西門子PLCFM452模塊  西門子PLCFM452模塊  西門子PLCFM452模塊

障轉(zhuǎn)移期間，設(shè)備會自動保留：

• 相同的用戶程序
• 相同的數(shù)據(jù)塊
• 相同的過程映像內(nèi)容
• 相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，如定時器、計數(shù)器、位存儲器等

這意味著，這兩個設(shè)備始終保持在最新狀態(tài)，并且可以在出現(xiàn)故障時獨立地繼續(xù)執(zhí)行控制。

采用冗余 I/O 操作時，這會帶來以下結(jié)果：

• 在無故障的運行期間，兩個模塊均處于激活狀態(tài)，例如在采用冗余輸入時，將通過兩個模塊讀取共用傳感器（也可以是兩個傳感器）的信號，對結(jié)果進行比較并提供給用戶以作為用于進一步處理的統(tǒng)一值。采用冗余輸出時，由用戶程序計算的值通過兩個模塊進行輸出。
• 發(fā)生故障時（例如，兩個輸入模塊之一出現(xiàn)故障），不再對有故障的模塊尋址，發(fā)生故障信號，僅未受影響的模塊繼續(xù)運行。在線進行修復之后，將再次對兩個模塊尋址。

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為了實現(xiàn)無反應切換，需要對兩個子單元進行同步。

S7-400H 遵循“時間驅(qū)動的同步”工作原理。

每當子單元中發(fā)生可能導致不同內(nèi)部狀態(tài)的事件時，都會執(zhí)行同步操作，例如在發(fā)生以下事件時：

• 直接訪問 I/O
• 中斷、報警
• 更新用戶時間
• 通過通信功能修改數(shù)據(jù)

同步是通過操作系統(tǒng)自動進行的，可在編程階段將其忽略。

自檢

S7-400H 可執(zhí)行大量自檢。自檢涉及以下方面：

• 中央控制器的連接
• 中央處理單元
• 處理器/ASIC
• 存儲器

報告每個檢測到的故障。

啟動時自檢

啟動時，每個子單元都會完整執(zhí)行全部自檢功能。

循環(huán)操作期間的自檢

完整的自檢分布在多個循環(huán)中。每個循環(huán)僅執(zhí)行一小部分自檢，因此，實際控制器所承受的負荷不是很大。

組態(tài)、編程

S7-400H 的編程與 S7-400 類似。所有可用的 STEP 7 功能都可以使用。

對 S7-400H 編程需要使用 STEP 7 V5.2。

I/O 模塊的組態(tài)

硬件組態(tài)時，用戶必須通過 HW Config 指定相互形成冗余的模塊。只需指定要在冗余模式下運行的模塊以及要作為“冗余伙伴”的第二個模塊。在用戶程序中，應訪問具有最低地址的模塊。第二個地址不向用戶顯示，并且含有冗余和非冗余 I/O 的控制部分的編程完全相同。與非冗余 I/O 之間的唯一差別是塊庫中的兩個函數(shù)塊（RED_IN 和 RED_OUT），需要在用戶程序的開始處和結(jié)束處調(diào)用這兩個函數(shù)塊。

在 STEP 7 V5.3 或更高版本中，該庫已作為標準庫集成到 STEP 7 中。

S7-400H

S7-400F/FH 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 至 AK 6，根據(jù) DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 至 SIL 3，根據(jù) IEC 61508
• Cat1 至 Cat4，根據(jù) EN 954-1

操作模式

S7-400F/FH 的安全功能包含在 CPU 的 F 程序中，并包含在故障安全信號模塊中。

信號模塊通過差異分析和測試信號注入來監(jiān)控輸出和輸入信號。

通過定期自檢、命令測試以及按時間順序執(zhí)行的邏輯程序執(zhí)行檢查，CPU 可檢查控制器的運行是否正常。此外，通過狀態(tài)監(jiān)視 (sign-of-life) 請求，還可以檢查 I/O 狀況。

