化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門子6RA7088-6KS22-0
6RA7088-6KS22-0
SIMOREG DC Master 整流器 帶微處理器 針對單象限驅(qū)動(dòng) 電路 B6C 輸入 690V 3AC，788A 可控勵(lì)磁整流器 D830/950 MRE-GEEF6S22 輸出 830V DC，950A 輸出端 US 等級：830V DC， 667A 現(xiàn)場輸入端 460V，輸出端 375V， 30A
．控制系統(tǒng)原理和接線圖
下圖是本例中所使用的原理和接線圖。
圖1:控制系統(tǒng)原理和接線圖
2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用USS通信協(xié)議通過通信模塊CM1241 RS485來實(shí)現(xiàn)S7-1200與G120變頻器的通信。
本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )
本例中使用的G120變頻器硬件為：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)
3．軟件需求
1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
4．組態(tài)
我們通過下述的實(shí)際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和G120變頻器的USS通信。
4. 1 PLC 硬件組態(tài)
首先在Step7 Basic V10.5中建立一個(gè)項(xiàng)目，如圖1所示。
圖2： 新建S7 1200項(xiàng)目
在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241 RS485模塊，如圖2所示。
圖3： S7 1200硬件配置
在CPU的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址，建立PG與PLC的連接，如下圖所示。
圖4： S7 1200 IP地址的設(shè)置
4. 2 G120參數(shù)設(shè)置
變頻器的參數(shù)設(shè)置如下表所示。
| 序號 | 功能 | 參數(shù) | 設(shè)定值 |
| 1 | 工廠設(shè)置復(fù)位 | P0010 | 30 |
| 2 | 工廠設(shè)置復(fù)位 | P970 | 1 |
| 3 | 快速啟動(dòng)設(shè)置 | P0010 | 1 |
| 4 | 電機(jī)額定電壓 | P0304 | 380V |
| 5 | 電機(jī)額定功率 | P0307 | 5.5KW |
| 6 | 電機(jī)額定頻率 | P0310 | 50Hz |
| 7 | 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 | P0311 | 1350r/min |
| 8 | USS命令源 | P0700 | 5 |
| 9 | 頻率設(shè)定源 | P01000 | 5 |
| 10 | 小電機(jī)頻率 | P1080 | 0.0Hz |
| 11 | 大電機(jī)頻率 | P1081 | 50.0Hz |
| 12 | 啟動(dòng)斜坡時(shí)間 | P1120 | 10.0S |
| 13 | 延遲斜坡時(shí)間 | P1121 | 10.0S |
| 14 | 結(jié)束快速啟動(dòng)設(shè)置 | P3900 | 1 |
| 15 | 激活專家模式 | P0003 | 3 |
| 16 | 參考頻率 | P2000 | 50.0Hz |
| 17 | USS數(shù)據(jù)傳輸速度 | P2010 | 9 |
| 18 | USS從站地址 | P2011 | 1 |
| 19 | USS PZD長度 | P2012 | 2 |
| 20 | USS PKW長度 | P2013 | 4 |
| 21 | 通信監(jiān)控 | P2014 | 0 |
| 22 | 在E2PROM 保存數(shù)據(jù) | P0971 | 1 |
| 23 | 激活專家模式 | P0003 | 3 |
| 24 | 激活參數(shù)模式 | P0010 | 30 |
| 25 | 從G120中傳輸參數(shù)到BOP | P0802 | 1 |
表1 ：G120變頻器的參數(shù)設(shè)置
注意：表1中的17，18，19，20 這四項(xiàng)參數(shù)值的設(shè)置必須使PLC的參數(shù)值與變頻器的參數(shù)值相*。而19，20這兩個(gè)參數(shù)值必須設(shè)置成如表1中的值，否則有可能變頻器與S7-1200通信有如下問題：可能不能讀出從變頻器反饋回來的參數(shù)值。
5．USS通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)
5. 1 S7 1200 PLC與G120 通過USS通信的基本原理
S7 1200提供了的USS庫進(jìn)行USS通信，如下圖所示：
圖5： S7 1200 的USS庫
USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊，接受變頻器的信息和控制變頻器的指令都是通過這個(gè)功能快來完成的。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。
USS_PORT功能塊是S7-1200與變頻器USS通信的接口,主要設(shè)置通信的接口參數(shù)?？稍谥鱋B或中斷OB中調(diào)用。
USS_RPM功能塊是通過USS通信讀取變頻器的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。
USS_WPM功能塊是通過USS通信設(shè)置變頻器的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。
這些功能塊與變頻器之間的控制關(guān)系如下圖所示：
圖6： USS 通信功能塊與變頻器的控制關(guān)系
USS_DRV功能塊通過USS_DRV_DB數(shù)據(jù)塊實(shí)現(xiàn)與USS_PORT功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送，而USS_PORT功能塊是S7-1200 PLC CM1241 RS485模塊與變頻器之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與變頻器的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的。
每個(gè)S7-1200 CPU多可帶3個(gè)通信模塊，而每個(gè)CM1241 RS485通信模塊多支持16個(gè)變頻器。因此用戶在一個(gè)S7-1200 CPU中多可建立3個(gè)USS網(wǎng)絡(luò)，而每個(gè)USS網(wǎng)絡(luò)多支持16個(gè)變頻器，總共多支持48個(gè)USS變頻器。
