西门子S7-200模块CPU226CN中央控制单元

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西门子S7-200模块CPU226CN中央控制单元

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上海晋营自动化科技有限公司

 ：乔 静

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Overview

• SIMATIC S7 系列的新型模块化微型控制器
• 包括：
   
  • 控制器配备集成的 PROFINET IO 控制器接口，用于SIMATIC 控制器、人机界面、编程设备或其他自动化组件之间的通讯
  • 带 PROFIBUS DP 主站接口的通讯模板
  • 通讯模块 PROFIBUS DP 从站接口
  • 用于连接到 GSM/G 网络的 GPRS 模块
  • 集成的 web 服务器，带有标准和用户特定的网页
  • 数据记录功能，用于在运行时从用户程序归档数据
  • 强大的集成技术功能，如计数、测量、闭环控制和运动控制
  • 集成数字量和模拟量 I/O
  • 直接在控制器中使用的信号板
  • 用于通过输入/输出通道扩展控制器的信号模块
  • 用于通过附加通讯接口扩展控制器的通讯模块
  • 附件，例如，电源、开关模块或 SIMATIC 存储卡
• 以低的成本提供大自动化性能的微型控制器。
• 安装、编程和操作都非常简单。
• 大规模集成，节省空间，功能强大。
• 适用于小型到中型的自动化工程应用。
• 既可用于简单的控制任务，也可以用于复杂的自动化任务。
• 所有 CPU 都可在独立模式、网络和分布式结构内使用。
• 适用于可编程控制器过去在经济上不可行的应用。
• 具有出色的实时性能和功能强大的通讯选件

Area of application

SIMATIC S7-1200 是一款适用于机械设备制造以及工厂构建中开环和闭环控制任务的控制器。它可实现大的自动化性能以及较为经济的成本。

由于同时采用了高性能的紧凑型模块化设计，SIMATIC S7-1200 适用于各种自动化应用。其使用范围从更换继电器和接触器一直到网络和分布式结构中复杂的自动化任务。

S7-1200 还不断开辟了以前由于经济原因而开发的特殊电子元件领域。

Design

SIMATIC S7-1200 系列由以下模块组成：

• 3 个控制器，具有不同类型的分级性能，可作为宽范围的交流或直流控制器
• 2 个信号板（模拟和数字），用于直接在 CPU 上进行的低成本模块化控制器扩展，安装空间保持不变
• 13 个不同的数字和模拟信号模块
• 2 个通讯模块 (RS232/RS485)，用于通过点对点连接进行的通讯
• 带有 4 个端口的以太网开关，用于执行许多不同的网络拓扑
• PS 1207 稳定电源装置，115/230 V 交流线路电压，24 V 直流额定电压

机械特点

• 坚固耐用的紧凑型塑料外壳
• 易于接触的连接和控制元件，用前挡板保护
• 可拆卸连接端子，也适用于模拟或数字扩展模板

设备功能

• 符合标准：
  SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL,、CSA 和 FM 等标准（Class I、Cat 2；危险区组别 A、B、C 和 D，T4A）。生产中采用的质量管理体系已通过 ISO 9001 认证

通讯

SIMATIC S7-1200 配备不同的通讯机制：

• 集成的 PROFINET 接口
• 通过通讯模板实现点对点连接

PROFINET 接口

集成的 PROFINET 接口允许进行下列通讯：

• 编程器
• 人机接口（HMI）设备
• 其他 SIMATIC 控制器

支持以下协议：

• TCP/IP
• ISO-on-TCP
• S7 通讯

可以连接以下设备：

• 通过标准 CAT5 电缆在现场 PG 编程设备和 PC 之间通讯。
•  

PG 和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之间的连接

• SIMATIC HMI Basic 面板

基本面板和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之间的连接 电 话：（同号）

• 更多的 SIMATIC S7-1200 控制器

通过 CSM 1277 以太网交换机连接多台设备

点到点接口，可自由编程接口模式

通讯模块允许通过点对点连接进行的通讯。使用 RS232 和 RS485 物理传输介质。在 CPU 的“自由端口 (Freeport)”模式中执行数据传输。使用用户、面向比特的通讯协议（例如，ASCII 协议、USS 或 MODBUS）。

可以连接带有串行接口的任何终端设备，例如，驱动器、打印机、条形码阅读器、调制解调器等。

在可编程的接口模式中，通过 CM 1241 实现的点对点连接

全新西门子S7-200模块6ES7223-1PH22-0XA8全新西门子S7-200模块6ES7223-1PH22-0XA8全新西门子S7-200模块6ES7223-1PH22-0XA8

