西门子20A电源模块

发布时间:2018/6/1 8:25:00

西门子20A电源模块

6EP1336-3BA10SITOP PSU8200 20 A 调节型电源 输入:AC 120-230 V DC 110-220 V 输出:DC 24 V/20 A

1. 产品概述

订货号

6ES7138-4DB03-0AB0

兼容性

订货号为6ES7138-4DB03-0AB0 的1SSI对如下的模块是完全兼容的:
? 6ES7138-4DB02-0AB0
? 6ES7138-4DB01-0AB0
? 6ES7138-4DB00-0AB0

特性

? 1SSI模块是PLC和编码器之间的接口,可以在用户程序中周期的读取编码器值
? 可用的端子模块 TM-E15S24-01 和 TM-E15S26-A1
? 等时模式
? 编码器值的规格化
? 反转编码器的计数方向,从而调整轴的运动方向
? 在标准模式下的锁存功能,冻结当前的编码器值
? 在标准模式下,实现装载比较值和当前计数值的比较功能
? 可选择的读取模式
-Free wheeling
-Synchronous to the update rate
-Isochronously
? 使用Fast mode,快速的编码器值检测(6ES7151-1AA00-0AB0接口模块不支持该功能)
? 在等时模式中考虑了的编码器采样率
? 等时模式的生命周期
? 编码器值的奇偶校验
? 格雷码/二进制码

支持的编码器类型

类型如下:
? 编码器(SSI) 13 位
? 编码器(SSI) 14 位
? 编码器(SSI) 15 位
? 编码器(SSI) 16 位
? 编码器(SSI) 17 位
? 编码器(SSI) 18 位
? 编码器(SSI) 19 位
? 编码器(SSI) 20 位
? 编码器(SSI) 21 位
? 编码器(SSI) 22 位
? 编码器(SSI) 23 位
? 编码器(SSI) 24 位
? 编码器(SSI) 25 位

固件更新

可以使用STEP7 HW Config 更新1SSI模块的固件版本(接口模块支持该功能)。

标识数据

? 硬件发行状况
? 固件发行状况
? 序列号
请参考:ET200S Distributed I/O System 手册,Identification Data 章节

组态

可以使用如下的方法组态:
? A GSD file (http://www.ad.siemens.de/csi/gsd)
? STEP 7 V5.4 SP2 or V5.3 SP2 with HSP 2022 and higher

2. 时钟模式

关于等时模式的描述参见如下手册

硬件要求

? CPU 支持等时模式
? 主站或Profinet 主站支持等距总线周期
? IM151 支持等时模式
特性
1SSI 模块可以根据不同的系统参数分配,工作在非等时和等时模式下
在等时模式下,主站和1SSI模块的数据交换和总线周期是同步的
在等时模式下,所有的反馈字节具有一致性


3.模块接线图

接线规则

电缆(端子1和5/端子4和8)必须是屏蔽双绞线。

端子图如下:


图1

注:1当连接编码器时,接线的极性要正确,否则会报编码器错误

2短路电流保护-0.5A

4. 配置标准模式和快速模式

简介

为了充分的利用SSI模块的功能,根据不同的自动化任务,可以选择标准和快速两种模式。
应拥领域 模式

应拥领域模式
  • ¨位置点的监控和检测

  • 长度测量、沿检测、工件同步

标准
  • 闭环控制应用,如作为实际值的路径位置控制

  • 快速检测编码器值

快速

 

表1

 

STEP 7 HW Config 组态1SSI
(等时/非等时模式)
从硬件目录中选择要使用的功能模块
对于标准模式,选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0对于快速模式,选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0 Fast
托拽1SSI模块到相应的槽中
配置参数

表2

 

GSD 文件 组态1SSI
(仅非等时模式)
选择1SSI模块的GSD 文件
对于标准模式,选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0对于快速模式,选择订货号6ES7138-4DB03-0AB0 Fast
配置参数

表3

 

5.1SSI 功能

5.1 编码器值检测

编码器传送信息侦中的编码器值到1SSI 模块。信息贞的传送由1SS1进行初始化。如下的方法可以使用:

