詳細(xì)介紹
西門子45KW變頻器
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西門子數(shù)控伺服系統(tǒng):802C S、802D SL、810D DE、820D SL、840C CE、840D DE、840D SL、840Di SL、S120數(shù) 控 系 統(tǒng)、數(shù) 控 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 模 塊、控制 模 塊、電 源模 塊、備 品 備 件 等。
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功能圖--擴(kuò)展參數(shù)--動(dòng)態(tài)
擴(kuò)展參數(shù)-動(dòng)態(tài)包括“常規(guī)”和“急停”兩部分。
常規(guī)
這部分參數(shù)也是軸參數(shù)中重要部分。
①速度限制的單位:設(shè)置參數(shù)②“大轉(zhuǎn)速”和③“啟動(dòng)/停止速度”的顯示單位。
無論“基本參數(shù)--常規(guī)”中的“測量單位”組態(tài)了怎樣的單位,在這里有兩種顯示單位是默認(rèn)可以選擇的,包括“脈沖/s”和“轉(zhuǎn)/分鐘”。
根據(jù)前面“測量單位”的不同,這里可以選擇的選項(xiàng)也不用。比如:本例子中在“基本參數(shù)--常規(guī)”中的“測量單位”組態(tài)了mm,這樣除了包括“脈沖/s”和“轉(zhuǎn)/分鐘”之外又多了一個(gè)mm/s。
②大轉(zhuǎn)速:這也是一個(gè)重要參數(shù),用來設(shè)定電機(jī)大轉(zhuǎn)速。大轉(zhuǎn)速由PTO輸出大頻率和電機(jī)允許的大速度共同限定。
以mm為例進(jìn)行說明:
在“擴(kuò)展參數(shù)”“機(jī)械”中,用戶定義了參數(shù)“電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)”以及“電機(jī)每轉(zhuǎn)的負(fù)載位移”,則大轉(zhuǎn)速為:
③啟動(dòng)/停止速度:根據(jù)電機(jī)的啟動(dòng)/停止速度來設(shè)定該值。
④加速度:根據(jù)電機(jī)和實(shí)際控制要求設(shè)置加速度。
⑤減速度:根據(jù)電機(jī)和實(shí)際控制要求設(shè)置減速度。
⑥加速時(shí)間:如果用戶先設(shè)定了加速度,則加速時(shí)間由軟件自動(dòng)計(jì)算生成。用戶也可以先設(shè)定加速時(shí)間,這樣加速度由系統(tǒng)自己計(jì)算。
⑦減速時(shí)間:如果用戶先設(shè)定了減速度,則減速時(shí)間由軟件自動(dòng)計(jì)算生成。用戶也可以先設(shè)定減速時(shí)間,這樣減速度由系統(tǒng)自己計(jì)算。
下面說明了“加速度”,“減速度”,“加速時(shí)間”,和“減速時(shí)間”之間的數(shù)學(xué)關(guān)系:
⑧激活加加速限值:激活加加速限值,可以降低在加速和減速斜坡運(yùn)行期間施加到機(jī)械上的應(yīng)力。如果激活了加加速度限值,則不會(huì)突然停止軸加速和軸減速,而是根據(jù)設(shè)置的步進(jìn)或平滑時(shí)間逐漸調(diào)整。
⑨濾波時(shí)間:如果用戶先設(shè)定了加加速度,則濾波時(shí)間由軟件自動(dòng)計(jì)算生成。用戶也可以先設(shè)定濾波時(shí)間,這樣加加速度由系統(tǒng)自己計(jì)算。
t1加速斜坡的平滑時(shí)間,
t2減速斜坡的平滑時(shí)間,t2值與t1相同。
⑩加加速度:
如下圖所示,激活了加加速限值后,軸加減速曲線銜接處變平滑。
下圖詳細(xì)顯示了在激活和不激活沖擊限制的情況下軸的行為:
急停
什么情況下會(huì)讓軸使用“急停”速度/時(shí)間這個(gè)參數(shù):
- 軸出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí),采用急停速度停止軸。
- 使用MC_Power指令禁用軸時(shí)(StopMode=0或是StopMode=2)。
①大轉(zhuǎn)速:與“常規(guī)”中的“大轉(zhuǎn)速”*。 西門子45KW變頻器
②啟動(dòng)/停止速度:與“常規(guī)”中的“啟動(dòng)/停止速度”*。
③緊急減速度:設(shè)置急停速度。
④緊急減速時(shí)間:如果用戶先設(shè)定了緊急減速度,則緊急減速時(shí)間由軟件自動(dòng)計(jì)算生成。用戶也可以先設(shè)定緊急減速時(shí)間,這緊急減速度由系統(tǒng)自己計(jì)算。
