西門子變頻器6SE6430-2UD35-5FB0

西門子變頻器6SE6430-2UD35-5FB0

 可編程控制器CPU所需的工作電源一般都是5V直流電源，一般的編程器接口和通信模塊還需要5V和24V直流電源。這些電源都由可編程控制器PLC本身的電源模塊供給，所以在實(shí)際應(yīng)用中要注意電源模塊的選擇。在選擇電源模塊時(shí)一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

    1.電源模塊的輸入電壓?？删幊炭刂破麟娫茨K可以包括多種輸入電壓，有220V交流、110V交流和24V直流。注意，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況選擇，確定了輸入電壓后，也就確定了系統(tǒng)供電電源的輸出電壓。

    2.電源模塊的輸出功率。在選擇電源模塊時(shí)，其額定輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊的總消耗功率之和，并且要留有30%左右的余量。當(dāng)同一電源模塊既要為主機(jī)單元，又要為擴(kuò)展單元供電時(shí)，從主機(jī)單元到遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展單元的線路壓降必須小于0.25V。

    3.擴(kuò)展單元中的電源模塊。有的系統(tǒng)由于擴(kuò)展單元中安裝有智能模塊及一些特殊模塊，就要求為擴(kuò)展單元安裝相應(yīng)的電源模塊。這時(shí)相應(yīng)的電源模塊輸出功率可按各自的供電范圍計(jì)算。

    4.電源模塊接線。選定了電源模塊后，還要確定電源模塊的接線端子和連接方式，以便正確進(jìn)行系統(tǒng)供電電路的設(shè)計(jì)。一般的電源模塊其輸入電壓是通過接線端子與供電電源相連的，而輸出電壓則通過總線插座與可編程控制器CPU的總線相連。

（1）BOOL：數(shù)據(jù)類型布爾，取值范圍為0或是1，表示的是開關(guān)狀態(tài)的斷開或是接通，程序中的尋址方式以為的方式進(jìn)行尋址如M0.0.對應(yīng)的指令為觸點(diǎn)或是線圈指令。

（2）Byte：數(shù)據(jù)類型字節(jié)， 8位的二進(jìn)制數(shù)存儲器，取值范圍0~255，對存儲的尋址方式為字節(jié)的方式進(jìn)行尋址如VB0.對應(yīng)使用的指令如MOV_B、WAND_B等。

（3）WORD：數(shù)據(jù)類型字，16位的二進(jìn)制數(shù)存儲器，取值范圍0~65535，對存儲器的尋址方式為字如VW10，對應(yīng)使用的指令如MOV_W、WAND_W等。

（4）DWORD：數(shù)據(jù)類型雙字，32位的二進(jìn)制數(shù)存儲器，取值范圍0~4294967295，對應(yīng)的尋址方式為雙字的尋址方式，如MD0.對應(yīng)使用的指令有MOV_D、OR_D、ROL_D等。

（5）INT：數(shù)據(jù)類型整數(shù)，16位二進(jìn)制數(shù)存儲器，取值范圍-32768~32767，與WORD的區(qū)別在于WORD存儲的是無符號數(shù)，而INT存儲的是有符號的數(shù)，存儲器的表示符號位，0表示整數(shù)，1表示負(fù)數(shù)，后面的15位二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)據(jù)的大小，尋址方式也是以字的方式進(jìn)行尋址，如：MW0.支持的指令有ADD_I、SUB_I等。

（6）DIN：T數(shù)據(jù)類型雙整數(shù)，32位二進(jìn)制數(shù)存儲器，取值范圍-214783648~214783647，與DWORD的區(qū)別在于DWORD存儲的是無符號數(shù)，而DINT存儲的是有符號的數(shù)，存儲器的表示符號位，0表示整數(shù)，1表示負(fù)數(shù)，后面的31位二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)據(jù)的大小，尋址方式也是以字的方式進(jìn)行尋址，如：MD0.支持的指令有ADD_DI、SUB_DI等。

