S120单传培训第6章西门子S120变频器应用2

1、.（二）输出辊道正反转应用实验内容：通过 S120变频器来控制辊道的正反转，实现辊道的正反转和快慢速。实验目的：掌握通过端子实现正反转，端子实现快慢速的方法。实验工具： S120变频器 +BOP20+CU320-2DP+PROFIBUS模-DP块。控制要求：1）通过 2个DI 端子实现辊道的正反转；2）通过 DO端子实现运行、故障、准备好等显示；3）通过 2个端子实现快慢速给定；4）速度和电流通过 PROFIBUS-DP通讯反馈给 PLC。5）通过制动单元 +制动电阻的方式，实现快速停车。6）通过 DI 端子实现远程故障复位。负载特性：1）可以朝两个方向转动；2）启动时间 / 停车时间短；3）

2、停车方式采用减速停车方式；4）启动响应要快。控制原理图根据控制原理图，结合 S120变频器确定各个端子的含义。序号端子号所属设备类型端子含义类型1CU320-2DPDI0辊道正转命令2CU320-2DPDI1辊道反转命令.3CU320-2DPDI2辊道慢速给定端子4CU320-2DPDI3辊道快速给定端子5CU320-2DPDI4故障复位端子6CU320-2DPDO1辊道准备好7CU320-2DPDO2辊道运行8CU320-2DPDO3辊道故障9CU320-2DP通讯辊道速度10CU320-2DP通讯辊道电流对于辊 DI0（辊道正传： 1=启动， 0=停止），DI1（辊道反转）；DI0(辊道启

3、动 / 停止： 1=启动， 0=停止），DI1 （辊道方向： 0=正向，1=反向）根据下表，列出详细的参数设定。 （注意：这个表在调试之前要准备好） 。设备名称变频器型号系统程序时间1#出炉辊道标准程序2013.10.27.1）首先我们要知道下面几个要素：电机控制方式、电机的类型、电机的铭牌参数，负载的类型，电机优化的方法。对于电机控制方式来说，不同的变频器是不一样的。 对于西门子变频器 S120来说：A 变频器系统的拓扑结构：控制单元+功率模块控制单元采用 CU320-2DP。B 电机的控制方式： P1300C 电机的类型： P300电机的铭牌数据： P304 、 P305、 P307、 P

4、308、 P310、P311负载的类型 P500：通过 STARTER软件，组态变频器、电机、编码器等，完成基本设置和电机优化。Control structure:控制方式 P1300: 0 U/f control with linear characteristicPower unit:Component name: Motor_Module_2Component type: AC-Power ModuleOrder no.: 6SL3210-1SE22-5UxxRated power: 11 kWRated current: 25 APower unit supplementary dat

5、a:.No filter/chokeAdapter module: CUA31Drive setting:Standard （P100=0）: IEC motor (50Hz, SI units)Connection voltage（P210）: 400 VPowerunitapplication（P205）: 0Load duty cycle with high overloadfor vector drives（含重载的矢量驱动变频器）Motor:Motor name: Motor_6电机类型（ P300） : 1 Induction motor (rotating)Motor data:

6、p3040: Rated motor voltage 380 Vrms（电机额定电压 P304）p3050: Rated motor current9*9.00 Arms （电机额定电流 P305）p3070: Rated motor power9*4.00kW （电机额定功率 P307）p3080: Rated motor power factor 0.830（电机功率因数 P308）.p3100: Rated motor frequency 50.00 Hz（电机额定频率 P310）p3110: Rated motor speed 1460.0 rpm（电机额定转速 P311）p3350:

7、 Motor cooling type 0 Non-ventilatedCalculation of the Motor/Controller Data（P340）:No calculationP340=？Motor holding brake:（ P1215=0）Motor holding brake（ P1215）: Not available（在电机优化前，不要使用抱闸功能，若有，在电机优化完毕后，再加上。）Encoder:.No encoder configured.Drive functions:Technological application（工艺应用 P500）: 0标准驱动（