下面的公式列出了“急停減速時(shí)間”和“急停減速度”之間的關(guān)系:
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中左右限位開關(guān)距離物理停止點(diǎn)的距離(如下圖的E和F),以及電機(jī)可以達(dá)到的大速度計(jì)算出來合適的急停速度,保證電機(jī)能夠在撞到物理停止點(diǎn)前停止 。
硬件限位開關(guān)的有效距離除以大速度和啟動(dòng)速度的差值,就可以得到急停減速時(shí)間。
高速計(jì)數(shù)器尋址
CPU 將每個(gè)高速計(jì)數(shù)器的測量值,存儲(chǔ)在輸入過程映像區(qū)內(nèi),數(shù)據(jù)類型為 32 位雙整型有符號數(shù),用戶可以在設(shè)備組態(tài)中修改這些存儲(chǔ)地址,在程序中可直接訪問這些地址,但由于過程映像區(qū)受掃描周期影響,讀取到的值并不是當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際值,在一個(gè)掃描周期內(nèi),此數(shù)值不會(huì)發(fā)生變化,但計(jì)數(shù)器中的實(shí)際值有可能會(huì)在一個(gè)周期內(nèi)變化,用戶無法讀到此變化。用戶可通過讀取外設(shè)地址的方式,讀取到當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際值。以 ID1000 為例,其外設(shè)地址為 “ID1000:P”。表1. 所示為高速計(jì)數(shù)器尋址列表。
表1. 高速計(jì)數(shù)器尋址
高速計(jì)數(shù)器號 | 數(shù)據(jù)類型 | 默認(rèn)地址 |
HSC1 | DINT | ID1000 |
HSC2 | DINT | ID1004 |
HSC3 | DINT | ID1008 |
HSC4 | DINT | ID1012 |
HSC5 | DINT | ID1016 |
HSC6 | DINT | ID1020 |
中斷功能
S7-1200 在高速計(jì)數(shù)器中提供了中斷功能,用以處理某些特定條件下觸發(fā)的程序
共有 3 種中斷事件:
1.當(dāng)前值等于預(yù)置值
2.使用外部信號復(fù)位
3.帶有外部方向控制時(shí),計(jì)數(shù)方向發(fā)生改變
頻率測量
S7-1200 除了提供計(jì)數(shù)功能外,還提供了頻率測量功能,有 3 種不同的頻率測量周期:1.0 秒,0.1 秒和0.01 秒。
頻率測量周期是這樣定義的:計(jì)算并返回新的頻率值的時(shí)間間隔。返回的頻率值為上一個(gè)測量周期中所有測量值的平均,無論測量周期如何選擇,測量出的頻率值總是以 Hz (每秒脈沖數(shù))為單位。
高速計(jì)數(shù)器指令塊
高速計(jì)數(shù)器指令塊,需要使用背景數(shù)據(jù)塊用于存儲(chǔ)參數(shù), 如圖 1.所示。
圖1. 高速計(jì)數(shù)器指令塊
表2. 高速計(jì)數(shù)器參數(shù)說明
HSC (HW_HSC) | 高速計(jì)數(shù)器硬件識別號 |
DIR (BOOL) TRUE | : 使能新方向 |
CV (BOOL) TRUE | : 使能新起始值 |
RV (BOOL) TRUE | : 使能新參考值 |
PERIODE (BOOL) TRUE | : 使能新頻率測量周期 |
NEW_DIR (INT) | : 方向選擇1:=正向;-1 :=反向 |
NEW_CV (DINT) | : 新起始值 |
NEW_RV (DINT) | : 新參考值 |
NEW_PERIODE (INT) | : 新頻率測量周期 |
表3. STATUS 錯(cuò)誤代碼
錯(cuò)誤代碼(十六進(jìn)制) | 描述 |
0 | 無錯(cuò)誤 |
80A1 | 高速計(jì)數(shù)器的硬件標(biāo)識符無效 |
80B1 | 計(jì)數(shù)方向 (NEW_DIR) 無效 |
80B2 | 計(jì)數(shù)值 (NEW_CV) 無效 |
80B3 | 參考值 (NEW_RV) 無效 |
80B4 | 頻率測量周期 (NEW_PERIOD) 無效 |
80C0 | 多次訪問高速計(jì)數(shù)器 |
S7-1200 運(yùn)動(dòng)控制
到目前為止S7-1200 CPU新的Firmware版本為V4.1,對于Firmware V4.1 的S7-1200 CPU來說運(yùn)動(dòng)控制方式有了更多的選擇。
