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二、常发生的故障现象分析: 当PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通时有通口损坏现象发生,较常见的损坏情况如下: ●R1或R2被烧断,Z1、Z1和SN75176完好。这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地,Z1、Z2能承受10A电流的冲击,而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为:102×10=1000W,当然会将其烧断。 ●SN75176损坏,R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的动作速度造成的,静电无处不在,仅人体模式也会产生±15kV的静电。 ●Z1或Z2、SN75176损坏,R1和R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿,由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。 由以上分析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成,产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂,如由于PLC内部24V电源和5V电源共地,24V电源的输出端子L+、M为其它设备混合供电可能导致地电位变化,从而造成共模电压超出允许范围。所以EIA-485标准要求将各个RS485接口的号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等,地线环流! 当带电插拔未隔离的连接电缆时,由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件,插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。 连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入到PLC,总线上连接的设备站点数越多,产生瞬态过电压的因素也越多。 当通线路较长或有室外架空线时,雷电必然会在线路上造成过电压,其能量往往是巨大的,常有用户沮丧地说:“联网的几十台PLC全部遭打坏了!”。 三、 解决办法: 1、从PLC内部考虑: ●采用隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离,分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的PROFIBUS接口均是如此。 ●选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片,如:SN65HVD1176D、MAX3468ESA等,这些芯片价格一般在十几元至几十元,而SN75176的价格仅为1.5元。 ●采用响应速度更快、承受瞬态功率更大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器,如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V,承受瞬态功率为500W,BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。 ●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC,如JK60-010,正常情况下的电阻值为5欧,并不影响正常通,当受到浪涌冲击时,大电流流过PTC和保护器件TVS(或BL),PTC的电阻值将骤然增大,使浪涌电流迅速减小。 2、从PLC外部考虑: ● 使用隔离的PC/PPI电缆,尽量不用廉价的非隔离电缆(特别是在工业现场)。西门子公司早期出产的PC/PPI电缆(6ES7 901-3BF00-0XA0)是不隔离的,现在也改成隔离的电缆了! ● PLC的RS485口联网时采用隔离的总线连接器. ● 与PLC联网的第三方设备,如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离,这样各RS485节点之间就无“电”的联系,也无地线环流产生,即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。 ● RS485通线采用PROFIBUS总线专用屏蔽电缆,保证屏蔽层接到每台设备的外壳并后接大地。 ● 对于有架空线的系统,总线上设置专门的防雷击设施。
? 全新TIA博途V15版本工程软件平台侧重于应用、数字化产品组合和工程效率
? 高级语言编程得到进一步增强、集成更多驱动系统及功能
? 开放的OPC UA功能和虚拟调试扩展了数字化产品组合
? 项目标准化和的团队合作,使机器和系统的诊断易如反掌
凭借全新版本的TIA博途V15,西门子扩展了其全集成自动化工程软件平台,纳入一系列实用的全新数字化功能,以缩短工程时间。其创新成果的主要有增加应用可能性、扩展数字化产品组合、实现标准化和提高工程效率。