8、矢量）Motor identification（ P1900）: 0 Inhibited（注：通过设置 P340、P1900、P1960完成电机优化）。P1900=?（做静态辨识）Process data exchange (drive):设置 PROFIBUS通讯PROFIdrive telegram（P922）: 999 Free telegram configuration withBICOImportant parameters:P922=？（设置 PROFIBUS-DP通讯： PPO4）Current limit: 13.50 Arms（电机最大电流 P640）Minimum spe

9、ed: 0.000 rpm（电机最小转速 P1080）Maximum speed: 1500.000 rpm（电机最大转速 P1082）Ramp-up time: 10.000 s（加速时间 P1120）Ramp-down time: 10.000 s（减速时间 P1121）Ramp-down time w. OFF 3 3.000 s（快停时间 P1135）（ 2）电机启动 / 停止 / 方向（通过“控制字” ）；对于 S120变频器来说，电机的启动命令和停止命令，还是方向命令，都是.通过“控制字”来完成的。有两个控制字： A功能图2501（控制字，顺序控制）B功能图2546（控制字，故障

10、/ 报警）.我们先看功能图2546（控制字，故障 / 报警），序号位数含义第7位确认故障。由 P2102（确认所有故障）、 P2103、P2104、 P2105任一参数都可确认。第10位 外部报警 1。当 P2112=1时，无报警；当 P2112=0时，报警；第11位 外部报警 2。当 P2116=1时，无报警；当 P2116=0时，报警；第12位 外部报警 3。当 P2117=1时，无报警；当 P2117=0时，报警；.第13位 外部故障 1。当 P2106=1时，无故障；当 P2106=0时，故障；第14位 外部故障 2。当 P2107=1时，无故障；当 P2107=0时，故障；第15位

11、外部故障 3。当 P2108=1时，无故障；当 P2108=0时，故障，前提是（ P3111=1，P3112=0）。电机能启动的前提之一 ：第10位- 第15位都为 1。无报警和无故障。（第 10位-第 15位的默认值是 1，一般不用更改。除非有需要。 ）看功能图2501（控制字，顺序控制） 。我们先了解每位的作用。序号位数含义1=ON， 0=OFF1 。当 P840=1（ ON），当 P840=0（ OFF），第 0位1=正常（启动条件） ， 0=OFF2 。此位由 1变为 0时 , 电机自由停车。第 1位1=正常（启动条件） ， 0=OFF3 。此位由 1变为 0时 , 电机快速停车。第

12、2位4第 3位1=使能操作。第 4位1=使能斜坡发生器。 P1140=1第 5位1=冻结斜坡发生器。第 6位1=使能速度设定。第 7位1=抱闸打开命令。第 8位1=点动 1第 9位1=点动 2第 10位 1=通过 PLC控制。（若通过 PLC给定，则此位必须设置为 1）。第 11位 无效.第 12位 1=速度控制器使能。第 13位 无效第 14位 1=抱闸关闭命令。第 15位 无效参考 START软件那么我们怎么给出正确的命令呢？看下表（默认值如下）r89815141312111098765432100110001111110在本例中，辊道的启动命令，也就是说我们控制第0位就可以。由于有两种方

13、式，我们先说第一种：无论是 DI0还是 DI1，都能启动变频，所以，P840=“DI0 or DI1的结果”在 S120变频器里，有两个内部功能块。 “与操作”和“或操作” 。.结合 CU320-2输入 / 输出端子（功能图 2120）因此，就有 P2816.000=r722.0 （DI0），P2816.001=r722.1 （DI1），P840=r2817.0根据实际要求，辊道的停止方式采用第1种（减速停车）。“控制字”的第 1位和第2位都是 1。第 2种辊道启动只通过 DI0实现，因此 P840=r722.0 就可以了。.方向的命令：对于 S120来讲，电机的运行方向是由速度给定的正负决定

