西門子S7-400中央處理器CPU414-3西門子代理商

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潯之漫智控技術（上海）有限公司是SIEMENS西門子全球一級總代理商與全球維修中心,優勢產品有西門子S7200/300/400/1200/6DD/6EP/6AV/6GK/ET200/電纜/DP接頭/PLC/觸摸屏 /變頻器/數控伺服/直流/電源/軟啟動/ 網卡 等等，西門子工業自動化與驅動技術集團授權合作伙伴！《銷售態度》：質量保證、誠信服務、及時到位！

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  一、前言

       步進電動機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。一般電動機是連續旋轉的，而步進電動機的轉動是一步一步進行的。每輸入一個脈沖電信號，步進電動機就轉動一個角度。通過改變脈沖頻率和數量，即可實現調速和控制轉動的角位移大小，具有較高的定位精度，其*小步距角可達0.750，轉動、停止、反轉反應靈敏、可靠。該電動機在開環數控系統中得到了廣泛的應用。

       1、步進電動機的分類

       步進電動機可分為永磁式步進電動機、反應式步進電動機和混合式步進電動機。

       2、步進電動機的重要參數

       （1）步距角

       它表示控制系統每發一個步進脈沖信號，電動機所轉動的角度。電動機出廠時給出了個步距角的值，這個步距角可以稱之為“電動機固有步距角”，但它不一定是電動機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。

       （2）相數

       步進電動機的相數是指電動機內部的線圈組數， 目前常用的有二相、三相、四相、五相等步進電動機。電動機相數不同，其步距角也不同，一般二相電動機的步距角為0.9/1.8"、三相的為0.750 /1.50、五相的為0.360 /0.72。在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數的步進電動機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器，則“相數”將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以改變步距角。

       （3）保持轉矩（HOLDING TORQUE）

       保持轉矩是指步進電動機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電動機*重要的參數之一，通常步進電動機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電動機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，保持轉矩就成為了衡量步進電機*重要的參數之一。比如，當人們說2N.m的步進電動機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電動機。

       （4）制轉矩（DETENT TORQUE）

       鉗制轉矩是指步進電動機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。由于反應式步進電動機的轉子不是永磁材料，它沒有鉗制轉矩。

       3、步進電動機主要的特點

       （1）一般步進電動機的精度為步進角的3%~5%，且不累積。

       （2）步進電動機外表允許的*高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點。步進電動機溫度過高時，會使電動機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，電動機外表允許的*高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點。一般來講，磁性材料的退磁點都在130℃以上，有的甚至高達200℃以上，步進電動機外表溫度在80~90℃完全正常。

       （3）步進電動機的力矩會隨轉速的升高而下降。當步進電動機轉動時，電動機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電動機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。

       （4）步進電動機低速時可以正常運轉，但若高于一定速度就無法起動，并伴有嘯鳴聲。步進電動機有一個技術參數-空載起動頻率，即步進電動機在空載情況下能夠正常起動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電動機不能正常起動，可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下，起動頻率應更低。如果要使電動機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即起動頻率較低，按一定加速度升到所希望的高頻（電動機轉速從低速升到高速）。

       4、步進電動機的細分

       步進電動機的細分控制，從本質上講是通過對步進電機的勵磁繞組中電流的控制，使步進電機內部的合成磁場為均勻的圓形旋轉磁場，從而實現步進電動機步距角的細分。一般步進電動機的細分為1、2、4、8、16、64、128和256幾種，通常細分數不超過256，例如當步進電動機的步距角為1.8，那么當細分為2時，步進電動機收到一個脈·沖，只轉動，可見控制精度提高了1倍。細分數選擇要合理，并非細分越多越好，要根據實際情況而定。細分數一般在步進驅動器上通過撥鈕設定。

       5，步進電動機在工業控制領域的主要應用情況介紹

       步進電動機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在各種家電產品中，例如打印機、磁盤驅動器、玩具、雨刷、震動尋呼機、機械手臂和錄像機等。步進電動機也廣泛應用于各種工業自動化系統中。由于通過控制脈沖個數可以很方便地控制步進電動機轉過的角位移，且步進電動機的誤差不積累，可以達到準確定位的目的。還可以通過控制頻率很方便地改變步進電動機的轉速和加速度，達到任意調速的目的，步進電動機可以廣泛地應用于各種開環控制系統中。

