西门子控制器模块CPU412-2 安装调试
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关 键 词：西门子控制器模块CPU412-2
行 业：电气 工控电器 DCS/PLC系统
发布时间：2021-04-07
S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。S7-400中端到性能范围内功能强大的 PLC可满足要求极为苛刻的任务的解决方案全面的模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行调整可实现分布式结构，适用十分灵活连接方便优通信和联网功能操作方便，设计简单，不含风扇任务增加时可顺利扩展多重计算：多个 CPU 在一个 S7-400 控制器中同时运行。多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。模块化：通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。工程组态和诊断：结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可极为地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。
S7-400H
具有冗余设计的高可用性自动化系统。用于具有很高故障安全要求的应用：重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。冗余设计的集功能提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置也可使用具有标准可用性的 I/O：单侧配置热后备：发生故障时，自动切换到备用设备。包含 2 个单独机架或一个分隔式机架的配置通过等时同步模式系统功能，可通过连接到等时同步 PROFIBUS 和 PROFINET 的循环，以实现：分布式信号采集信号传输执行创建自动化解决方案，以恒定间隔时间（恒定总线周期时间）来捕捉并处理输入和输出信号。同时创建*的部分过程图像。借助于恒定总线周期时间和分布式 I/O 同步信号处理，S7-400 可确保重现定义的的过程响应间。提供了大量支持等时同步模式系统功能的组件，可用来处理运动控制、测量值采集和高速控制等领域内的要求苛刻的任务。
在分布式自动化解决方案中，SIMATIC S7-400 还将开辟高速处理操作的重要领用领域，并可实现高精度和可重现性。这意味着可在提供且恒定的质量的同时提高产量。在运行模式下更改硬件组态（运行时组态，CiR）通过 SIMATIC S7-400，在工厂运转期间可以实现硬件组态的更改，不会影响生产的进行。选项包括：增加分布式 I/O 节点（PROFIBUS DP 或 PA 从站）在 ET 200M I/O 系统中增加模块并重新设置参数。CiR（即运行时组态）功能可在设备运行期间实现设备扩展和转换，从而降低设备调试和重新装备的时间。此外，通过该系统功能，还可以灵活响应工艺的变化（例如，工艺的优化），因为不必因硬件组态发生改变而将设备初始化或同步。
下列技术型CPU 可以提供：
CPU 315T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有中/高要求、同时需要对8个轴进行常规运动控制的工厂。
CPU 317T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP进行分布式组态、对程序量有高要求、又必须同时能够处理运动控制任务的工厂
下列故障安全型CPU 可以提供：
CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 进行分布式组态、对程序量有中/高要求的故障安全型工厂
CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大规模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP进行分布式组态的故障安全工厂
CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO进行分布式组态的故障安全型工厂，在PROFInet上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统
所有 CPU 均具有坚固、紧凑的塑料机壳。在前面板上的部件有：
状态和故障 LED
模式选择开关
MPI 端口
CPU 还具有以下配置：
SIMATIC 微型存储卡（MMC 卡）插槽；
MMC 卡替代集成的装载存储器，因此是操作必备品。
使用前连接器连接到集成的 I/O 端口（紧凑型 CPU）
连接 PROFIBUS 总线(于DP型CPU)
RS 422/485 的连接（仅 PtP CPU）
连接 PROFINET(于PN型CPU)
USS协议使用CPU的下列资源：1）USS协议占用PLC的通讯端口0或1，使用USS——INIT指令可以选择PLC的端口是使用USS协议还是PPI协议，选择USS协议后PLC的相应端口不能在做其它用途，包括与STEP7-WICRO/WIN32的通讯，只有通过执行另外一条USS指令或将PLC——CPU的模式开关拨到RUN或STOP状态，才能钟新在进行PPI通讯，当PLC和与变频器通讯中断时，变频器将停止运行，所以在本例中选择CPU226 因为它有两个通讯端口，当个口用于USS通讯时，第二个端口可以用于程序，USS指令要占用2300～3600字节的程序存储空间和400个字节的变量存储区间
这样可以更换信号模块而不用重新接线。超过了1650欧姆的动作阈值，或者常闭触点打开，而且延迟时间(p0606)已届满。用户使用的。西门子PLCS7-200系列SIMATICM7自动化计算机78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点模拟量输入模块内部是不隔离的；4．在程序块的声明部分，TITLE行下面的一行中输入”KNOW_HOW_PROTECT”；OMS是OrderManagementSystem的缩写，即订单管理系统。具体方法如下:使用万用表检测整流部分的整流桥特性，使用万用表的欧姆挡X100，红表笔接变频器的“P”端，用黑表笔分别接输人“R”“S”“T”，表针摆动应在2/3处，超过2/3或低于l/2均视异常。
