU 可擴(kuò)展 6 個(gè)擴(kuò)展模塊和 1個(gè)信號(hào)板，適用于 I/O點(diǎn)數(shù)較多，邏輯控制較為復(fù)雜的應(yīng)用。
信號(hào)板
信號(hào)板組態(tài)
在系統(tǒng)塊選擇標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊后，SB選項(xiàng)里會(huì)出現(xiàn)上述五種信號(hào)板：
1. 選擇 SB DT04 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)分配 I7.0 和 Q7.0 做為 I/O 映像區(qū)的起始位
2.選擇 SB AE01 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)分配 AIW12 做為 I/O 映像區(qū)
3. 選擇 SB AQ01 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)分配 AQW12 做為 I/O 映像區(qū)
4. 選擇 SB CM01 時(shí)，在端口類型設(shè)置框里選擇 RS232 或 RS485 即可
5.選擇 SB BA01 時(shí)，可啟用電量低報(bào)警或通過(guò) I7.0 監(jiān)測(cè)電量狀態(tài)
型號(hào) 規(guī)格 描述 SB DT04 2DI/2DO 晶體管輸出 提供額外的數(shù)字量I/O 擴(kuò)展，支持2 路 數(shù)字量輸入和 2路數(shù)字量晶體管輸出 SB AE01 1AI 提供額外的模擬量 I/O 擴(kuò)展，支持 1 路 模擬量輸入，精度為 12 位 SB AQ011AO 提供額外的模擬量 I/O 擴(kuò)展，支持 1 路 模擬量輸出，精度為 12 位 SB CM01 RS232/RS485 提供額外的RS232 或 RS485 串行通信接 口，在軟件中簡(jiǎn)單設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換 SB BA01 實(shí)時(shí)時(shí)鐘保持 支持普通的CR1025紐扣電池，能斷電 保持時(shí)鐘運(yùn)行約 1 年 信號(hào)板基本信息
信號(hào)板直接安裝在 SR/ST CPU 本體正面，無(wú)需占用電控柜空間，安裝、拆卸方便快捷。對(duì)于少量的 I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)
展及更多通信端口的需求，全新設(shè)計(jì)的信號(hào)板能夠提供更加經(jīng)濟(jì)、靈活的解決方案。
以太網(wǎng)通信 SR/ST CPU集成的PROFINET接口，支持多種協(xié)議，連接各種設(shè)備： ?PROFINET通信：可與變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信，多支持8臺(tái)設(shè)備 ? 可作為程序下載端口（使用普通網(wǎng)線即可） ? 與SMARTLINE觸摸屏進(jìn)行通信：多支持8臺(tái)設(shè)備 ? 支持多臺(tái)PLC之間以太網(wǎng)通信：支持8個(gè)主動(dòng)和8個(gè)被動(dòng)PUT/GET 連接 ?開放式以太網(wǎng)通信：支持TCP，UDP，ISO_on_TCP，Modbus TCP等多種通信協(xié)議，支持8個(gè)主動(dòng)和8個(gè)被動(dòng)連接
PROFIBUS 通信 使用EM DP01擴(kuò)展模塊可以將S7-200 SMART SR/ST CPU做為PROFIBUS-DP從站連接到PROFIBUS通信網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)模塊上的旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以設(shè)置PROFIBUS-DP從站地址。該模塊支持9600波特到12M波特之間的任一PROFIBUS波特率，大允許244輸入字 節(jié)和244輸出字節(jié)。
支持下列協(xié)議：
1. MPI從站 
2. PROFIBUS-DP從站
串口通信 S7-200 SMART CPU模塊均集成1個(gè)RS485接口，可以與變頻器、觸摸屏等第三方設(shè)備通信。如果需要額外的串口，可通過(guò)擴(kuò)展CM01信號(hào)板來(lái)實(shí)現(xiàn)，信號(hào)板支持 RS232/RS485自由轉(zhuǎn)換。
串口支持下列協(xié)議： 1.Modbus RTU 2. USS 3.自由口通信
與上位機(jī)的通信 通過(guò)PC Access SMART，操作人員可以輕松通過(guò)上位機(jī)讀取S7-200 SMART的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控或者進(jìn)行數(shù)據(jù)存檔管理。
注：(PC Access SMART 是 S7-200 SMART 與上位機(jī)通信的OPC軟件)
運(yùn)動(dòng)控制
通過(guò)脈沖方式控制伺服/步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器
S7-200 SMART CPU 提供了三種開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制方法：  
1.脈沖串輸出 (PTO)：內(nèi)置在 CPU 的速度和位置控制。此功能僅 提供脈沖串輸出，方向和限值控制必須通過(guò)應(yīng)用程序使用PLC中集成的或由擴(kuò)展模塊提供的 I/O 來(lái)提供。請(qǐng)參見脈沖輸出PLS 指令
2.脈寬調(diào)制 (PWM)：內(nèi)置在 CPU 的速度、位置或負(fù)載循環(huán)控制。 若組態(tài) PWM 輸出，CPU將固定輸出的周期時(shí)間，通過(guò)程序控制 脈沖的持續(xù)時(shí)間或負(fù)載周期?？赏ㄟ^(guò)脈沖持續(xù)時(shí)間的變化來(lái)控制應(yīng)用的轉(zhuǎn)速或位置。請(qǐng)參見脈沖輸出PLS指令
3.運(yùn)動(dòng)軸：內(nèi)置于CPU中，用于速度和位置控制。此功能提供了 帶有集成方向控制和禁用輸出的單脈沖串輸出，還包括可編程輸入，并提供包括自動(dòng)參考點(diǎn)搜索等多種操作模式
PWM 和運(yùn)動(dòng)控制向?qū)гO(shè)置
為了簡(jiǎn)化您應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP 7- Micro/WIN SMART提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM、PTO的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，您可以用這些指令在您 的應(yīng)用程序中對(duì)速度和位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。
PWM向?qū)гO(shè)置根據(jù)用戶選擇的PWM脈沖個(gè)數(shù)，生成相應(yīng)的PWMx_ RUN子程序框架用于編輯。
運(yùn)動(dòng)控制向?qū)Ф嗵峁?軸脈沖輸出的設(shè)置，脈沖輸出速度從20 Hz到100 KHz可調(diào)。