5. 2 S7 1200 PLC進(jìn)行USS通信的編程
1．USS通信接口參數(shù)功能塊的編程
USS通信接口參數(shù)功能塊的編程如下圖所示。
圖7： USS通信接口參數(shù)功能塊的編程
USS_PORT功能塊用來處理USS網(wǎng)絡(luò)上的通信，它是S71200 CPU與變頻器的通信借口。每個(gè)CM1241 RS485模塊有且必須有一個(gè)USS_PORT功能塊。
PORT：指的是通過哪個(gè)通信模塊進(jìn)行USS通信。
BAUD：指的是和變頻器進(jìn)行通行的速率。 變頻器的參數(shù)P2010種進(jìn)行設(shè)置。
USS_DB：指的是和變頻器通信時(shí)的USS數(shù)據(jù)塊。每個(gè)通信模塊多可以有16個(gè)USS數(shù)據(jù)塊，每個(gè)CPU多可以有48個(gè)USS數(shù)據(jù)塊，具體的通信情況要和現(xiàn)場實(shí)際情況相聯(lián)系。每個(gè)變頻器與S7-1200進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)塊是一的。
ERROR：輸出錯(cuò)誤。
STATUS：掃描或初始化的狀態(tài)。
S7-1200 PLC與變頻器的通信是與它本身的掃描周期不同步的，在完成一次與變頻器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多個(gè)掃描。
USS_PORT通信的時(shí)間間隔是S7-1200與變頻器通信所需要的時(shí)間，不同的通信波特率對應(yīng)的不同的USS_PORT通信間隔時(shí)間。下圖列出了不同的波特率對應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時(shí)間。
圖8：不同的波特率對應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時(shí)間
USS_PORT在發(fā)生通信錯(cuò)誤時(shí)，通常進(jìn)行3次嘗試來完成通信事件，那么S7-1200與變頻器通信的時(shí)間就是USS_PORT發(fā)生通信超時(shí)的時(shí)間間隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT與變頻器通信的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)大于小的調(diào)用時(shí)間間隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 協(xié)議庫默認(rèn)的通信錯(cuò)誤超時(shí)嘗試次數(shù)是2次。
基于以上的USS_PORT通信時(shí)間的處理，我們建議在循環(huán)中斷OB塊中調(diào)用USS_PORT通信功能塊。在建立循環(huán)中斷OB塊時(shí)，我們可以設(shè)置循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間，以滿足通信的要求。循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置如下圖所示：
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圖9：循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置
1 SINAMICS G120的效率優(yōu)化功能
什么是效率優(yōu)化
效率優(yōu)化是在矢量控制中負(fù)載較輕時(shí)，為提高電機(jī)效率，降低電機(jī)勵(lì)磁損耗而采取的弱磁控制。可以降低電機(jī)損耗，減少電機(jī)噪聲。
效率優(yōu)化適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載或輕載應(yīng)用，與V/F控制中的ECO功能類似，目的均為降低電機(jī)磁通，提高電機(jī)效率
圖1 效率優(yōu)化曲線
G120的效率優(yōu)化功能
與效率優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)如下表所示：
P1570 | 磁通設(shè)定值 / 磁通設(shè)定值 |
P1580 | 效率優(yōu)化 / 效率優(yōu)化 |
表1 與效率優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)
圖2 效率優(yōu)化部分的功能圖
從功能圖可以看出：在弱磁段，經(jīng)過P1580修改的磁通與弱磁控制器輸出的值是二者取小的關(guān)系。
當(dāng)P1580=0時(shí)，效率優(yōu)化功能禁用，如圖3。
圖3 效率優(yōu)化未激活時(shí)的磁通變化
1段轉(zhuǎn)速為1000rpm/min；2段轉(zhuǎn)速為1800rpm/min，紫色曲線為磁通
從曲線可以看出，如果不使能效率優(yōu)化功能，在恒轉(zhuǎn)矩段，磁通r84=100%
在恒功率段，磁通按照弱磁曲線降低，在1800rpm/min時(shí)，磁通為90%*P1570
|
當(dāng)P1580≠0時(shí)，變頻器按照上圖實(shí)現(xiàn)不同的效率優(yōu)化效果，如圖4。
圖4 效率優(yōu)化激活時(shí)（P1580=10%）的磁通變化
1段轉(zhuǎn)速為1000rpm/min，2段轉(zhuǎn)速為1800rpm/min，紫色曲線為磁通
從曲線可以看出，如果使能效率優(yōu)化功能之后，
在恒轉(zhuǎn)矩段，磁通經(jīng)過按照圖2-1的曲線優(yōu)化之后為95%*P1570。
在恒功率段，經(jīng)過P1580優(yōu)化后的磁通要高于弱磁控制器輸出的磁通，因此磁通為90%*P1570
效率優(yōu)化功能總結(jié)
l 效率優(yōu)化功能可以降低不*負(fù)載范圍內(nèi)的電機(jī)損耗 ，減少電機(jī)發(fā)出的噪音
l 效率優(yōu)化是一種主動(dòng)弱磁的手段，以達(dá)到節(jié)能效果
l 只有在動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求較低的應(yīng)用中，例如：水泵和風(fēng)機(jī)，才推薦使用該功能。
l 效率優(yōu)化功能優(yōu)化后的磁通量會與弱磁控制器輸出的磁通量比較，較小的值起作用
l 效率優(yōu)化功能會對弱磁產(chǎn)生影響，推后進(jìn)入恒功率段的點(diǎn)
6ES7 450-1AP00-0AE0
6ES7 451-3AL00-0AE0
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通訊模板
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