S7-1200運(yùn)動(dòng)控制根據(jù)連接驅(qū)動(dòng)方式不同,分成三種控制方式,如下圖所示:
- PROFIdrive:S7-1200 PLC通過基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式與支持PROFIdrive的驅(qū)動(dòng)器連接,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。
- PTO:S7-1200 PLC通過發(fā)送PTO脈沖的方式控制驅(qū)動(dòng)器,可以是脈沖+方向、A/B正交、也可以是正/反脈沖的方式。
- 模擬量:S7-1200 PLC通過輸出模擬量來控制驅(qū)動(dòng)器。
對于Firmware V1.0,V2.0/2.1/2.2,V3.0,和V4.0的S7-1200 CPU來說,運(yùn)動(dòng)控制功能只有PTO這一種方式。
目前為止,1個(gè)S7-1200 PLC多可以控制4個(gè)軸,該數(shù)值不能擴(kuò)展。
S7-1200 運(yùn)動(dòng)控制--PROFIdrive控制方式
PROFIdrive 是通過 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 連接驅(qū)動(dòng)裝置和編碼器的標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)配置文件。
支持 PROFIdrive 配置文件的驅(qū)動(dòng)裝置都可根據(jù) PROFIdrive 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行連接??刂破骱万?qū)動(dòng)裝置/編碼器之間通過各種 PROFIdrive 消息幀進(jìn)行通信。
每個(gè)消息幀都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。可根據(jù)具體應(yīng)用,選擇相應(yīng)的消息幀。通過 PROFIdrive 消息幀,可傳輸控制字、狀態(tài)字、設(shè)定值和實(shí)際值。
『注意』Firmware V4.1的S7-1200 CPU才具有PROFIdrive的控制方式。
這種控制方式可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
S7-1200 運(yùn)動(dòng)控制--PTO控制方式
PTO的控制方式是目前為止所有版本的S7-1200 CPU都有的控制方式,該控制方式由CPU向軸驅(qū)動(dòng)器發(fā)送高速脈沖信號(以及方向信號)來控制軸的運(yùn)行。
這種控制方式是開環(huán)控制,但是用戶可以選擇增加編碼器,利用S7-1200 高速計(jì)數(shù)功能(HSC)來采集編碼器信號得到軸的實(shí)際速度或是位置實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。如下圖所示。
S7-1200 運(yùn)動(dòng)控制--模擬量控制方式
Firmware V4.1版本的 S7-1200 PLC的另外一種運(yùn)動(dòng)控制方式是模擬量控制方式。以CPU1215C為例,本機(jī)集成了2個(gè)AO點(diǎn),如果用戶只需要1或2軸的控制,則不需要擴(kuò)展模擬量模塊。然而,CPU1214C這樣的CPU,本機(jī)沒有集成AO點(diǎn),如果用戶想采用模擬量控制方式,則需要擴(kuò)展模擬量模塊。
模擬量控制方式也是一種閉環(huán)控制方式,編碼器信號有3種方式反饋到S7-1200 CPU中,如下圖所示。
S7-1200 運(yùn)動(dòng)控制組態(tài)步驟簡介
- 在Portal 軟件中對S7-1200 CPU 進(jìn)行硬件組態(tài);
- 插入軸工藝對象,設(shè)置參數(shù),下載項(xiàng)目;
- 使用“調(diào)試面板”進(jìn)行調(diào)試;『 說明』S7-1200 運(yùn)動(dòng)控制功能的調(diào)試面板是一個(gè)重要的調(diào)試工具,使用該工具的節(jié)點(diǎn)是在編寫控制程序前,用來測試軸的硬件組件以及軸的參數(shù)是否正確。
- 調(diào)用“工藝”程序進(jìn)行編程序,并調(diào)試,終完成項(xiàng)目的編寫。
截圖和測試環(huán)境
這部分內(nèi)容的相關(guān)截圖和功能說明都是基于S7-1200 Firmware V4.1在SIMATIC Portal V13 SP1 UPD4的環(huán)境下生成的。
不同的版本的Portal 軟件的界面不盡相同,請用戶務(wù)必確認(rèn)。