化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門子6FC5410-0AY00-0AA0
6FC5410-0AY00-0AA0
SINUMERIK 810DE 燈 CCU1 模塊 帶系統(tǒng)軟件（出口） 僅能訂購 具有單獨許可的包
．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中建立一個項目，如圖1所示。
圖2： 新建S7 1200項目
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 | 啟動斜坡時間 | P1120 | 10.0S |
| 13 | 延遲斜坡時間 | P1121 | 10.0S |
| 14 | 結(jié)束快速啟動設(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：
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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)。可在主OB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S7-1200 CPU多可帶3個通信模塊，而每個CM1241 RS485通信模塊多支持16個變頻器。因此用戶在一個S7-1200 CPU中多可建立3個USS網(wǎng)絡(luò)，而每個USS網(wǎng)絡(luò)多支持16個變頻器，總共多支持48個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CM1241 RS485模塊有且必須有一個USS_PORT功能塊。
PORT：指的是通過哪個通信模塊進(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的USS數(shù)據(jù)塊。每個通信模塊多可以有16個USS數(shù)據(jù)塊，每個CPU多可以有48個USS數(shù)據(jù)塊，具體的通信情況要和現(xiàn)場實際情況相聯(lián)系。每個變頻器與S7-1200進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)塊是一的。
ERROR：輸出錯誤。
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通常完成了多個掃描。
USS_PORT通信的時間間隔是S7-1200與變頻器通信所需要的時間，不同的通信波特率對應(yīng)的不同的USS_PORT通信間隔時間。下圖列出了不同的波特率對應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時間。
圖8：不同的波特率對應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時間
USS_PORT在發(fā)生通信錯誤時，通常進(jìn)行3次嘗試來完成通信事件，那么S7-1200與變頻器通信的時間就是USS_PORT發(fā)生通信超時的時間間隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT與變頻器通信的時間間隔應(yīng)當(dāng)大于小的調(diào)用時間間隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 協(xié)議庫默認(rèn)的通信錯誤超時嘗試次數(shù)是2次。
基于以上的USS_PORT通信時間的處理，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，我們可以設(shè)置循環(huán)中斷OB塊的掃描時間，以滿足通信的要求。循環(huán)中斷OB塊的掃描時間的設(shè)置如下圖所示：
圖9：循環(huán)中斷OB塊的掃描時間的設(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，為提高電機(jī)效率，降低電機(jī)勵磁損耗而采取的弱磁控制?？梢越档碗姍C(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，效率優(yōu)化功能禁用，如圖3。
圖3 效率優(yōu)化未激活時的磁通變化
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，磁通為90%*P1570
|
當(dāng)P1580≠0時，變頻器按照上圖實現(xiàn)不同的效率優(yōu)化效果，如圖4。
圖4 效率優(yōu)化激活時（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)化是一種主動弱磁的手段，以達(dá)到節(jié)能效果
l 只有在動態(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
S7200SMARTCPU模塊
6ES7 288-1SR20-0AA0 CPU SR20 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，12輸入/8輸出
6ES7 288-1SR40-0AA0 CPU SR40 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，24輸入/16輸出
6ES7 288-1ST40-0AA0 CPU ST40 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，晶體管輸出，24VDC供電，24輸入/16輸出
6ES7 288-1SR60-0AA0 CPU SR60 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，36輸入/24輸出
6ES7 288-1ST60-0AA0 CPU ST60 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，晶體管輸出，24VDC供電，36輸入/24輸出
6ES7 288-1CR40-0AA0 CPU CR40 經(jīng)濟(jì)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，24輸入/16輸出
S7200SMART數(shù)字量擴(kuò)展模塊
6ES7 288-2DE08-0AA0 EM DI08 數(shù)字量輸入模塊，8×24VDC輸入
6ES7 288-2DR08-0AA0 EM DR08 數(shù)字量輸出模塊，8×繼電器輸出
6ES7 288-2DT08-0AA0 EM DT08 數(shù)字量輸出模塊，8×24VDC輸出
6ES7 288-2DR16-0AA0 EM DR16 數(shù)字量輸入/輸出模塊，8×24VDC輸入/8×繼電器輸出
6ES7 288-2DT16-0AA0 EM DT16 數(shù)字量輸入/輸出模塊，8×24VDC輸入/8×24VDC輸出
6ES7 288-2DR32-0AA0 EM DR32 數(shù)字量輸入/輸出模塊，16×24VDC輸入/16×繼電器輸出
6ES7 288-2DT32-0AA0 EM DT32 數(shù)字量輸入/輸出模塊，16×24VDC輸入/16×24VDC輸出
S7200SMART模擬量擴(kuò)展模塊
6ES7 288-3AE04-0AA0 EM AI04 模擬量輸入模塊，4輸入
6ES7 288-3AQ02-0AA0 EM AQ02 模擬量輸出模塊，2輸出
6ES7 288-3AM06-0AA0 EM AM06 模擬量輸入/輸出模塊，4輸入/2輸出
6ES7 288-3AR02-0AA0 EM AR02 熱電阻輸入模塊，2通道
S7200SMART信號板
6ES7 288-5CM01-0AA0 SB CM01 通信信號板，R485/R232
6ES7 288-5DT04-0AA0 SB DT04 數(shù)字量擴(kuò)展信號板，2×24VDC輸入/2×24VDC輸出
6ES7 288-5AQ01-0AA0 SB AQ01 模擬量擴(kuò)展信號板，1×12位模塊量輸出
化工儀器網(wǎng)