关于西门子S7-400组件的订货数据，请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。
S7-400F/FH：
SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH 具有两种基本设计：
S7-400F：
故障安全自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，生产过程会切换到安全状态并中断。
S7-400FH：
故障安全和高可用性自动化系统。在控制系统中发生故障的情况下，冗余控制部分将发挥作用，继续控制生产过程。
通过另外使用标准模块，可以建立一个全集成控制系统，可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。
S7-400：
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件：
电源模块 (PS)：用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。
CPU：配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号，这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口，多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理极大型的配置。此外，在一个控制器中的多重计算模式下，多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间，可实现较短机器循环时间。
用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)
通信处理器 (CP)，例如，用于总线连接和端到点连接
功能模块 (FM)：用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的模块。
根据具体要求，也可使用下列模块：
接口模块 (IM)：用于连接控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的控制器可带有多 21 个扩展单元运行。
SIMATIC S5 模块：在相关 SIMATIC S5 扩展单元中，可以寻址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。此外，在 S5 EU 或者直接在 CC 中（使用适配器）都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。
SIMATIC S7-400有多个型号：
S7-400：
Power PLC，用于中、性能应用，并采用模块化、免风扇设计。
S7-400H:
容错型自动化系统使用冗余设计，可以用于故障安全型应用。
S7-400F/FH:
故障安全自动化系统也使用冗余设计，同样具备容错能力。
S7-400
S7-400自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。
一个系统包含下列组件：
电源模块(PS)：
用于将120/230 V AC 或 24 V DC电源连接至SIMATIC S7-400。
CPU：
针对各种性能范围，都可以提供集成有PROFIBUS DP接口的不同CPU。视型号的不同，也可以为它们配供集成式PROFINET接口。使用PROFIBUS接口，***多可以连接125个PROFIBUS DP从站。PROFINET接口***多可以连接256个PROFINET IO设备。SIMATIC S7-400的所有CPU 可以处理极为大型的组态。此外，在单个控制器的多值计算模式下，多个CPU可以协同工作，据此，可以进一步提高系统的性能。这些CPU 处理速度极快，具备确定性的响应时间，因此，其机器周期时间极短。
信号模板（SM），用于数字量（DI/DO）和模拟量（AI/AO）的输入/输出。
用于连接总线和点对点连接的通讯处理器 (CP)。
功能单元
功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来各PLC厂商非常重视功能单元的开发，功能单元种类日益增多，功能越来越强，使PLC的控制功能日益扩大。
可扩展能力
PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时，经常需要考虑PLC的可扩展能力。
西门子PLC更换后备电池/充电电池：
注意：为了避免丢失内部用户存储器的数据和保持CPU运行的时钟，只能在电源接通时更换后备电池或充电电池。推荐每年更换一次后备电池。
更换后备电池/充电电池的步骤如下：
1.打开CPU的前盖。
2.用螺丝刀将后备电池/充电电池从电池盒中撬出来。
3.将新电池的连接器插入CPU电池盒中对应的插座，电池连接器上的凹口必须指向左面。
4.将新的后备电池/充电电池放到CPU的电池盒中。
5.关上CPU的前盖。
西门子PLC插入更换存储器卡
注意：如不是在STOP模式插入存储卡，则CPU会自动进入STOP模式，同时STOP—LED以1秒间隔闪烁以请求储器复位！
1.设置CPU为STOP（停机）模式。
2.是否已插入储器卡，如果是，拔掉它。
3.将新储器卡插入到CPU的插座中，请注意存储器卡上的插入标记应对准的CPU上的标记。
4.复位CPU。
六.将操作系统后备到存储器卡：
CPU313,314,315IMB以上的存储器卡
用LED指示灯进行诊断:
LED说明
SF点亮情况:○1硬件故障;○2编程错误;○3参数赋值错误;○4计算错误;○5定时器错误;○6存储器错误○7电池故障或无后备电池;○8I/O故障/错误（于外部I/O）;○9通讯故障
BATF点亮情况:当无后备电池,后备电池故障或没有充电时点亮.
注意:当连接充电电池时该灯点亮,其原因是充电电池不能对用户程序进行后备.
STOP当CPU不处理用户程序时点亮当CPU申请存储器复位时闪烁.
