西门子840D系统机床Z/X/Y轴伺服电机维修

西门子840D系统机床Z/X/Y轴伺服电机维修
西门子S7-200主机单元的CPU共有两个系列：CPU21X及CPU22X。CPU21X系列为S7-200*代产品，CUP22X系列为第二代产品。CUP22X系列CPU模块是在21世纪初投放市场的，它的速度快，具有*的通信能力，包括5种不同结构配置的CPU单元，分别为CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM.

    ·CPU221：它有6输入/4输出，I/O共计10点，无扩展能力，程序和数据存储容量较小，有一定的高速计数处理能力，非常适合于少点数的控制系统。

    ·CPU222：它有8输入/6输出，I/O共计14点。和CPU221相比，它可以进行一定模拟量的控制和2个模块的扩展，因此，是应用更广泛的全功能控制器。

    ·CPU224：它有14输入/10输出，I/O共计24点。和CPU222相比，存储容量扩大了一倍，并且有7个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数以及处理的能力，是应用多的S7-200产品。

    ·CPU226：它有24输入/16输出，I/O共计40点。和CPU224相比，增加了通信口的数量、通信能力大大增强，因此，它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。

    ·CPU226XM：它是西门子公司后来推出的一种增强型主机，它在用户程序存储器和输出存储容量上进行了扩展，其他指标和CPU226相同。

主机I/O点数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块，I/O扩展包括I/O点数的扩充和功能模块的扩展。

    (1)功能模块扩展

    当需要完成某些特殊功能的控制系统时，CPU主机可以扩展特殊功能模块。一般的特殊功能模块有SM253位置控制模块、EM241调制解调器模块等。

    (2) I/O点数扩展

    S7-200 PLC的CPU所提供的本机I/O点和I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。

    S7-200系列PLC主要有数字量和模拟量扩展模块，共6种扩展单元。其中数字量扩展模块三种，模拟量扩展单元三种。

    ·数字量输入( DI)扩展模块EM221，具有8点DC输入和光电耦合器隔离。

    ·数字量输出(DO)扩展模块EM222，包括8点DC 24V输出和8点继电器输出两种。

    ·数字量混合输入/输出( DUDO)扩展模块EM223。

    ·4路12位模拟量输入(AI)模块EM231。

    ·2路12位模拟量输出(AO)模块EM232。

    ·模拟量混合输入/输出( AI/AO)模块EM235

系统调试是控制系统投入运行前的重要阶段，通过系统调试对系统的组态及逻辑功能逐步修改和完善，以便更好地满足现场实际运行要求。系统调试主要包括硬件电路和软件程序的调试与检测，排除系统硬件和软件部分存在的错误和问题，终使系统能可靠、稳定运行。因此，在用户程序编制完成后，应分阶段依次进行实验室调试、模拟调试和实际现场调试。

    在编制好程序后，通常利用实验室的拨码开关模拟现场信号，逼进实际系统，对PLC的程序进行模拟运行并调试，对控制过程中可能出现的各种故障进行汇总、修正，直到运行可靠、稳定。完成一次过程后，将PLC装在现场进行联机总调试，对可能出现的接线问题、执行元件的硬件故障问题，采用首先调试子程序模块或功能模块，然后调试初始化程序，后调试主程序的方式，逐一排除，使程序更趋完善、稳定，再进行现场运行测试。

    1．实验室调试

    在实验室主要进行软件调试。在离线的情况下，通过使用编程软件中的“文件检查”功能检查程序是否与其组态相匹配、是否有重复输出线圈、各种参数值是否超出设定范围及基本语法错误。对调试中发现任何错误，可依据相应的错误代码确定错误内容并修改。

    在线调试可以检查通信口参数的设置、PLC和I/O状态设置，还可以将各控制功能程序块提出，排除其他程序的干扰，对输入信号和中间接点信号进行状态强制，观察相应的输出接点变化是否满足程序设计的逻辑要求，对程序逻辑进行初步检查。