若在系統(tǒng)中診斷出故障，則將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)。

F-Runtime 許可證

必須將 F-Runtime 許可證加載到 CPU 上以運行 S7-400F/FH。每個 S7-400F/FH 都需要一份許可證。

編程

S7-400F/FH 的編程方式與其它 SIMATIC S7 系統(tǒng)的編程方式相同。非故障安全工廠部分的用戶程序可用成熟可靠的編程工具（如 STEP 7）來創(chuàng)建。

S7 F Systems 可選軟件包

編程安全相關(guān)的程序段時，需要使用可選軟件包“S7 F Systems”。該軟件中包括創(chuàng)建 F 程序所需的全部函數(shù)和塊。

對于包含安全功能的 F 程序，可使用 CFC 調(diào)用來 F 庫中的專用函數(shù)塊并進行互連。使用 CFC 可以簡化工廠的組態(tài)和編程工作，由于工廠范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的表示形式，也將簡了驗收測試。無需使用額外工具，程序員就可以完全專注于安全相關(guān)應用程序。

西門子FM452控制器模塊  6ES74521AH000AE0

PLC程序改造繼電器控制的Y-△降壓啟動控制電路

提示：

正常運轉(zhuǎn)時定子繞組接成三角形的三相交流異步電動機，在需要降壓啟動時，可采用Y-△降壓啟動的方法進行空載或輕載啟動。其方法是啟動時先將定子繞組接成星形，進行降壓啟動，當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，再將定子繞組改接成三角形，使電動機全壓運行。繼電器控制的Y-△降壓啟動控制電路原理圖如圖2-90所示。 圖2-90 繼電

正常運轉(zhuǎn)時定子繞組接成三角形的三相交流異步電動機，在需要降壓啟動時，可采用Y-△降壓啟動的方法進行空載或輕載啟動。其方法是啟動時先將定子繞組接成星形，進行降壓啟動，當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，再將定子繞組改接成三角形，使電動機全壓運行。繼電器控制的Y-△降壓啟動控制電路原理圖如圖2-90所示。

圖2-90     繼電器控制的Y-△降壓啟動控制電路原理圖

該線路由3個接觸器、1個熱繼電器、1個時間繼電器和2個按鈕組成。時間繼電器KT用作控制Y-△形降壓啟動時間和完成Y-△自動切換。設(shè)計PLC程序改造繼電器控制的Y-△降壓啟動控制電路是艾特貿(mào)易網(wǎng)小編為本文主要解決的問題。

    一、指令介紹

    (1) MC（主控指令）用于公共串聯(lián)觸點的連接。執(zhí)行MC后，左母線移到MC觸點的后面。

    (2) MCR（主控復位指令表）是MC指令的復位指令，即利用MCR指令恢復原左母線的位置。

    在編程時常會出現(xiàn)這樣的情況，多個線圈同時受一個或一組觸點控制，如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的觸點，將占用很多存儲單元，使用主控指令就可以解決這一問題。MC、MCR指令的使用如圖2-91所示，利用MCN0 M100實現(xiàn)左母線右移，使Y0、Y1都在X0的控制之下，其中N0表示嵌套等級，在無嵌套結(jié)構(gòu)中N0的使用次數(shù)無限制；利用MCRN0恢復到原左母線狀態(tài)。如果X0斷開則會跳過MC、MCR之間的指令向下執(zhí)行。

    圖2-91    MC、MCR指令的使用

    圖2-92    MC指令的嵌套

    MC、MCR指令的使用說明如下。

    (1) MC、MCR指令的目標元件為Y和M，但不能用特殊輔助繼電器。MC占3個程序步，MCR占2個程序步。

    (2)主控觸點在梯形圖中與一般觸點垂直，如圖2-91中的M100。主控觸點是與左母線相連的常開觸點，是控制一組電路的總開關(guān)。與主控觸點相連的觸點必須用LD指令。

    (3) MC指令的輸入觸點斷開時，在MC和MCR之內(nèi)的積算定時器、計數(shù)器、用復位/置位指令驅(qū)動的元件保持其之前的狀態(tài)不變。非積算定時器和計數(shù)器、用OUT指令驅(qū)動的元件將復位，在圖2-90中當X0斷開，Y0和Y1即變?yōu)镺FF。