? Free-wheeling
? Synchronous
? Isochronous
在硬件配置的“Detection”参数中设置Free-wheeling 和synchronous 模式。这个参数只能工作在非等时模式下。


图2

Free-Wheeling 方式
在该模式下使用latch功能,能获得的数值。在每次的单稳态触发时间结束时,模块开始传送报文数据。与模块的周期更新编码器值是非同步的

Synchronous 方式
在该模式下可以检测编码器的实际值,能获得的数值。数据报文的传送和模块的更新周期是同步的

Isochronous
在该方式下,当等距总线周期激活时,编码器值的检测是自动进行的,DP 主战和DP从占对于总线是同步的。

5.2 格雷码/二进制码 转换
当设定为格雷码时,编码器的格雷码值被模块转化为二进制值;当设定为二进制码时,编码器的值不进行转换

5.3 传送编码器值和标准化
1SSI模块确定的位置值,与下列相关:

? 编码器类型
? Trailing 位的个数
? 编码器总的步数
如:一个单圈的9位编码器=512 步/转设置如下的参数:
编码器类型:SSI-13 位
Trailing 位个数:4
编码器总的步数:512


图3

当不激活Scaling 选项时,按照下图来评估位置:


图4

当激活Scaling 选项时,按照下图来评估位置:


图5

5.4 检测方向和反转旋转方向

方向检测:运动方向的检测可以由模块的LED灯来显示
UP LED:编码器的值由低到高
DN LED:编码器的值由高到低

方向反转:调整编码器的运动方向(轴的运动方向)
? Off
保持编码器位置值传送的方向
? On
反转编码器的位置值的传送方向。如:虽然编码器的实际值在增加,但显示的值在递减

5.5 比较器(仅在标准模式)
编码器的值可以与最多两个装载的值进行比较,比较结果存储在模块的反馈接口中。可以设定两个比较值,在硬件组态中参数如下:


图6

设定比较结果(CMPx)
inactive编码器值不进行比较
反馈位CMPx=0
Forward direction编码器值在上升的方向进行比较(UP)
  • 如果编码器值≥比较值   CMPx=1

  • 如果编码器值<比较值   CMPx=0

  • 如果方向向下,则CMPx保持不变

  • 如果编码器值没有变化,则CMPx保持不变

Backward direction编码器值在下降的方向进行比较(DN)
  • 如果编码器值≤比较值   CMPx=1

  • 如果编码器值>比较值   CMPx=0

  • 如果方向向上,则CMPx保持不变

如果编码器值没有变化,则CMPx保持不变

In both directions编码器值在两个方向进行比较

如果方向向上:

  • 如果编码器值≥比较值   CMPx=1

  • 如果编码器值<比较值   CMPx=0

如果方向向下:

  • 如果编码器值≤比较值   CMPx=1

  • 如果编码器值>比较值   CMPx=0

如果编码器值没有变化,则CMPx保持不

 

西门子20A电源模块

表4

5.6 锁存功能(仅在标准模式)

使用数字量输入(DI)的沿信号可以冻结当前的编码器数值


图7

终止锁存功能:锁存功能必须被确认,锁存标志位31被删除后,编码器值被更新。


图8

5.7 在标准模式下的控制和反馈接口

地址分配
字节0 到 3编码器值(双字;31位设置,编码器值被冻结)
字节4Bit7: 等时模式 LZ
Bit6: 操作准备好 RDY
Bit5: 参数分配错误 ERR_PARA
Bit4: 编码器错误 ERR_SSI
Bit3: 编码器供电短路 ERR_24V
Bit2: 输入通道状态 STS_DI
Bit1: 状态 DN STS_DN
Bit0: 状态 UP STS_UP
字节5Bit7: 保留=0
Bit6: 保留=0
Bit5: 保留=0
Bit4: 保留=0
Bit3: 到达比较值2,CMP2
Bit2: 到达比较值1,CMP1
Bit1: 装载功能错误, ERR_LOAD
Bit0: 装载功能运行,STS_LOAD
字节6 到 7保留=0


表5


 