14、的。（因此结合速度给定的功能图来说明功能图（3040）方向限制和换向 ，电机方向是如何给定的？）CU320-2输入 / 输出端子（功能图 2120）变频器是怎样完成启动过程的呢？也就是说，发出启动命令后，变频器是怎样执行的呢？这就要监视变频器的状态了（通过“状态字”来实现）。一般来说，.当变频器给定启动命令后，不能启动，需要看下当前的变频器状态。.3）电机速度给定以及给定的限幅速度给定的来源有很多。可以是来自“操作面板 BOP20”或“ AI ”（比如本例中的 TM31的AI1 ）或“变频器的内部固定速度”或“通过端子的多段速”或“ PROfiBUS-DP通讯”等。速度给定的目的是什么？从变频

15、器CPU运算的角度看，将我们需要的速度通过人机接口 经过选择、速度给定限幅、给定方向后作为“斜坡发生函数”的输入，然后经过“斜坡函数的运算 （加减速时间）”，其输出作为“速度控制器（PID）的给定一个过程， 进而达到控制电机的速度的目的。我们通过功能图来了解“速度给定值”是如何一步步，最终作为“速度控制器”的输入的？功能图（ 3030）主设定值 / 附加设定值。功能图（ 3040）方向限制和换向。功能图（ 3050）跳转频带和转速控制。功能图（ 3060）简单斜坡函数发生器。 （功能图（ 3070）扩展斜坡函数发生器 ）。功能图（ 3080）斜坡函数发生器选择。看功能图的顺序是：3030-30

16、40-3050-3060-3080-6030（到速度控制器）.功能图 3030功能图 3040功能图 3050功能图 3060功能图 3080功能图（ 3030）主设定值 / 附加设定值参数号默认值来源参数值含义备注P1070r1024CU320？ r1024速度主设定值P10750-不变速度附加设定参数号默认值来源参数值含义备注P10550-不变JOG 1控制字第 8位P10560-不变JOG 2控制字第 9位.P10580-不变JOG 1 速度设定值P10590-不变JOG 2 速度设定值现在我们所要解决的是如何让P1070和 CU320的 DI 关联起来。现在我们结合CU320的端子功能

17、图和 功能图 3010转速固定设定值 。3CU320-2DPDI2辊道慢速给定端子4CU320-2DPDI3辊道快速给定端子通过 CU320-2输入 / 输出端子（功能图 2120），得出 DI2（r722.2 ），DI3 （r722.3 ）从上面功能图就可以知道：（通过下表）.参数号默认值来源参数值含义备注P1070r1024r1024速度主设定值P10200r722.2（DI2） 慢速端子P10210r722.3（DI3） 快速端子P10010300rpm慢速DI2=1,DI3=0P10020600rpm快速DI2=0,DI3=1P100300rpm根据需要DI2=1,DI3=1功能图（

18、3040）方向限制和换向。参数号默认值来源参数值含义备注P11130-DI1速度设定值取反P11100-0禁止负方向P11110-0禁止正方向P106310001500设定值通道速度极限绝对值参数号默认值来源参数值含义备注P108340000-1500正转转速极限P1086-40000-0反转转速极限功能图（ 3060）简单斜坡函数发生器。.参数号默认值来源参数值含义备注P11421-不变使能设定值控制字的第 4位P11401-不变使能斜坡函数发生器控制字的第 5位P11411-不变继续斜坡函数发生器控制字的第 6位参数号默认值来源参数含义备注值P11220-不变不跨接斜坡函数发生器P1120