（7）REAL：數(shù)據(jù)類型為實(shí)數(shù)（又名浮點(diǎn)數(shù)），32位二進(jìn)制數(shù)存儲器，取值范圍為-3.402823E+38~-1.175495E-38（負(fù)數(shù)）1.175495E-38~3.402823E+38（正數(shù)）尋址方式為以雙字的格式尋址，如VD100.實(shí)數(shù)的存儲方式為32位單精度數(shù)表示，由一位符號位，八位指數(shù)位和二十三位尾數(shù)位構(gòu)成，如下所示：

（8）ASCII：數(shù)據(jù)類型字符或ASCAII。一個(gè)ASCAII需要8位二進(jìn)制數(shù)存儲器，一個(gè)漢字需要占用2個(gè)字節(jié)的存儲器空間，尋址方式為字節(jié)選擇，如：字符‘A’。存儲到VB0中，則VB0的值存儲內(nèi)容為：

（9）string：數(shù)據(jù)類型字符串，字符串是有多個(gè)字符構(gòu)成的，每個(gè)字符需要占用一個(gè)字節(jié)的存儲空間，字符串存儲器時(shí)，*個(gè)字符表示的是字符串中的字符個(gè)數(shù)，如字符串"SMART",存儲到VB10中

西門子變頻器6SE6430-2UD35-5FB0

在機(jī)電一體化方案中，注重運(yùn)動(dòng)控制的工藝功能在自動(dòng)化系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。西門子的Technology CPU（或稱T CPU）實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)SIMATIC CPU中集成工藝和運(yùn)動(dòng)控制功能，它不僅可地執(zhí)行開環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制的任務(wù)，而且能*集成在SIMATIC產(chǎn)品家族和TIA（Totally Integrated Automation，全集成自動(dòng)化）環(huán)境之中。
作為新的SINAMICS驅(qū)動(dòng)家族的一員，SINAMICS S120是滿足機(jī)器和工廠框架中高性能要求的模塊化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。S120提供了高性能的單軸和多軸驅(qū)動(dòng)，憑借其擴(kuò)展性和靈活性，可廣泛應(yīng)用在眾多行業(yè)。

1）機(jī)電一體化（Mechatronics），結(jié)合了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性學(xué)科，常用于制造業(yè)的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。

1.2 Technology CPU產(chǎn)品介紹
目前西門子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制和標(biāo)準(zhǔn)控制相結(jié)合的典型應(yīng)用中；CPU317TF-2DP除了包含了以上兩款產(chǎn)品的所有功能，還提供了額外的故障安全功能，可應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)控制、運(yùn)動(dòng)控制和安全相關(guān)控制相結(jié)合的綜合應(yīng)用之中。

圖1 T CPU產(chǎn)品家族

T CPU包括以下部分：

• SIMATIC CPU 31x-2DP

• 符合PLCopen認(rèn)證的運(yùn)動(dòng)控制功能

• 工藝組態(tài)（工藝對象、軸組態(tài)、工藝工具等）

系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認(rèn)證的功能塊簡化了用戶的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對所有的工藝功能進(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時(shí)處理多達(dá)32個(gè)（對于315T-2DP）或64個(gè)（對于317T（F）-2DP）工藝對象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。

1.3 SINAMICS S120產(chǎn)品介紹
Sinamics S120 是西門子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動(dòng)控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語言來實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅(qū)動(dòng)器）和DC/AC（多軸驅(qū)動(dòng)器）。
更多S120產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。

2. 準(zhǔn)備

2.1 環(huán)境要求

2.1.1 本文檔所述實(shí)例基于以下硬件環(huán)境：
• PS307 5A                         6ES7307-1EA00-0AA0
• CPU 317TF-2DP             6ES7317-6TF14-0AB0
• SIMATIC MMC 8M        6ES7953-8LP11-0AA0
• SIMATIC Field PG M3    6ES7715-1BB23-0AA1
• PROFIBUS電纜
• 其他S7 300模塊（如果有，如DI、DO等）
• S120 Training Case           6ZB2480-0BA0，

