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西門子6SL3210-1SE23-8AA0

6SL3210-1SE23-8AA0

SINAMICS S120 變頻器功率模塊 PM340 輸入：380-480V 三相交流，50/60Hz 輸出：三相交流 38A(18.5kW) 結(jié)構(gòu)形式：塊大小組件 FSD 安裝有進(jìn)線濾波器內(nèi)部風(fēng)冷

1. 概述

西門子驅(qū)動裝置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有與驅(qū)動基本應(yīng)用有關(guān)的功能外，還具有強(qiáng)大的通訊功能。驅(qū)動通訊可以分為三種方式：

? PROFIBUS DP協(xié)議
? USS協(xié)議
? SIMOLINK協(xié)議（一般用來代替Peer to Peer協(xié)議，實(shí)現(xiàn)從站到從站的通訊）

PROFIBUS DP和USS協(xié)議屬于主/從通訊，需要有PLC作為主站，驅(qū)動裝置作為從站。

USS協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是，其接口集成在基本裝置中，不需要額外費(fèi)用；主要缺點(diǎn)是通訊速度慢，只有基本通訊功能（PKW+PZD），多31個從站。

PROFIBUS DP協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是，通訊速度快，除了基本功能之外還有一些附加功能（例如：非循環(huán)通訊，交叉通訊），站點(diǎn)數(shù)更多；主要缺點(diǎn)是需要另外購買作為選件的通訊模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）。

SIMOLINK協(xié)議（代替Peer to Peer協(xié)議）主要用來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動裝置與驅(qū)動裝置之間的通訊。SIMOLINK協(xié)議也可以是主/從通訊，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D。

這里我們主要介紹S7 PLC與驅(qū)動裝置采用PROFIBUS DP協(xié)議進(jìn)行通訊。
采用PROFIBUS DP協(xié)議通訊時，既可以利用STEP 7本身提供的功能，也可以使用TIA軟件Drive ES。

本文檔只介紹STEP 7本身提供的功能。有關(guān)Drive ES的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹。

（關(guān)于 DriveES，可以參加西門子自動化與驅(qū)動培訓(xùn)中心的培訓(xùn)課程D2403）

2. *條件

下面以S7-300 PLC與MasterDrives CUVC變頻器的通訊為例：

主站：S7-300 CPU315-2DP可編程序控制器
從站：MasterDrives CUVC變頻器 + CBP2 通訊模板
編程裝置：PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口（MPI Adapter 或CP5611卡）

裝有STEP 7 V5.4 的PC機(jī)用于S7 CPU315-2DP的硬件組態(tài)與編程，通過MPI電纜與CPU315-2DP的MPI接口連接，用于硬件組態(tài)數(shù)據(jù)及程序的下載。CPU315-2DP的DP接口通過PROBIBUS 電纜與CUVC 變頻器的CBP2 上的DP 接口連接，用于S7-300 與變頻器的通訊。

網(wǎng)絡(luò)連接如圖1 所示。

圖1：PC機(jī)、CPU315-2DP 與驅(qū)動裝置的連接

3. 硬件組態(tài)

3.1. 新建項(xiàng)目
在SIMATIC Manager 中新建一個項(xiàng)目，名稱為Drives_Comm。如圖2 所示。

圖2：新建項(xiàng)目，名稱為Drives_Comm

3.2. 插入一個S7-300 主站
在項(xiàng)目名稱Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station，如圖3 所示。

圖3：在項(xiàng)目下插入一個S7-300 站

接下來對該站進(jìn)行硬件組態(tài)：從硬件組態(tài)目錄中依次插入機(jī)架、電源、CPU，設(shè)置CPU上PROFIBUS DP 接口的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（可采用缺省設(shè)置，即：地址2，高地址126，波特率1.5 Mbps，協(xié)議DP）。如圖4 所示。

圖4：設(shè)置CPU 上PROFIBUS DP 接口的參數(shù)

按OK 鍵確認(rèn)后得到主站的組態(tài)結(jié)果，如圖5所示。

圖5：主站的組態(tài)

3.3 插入一個MASTERDRIVE 從站
在PROFIBUS(1): DP master system (1) 總線上掛上MasterDrives 從站。

從站路徑為：PROFIBUS DP >
                        SIMOVERT >
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx                 或
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1

MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 與MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的區(qū)別是，前者只能按照PPO 類型選擇報文結(jié)構(gòu)（即CBP 功能：循環(huán)通訊），后者還能選擇更多的報文結(jié)構(gòu)，以配合CBP2 的一些擴(kuò)展功能（DPV1功能）。

（關(guān)于CBP2 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第7 部分）
（關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第8 部分）

