金华西门子S7-400PLC模块故障维修

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上海臣冠工业控制设备有限公司
金华西门子S7-400PLC模块故障维修

1 引言

德国西门子公司专为铁路机车动车控制而研制的微机控制系统,它的全称为西门子铁路自动化系统。sibas 32系统针对驱动装置控制主要功能的发展远景来考虑的,因此对系统提出了极苛刻的要求。sibas 32系统是一种高功能通用计算机系统,它通过标准和外围组件可与任意设备相连,基本能够完成机车动车所有的控制和监控任务。sibas 32系统可根据司机指令和牵引回路状态以及响应信号进行相应的处理,对各接触器、继电器、电磁阀、发光二极管或数码管、斩波器等发出控制信号。

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控制单元同时还能够完成多种监测功能,包括对自身功能的诊断和外部数值的限监测。当牵引电路在运行中过预先在程序中设置的上 (或下)限值时,系统将根据故障的严重程度做出相应的处理,自动记录这一故障、产生相应的保护并告知司机。sibas 32系点是适用于对各种车辆的控制,不论是相控整流机车、斩波机车还是交流传动机车都可以在其硬件结构基本不变的情况下,通过简单地改换相应的控制程序从而实现对机车的控制。
           

 
在德国巴伐利亚州东部小城纽伦堡,有一座外形毫不起眼的电子制造工厂,却被称为欧洲乃至 的工厂。

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Simatic控制器。摄影:熊少翀

依赖于自动化系统生产效率提升,自投产至今,安贝格在工厂生产面积始终保持约一万平方米、员工数量保持约1200名不变的情况下,产能提升了八倍。在三班制生产中,安贝格每年生产约1500万件Simatic产品。按每年生产230天计算,平均每秒就能生产出一台控制设备。

产品合格率亦大幅提高。相比于该工厂成百万次电子产品加工过程出错500次,现在出错率只有12次。

"安贝格是自己生产自己。“该工厂产品工程师ChristophRaum介绍称,Simatic设备不仅在安贝格工厂被大量生产,而且遍布自身生产线,控制Simatic产品的生产过程,从而实现自身生产的高度自动化。

在安贝格工厂内部,所有生产线和员工办公区域有机分布其中。尚处于生产过程中的设备工件,在错综复杂的自动化传输线上有序流转,它们像"自然人"一样,明确知道自己的目的地。在每一个分岔路口,工件会暂停1-2秒,然后选择正确的去向。

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工件在生产线上自动流转。摄影:熊少翀

Christoph解释称,生产线上的所有工件都已在虚拟环境中进行规划,有自己的“名称”和“地址”,具备各自的身份信息,因此“知道”什么时候、哪条生产线或哪个工艺过程需要它们。工件在运输线分岔路口暂停,是在识别去向信息。

到达加工中心后,工件被识别出来,生产设备实时调用所需要的全部加工信息,并自动调整生产参数。加工过程中,产品的所有相关数据,都储存在自己的"数字化产品记忆库"中,以便 追踪生产的每个步骤。加工完成后,通过光学设备或其它测量设备对工件自动进行检测,在现场发现并剔除不合格的产品。

如果机器设备需要补给或者维护保养,则在缺料或故障产生之前发出请求。系统会记录所使用的资源数量,并对库存及时更新。

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3.1 中央控制单元 ccu(Central Control Unit type 3)

CCU是整个系统的核心单元,机车的控制、调节和监视由ccu实施和控制。hxd1机车的ccu采用Type 3型32位微处理器,由网关网关、中央处理器CPU、MVB32-4、电源组成多可以实现2台(4节)机车的重联。ccu采用冗余设计,每节车有2个ccu,一个主ccu,另一个为从ccu,结构功能*相同,一个故障后另一个可以继续工作,不影响机车正常运行。

ccu的主要功能是为本节机车参数设置存储、本节机车事件记录、重联机车事件显示、整车通讯检测、通过rs232接口读或转储数据,并且作为机车中央控制单元系统软件上载的输入端口。

3.2 牵引控制单元 TCU(牵引力控制单元)

TCU是机车牵引的核心控制单元,由中央处理器模块、存储器模块、斩波器控制模块、数字接口模块、数字输入/输出模块、模拟接口模块、控制系统检测模块、列车控制信号输入变换模块、数字信号输入转换模块、接触器驱动模块、igbt触发模块、启动单元等组成。其作用是控制和调节机车牵引、再生制动,从电气上实现防空转/滑行保护,并且实现了开闭环控制、速度频率同步、故障处理与监测等功能。

3.3 智能终端接口单元 SKS1a、SKS1B、SKS3(sibas kilp)

SKS1A、SKS1B、SKS3为智能外围设备连接终端,sks1a、sks1b是紧凑设计的数字输入/输出接口,专为司机室所用,它把司机控制指令转化为数字信号,并通过编码将信号传输给ccu;sks3采用分散化输入/输出,减少车内所需布线,增加控制和诊断能力。

3.4 显示器 mmi
                   

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注:(1)表中未标注"只有进口模块"注释的其它模块都有进口与国产两种类型的模块

(2)EM223中输入/输出类型中:24V DC/24VDC-0.75A是指:输入类型是直流24V,输出类型是直流24V点电流为0.75A

 

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模块技术规范

在使用S7-200 数字量模块时,我们需要了解模块的很多的具体参数,如:输入输出类型、输入输出的点数、模块功耗﹑输入/输出点额定电流等,您可以在以下文档中获得这些具体参数

《S7-200可编程控制器系统手册》附录A 技术规范表A-12至表A-14

如何查询西门子产品的技术数据,请点击 查看

在众多参数中,需要特别提醒您注意模块的以下两个重要参数:

? 模块的电源消耗

? 输出点的切换频率

参数1: 模块的电源消耗:主要指模块对5V电源和24V电源的消耗能力。

(1) 5V电源消耗:5V电源是CPU通过I/O总线电缆供给模块使用的,5V电源是无法通过外接电源补充和扩展的。我们需计算所有S7-200数字量模块的5V电源消耗和,以保证其不过CPU 5V电源供应能力。

(2) 24V电源消耗:部分S7-200数字量模块的供电、数字量输入点及输出点需要使用24V电源。24V电源可由CPU模块的24V DC传感器输出电源提供,也可外加24V DC电源。通常,我们需计算S7-200数字量模块的24V电源消耗和,以保证其不过CPU模块的电源定额或选用正确容量的24V电源模块。

模块5V/24V电源消耗请参考《S7-200可编程控制器系统手册》附录A 技术规范表A-12 。

5V/24V电源计算请参考《S7-200可编程控制器系统手册》附录B 计算电源定额。

参数2:输出点的切换频率

S7-200数字量模块晶体管输出类型的DO点不能输出高速脉冲;继电器输出的DO点切换频率为1HZ且有机械寿命,因此不能频繁开关。

除了以上重要参数外,还需要提醒您注意模块连接的负载类型,尤其对于数字量输出点连接接感性负载时,应设计保护电路。

感性负载设计请参考《S7-200可编程控制器系统手册》第3章 S7-200的安装->感性负载设计指南

 

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模块安装

S7-200数字量模块可安装在CPU模块右侧的任意位置。

每个S7-200数字量模块都自带一根带状I/O总线电缆,如果该电缆满*模块之间的安装宽度需求,可直接将该电缆插接在其它模块上的10针插槽内

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