圖2 S120 Training Case

包括：
（1）CU320 6SL3040-0MA00-0AA1
（2）非調(diào)節(jié)型電源模塊5kW 6SL3130-6AE15-0AA0
（3）雙電機(jī)模塊3A 6SL3120-2TE13-0AA0
（4）同步電機(jī)（1FK7022-5AK71-1AG3），通過SMC20（6SL3055-0AA00-5BA1）接增量型編碼器（2048,Sin/Cos，1Vpp）
（5）同步電機(jī)（1FK7022-5AK71-1LG3），通過DRIVE-CLIQ接值編碼器（512 ppr，EnDat）
（6）CompactFlash Card 6SL3054-0CG01-1AA0

2.1.2 本文檔所述實(shí)例基于以下軟件環(huán)境：
• bbbbbb XP SP3
• STEP 7 V5.5 SP2
• S7 Technology V4.2 SP1
• S7 Distributed Safety V5.4 SP52)

2）如需使用故障安全功能，則需要此軟件。

2.2 任務(wù)

2.2.1 組態(tài)實(shí)例

圖3 系統(tǒng)連接圖

1.熱電偶的概述

1.1 熱電偶的工作原理
熱電偶和熱電阻一樣，都是用來測量溫度的。
熱電偶是將兩種不同金屬或合金金屬焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，利用溫差電勢原理來測量溫度的，當(dāng)熱電偶兩種金屬的兩端有溫度差，回路就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢，溫差越大，熱電動(dòng)勢越大，利用測量熱電動(dòng)勢這個(gè)原理來測量溫度。
結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1 熱電偶測量結(jié)構(gòu)示意圖

注意：如上圖所示，熱電偶是有正負(fù)極性的，所以需要確保這些導(dǎo)線連接到正確的極性，否則將會(huì)造成明顯的測量誤差
為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，安裝要求如下：
① 組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；
③ 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；
④ 保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離；
⑤ 熱電偶對于外界的干擾比較敏感，因此安裝還需要考慮屏蔽的問題。

1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別

表1 熱電偶與熱電阻的比較

2. 熱電偶的類型和可用模板

2.1熱電偶類型
根據(jù)使用材料的不同，分不同類型的熱電偶，以分度號區(qū)分，分度號代表溫度范圍，且代表每種分度號的熱電偶具體多少溫度輸出多少毫伏的電壓，熱電偶的分度號有主要有以下幾種。

 表2 分度號對照表

2.2可用的模板

表3 S7 300/400 支持熱電偶的模板及對應(yīng)熱電偶類型

3. 熱電偶的補(bǔ)償接線

3.1 補(bǔ)償方式
熱電偶測量溫度時(shí)要求冷端的溫度保持不變，這樣產(chǎn)生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時(shí)冷端的環(huán)境溫度變化，將嚴(yán)重影響測量的準(zhǔn)確性，所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補(bǔ)償?shù)拇胧?br/>由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測溫點(diǎn)到控制儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本可以用補(bǔ)償導(dǎo)線延伸冷端到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，但補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)要和熱電偶的導(dǎo)線材質(zhì)相同。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度變化造成的影響，補(bǔ)償方式見下表。

表4 各類補(bǔ)償方式

3.2各補(bǔ)償方式接線

3.2.1內(nèi)部補(bǔ)償
內(nèi)部補(bǔ)償是在輸入模板的端子上建立參比接點(diǎn)，所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端，或通過補(bǔ)償導(dǎo)線間接的連接到輸入端。每個(gè)通道組必須接相同類型的熱電偶，連接示意圖如下。

表5 支持內(nèi)部補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

圖2 內(nèi)部補(bǔ)償接線

注1：模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接補(bǔ)償端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板無。

