西门子MM420变频器

与称重变送器和称重仪表不同，SIWAREX系列称重模块可以直接接收称重传感器输出的mV信号，并与西门子控制系统（包括S7 200/300/1200/ET200M/ ET200S）无缝集成，具有扩展灵活、高、响应速度快等优点。SIWAREX系列称重模块其设计用于各种工业环境，具备很高的干扰能力，但是为了模块运行，在安装接线等方面须要规范操作。

图1 SIWAREX集成决方案替代称重变送器/仪表

EMC即电磁兼容性，描述了电气设备在特定的电磁环境下，既不受到电磁环境的影响，也不会对周围环境产生影响的能力。在系统安装之前，要执行EMC设计规范，分析各种可能存在的干扰源。

电磁干扰可以通过以下几种方式干扰到控制系统和称重模块的正常工作：
（1） 电磁场直接作用于控制系统；
（2） 通过现场总线引入干扰，如PROFIBUS DP；
（3） 通过过程信号电缆引入干扰；
（4） 通过电源或者保护地引入干扰；

根输介质（导电还是非导电）以及干扰源与设备之间的距离，干扰信号可以通过四种耦合方式进入到控制系统：
（1） 电导耦合
（2） 电容耦合
（3） 电感耦合
（4） 辐射耦合

安装接线注意事项

原则1：接地面积要大
安装自动化设备时，不可动的金属部件要接地，接地面积要大，接地电阻要小，比如通过扁钢、铜排、截面积比较大的电缆等。喷漆或者阳化处理的金属部件，通过螺丝接地时，需要通过专门的接地片或者去掉接触面的腐层。因为铝很容易氧化，不适宜作为接地材料。

图2 接地铜排及电缆

原则2：电缆敷设要分类
在敷设电缆时，将其按照主电源线、电源线、信号线、现场总线等进行分类，电源线与信号线要走不同的穿线管或者走线槽，信号线尽可能贴着支撑梁、金属导轨、机柜背板等走线。

原则3：等电势体
创建等电势体，并将系统内的电气设备都通过等电势体连接到大地。对于爆应用场合，须建立等电势体。

原则4：电缆屏蔽层要连接
称重模块与传感器之间推荐使用西门子提供的电缆，如图3所示。
电缆型号：Li2Y 1 x 2 x 0.75 ST + 2 x (2 x 0.34 ST) – CY
订货号： 非爆 7MH4702-8AG 爆 7MH4702-8AF
注意：如果使用第三方电缆，请使用两两双绞屏蔽，外面还要有一层总屏蔽的双屏蔽电缆：

图3 称重模块与传感器之间连接电缆

当传感器与称重模块之间距离很远时，在有等电势体的前提下，建议屏蔽层在接线盒和模块处均大面积接地，如下图所示：

在模块侧电缆的屏蔽层压直接压在屏蔽安装单元上，如下图所示：

西门子MM420变频器图4 电缆屏蔽层的连接

原则5 各种屏蔽连接单元的使用
在称重模块侧，称重传感器电缆的屏蔽层通过各种屏蔽连接元件与安装背板或者导轨进行大面积连接。
对于S7 200中使用的SIWAREX MS模块其屏蔽连接端子如下图所示，订货号：65728-8MA11，每包10个。

图5 SIWAREX MS屏蔽连接端子

对于SIWAREX U、SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模块，屏蔽连接元件和屏蔽连接端子需要配合使用，其中：
屏蔽连接单元，订货号：67390-5AA00-0AA0，可供两个SIWAREX U 使用，（对于SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模块一个连接单元只能连接一个模块。）
屏蔽连接端子，订货号：67390-5CA00-0AA0，每包两个，适合线径为4 到13mm 的传感器电缆。

西门子MM420变频器图6 SIWAREX U/FTA/FTC屏蔽连接单元及端子

对于SIWAREX CS模块
屏蔽连接元件，订货号：67193-4GA00-0AA0，每包5个；
屏蔽连接端子，订货号：67193-4GB00-0AA0，每包5 个；

图7 SIWAREX CS屏蔽连接单元及端子

屏蔽连接端子和单元组装后，如下图所示：

图8 SIWAREX CS屏蔽连接单元及端子装配图

原则6：接线盒的选择
当一台秤使用多个称重传感器时，传感器电缆须通过接线盒将电缆进行并联。西门子提供的接线盒，有不锈钢和铝两种材质，外壳喷漆处理，如下图所示。盒子上面有4个进线空，下面有一个出线孔，即多允许四个传感器并联。
订货号： 不锈钢材质 7MH4710-1EA 铝材质 7MH4710-1BA

图9 西门子称重传感器接线盒

接线盒的电缆密封格兰头内有4个金属片，当电缆从该格兰头穿过时，电缆的屏蔽层通过四个金属片压紧，并与金属格兰头大面积接触，而金属格兰头与接线盒壳体是导通的，这样连到接线盒上的传感器的屏蔽层通过金属壳体导通，而且导通电阻小。

图10 接线盒电缆密封格兰头

图11 电缆屏蔽层通过电缆密封格兰头内金属片压紧图

在有等电势体的情况下，接线盒可以通过其接地端子进行接地。该接地端子与电缆密封格兰及壳体都是连通的。

图12 接线盒接地端子

注意：如果需用第三方接线盒，要求接线盒的壳体及其电缆密封格兰都须是金属的。

EMC问题通常会引起称重模块的SF指示灯亮或者重量显示错误，通常可以检查下列几点：

（1） 在称重模块侧，电缆屏蔽层是否通过各种屏蔽连接元件接地；
（2） 在接线盒处，电缆屏蔽层是否通过接线盒的金属密封格兰与接线盒连接，而不是将屏蔽层连接到内部端子上；
（3） 称重传感器接地电缆，截面积大于16mm2，这样可以程度上现场电焊等操作造成传感器过电流损坏。如果从西门子采购，该电缆订货号为7MH3701-1 AA1