TIA博途V15增加应用可能性的亮点在于其集成了高级语言应用及其它驱动系统的多功能平台,其中包括验收测试等;将操作功能和2D到4D运动学集成于Simatic S7-1500控制器,可连接并对机器人进行编程。Simatic S7-1500高级控制器产品系列中纳入全新多功能平台,目前能够通过C/C++和Eclipse等商业编程工具轻松创建和重用高级语言应用。Sinamics S120及其他驱动产品系列的集成有助于实现西门子全系列驱动技术在TIA博途中的组态、调试和诊断。另一个亮点是针对Sinamics G驱动产品系列的向导指引型验收测试。结合支持Simatic S7-1500高级控制器的CPU新技术,采用2D到4D运动学的操作功能现在可以在TIA博途中轻松地进行编程、模拟和调试,譬如Cartesian龙门架、卷取机、Scara机器人和Delta拾取机器人等。TIA博途V15还提供机器人功能。库卡和安川等机器人制造商已将其数据块库用于在TIA博途中进行机器人编程。日本电装(Denso)和瑞士史陶比尔(St?ubli)等其他制造商计划在不久的将来发布数据块库。这样,控制和机器人技术的发展更加紧密,而TIA博途则能带来从工程到机器人操作等各环节的整体解决方案。
TIA博途V15关于数字化产品组合的扩展方面聚焦OPC UA功能和虚拟调试。OPC UA功能已针对Simatic S7-1500高级控制器进行了扩展。这可以改进和简化工厂中机器设备与MES/SCADA/IT层级(制造执行系统/监控和数据采集)之间的标准化垂直和水平通。另外,它还有助于自动化解决方案按照行业特定标准进行实施,如OMAC PackML(机械自动化与控制组织)或Weihenstephan(唯森)等。虚拟调试支持对自动化解决方案的虚拟验证,也就是说控制组件与机器或系统的机电系统之间进行交互。该西门子解决方案的核心是支持Simatic S7-1500的S7-PLCSIM Advanced高级仿真器。这可以实现许多控制器功能的模拟和对虚拟系统模型的仿真测试。因此,自动化和机械工程在产品生命周期的早期阶段便实现了同步,从开发到实际调试的时间都得到缩短。
在标准化和更高工程效率方面,全新版本的TIA博途重视团队合作和扩展对设备和系统的诊断功能。通过TIA博途多用户工程(TIA Portal Multiuser Engi-neering),在团队合作中添加了对变更对象的自动标记和离线模式。新版本下多用户服务器中强化的变更管理功能,如用于变更历史记录和用户评论等,可以改进团队内系统支持下的同步变更。对于设备和系统诊断,Simatic ProDiag诊断软件包也进一步扩展,现已涵盖对故障模块的监控和针对ProDiag报警的标准分析。借助同样已经得以扩展的Simatic HMI(人机界面)中的S7图形控制显示,直接改善了在系统的操作设备上对设备序列和应用错误的诊断及可视化显示。譬如,用户首次能够回查操作设备的图形代码显示故障的真实原因。
数控系统与机器人的直接集成
在展会现场,西门子展示了Sinumerik数控系统与柯马机器人的直接集成。借助Sinumerik Run MyRobot /Direct Control解决方案,西门子机床数控系统能够将机器人直接集成到生产环境中,利用Sinumerik数控系统来控制机器人,无需额外的机器人控制器便可让机器人完全集成到生产过程中,实现方便灵活的上下料、搬运,乃至直接加工。用户可以在同一界面浏览报警和诊断息,操作机器人和其它机床单元,对机器人进行数控G代码或者CAD/CAM编程,让数控机床和机器人的操作达到一体化,从而实现更高精度的加工工艺。该解决方案还能够进一步扩展,从独立的自动化加工岛到整套的网络加工系统,使独立加工站的零件流实现自动化乃至的生产规划和控制,从而优化刀具和原料管理及维护,以达到极高的生产效率。
通过机器人与机床数控系统的直接集成,机器人可以获取所有可用的数控系统功能。除了传统的机床行业之外,数控系统直接集成机器人的解决方案还可以用在增材制造、激光加工和航空航天等领域。
创新型自动化与工艺技术组合,推进了标准型数控市场的数字化
在本次展会上,西门子还展出全系列的数控系统解决方案,Sinumerik 808、 Sinumerik 828和 Sinumerik 840数控系统,覆盖从普及型机床和标准机床控制方案、到模块化高级解决方案,再到高端工件生产的智能解决方案。
西门子展示了新一代Sinumerik 828数控系统的软硬件产品组合,深入推进标准型数控市场的数字化。升级后的Sinumerik 828软硬件产品组合借助的数据接入,基于云的数据收集、分析与处理,强化的OPC UA通讯,系统侧对PC进行远程桌面控制等功能,让Sinumerik 828的机床制造商与用户能够充分挖掘数字化带来的价值。升级后的Sinumerik 828软件涵盖了全系列双通道加工、俯仰补偿、防碰撞、高级位置控制等功能,能够显著机床的性能,为车、铣、磨等工艺应用提供了更高精度和效益保障。在硬件方面,新一代的Sinumerik 828配备处理速度更快的控制器(PPU)、功能强化的15.6寸多点触控智能化操作面板、1GB带宽以太网接口、全新风冷型Simotics 1PH3伺服主轴电机、支持更高精度光学编码器的Simotics 1FK2全新伺服进给电机,以及设计更加紧凑的Sinamics S120 Combi集成一体式伺服驱动器。
?继电器输出,输出电流 10A(不适于 LOGO!24o).
?内置EEPROM存储器,用于控制程序和设定值
?可选程序模块和组合电池/程序模块,2 年后备集成实时时钟。0BA6
?备份集成的实时时钟 20 天。
?内置夏令时/冬令时自动调节的实时时钟。
?8个数字量输入,4个数字量输出。
?对于DC12/24V型号,4个输入作为模拟量输入(0-10V);也可作为数字量输入。
?4个输入可用来高速计数,5KHz(只针对于直流型)。
?扩展模块连接接口,多可编址 24 点数字量输入、16 (20) 点数字量输出、8 点模拟量输入和 2 (8) 点模拟量输出
?用于连接到 LOGO!LOGO! 的 TD 文本显示屏6
?连接 LOGO!TDE 至 LOGO!8 通过以太网。
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