    (4)在一個MC指令區(qū)內(nèi)若再使用Mc指令稱為嵌套。嵌套級數(shù)最多為8級，編號按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7順序增大，每級的返回用對應的MCR指令，從編號大的嵌套級開始復位，如圖2-92所示。

    二、設(shè)計Y-△啟動控制程序

    1．分析設(shè)計

    PLC編程控制要求：按下啟動按鈕(X2)時，電源控制接觸器(Y0)和Y控制接觸器(Y1)得電吸合，電動機星形啟動，延時4s后，Y控制接觸器斷開，△控制接觸器(Y2)得電吸合，電動機轉(zhuǎn)入正常△運行。當按下停止按鈕(X1)或熱繼電器觸點(X3)動作時，電動機停止運轉(zhuǎn)。要再次扁動電動機直接按下啟動按鈕即可（當過載保護時需等保護觸點復位后方可）。

    2．輸入/輸出(I/O)分配表

    輸入/輸出分配表見表2-7。

    表2-7    Y-△降壓啟動PLC控制輸入/輸出分配表

    3．畫出輸入/輸出(I/O)接線圖

    用FX2N-48型可編程序控制器實現(xiàn)三相交流異步電動機Y-△降壓啟動的輸入/輸出接線，如圖2-93所示。

    圖2-93    接線圖

    圖中輸入側(cè)的電池符號實際接線時可直接與PLC自帶的24V直流電源相連接。

    4．根據(jù)控制要求編寫PLC程序

    按照上述要求編制梯形圖，如圖2-94所示。

    圖2-94    Y-△降壓啟動PLC梯形圖

    工作過程分析如下：按下啟動按鈕SB2時，輸入繼電器X0的常開觸點閉合，并通過主控觸點(M100常開觸點)自鎖，輸出繼電器Y1接通，接觸器KM3得電吸合，接著Y0接通，接觸器KM1得電吸合，電動機在Y接線方式下啟動；同時定時器T0開始計時，延時8s后T0動作，使Y1斷開，Y1斷開后，KM3失電，互鎖解除，使輸出繼電器Y2接通，接觸器KM2得電，電動機在△接線方式下運行。

    三、擴展應用

    1．Y-△降壓啟動可逆運行電路

    根據(jù)要求設(shè)計如圖2-95所示三相交流異步電動機Y-△降壓啟動可逆運行的PLC控制線路梯形圖程序。

    (1)分配輸入/輸出點數(shù)，見表2-8。

    圖2-95    Y-△降壓啟動可逆運行電路

    表2-8    輸入/輸出點分配表

    (2)根據(jù)輸入輸出點數(shù)分配，畫出PLC的接線圖，如2-95 (b)所示。

    (3)設(shè)計的梯形圖如圖2-96 (a)所示，當按下SB1時，X0接通，驅(qū)動Y0、Y2動作，電動機M作正向Y減壓啟動，3s后，Y2斷開，Y3接通，電動機M轉(zhuǎn)入△形全壓運行。同理要分析反向運行。這里的常閉觸點X0、X1起到按鈕互鎖的作用，常閉觸點Y0、Y1和Y2、Y3分別起到接觸器互鎖的作用。

    圖2-96    Y-△啟動的可逆運行電動機程序

    如圖2-96 (a)所示的梯形圖的設(shè)計采用了堆棧指令，也可以用主控指令實現(xiàn)，如圖2-96 (b)所示。

    2．自耦變壓器降壓啟動控制電路

    接觸器控制的自耦變壓器降壓啟動控制電路如圖2-97所示。

    圖2-97    自耦變壓器降壓啟動控制電路

    (1)分配輸入/輸出點數(shù)，見表2-9。

    表2-9    輸入/輸出點數(shù)

    (2)梯形圖如圖2-98 (a)所示。

    (3)根據(jù)梯形圖編程原則修改后的梯形圖如圖2-98 (b)所示。

    圖2-98    自耦變壓器降壓啟動梯形圖

    3．雙速電動機定子繞組的電路

    雙速電動機定子繞組的電路圖如圖2-99所示。

    (1)分配輸入/輸出點數(shù)，見表2-10。

    表2-10    輸入/輸出點數(shù)

    (2)畫出梯形圖。

    ①采用啟保停電路的梯形圖如圖2-100所示。