地址分配
字节0 到 3比较值1 或者2(双字)
字节4Bit7: 错误确认 EXTF_ACK
Bit6: 锁存功能确认 LATCH_ACK
Bit5: 保留=0
Bit4: 保留=0
Bit3: 保留=0
Bit2: 保留=0
Bit1: 装载比较值2,CMP_VAL2
Bit0: 装载比较值1,CMP_VAL1
字节5保留=0
字节6 到 7保留=0

表6

 

5.8 快速模式下的反馈接口

地址分配
字节0 到 3Bit31: 保留 或  LZ
Bit30: 操作准备好(反馈可用) RDY
Bit29: 参数分配错误 ERR_PARA
Bit28: 编码器组错误 或 编码器供电短路 EXTF
Bit27: DI 状态 
Bit26: 状态 DN STS_DN
Bit25: 状态 UP STS_DN
Bit 0 到 24:编码器值

表7

描述
本条目给出了在 S7-300 安装导轨上可以安装模块的数量。模块的数量取决于:

  • 导轨的长度

  • 固定安装导轨所需的孔洞的尺寸

  • 安装在导轨上的模块的宽度

  • 安装在导轨上的CPU类型

安装导轨的长度
表 01 列出了适用于 S7-300 CPU 的安装导轨。 
 

安装导轨的长度模块可用的长度订货号
160 mm120 mm6ES7390-1AB60-0AA0
482.6 mm450 mm6ES7390-1AE80-0AA0
530 mm480 mm6ES7390-1AF30-0AA0
830 mm780 mm6ES7390-1AJ30-0AA0
2000 mm根据需要截取6ES7390-1BC00-0AA0

表 01 

与其它安装导轨不同的是,2 米长的安装导轨没有安装孔,必须自行钻出安装孔。这样可以使 2 米安装导轨适合特殊需求。

安装导轨的安装孔尺寸
图. 01 和 表 02 列出了标准安装导轨的安装孔尺寸。


图. 01
 

安装导轨长度长度a长度 b
160 mm10 mm140 mm
482.6 mm8.3 mm466 mm
530 mm15 mm500 mm
830 mm15 mm800 mm

表 02 

图 02 列出了 2 米安装导轨安装孔的尺寸。


图. 02

模块宽度
表 03 列出了可以安装在 S7-300 安装导轨上模块的宽度。
 

模块宽度
电源模块PS307, 2A40 mm
电源模块 PS307, 5A60 mm
电源模块PS307, 10A80 mm
CPU关 于安装尺寸的技术数据参考手册“S7-300 CPU 31xC 和 CPU 31x,技术规格”,
模拟量输入和输出模块40 mm
数字量输入/输出模块40 mm / 80 mm(双宽数字量输出模块)
仿真模块 SM 37440 mm
接口模块 IM 360 和 IM 36540 mm
接口模块 IM 36180 mm

表 03 

在 482.6 mm 宽安装导轨上配置 S7-300 站举例
表 04 列出了在 482.6 mm 宽的安装导轨上,CPU 为 319-3 PN/DP,能够安装的数字量输入和输出模块 (DI/DOs) 的数量。安装导轨的可用长度是 450 mm,其中电源模块需要 60mm,CPU 319-3 PN/DP 需要 120 mm。那么剩余 260 mm 宽度用于 DI/DO 模块。这意味着最多可以插入 6 个 40 mm 宽的  DI/DO 模块。这个 S7-300 站的配置在安装导轨上总共需要 420 mm 宽的空间。
 

模块数量模块宽度
电源模块 PS307, 5A160 mm
CPU 319-3 PN/DP1120 mm
数字量输入/输出模块640 mm
(6*40 mm=240 mm)

表 04 

在 160 mm 宽安装导轨上配置 S7-300 站举例
表 05 列出了在 160 mm 宽的安装导轨上,并且有接口模块 IM361 的情况下能够插入的数字量输入和输出模块 (DI/DOs) 的数量。安装导轨可用长度是 120 mm,其中 IM 361 需要 80 mm。那么剩余 40 mm 用于 DI/DO 模块。这意味着最多插入 1 块宽度为 40 mm 的 DI/DO 模块。这个 S7-300 站的配置在安装导轨上总共需要 120 mm 宽的空间。
 