變頻器輸入端電源濾波器是采用高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁心及鐵粉芯，配接一定的電容，構(gòu)成LC濾波器，將變頻器產(chǎn)生的高次諧波（在某一頻帶內(nèi)的）濾掉，而使臨近或同一電網(wǎng)工作的電器設(shè)備不受干擾，能夠正常工作。其原理圖如圖1所示。

　　                                                         圖1 輸入濾波器電路原理圖

　　變頻器輸出端電源濾波器采用電感（L）濾波，抑制變頻器輸出的傳導(dǎo)干擾和減少輸出線上低頻輻射干擾，使直接驅(qū)動(dòng)的電機(jī)電磁噪聲減小，使電機(jī)的銅損、鐵損大幅減少。其原理圖如圖2所示。

　購(gòu)買了該類濾波器后，我們?nèi)ガF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了調(diào)試。由于對(duì)該類現(xiàn)場(chǎng)接觸較少，技術(shù)人員準(zhǔn)備不太充分，雖然增加了濾波器，但濾波效果仍不理想，在重載時(shí)仍存在干擾，DCS系統(tǒng)不能正常工作，變頻器仍無(wú)法運(yùn)行。于是我們對(duì)問(wèn)題做了具體的分析。

　　變頻器產(chǎn)生干擾的原因

　　                                                                 圖3 變頻器主電路圖

　　變頻器主電路一般是交流—直流—交流模式見圖3，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號(hào)。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中，輸出電流信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形，對(duì)于GTR大功率逆變?cè)銹WM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變?cè)腜WM載頻可達(dá)15kHz。同樣，輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對(duì)負(fù)載直接干擾。另外高次諧波電流還通過(guò)電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。

　　變頻器干擾的主要傳播途徑

　　變頻器工作時(shí)，作為一個(gè)強(qiáng)大的干擾源，其干擾途徑一般分為輻射、傳導(dǎo)、電磁耦合、二次輻射和邊傳導(dǎo)邊輻射等。主要途徑如圖4所示：