Functions 电 话：（同号）

S7-1200 具有以下特点：

• 极为简单的入门解决方案：
  的入门软件包和操作说明方便熟悉操作。
• 操作简单：
  功能强大的标准命令，使用简单，结合易于使用的编程软件，可以将编程费用小化。
• 出色的实时特性：
  特殊的中断功能、快速计数器和脉冲输出适用于时间紧急的过程。

SIMATIC S7-1200 满足国内和标准：

• UL 508
• CSA C22.2 . 142
• FM Class I, div. 2, group A, B, C, D; T4A Class I, Zone 2, IIC, T4
• VDE 0160
• EN 61131-2
• EMC 指令的要求符合 EN 50081-1、50081-2 和 50082-2

2、成熟的生产流程及完善的质量控制体系确保产品质量· LED 较之 CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更轻巧。同时，操作屏亮度更高，色彩更均匀，表现力更强，可视范围提高到 140°7. 强大的密码保护功能选件扩展，精确定制S7-300 支持多面性技术任务，并提供详尽的通讯选项。除了具有集成功能和接口的 CPU，在 S7-300 设计中还有各种针对技术和通讯的特殊模块。· 的生产失效故障模式分析S7-300 建立在模块式的组态上，无需 I/O 模块的插槽规则

ST 70 产品目录: 也可在产品目录 ST 70中找到有关 LOGO! 的信息： http:这里提供有以下驱动系统和驱动组件，可用于各种不同的应用： 西门子驱动技术集团的变速驱动器具有多种型号，可满足当今工业应用的各种需求。范围从用于低端性能的经济型多功能变频器，到兆瓦级范围内的可靠大型驱动器，一直到用于机床和生产机器的高动态驱动装置。 用于整个机械工程和和工厂应用工业的低压和伺服电机 - 未来解决之道：免维护，高动态，功能强大。 AC 变频器包含下列部分： 标准变频器，用于简单的应用，如泵和风扇 变频器和逆变器，用于单相和多相电机驱动器以及高性能应用系统。 它们可以在 24 V 到 690 V 以及 60 W 到 2.3 MW 之间连续应用。 西门子的自动化技术矢志不渝地为您全公司的流程的持续优化提供支持和帮助。 全集成自动化为制造业和过程工业提供*的、统一的系列产品和系统，是我们全系列产品的核心， 为按照用户的不同需求定制解决方案奠定佳的基础。西门子S7-200模块6ES7223-1PH22-0XA8西门子S7-200模块6ES7223-1PH22-0XA8

伺服驱动系统（ServoSystem）简称伺服系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量。（使用在机电系统中的伺服电机的转动惯量较大，为了能够和丝杠等机械部件直接相连。伺服电机有一种专门的小惯量电机，为了得到*的响应速度。但这类电机的过载能力低，当使用在进给伺服系统中时，必须加减速装置。转动惯量反映了系统的加速度特性，在选择伺服电机时，系统的转动惯量不能大于电机转动惯量的3倍。）较大等特点，这类的电机称为伺服电机。当然，其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。该类电机的驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括电流、速度和/或位置闭环。

一概述： 电 话：（同号）

伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。数控机床中的伺服系统种类繁多，本文通过分析其结构及简单归分，对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

自动化系统 市场决定形势 - 当前，更加明显： 短交货时间 灵活的批量生产 具有竞争性的价格 可靠的产品质量 其解决方案为：缩短加工和生产设备调整时间、实现成本小化、积极创新并实现更高产能。 借助 “源于西门子” 的自动化技术，即使复杂的需求，也可轻松满足！ SIMATIC 自动化技术 SIMATIC 是一款可解决各行业自动化任务的可靠基本自动化系统，包括标准硬件和软件组件，并将用于定制扩展的所有选件*公开。 SIMATIC 系列产品包括以下组件，彼此之间可相互补充： 可编程控制器 分布式 I/O 编程器 SIMATIC 软件 小型自动化解决方案套件 基于组件的自动化 机器视觉技术（参见“传感器、测试和测量技术”） SIMATIC 控制器 SIMATIC 控制器有多种多样，包括从高性能 PLC 的书本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，无论什么要求，它都能满足要求。 这些控制器的共同特点是，在小的空间里压缩了大处理能力，能满足较苛刻的机械和气候条件、高速及可扩展性等要求。 这种分级的性能特征是 SIMATIC 系列产品的力量所在。 目前，SIMATIC PLC 正在执行越来越多的功能，原本需要*不同技术。 对您来说，一切都变得更加容易，更加*，更加经济。 结构紧凑、易于使用的低成本解决方案，用于满足简单控制任务 结构紧凑、易于操作，无需附件即可广泛应用 “一体式”产品，集成显示屏和操作面板 仅需点击按钮或通过 PC 软件即可连接 36 种不同的功能；使用次数多达 130 多次 LOGO! 8: 通过按钮或使用 PC 软件，可链接 38/43 个不同功能；多 200/400 次 通过按键可以方便地更改功能。重接线无需更多耗时西门子S7-200模块6ES7223-1PH22-0XA81伺服驱动系统的作用：