西门子MM420变频器图13 称重传感器接地电缆

（4） 电缆屏蔽层接地点是否等电势，等电势体的截面积是否大。
（5） 称重模块与传感器之间的连接电缆与电源或者电机（尤其变频器控制的电机）的动力电缆距离是否太近了。
（6） 检查控制柜中称重模块与变频器或者它的的电缆太近了。
（7） 继电器、开关或者电磁阀门是否有保护电路，或者保护电路是否工作正常。
（8） 24V供电电源也可能引起模块故障。在这种情况下，24V电源可以并联稳压二管，1N6285的效果就很好，击穿电压不高于34V。
（9） 在某些场合还可能用到滤波器。经过测试EPCOS的SIFI-B或D型滤波器效果很好。如果故障来源于传感器电缆，那么EXC、SENSE和SIG各需要一个滤波器。

一．PROFIBUS 简介 1. PROFIBUS 基本性质 PROFIBUS规定了串行现场总线系统的技术和功能特性。通过这个系统，从底层（传感器、执行器级）到中层（单元级）的分布式、数字现场可编程控制器都可以连网。PROFIBUS区分为主站和从站。 ......

一．PROFIBUS 简介

1. PROFIBUS 基本性质

PROFIBUS规定了串行现场总线系统的技术和功能特性。通过这个系统，从底层（传感器、执行器级）到中层（单元级）的分布式、数字现场可编程控制器都可以连网。PROFIBUS区分为主站和从站。

> 主站 主站掌握总线中数据流的控制权。只要它拥有访问总线权（令牌），主站就可在没有外部请求的情况下发送信息。在PROFIBUS协议中，主站也被称作主动节点。
> 从站 从站是简单的输入、输出设备。典型的从站为传感器，执行器以及变频器。从站也可为智能从站，如S7300／400带集成口的CPU等。从站不 会拥有总线访问的授权。从站只能确认收到的信息或者在主站的请求下发送信息。从站也被称作被动节点。
> 传输方法 合美国标准EIA RS485的闭合电路传输，是制造工程、建筑服务管理 系统和动力工程的基本标准。它采用铜导体的双绞线，也可用光纤。
> 传输速度 PROFIBUS总线的传输速率从9.6Kbit/s—12Ｍbit/s。

网段总线长度与传输速率的关系

> 节点数 127（地址0－126）

2． ROFIBUS现场应用类型

PROFIBUS提供了三种通信协议类型：FMS，DP和PA
> PROFIBUS－FMS： 用于现场通用通信任务的FMS接口（DIN 19245 T.2）
> PROFIBUS－DP：　用于与分布式I/O进行通讯
> PROFIBUS－PA： 用于执行规定现场设备特性的PA设备，它使用扩展的PROFIBUS－DP协议进行数输。

3． 利用PROFIBUS DP进行的通信

PROFIBUS－DP是为了实现在传感器－执行器级快速数据交换而设计的。控制装置（例如可编程控制器）在这里通过一种快速的串行接口与分布式输入和输出设备通信。与这些装置的通信一般是循环发生的。
控制器（主站）从从站读取输入信息并将输出信息写到从站。
单主站或者多主站系统可以由PROFIBUS－DP来实现。这使得系统配置异常方便。一条总线多可以连接126个设备（主站或从站）。

> 系统配置

系统配置的规范包含一系列的站点，I/O地址的分配， 输入输出数据的完整性，诊断信息的格式以及总线参数。

> 设备类型

二．通过PROFIBUS－DP实现两CPU集成DP接口之间的主从通信

PROFIBUS－DP从站不是ET200系列的远程I/O站，当然也可以是一些智能从站，如带集成DP接口和PROFIBUS 通信模块的S7 300站，S7400站（V3.0以上）都可以作为DP的从站。下面我们将以两个CPU315-2DP CPU之间主从通信为例介绍连接智能从站的组态方法。

1． 硬件和软件需求

硬件：
PROFIBUS-DP主站 S7－300 CPU315-2DP(67 315-2AG10-0AB0)，SM374
PROFIBUS-DP从站 S7－300 CPU315-2DP(67 315-2AG10-0AB0)；SM374
PROFIBUS电缆及接头
CP5512（PCMCIA卡，用于笔记本电脑）或PC适配器，CP5611（PC机）

软件：

STEP7 V5.3 SP2

2． 网络组态及参数设置

1) 新建项目：
在STEP7中创建一个新项目，然后选择Insert ? Station ? Simatic 300 station，两个S7 300站，这里命名为Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。当然也可完成一个站的配置后，再建另一个。如图1。

图1 在STEP7 硬件组态中两个S7 300站

2) 组态从站：在两CPU主从通信组态配置是，原则上要先组态从站。

> 硬件组态
双击Simatic 300(slave)“Hardware”，进入硬件组态窗口，在功能按钮栏中点击“Catalog”图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次机架、电源、CPU和SM374等进行硬件组态。
CPU时会同时弹出PROFIBUS接口组态窗口。也可以CPU后，双击DP(X2)插槽，打开DP属性窗口点击属性按钮进入PROFIBUS接口组态窗口。点击“NEW”按钮新建PROFIBUS网络，分配 PROFIBUS站地址，本例设为3号站。点击“Propertiv”按钮组态网络属性，选择“Network Setting”进行网络参数设置，如波特率、行规。本例传输速率为1.5Mbit/s，行规为DP。如图2。

图2 Profibus DP 网络参数设置

西门子MM420变频器