       二、軟硬件準備

       1、軟件

       STEP7-Micro/WIN SMART V2.3

       2、硬件

       （1）、一臺57步進電機，型號：5718HB4401

       （2）、一臺步進電機驅動器，型號：DM542

       （3）、一臺PLC：西門子S7-200 SMART ST40

       關于CPU類型的選擇，西門子S7-200 SMART PLC的CPU有SR20、ST20、CR20s到SR60、ST60、CR60s等多個類型，數字越大，能輸出的脈沖頻率就越高，能適應更高要求的電機控制，需要控制步進電機高速旋轉時，SR20、ST20 CPU無法滿足如此高速脈沖的輸出，SR20和ST20只有兩個高速脈沖輸出口。

       三、接線

       1、PLC接線

       2、步進電機與驅動器接線

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PROFINET CBA

??1. PROFINET CBA的基本概念

??CBA是基于組件的自動化(Component based Automation)的簡稱。PROFINET CBA將自動控制系統組織為獨立的組件。這些組件可以是子網絡、PLC或現場設備。組件包括所有的硬件組態數據、模塊參數和有關的用戶程序。

??CBA采用Microsoft的組件模型COM/DCOM，這是在PC領域中應用*廣的數據與通信模型，它確定了不同設備軟件部件之間數據交換的協議。

??可以用PROFINETIO將現場設備集成在PROFINETCBA組件中。通過使用代理設備，還可以用CBA使所有現有的子網與PLC或現場設備(例如PROFIBUS-DP設備)互連，形成更大的自動化系統。

??可以通過統一定義的接口訪問這些PROFINET組件。這些組件可以用任意方式互連，以實現過程組態。開放的工程接口允許用不同的制造商提供的PROFINET組件實現圖形組態。

??在STEP7中，將有關的機械部件、電氣/電子部件和應用軟件等具有獨立工作能力的工藝模塊抽象為一個封裝好的組件，并為組件定義標準的接口，以實現組件之間的標準通信。

??可以將生產線的單臺機器定義為生產線或過程中的一個“標準模塊”。各組件之間用PROFINET 連接。由于組件使用了標準的接口，使得各組件之間的連接變得極為簡單。不同的組件可以像模塊一樣組合，完全獨立于其內部程序。在CBA的組態工具iMap中，組件是一種軟件模塊，可以像搭積木一樣組合組件。各組件之間的PROFINET和PROFIBUS的通信用iMap進行圖形化組態，不需要編程。通過模塊化這一成功理念，可以顯著降低機器和工廠建設中的組態與在線調試的時間。iMap還可以為系統組態簡單的診斷。

??對于設備與工廠的設計者，工藝模塊化能更好地對用戶的設備和系統進行標準化，組件可以重復利用。可以對不同的客戶要求作出更快、更靈活的反應。可以對各臺設備和工段提前進行預先測試，交付工廠后可以立用，可以縮短系統上線調試階段的時間。作為系統操作者和管理者，從現場設備到管理層，用戶都可以從II標準的通用通信中獲取信息。對現有系統進行擴展也很容易。

??2. SIMATIC iMap

??在STEP 7中，用菜單命令來創建 PROFINET 組件，生成的組件在外觀上有可以互連可診斷的接口。PROFINET組件的技術接口是用XML(Extensible markup language，可擴展符號化語言)來定義的。PROFINET組件集成了硬件組態和用戶程序的信息。

??iMap是用于圖形化組態技術功能模塊之間的數據通信的軟件。它用于對整個系統組態，還可以對技術功能模塊作簡單的診斷。iMap用圖形化方式連接組件的接口，以實現組件之間的數據交換。作者使用的是隨書光盤中的V3.0版的iMap。

??安裝好STEP7后，需要單獨安裝iMap STEP7AddOn，才能在STEP7中定義組件接口和創建PROFINET組件。STEP7和iMap都附有iMap STEP7AddOn。

??3. PN CBA組態和調試的步驟

??1)在STEP7中進行硬件組態和下載，創建和編輯組件。

??2)在iMap中導入組件和將組件互連。

??3)下載組件，測試組件和系統功能。

??4. PROFINET組件設備

??以下的SIMATIC產品可以用于PROFINET分布式智能設備通信，可以組態為一個CBA 的組件，與其它的組件通信。

??1)CPU315/317-2DP/PN用于處理過程信號，直接將現場設備連接到工業以太網。

??2)CP343-1是S7-300連接現場PROFINET設備的通信處理器。

??3)CP 443-1 Advanced是S7-400連接現場PROFINET設備的通信處理器。帶有集成的WEB服務器和集成的交換機。

??4)通信處理器CP1616用于將PC連接到PROFINET現場設備，它帶有集成的交換機。

??5)PN CBA OPC Server是PC的應用程序接口，用于PC與CBA組件通信。

??6)PROFIBUS設備可以組態為一個CBA組件。通過CPU315-PN/DP等代理設備，可以與其他組件通信。