西门子PLCPU复位
注意:CPU复位进行的活动:
1.CPURAM中和负载存储器中的整个用户程序（不包括EPROM负载存储器）。
2.CPU保持数据。
3.CPU测试本身的硬件。
4.如已插入存储器卡.则CPU将存储器中有关的内容复制到RAM。
步骤复位CPU存储器
1将钥匙开关拔至STOP位置
2将钥匙开关拔至MRES位置，直至STOP指示灯亮几秒并保持点亮（持续3秒）
3在3秒钟内，必须将开关拨回MRES位置并保持住，直至STOP指示灯闪烁（2HZ）。
当CPU完全复位，STOP指示灯停止闪烁并保持点亮。此时，CPU已对存储器复位。
一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。通过携手高校提升其数字化设计和制造的教学水平，我们非常自豪能够响应和推动‘智能制造’的发展趋势。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。许多普通产品和机器设备含有控制其操作和支持有用应用的微型计算机。有些人甚至认为这简直是不可能的，设计人员能做的多就是在设计中进行充分考虑，尤其在布局时。1）合理处理电源以电网引入的腾桦至少，在任何一个PLC的项目的招标中。分别对速度，磁场两个分量进行控制。它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-200就属于这一类。我们的终目标是通过放慢晶体管的通断速度，使电磁腾桦降低至可接受的水平，同时保证其温度足够低以确保稳定性。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。PLC17.P2103为故障自复位参数，当变频器发生故障时。
直流调速系统装置故障处理和维修的方法
（一）直观法
通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象，利用人的手、眼、耳、鼻等感官来寻找原因，认真观察系统的各个部分，将故障缩小到一定范围。例机加一车间XKA2140×80数控龙门铣床，起动主轴旋转时主轴所带的附件铣头不动，6RA27直流调速装置系统也无异常，观察故障现象发现主轴电机也正常旋转，因此怀疑主轴电动机与主轴箱Ⅰ轴传动轴间的连轴节损坏，拆开发现由于连轴节磨损严重，从而使主轴箱Ⅰ轴传动轴轴端磨损，产生相对滑动，更换新的连轴节及主轴箱Ⅰ轴传动轴后故障即可消除。
（二）自诊断功能法
6RA27直流调速装置系统都设计有的自诊断程序的功能，随时监视系统的工作状态及整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即显示报警内容或用发光二极管指示故障的起因，然后结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。例如总装车间5×8数控龙门铣床，机床送电一切正常后起动主轴，主轴不动，经观察故障现象发现西门子6RA27直流调速装置显示屏显示F04报警，其报警内容为“缺相。在有调节器释放信号时（在端子64）主电路块熔断或控制电路电源被切断。”检查装置保险未损坏，装置前端主接触器上端电压正常，下端电压缺一相，拆开主接触器发现主接触器一触点接触不好造成电源缺相，更换主接触器后故障即可解除。
（三）参数检查法
6RA27直流调速装置系统发现故障时应及时核对系统参数，系统参数的变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床不能正常工作，出现故障。由于外界的因素或误操作等，都会引起机床参数的丢失或变化，通过核对参数，就能排除故障。
（四）互换法
所谓互换法就是在分析出故障大致范围的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到一定范围。
例如机加一车间CH5240D主轴不动作，6RA27直流调速装置系统显示黑屏，经检查可能是由于电源板故障造成的，换上备用板后，显示屏显示数值主轴运转正常。在备件板的更换中要注意以下问题：更换任何备件都必须在断电情况下进行，在更换备件板上一定要记录下原有的设定开关的设定状态，1或0（on或off）并将新板按同样的状态设定。
（五）假设法
在修理机床时，有不少故障是由于外部条件不满足，没有输入信号造成的，这时可以给它一个信号看工作是否正常，如果能正常工作，就可检查此信号缺失的原因。
例如西门子6RA27系列全数字化晶闸管直流调速装置端子63为“脉冲释放”信号、端子64为“调节器释放”信号、端子72为系统“准备好/故障”信号，这三个信号是相互联系、相互制约着使用，由于外部条件未满足，从而造成端子63、端子64触点无法闭合，端子72有信号输出产生报警，此时可人为将端子63、端子64触点闭合，观查端子72输出信号是否正常（正常为0状态），由此可以判断是直流调速装置故障还是外部条件未满足，从而确定诊断方向，提高维修效率。
（六）关键点的维修
根据机床操作者对故障现象的描述，结合维修手册相关内容的解释与说明以及自己的维修工作经验的积累、故障经常发生的地方等要素来分析确定故障产生的原因，找到产生的原因，故障就迎刃而解了。
PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对于PLC，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。
1.按结构形式分类
根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。
（1）整体式PLC
整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，如图所示。具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成，基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等；扩展单元内只有I/O和电源等，而没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。
（2）模块式PLC
模块式PLC将PLC的各组成部分分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成，模块装在框架或基板的插座上，如图所示。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓的叠装式PLC。叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行连接的，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。
2.按功能分类
根据PLC的功能不同，可将PLC分为低档、中档、三类。
（1）低档PLC
低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较及通信等功能，主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
（2）中档PLC
中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序及通信联网等功能；有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂的控制系统。
（3）PLC
PLC除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他功能函数的运算、制表及表格传送功能等。PLC具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，进而实现工厂自动化。
3.按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。
（1）小型PLC
小型PLC的I/O点数小于256，具有单CPU及8位或16位处理器，用户存储器容量为4KB以下。例如：三菱FX0S系列。
（2）中型PLC
中型PLC的I/O点数在256～2048，具有双CPU，用户存储器容量为2～8KB。
（3）大型PLC
大型PLC的I/O点数大于2048，具有多CPU及16位或32位处理器，用户存储器容量为8～16KB。
世界上，PLC产品可按地域分成流派，一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差。而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名，而日本则以小型PLC著称。