伺服驱动系统是CNC装置和机床的环节。CNC装置发出的控制信息，通过伺服驱动系统，转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。伺服驱动系统作用有：
（1）伺服驱动系统具有放大控制信号的能力；（2）根据CNC装置发出的控制信号对机床移动部件的位置和速度进行控制。2数控机床对伺服驱动系统的要求：数控机床集中了传统的自动机床，精密机床和万能机床三者的优点，将高效率，高精度和高柔性集中于一体。
（1）可逆运行（2）速度范围宽（3）具有足够的传动刚性和速度稳定性（4）响应快速并无超调（5）高精度（6）低速度大转矩

二伺服驱动系统的分类： 电 话：（同号）

数控机床的伺服驱动系统按其用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按其控制原理和有无位置检测反馈环节分为开环系统和闭环系统；按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服驱动系统和电气伺服驱动系统。电气伺服驱动系统又分为直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统。

1.进给驱动与主轴驱动进给驱动是用于数控机床工作台或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。主轴驱动控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。一般地，对于进给驱动系统，主要关心它的转矩大小、调节范围的大小和调节精度的高低，以及动态响应速度的快慢。对于主轴驱动系统，主要关心其是否具有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围。

2.开环控制和闭环控制数控机床伺服驱动系统的基本组成
数控机床的伺服驱动系统按有无反馈检测单元分为开环和闭环两种类型(见数控机床伺服驱动系统分类)，这两种类型的伺服驱动系统的基本组成不*相同。但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单元都*。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为驱动执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。开环伺服驱动系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。通常，执行元件选用步进电机。执行元件对系统的特性具有重要影响。闭环伺服驱动系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测单元、比较控制环节组成。反馈检测单元将工作台的实际位置检测后反馈给比较控制环节，比较控制环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差经驱动控制单元，驱动和控制执行元件带动工作台运动。在CNC系统中，由于计算机的引入，比较控制环节的功能由软件完成，从而导致系统结构的一些改变，但基本上还是由执行元件、反馈检测单元、比较控制环节、驱动控制单元和机床组成。

3.直流伺服驱动与交流伺服驱动 电 话：（同号）
70年代和80年代初，数控机床多采用直流伺服驱动。直流大惯量伺服电机具有良好的宽调速性能，输出转矩大，过载能力强，而且，由于电机惯性与机床传动部件的惯量相当，构成闭环后易于调整。而直流中小惯量伺服电机及其大功率晶体管脉宽调制驱动装置，比较适应数控机床对频繁启动、制动，以及快速定位、切削的要求。但直流电机一个大的特点是具有电刷和机械换向器，这限制了它向大容量、高电压、高速度方向的发展，使其应用受到限制。进入80年代，在电机控制领域交流电机调速技术取得了突破性进展，交流伺服驱动系统大举进入电气传动调速控制的各个领域。交流伺服驱动系统的大优点是交流电机容易维修，制造简单，易于向大容量、高速度方向发展，适合于在较恶劣的环境中使用。同时，从减少伺服驱动系统外形尺寸和提高可靠性角度来看，采用交流电机比直流电机将更合理。