    2．模拟调试

    对整套设备包括扩展单元、外围电路等整个PLC系统进行调试。

    首先，系统上电后，通过观察CPU模块和各接口模块的指示灯，检查CPU和总线接口的状态是否正常，系统能否正常运行。同时检查实际PLC系统与程序“通信管理表I/O map”中远程站及站中模块的设置是否*，以及系统的通信配置是否满足要求。至此，整个PLC系统的配置基本确定。

    其次，将拨码开关接到输入模块的接点上，然后根据输入信号、现场反馈信号的先后顺序拨动相应的开关，模拟实际运行情况，将实验室调试完毕的各功能模块连接起来，观察相应输出，检验PLC的编程是否满足逻辑要求。

    经过这样的模拟调试后，应用程序的整体逻辑功能基本通过检验。

    3．现场调试

    PLC装置在现场安装后，要进行现场联机调试，将控制系统与检查设备及执行机构连接在一起，通过实际操作现场设备的运行状态，并根据现场实际情况及现场要求对程序进行修改，直至整个控制系统良好运行。这一方面要求调试人员对程序逻辑十分清楚，另一方面还有熟悉所有被控设备的工作原理。这部分工作量比较大，也是系统调试的关键。

  系统调试分为模拟调试和联机调试。

    1．模拟调试

    模拟调试分为硬件部分的模拟调试和软件部分的模拟调试。硬件部分的模拟调试可在断开主电路的情况下，主要测试手动控制部分是否正确。软件部分的模拟调试可借助于模拟开关和PLC输出端的输出指示灯进行。需要模拟量信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行。

    2．联机调试

    联机调试时，可把编制好的程序下载到现场的PLC中。有时PLC也许只有这一台，这时就要把PLC安装到控制柜相应的位置上。调试时一定要先将主电路断电，只对控制电路进行联调即可。

系统设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计主要包括PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。软件设计主要指编制PLC控制程序。

    1．系统硬件设计

    选定PLC及其扩展模块（如需要的话）和分配完I/O地址后，硬件设计的主要内容就是电气控制系统原理图的设计，电气控制元器件的选择和控制柜的设计。

    2．系统程序设计

    在程序设计时，除I/O地址列表外，有时还要把在程序中用到的中间继电器(M)、定时器(T)、计数器(C)和存储单元(V)以及它们的作用或功能列写出来，以便编写程序和阅读程序。

    在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几点：

    ·有些PLC使用梯形图编程不是很方便（例如书写不方便），则可以用语句表编程，但梯

    形图总比语句表直观。

    ·经验丰富的人员可用语句表直接编程，就像使用汇编语言一样。

    ·如果是清晰的单程序、选择顺序或并发顺序的控制任务，则是用功能图来设计程序。

1．评估控制任务

    随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务。在接到一个控制任务后，首先要分析被控制对象的控制过程和要求，选择合适的PLC，之后还要进一步确定PLC的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外，如紧急停车等环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统与编程时统一考虑。

    2．PLC的选型

    PLC的选型主要涉及两方面的问题，一方面是选择哪个公司的PLC及外设，另一方面是选择多大容量的PLC。

    对*个问题，有以下几个方面要考虑。

    ·功能方面：所有PLC -般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的

    PLC是否具有能力完成控制任务。如对PLC与PLC，PLC与智能仪表及上位机之间有灵

    活方便的通信要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求。这就要求用户

    对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以便做出正确的选择。

    ·价格方面：不同厂家PLC产品价格相差很大，有些功能相似、质量相当、I/O点数相当

    的PLC的价格能相差40%以上。

    ·个人喜好方面：有些工程技术人员对某种品牌的PLC熟悉，所以一般比较喜欢使用这种

    产品。

    由于本文旨在介绍以CPM2A为主控单元的控制系统设计，为此关于PLC的选型重点考虑第二个问题。

    对第二个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及这些I/O点的性质。知道这些以后，就可以定下选用多少点的I/O及什么类型的PLC了。

    3．I/O地址的分配

    确定输入/输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说，I/O地址分配以后才可以进行编程；对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。在进行I/O地址分配时把I/O点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来。

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