選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為從站，地址設(shè)成3。如圖6 所示。

西門子6SL3210-1SE23-8AA0
圖6：選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為3 號站

3.4. 在從站中插入“模板”
在驅(qū)動裝置從站中插入類似于ET 200M 從站中的模板，以確定報文結(jié)構(gòu)。
將右邊窗口硬件目錄中MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD插入左下窗口中的*行（Slot 1）。該選項(xiàng)共占兩行。意思是：PPO類型3，即：0個字參數(shù)數(shù)據(jù)（又叫PKW），2 個字過程數(shù)據(jù)（又叫PZD）。參數(shù)數(shù)據(jù)用于PLC 讀/寫變頻器的參數(shù)，過程數(shù)據(jù)用于PLC 控制和監(jiān)視生產(chǎn)過程。0 個字參數(shù)數(shù)據(jù)表示PLC 不能讀/寫驅(qū)動裝置的參數(shù)，參數(shù)數(shù)據(jù)也不占用S7 的外設(shè)地址；2 個字過程數(shù)據(jù)表示PLC 和驅(qū)動裝置交換2 個字過程數(shù)據(jù)，各占用S7-300 PLC 四個字節(jié)的外設(shè)地址。地址范圍是輸入字節(jié)256 - 259，輸出字節(jié)256 -259。如圖7 所示。

通常S7 傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字是控制字，第2 個字是頻率設(shè)定值；驅(qū)動裝置傳送到S7的第1 個字是狀態(tài)字，第2 個字是頻率實(shí)際值。這是簡單的應(yīng)用。

(關(guān)于CBP2 模板的其他選項(xiàng)的含義參見下面第7 部分)
(關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板選項(xiàng)的含義參見下面第8 部分)

圖7：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址

3.5 查看從站中“模板”的屬性
雙擊左下窗口中的第二行（Slot 2），打開其屬性。如圖8 所示。

圖8：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址的屬性

屬性中給出驅(qū)動裝置占用S7-300 PLC 外設(shè)地址的情況，包括：輸出/輸入地址，長度，單位，連續(xù)性范圍。這里除了地址之外，其他屬性都是由PPO3 決定的，只能讀，不能改寫。

提示：
長度：	MASTERDRIVES/DC MASTER：	大 16 個字
	MICROMASTER 420：	大 4 個字
	MICROMASTER 430/440：	大 8 個字
單位：	Words（字）
連續(xù)性范圍：	Unit	以字為單位傳送
	Total length	所有字一起傳送

當(dāng)字長不大于 2 或選擇“以字為單位傳送”時：用 MOVE 指令（L/T 指令）編程
當(dāng)字長大于 2 且選擇“所有字一起傳送”時：用 SFC14/15 編程

4. 編程

根據(jù)前面的組態(tài)，由于輸入/輸出各占四個字節(jié)，可以使用兩次MOVE 指令（L/T 指令）。由于程序簡單，程序可以直接編寫在OB1 中。數(shù)據(jù)從MB0 - MB3（即：MW0和MW2）寫入驅(qū)動裝置，從驅(qū)動裝置讀回的數(shù)據(jù)放入MB4 - MB7（即：MW4和MW6）。如圖9所示。

圖9：PLC程序

傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字（MW0）是控制字（控制指令）：
當(dāng) MW0 = 0000 0100 0000 0000 B = 0400 H 時，驅(qū)動裝置處于運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)；
當(dāng) MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 時，驅(qū)動裝置進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)1）

1）相應(yīng)于第5部分參數(shù)設(shè)置，PLC 只控制驅(qū)動裝置起/停。若要傳送所有指令應(yīng)設(shè)置：
MW0 = 1001 1100 0111 1110 B（9C7EH）<-> 運(yùn)行準(zhǔn)備
MW0 = 1001 1100 0111 1111 B（9C7FH）<-> 運(yùn)行
同時設(shè)置：P555~P575 = 3101~3115

傳送到驅(qū)動裝置的第2 個字（MW2）是頻率設(shè)定值：
當(dāng)MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D 時，相當(dāng)于50Hz。

5. 參數(shù)設(shè)置

在驅(qū)動裝置側(cè)，驅(qū)動裝置應(yīng)處于可以運(yùn)行的狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)與PLC 之間的通訊，以及從PLC 接收起/停指令和設(shè)定值，向PLC 傳送狀態(tài)字（驅(qū)動裝置狀態(tài)）和實(shí)際值，應(yīng)如下更改參數(shù)：