Functions S7-1200 具有以下特点： 易于上手： 专门的入门套件（其中包括仿真器和文档），便于熟悉设备的使用。 操作简单： 功能强大的标准指令，易于使用，用户友好的编程软件，可大限度降低编程成本。 实时性能： 特殊中断功能、高速计数器和脉冲输出，适用于对时间要求严格的应用。 SIMATIC S7-1200 符合以下国内和标准： UL 508 CSA C22.2 . 142 FM Class I, Div 2, Groups A, B, C, D; T4A Class I, Zone 2, IIC, T4 VDE 0160 EN 61131-2 符合标准 EN 50081-1、50081-2 和 50082-2 电磁兼容性要求 Technical Specifications 通用技术数据 防护等级 IP20，符合 IEC 529 环境温度 运行 （95% 的湿度） 水平安装 -20 ... +60 °C 垂直安装 -20 ... +50 °C 运输/储存 -40 ... +70 °C 湿度 95% 25 ... 55 °C 绝缘 5/24 V DC 电路 500 V 交流测试电压 115/230 V AC 电路接地 1500 V 交流测试电压 115/230 V AC 电路到 115/230 V AC 电路 1500 V 交流测试电压 230 V AC 电路到 5/24 V DC 电路 1500 V 交流测试电压 115 V AC 电路到 5/24 V DC 电路 1500 V 交流测试电压 电磁兼容性 EMC 指示要求 抗干扰度符合 EN 50082-2 测试符合 IEC 801-2、IEC 801-3、IEC 801-4、EN 50141、EN 50204、IEC 801-5 和 VDE 0160 进行测试 辐射干扰符合 EN 50081-1 和 EN 50081-2 测试依据 EN 55011 标准，A 级， 1 组进行测试 机械强度 振动，测试标准符合/测试方法 IEC 68, Part 2-6: 10 ... 57 Hz; 平稳状态下 0.3 mm； 58 ... 150 Hz; 恒定加速度 1 g（安装在 DIN 导轨上）或 2 g（安装在配电盘中）； 振动模式： 振动频率为 1 频程/分钟； 振动持续时间： 在三个互相垂直轴的每个方向上，每根轴为 10 个频率扫描。 冲击，测试标准符合/测试方法 IEC 68, Part 2-27/半正弦： 冲击强度 15 g（峰值），持续时间 11 ms，每三个互相垂直轴上有 6 个冲击。 S7 控制器中的高级控制器 高级控制器尤其适用于具有中等和较高复杂程度的应用。SIMATIC S7-1500 ActiveX Control 是 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC 的长期后续产品 S7-400 控制器，未来工厂的标准控制器 – *的性能和创新的设计与操作方式产生令人信服的结果。 具有模块化扩展能力的 SIMATIC S7 控制器具有长期兼容性，免维护且可以扩展，当然也能在 TIA 博途中进行组态。 它们是任何自动化任务的理想解决方案。三数控机床伺服系统的故障诊断:

数控机床伺服系统故障占机床总故障的比率较高。由于伺服系统涉及的环节较多，加之种类繁多、技术原理各具特色，给维修诊断带来困难，因此归纳一些故障诊断方法很有必要。数控机床坐标轴的移动定位是由位置伺服系统来完成的。位置伺服系统一般采用闭环或半闭环控制。(半)闭环控制的特点就是任一环节发生故障都可能导致系统定位不准确、不稳定或失效。诊断定位故障环节就成为维修的关键。根据伺服系统的控制原理和系统接口的特性，对系统进行分解判断，已成为行之有效的方法。

1主轴伺服系统的故障及诊断方法当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警信息或报警内容；二是在主轴驱动装置上用警报灯数码管显示主轴驱动装置的故障；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息，主轴伺服系统常见的故障有：

（1）、外界干扰由于受电磁干扰，屏蔽和接地措施不良，主轴转速指令信号或反馈信号受到干扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。判别有无干扰的方法是：当主轴转速指令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除故障。（2）、过载切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报警。具体表现为主轴电动机过热、主轴驱动张制显示过电流报警等。（3）、主轴定位抖动主轴准停用于具交换，精镗退刀以及齿轮换档等场合，有三种实现方式：（1）机械准停控制（2）磁性传感器的电气准停控制（3）编码器型的准停控制（4）、主轴转速与进给不匹配当进行螺纹切削或用每转进给指令切削时，会出现停止进给，主轴仍继续运转的故障。要执行每转进给的指令，主轴必须有每转一个脉冲的反馈信号，一般情况下为主轴编码器有问题。可以用下列方法来确定：1.CRT画面有报警显示。2.通过CRT调用机床数据或I/O状态，观察编码器的信号状态，3.用每分钟进给指令代替每转进给来执行程序，观察故障是否消失。（5）、转速偏离指令值当主轴转速超过技术要求所规定的范围时，要考虑：1.电动机过载2.CNC系统输出的主轴转速模拟量（通常为0—+-10V）没有达到与转速指令对应的值。3.测速装置有故障或速度反馈信号断线。4.主轴驱动装置故障（6）、主轴异常噪声及振动首先要区别异常噪声及振动发生在主轴机械部分还是在电气驱动部分。1.在减速过程中发生一般是又驱动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障。2.在恒转速时产生，可通过观察主轴电动机自由停车过程中是否有噪音和振动的来区别，如存在，则主轴机械部分有问题3.检查振动周期是否与转速有关。如无关，一般是主轴驱动装置未调整好；如有关，应检查主轴机械部分是否良好，测速装置是否不良。（7）、主轴电动机不转CNC系统至主轴驱动装置除了转速模拟量控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。1.检查CNC系统是否有速度控制信号输出。2.检查能使信号是否接通。通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC图形（或流程图），以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足。3.主轴驱动装置故障。4.主轴电动机故障。四进给伺服系统的故障及诊断方法