3.2.2 外部補(bǔ)償—補(bǔ)償盒
補(bǔ)償盒方式是通過補(bǔ)償盒獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，但補(bǔ)償盒必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。
補(bǔ)償盒必須單獨(dú)供電，電源模塊必須具有充分的噪聲濾波功能，例如使用接地電纜屏蔽。
補(bǔ)償盒包含一個(gè)橋接電路，固定參比接點(diǎn)溫度標(biāo)定，如果實(shí)際溫度與補(bǔ)償溫度有偏差，橋接熱敏電阻會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生正的或者負(fù)的補(bǔ)償電壓疊加到測量電勢差信號上，從而達(dá)到補(bǔ)償調(diào)節(jié)的目的。
補(bǔ)償盒采用參比接點(diǎn)溫度為0℃的補(bǔ)償盒，推薦使用西門子帶集成電源裝置的補(bǔ)償盒，訂貨號如下表。

推薦使用的補(bǔ)償盒		訂貨號
帶有集成電源裝置的參比端，用于導(dǎo)軌安裝		M72166-V V V V V
輔助電源	B1	230VAC
	B2	110VAC
	B3	24VAC
	B4	24VDC
連接到熱電偶	1	L型
	2	J型
	3	K型
	4	S型
	5	R型
	6	U型
	7	T型
參考溫度	00	0℃

表6 西門子參比接點(diǎn)的補(bǔ)償盒訂貨數(shù)據(jù)

圖3 S7-300模板支持接線方式

圖3 類型：熱電偶通過補(bǔ)償導(dǎo)線連接到參比接點(diǎn)，再用銅質(zhì)導(dǎo)線連接參比接點(diǎn)和模板的輸入端子構(gòu)成回路，同時(shí)由一個(gè)補(bǔ)償盒對模板連接的所有熱電偶進(jìn)行公共補(bǔ)償，補(bǔ)償盒的9，8端子連接到模板的補(bǔ)償端COMP+(10)和Mana(11)，所以模板的所有通道必須連接同類型的熱電偶。

圖4 S7-400模板支持接線方式

圖4 類型：模板的各個(gè)通道單獨(dú)連接一個(gè)補(bǔ)償盒，補(bǔ)償盒通過熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線直接連接到模板的輸入端子構(gòu)成回路，所以模板的每個(gè)通道都可以使用模板支持類型的熱電偶，但是每個(gè)通道都需要補(bǔ)償盒。

表7 支持外部補(bǔ)償盒補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

3.2.3 外部補(bǔ)償—熱電阻
熱電阻方式是通過外接電阻溫度計(jì)獲取熱電偶的參比接點(diǎn)的溫度，再由模板處理然后進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同樣熱電阻必須安裝在熱電偶的參比接點(diǎn)處。

圖5 S7-300模板支持方式

圖5類型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)pt100的四根線接到模板的35，36，37，38端子，對應(yīng)（M+，M-，I+，I-），可測參比接點(diǎn)出溫度范圍為-25℃到85℃，

圖6 S7-400模板支持方式

圖6類型：參比接點(diǎn)電阻溫度計(jì)的四根線接到模板的通道0，占用通道。
以上這兩種方式，參比接點(diǎn)到模板的線可以用銅質(zhì)導(dǎo)線，由于做公共補(bǔ)償，只能接同類型的熱電偶。

表8 支持熱電阻補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

3.2.4外部補(bǔ)償—固定溫度
如果外部參比接點(diǎn)的溫度已知且固定，可以通過選擇相應(yīng)的補(bǔ)償方式由模板內(nèi)部處理補(bǔ)償，組態(tài)設(shè)置詳見下章節(jié)。

表9支持固定溫度補(bǔ)償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€(gè)數(shù)

從上表可以看出，300的模板只支持參比接點(diǎn)的溫度為0℃或50℃兩種，而400的模板支持可變溫度范圍，且范圍大。

3.2.4混合補(bǔ)償—熱電阻和固定溫度補(bǔ)償
另外，除單獨(dú)補(bǔ)償方式外，可以使用相同參比接點(diǎn)給多個(gè)模板，通過電阻溫度計(jì)進(jìn)行外部補(bǔ)償，S7-400的模板支持這種方式，補(bǔ)償示意圖如下。