P918.01 = 3（缺省設(shè)置）			驅(qū)動裝置地址（即：站號）

P554.01 = 3100			起/停指令（ON/OFF1）
P443.01 = 3002			頻率設(shè)定值（Setpoint）

P734.01 = 32			狀態(tài)字1（Status Word1）
P734.02 = 148			頻率實(shí)際值（Actual Value）

參數(shù)設(shè)置可以通過操作面板PMU，也可以通過DriveMonitor 軟件進(jìn)行。

6. 測試

啟動STEP 7的Monitor/Modify Variables 功能，填寫變量。如圖10 所示。

圖10：用監(jiān)視和修改變量功能控制驅(qū)動裝置起動和調(diào)速

當(dāng)控制字（Control Word1）為W#16#0400 時，驅(qū)動裝置應(yīng)顯示O009，表示運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。將控制字從W#16#0400 改成W#16#0401 時，驅(qū)動裝置起動。除了狀態(tài)字（Status Word1）會發(fā)生變化外，速度實(shí)際值（Actual Value）也會逐漸上升，上升速度取決于參數(shù)P462.01 的數(shù)值，后達(dá)到W#16#4000（50Hz）。狀態(tài)字的含義如圖11 所示。其中Bit 2 表示運(yùn)行狀態(tài)。將控制字改回W#16#0400 時，驅(qū)動裝置首先減速，減速時間取決于P464.01 的數(shù)值，然后停止運(yùn)行。

德國在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域處于優(yōu)秀地位。在電力矩陣中，可再生能源發(fā)電也正在發(fā)揮日益重要的作用。盡管如此，專家仍在仔細(xì)考慮，哪種市場模式適合能源轉(zhuǎn)型。不過，在這方面的一大技術(shù)挑戰(zhàn)，即平衡風(fēng)電和太陽能發(fā)電所造成的電力波動，可能很快就會得以解決。研究項(xiàng)目Kombikraftwerk 2表明，即便上網(wǎng)電力全部來自可再生能源發(fā)電，德國的電網(wǎng)也能穩(wěn)定運(yùn)行。項(xiàng)目合作伙伴（包括西門子中央研究院）還指出，如果太陽能、風(fēng)能與生物質(zhì)發(fā)電廠能夠彼此連接，形成一個以智能方式控制的電廠，將有助于系統(tǒng)穩(wěn)定。

除風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能和地?zé)犭姀S外，水電站、抽水蓄能電站和電轉(zhuǎn)氣設(shè)施也是項(xiàng)目方案的重要組成部分。剩余電力用于電解，產(chǎn)生氫氣，而氫氣與從火力發(fā)電廠的廢氣中分離的二氧化碳結(jié)合，形成甲烷，然后送入公共燃?xì)夤芫W(wǎng)。每當(dāng)出現(xiàn)電力瓶頸，燃?xì)怆姀S即可利用這種甲烷來生產(chǎn)電力。根據(jù)天氣數(shù)據(jù)和用電數(shù)據(jù)，能夠極為詳細(xì)地模擬計(jì)算出一年中每小時的電力供需量，并確定如何在電網(wǎng)中傳輸電力。

電網(wǎng)頻率和電壓必須保持穩(wěn)定，目的是防止停電。因此，電廠需要提供能夠應(yīng)對這種情況的電力。為了在發(fā)生頻率和電壓變化的情況下保證電力儲備，風(fēng)電機(jī)組葉片的設(shè)置要進(jìn)行調(diào)整，以降低輸出功率，并且需要使用將電力送入電網(wǎng)的逆變器，對光伏電站發(fā)電量加以限制。模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場測試表明，由可再生能源、燃?xì)廨啓C(jī)和儲能系統(tǒng)組成的聯(lián)合電廠可在短短幾秒之內(nèi)提供所需的電力。

西門子的專家們就如何更經(jīng)濟(jì)地建設(shè)電解廠和沼氣電站進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，并確定了電網(wǎng)的擴(kuò)張幅度。此外，他們還計(jì)算出了每個瞬間和每個位置的電網(wǎng)電量，并通過與漢諾威大學(xué)的合作研究，得出所需的無功控制功率。這樣，他們能夠詳細(xì)描繪出如何在長達(dá)一年的時間內(nèi)讓電網(wǎng)始終保持穩(wěn)定。

除西門子外，為期三年的Kombikraftwerk 2項(xiàng)目合作伙伴還包括德國氣象服務(wù)局、Enercon公司、弗勞恩霍夫風(fēng)能及能源系統(tǒng)技術(shù)（IWES）研究所、?kobit、漢諾威萊布尼茲大學(xué)、SMA太陽能技術(shù)公司、SolarWorld和德國可再生能源機(jī)構(gòu)。

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