　　                                                     圖4變頻器干擾的主要傳播途徑

　　從上圖可以看出，變頻器產(chǎn)生的輻射干擾對(duì)周圍的無(wú)線電接收設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，傳導(dǎo)干擾使直接驅(qū)動(dòng)的電機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得銅損、鐵損大幅增加，同時(shí)傳導(dǎo)干擾和輻射干擾對(duì)電源輸入端所連接或鄰近的電子敏感設(shè)備有很大的影響。

　　針對(duì)這兩次調(diào)試情況和變頻器產(chǎn)生干擾及干擾的途徑，我們聯(lián)合電源濾波器生產(chǎn)廠商的工程師進(jìn)行了分析總結(jié)，并與北京康拓生物工程有限公司的工程師多次進(jìn)行了溝通，了解了其工作原理、布線情況，分析認(rèn)為主要還是變頻器輸入端產(chǎn)生的高頻諧波造成的干擾。因裝變頻器后，變頻器的輸入線在原動(dòng)力線槽內(nèi)，而輸出線不在線槽內(nèi)，離電機(jī)也比較近。再者，原布線系統(tǒng)不太合理，動(dòng)力線槽與控制線槽距離較近，只有20cm，按規(guī)定應(yīng)不少于50cm，且兩線槽平行走線，這些都是比較忌諱的。變頻器的地線接的也不太合理，接在了電源線的走線槽上，線槽的作用一是支撐電源線、二是起屏蔽的作用，變頻器的干擾又通過(guò)地線到了線槽上。變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)變頻器的輸入線和地線輻射到其它設(shè)備的電源線和信號(hào)線上（尤其是比較敏感的傳感器的信號(hào)線。這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：我們的變頻器與DCS控制系統(tǒng)不是同一臺(tái)變壓器給電，可以排除直接傳導(dǎo)干擾），干擾了控制系統(tǒng)的正常工作。

　　分析這些問(wèn)題，由于原布線系統(tǒng)已成定型，再動(dòng)幾乎是不可能，因此改變電源線和信號(hào)線布線的想法應(yīng)予以排除，變頻器地線可以另走，拉一根地線直接接至配電室電控柜的地線上，對(duì)變頻器的輸入端再加強(qiáng)濾波措施，按理論問(wèn)題應(yīng)于解決。

在現(xiàn)場(chǎng)原發(fā)酵罐停車后，我們?cè)谠瓰V波器基礎(chǔ)上又增加了一套共模及差模磁環(huán)，在輸入、輸出每相線上各套二個(gè)差模環(huán)，在輸入的三根相線上套兩個(gè)共模磁環(huán)，并將地線接至配電室的地上。這樣處理后開機(jī)運(yùn)行，在電機(jī)空載的情況下運(yùn)行正常，沒(méi)有出現(xiàn)干擾報(bào)警現(xiàn)象。

　　帶載運(yùn)行時(shí)，305、307罐出現(xiàn)干擾報(bào)警。將地線改至控制307罐（該罐已使用變頻器，線槽內(nèi)走的是該變頻器的輸出線）變壓器的地線上，305罐不再干擾報(bào)警，但307罐仍間隔幾分鐘出現(xiàn)干擾報(bào)警現(xiàn)象，分析可能是兩臺(tái)變頻器產(chǎn)生的共模干疊加所至，也可能是地線放在動(dòng)力線槽內(nèi)，走線較長(zhǎng)引起的，于是在地線上加裝地線濾波器，但效果也不太好。后來(lái)將地線拆除（經(jīng)測(cè)量變頻器整機(jī)漏電流很小，對(duì)人體不會(huì)造成危害，所以可以將地線拆除），效果好一些，但報(bào)警現(xiàn)象也是間斷出現(xiàn)，這樣分析應(yīng)該不是地線引起的，還是輸入端的濾波措施不夠，沒(méi)有將高頻干擾濾除干凈。因此停機(jī)，在輸入的每相線上再加兩只差模環(huán)，在三條輸入相線上再套三個(gè)共模環(huán)，這樣開機(jī)運(yùn)行，工作正常，整個(gè)系統(tǒng)不再出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。系統(tǒng)處理后的框圖如圖5所示。