模块数量模块宽度
IM 361180 mm
数字量输入/输出模块140 mm

用F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的“保持上次有效值”功能能否达到IEC 61511 和 IEC 62061的SIL等级?
对F-DO6ES7326-2BF10-0AB0的“保持上次有效值”功能采用合适的参数化,也能达到IEC 61511 和 IEC 62061的SIL等级。解释如下:

安全功能通过以下功能保持

  • 内部功能和/或

  • 用户功能

内部功能通常在单独的硬件器件中实现。内部功能用于通过切断F-DO的安全输出(“0”信号)保持安全状态。在这些器件的证书中,可以根据标准直接表述相 关的测试条件,正如在 17.12.2010 TüV(修订版2)对 F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0所表述的那样。

另一方面,用户功能不必是独立硬件器件的测试条件,因为多个硬件可以被包括在一个安全相关功能之中。这就是“保持上次有效值”功能的情 况,它需要额外的外部措施(比如说冗余模块,冗余电源,用于短接电路的接线电阻,等等)。于是测试会是依赖于应用的,它会超出对F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的具体产品测试。

能实现IEC 61511的哪个安全集成等级(SIL)?
通过上述的外部措施,采用F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的冗余手段,可达到IEC 61511的SIL 3.

如果F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0发生了内部错误,通过“0”信号,该F-DO会进入安全(钝化)状态。F-CPU通过PROFIsafe报文接受相 关诊断数据。 诊断功能此时可以用作触发器以激活第二个F-DO的“保持上次有效值”功能。

下图说明了这点:


图 01

冗余减少了安全功能的失败率。通过这种方法,冗余系统的PFD可以从分立通道的故障率计算出来。 在这方面,必须考虑到对于部分可能发生的错误,IEC 61508假定它们会影响所有的通道,以至冗余失效。PFD计算考虑了这点,通过公因失效因子 β指明同时影响所有通道的错误的百分比。

在可靠性框图中提出了一种计算故障发生率的方法,以满足安全相关功能的需求。它用顺序切换冗余结构的常见原因(β)所引起的错误表示。


图 02

可使用VDI/VDE 2180(工作表4)准则计算PFD值。它提出了计算的简单方法,能用在过程工业中一般能满足的某些条件下。

以下链接中的文档借助实例,把这些方法当作是接线和ET 200M的故障安全数字量输入模块(F-DI)和输出模块 (F-DO)的评估架构的基础。

/cs/document/37236961?caller=view&lc=en-WW

能实现IEC 62061的哪个安全集成等级(SIL)?
尽管“保持上次有效值”功能在生产工程中应用不多,这里仍可证实能达到IEC 62061的SIL 3等级。

F-DO冗余和诊断功能一起会影响硬件故障裕度(HFT) 和安全故障分数(SFF)。 HFT 和 SFF 来自IEC 62061,它们会很大程度上决定一个子系统SIL CL的等级。

如果安全相关控制系统(SRECS)的所有子系统具有SIL CL 3且如果所有子系统上的PFHD值 的总和< 1.0*EXP-07, 那么该应用中能达到IEC 62061的SIL 3。F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0也遵循该计算方法,它的PFHD = 1.0*EXP-09,与“保持上次有效值”功能是否参数化无关。用该方法,通过“保持上次有效值”功能达到安全状态的应用可以达到IEC 61508-1 和 IEC 62061的SIL 3。

在上述条件下(所有的子系统具有SIL CL 3且PFHD值的总和< 1.0*EXP-07 )达到的IEC 61508-1 和 IEC 62061的SIL等级是应用(安全功能)的SIL等级,而不是F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的SIL CL。

能实现ISO 13849-1的哪个执行等级(PL)?
在17.12.2010(“证书 Z10 09 07 67803 004的)中的TüV(修订版2.1)的3.6章节指定了气体和火的应用场合,以及断电后(“0”状态)不必如此处理的应用场合。这种情况下,在 前述的3.6章节中有具体陈述:这种应用可以达到ISO 13849-1:2006的PL e等级。这样 F-DO 6ES7326-2BF10-0AB0的“保持上次有效值”功能可用于ISO 13849-1:2006的PL e等级的应用。


西门子20A电源模块