圖7 混合外部補(bǔ)償

補(bǔ)償過程：如圖所示，模板2和1 有公共的參比接點(diǎn)，模板1進(jìn)行外部電阻溫度計(jì)補(bǔ)償方式，由CPU讀取RTD的溫度，然后使用系統(tǒng)功能SFC55(WR_PARM)將溫度值寫入到模板2中，模板2選擇固定溫度補(bǔ)償?shù)姆绞健?br/>SFC55只能對模板的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行修改，模擬量輸入模板的靜態(tài)參數(shù)（數(shù)據(jù)記錄0）和動(dòng)態(tài)參數(shù)（數(shù)據(jù)記錄1）的參數(shù)及數(shù)據(jù)記錄1的結(jié)構(gòu)如下：

表10 S7-400模擬量輸入模板的參數(shù)

圖8 S7-400模擬量輸入模板的數(shù)據(jù)記錄1的結(jié)構(gòu)

以6ES7 431-7QH00-0AB0 模擬量輸入模板為例，程序塊SFC55調(diào)用：

圖9 SFC55系統(tǒng)塊調(diào)用

當(dāng)M0.0上升沿使能時(shí)，將寫入的參數(shù)從MB100~MB166傳遞到輸入地址為100開始的模板，修改其數(shù)據(jù)記錄1的參數(shù)，同時(shí)也將參比接點(diǎn)的溫度也寫入模板的設(shè)定位置。

表11 各參數(shù)的說明

4. 熱電偶的信號處理方式

4.1 硬件組態(tài)設(shè)置
首先要在硬件組態(tài)選擇與外部補(bǔ)償接線一致的measuring type（測量類型），measuring range（測量范圍），reference junction（參比接點(diǎn)類型）和reference temperature（參比接點(diǎn)溫度）的參數(shù)，如下各圖所示。

圖10 S7-300模板測量方式示意圖

圖11 S7-300模板測量范圍示意圖

對于S7-300的模板，組態(tài)如圖10和11所示，只需要選擇測量類型和測量范圍（分度類型），補(bǔ)償方式包含在測量類型中。比如： 參比接點(diǎn)固定溫度補(bǔ)償方式，測量類型選擇 TC-L00C（參比接點(diǎn)溫度固定為0℃） 或 TC-L50C（參比接點(diǎn)溫度固定為50℃），再選擇分度類型，組態(tài)就完成。

圖12 S7-400模板組態(tài)圖1

圖13 S7-400模板組態(tài)圖2

對于S7-400的模板，組態(tài)如圖12和13所示，測量類型中選擇TC-L方式，測量范圍中選擇與實(shí)際熱電偶類型一致的分度號，參比接點(diǎn)的選擇。比如：參比接點(diǎn)固定溫度的方式，測量類型和測量范圍選擇完后，在參比接點(diǎn)選擇ref.temp（參考溫度），然后在reference temperature框（參考溫度）內(nèi)填寫參比接點(diǎn)的固定，組態(tài)就完成，或者是共享補(bǔ)償方式，可以用SFC55動(dòng)態(tài)傳輸溫度參數(shù)。

表12 參比接點(diǎn)參數(shù)說明

4.2 測量方式和轉(zhuǎn)換處理

表13 測量方式各參數(shù)的說明及處理

注：測量方式中：I ：內(nèi)部補(bǔ)償，E：外部補(bǔ)償，L：線性處理。

線性化方式（TC-IL/EL/L00C/L50C/L）
線性化方式下，由模板內(nèi)部根據(jù)所選擇的熱電偶類型的特性進(jìn)行線性處理，可以使用L PIW xxx 直接讀入，則將獲得十進(jìn)制的溫度值，精度為0.1。例如：讀進(jìn)來的 十進(jìn)制值為2345，則對應(yīng)的溫度值為234.5℃。
非線性化方式（TC-I/E）
對于非線性化的設(shè)置，此設(shè)置類似80Mv的電壓測量，CPU得到的是0~27648之間的一個(gè)十進(jìn)制數(shù)值，即0~80Mv 對應(yīng)0~27648，需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)Mv信號，然后通過對照表查找溫度。
綜上所述，如果想得到所測的溫度值，選擇線性化方式的設(shè)置比較方便；如果僅需要得到Mv信號，可以選擇非線性化方式的設(shè)置。