19、10s-5s加速时间P112110s-5s减速时间P11353s-不变OFF3快停时间功能图（ 3080）斜坡函数发生器选择。参数号默认值来源参数含义备注值P11150-不变选择斜坡函数发生器简单斜坡函数（ 4）通过 DO端子实现运行、故障、准备好等显示。.参数号默认值来源参数值含义备注CU320的DI/DO8？准备运行CU320的DI/DO9？运行CU320的DI/DO10？故障看功能图 CU320的输入 / 输出端子。功能图 2130 双向数字输入 / 输出端（ DI/DO8、 DI/DO9）。参数号默认值来源参数值含义备注P7380CU320的DI/DO8r899.1准备运行状态字P74

20、8.80不变P728.801使之为 DO8.参数号默认值来源参数值含义备注P7390CU320的DI/DO9r899.11运行状态字P748.90不变P728.901使之为 DO9功能图 2131 双向数字输入 / 输出端（ DI/DO10、DI/DO11）参数号默认值来源参数值含义备注P7400CU320的DI/DO10r2139.故障故障 / 报警状态字3P748.100不变.P728.1001使之为 DO106）速度和电流通过“ PROFIBUS-DP”通讯显示。速度 （0 - 16384 对应 0-100%参考转速） ;电流 （0 - 16384 对应参考电流）。通过视频来讲解 S12

21、0的 PROFIBUS-DP通讯。步骤和关键点如下 :A 由于 PROFIBUS-DP通讯 , 只用于从变频器读取数据, 因此“控制字”的第 10位可以不为 1。B 需要对变频器进行 PROFIBUS-DP进行通讯组态。 一是设定 PROFIBUS-DP地址，从CU320-2DP上进行硬件设置， 断电重启后，地址生效，可以通过 P918参数察看（注意： P918在控制单元里才能找到）；二是组态通讯报文，即P922参数，通过 P922参数来进行设置通讯报文， 对于 S120变频器来说， 每个设备都有通讯报文， 比如变频器、 CU320，因此，它们有个通讯设置的对应关系。这个关系要和STEP7里硬

22、件组态的顺序要一致。C 对于采用“ PROfibus-DP”通讯，有“周期循环通讯方式”和“非周期通讯方式”，因此在 STEP7里，使用的通讯块也不一样。通常情况下，我们采用“周期循环通讯”，即通过 SFC14和 SFC15来实现。由于本例中，只读取程序，因此。我们只是用“读数据块”就可以，即SFC15。D 配置完通讯组态后，还要对通讯的内容进行具体设置。通常通讯内容如下:.数据方向：从 PLC到变频器 S120。（对于 PLC来说：写指令） SFC14PPO4PLC（写）S120参数值内容第1字DB1.DBW0r20500控制字第2字DB1.DBW2r20501速度给定数据方向：从变频器 A

23、CS800到PLC。（对于 PLC来说：读指令） SFC15PPO4S120参数值PLC（读）内容第1字P20510r20890DB2.DBW0状态字第2字P20511r631DB2.DBW2实际转速第3字P20512r681DB2.DBW4电机电流第4字P20513r801DB2.DBW6电机转矩第5字P20514r2132DB2.DBW8报警字第6字P20515r2131DB2.DBW10故障字E PROFIBUS-DP通讯建立后 , 要检查和验证 , 读写的内容是否一致。从本例来说，只需读取三个字的内容：状态字、速度（频率）、电流即可。对于上面的数据，有两种方法：A P922=352SI

24、EMENS telegram352,PZD-6/6，表示写 6个字，读 6个字；B P922=999Free telegramconfigurationwith BICO，也可以表示写 6个字，读 6个字。那么哪一种最好呢？第 2种比较好，对于本例来说， 只是从变频器读数据。假设采用第 1种，那么变频器就会把启 / 停命令、方向命令，速度命令全部默认为通讯，这样就把以前通过端子设置的命令给覆盖了。所以使用第2种。为了与变频器对应，在STEP7里面进行硬件组态时，应组态为SIEMENStelegram352,PZD-6/6 。（在 STEP7硬件里的设置）。.7）从速度设定值出来，就到了“控制方式”了，控制方式不一样，电机的控制模型也就不一样。对