S120单传培训 第6章 西门子S120变频器应用2.docx

1、S120单传培训 第6章 西门子S120变频器应用2 （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-DP模块。1 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。2 负载特性：（1）可以

2、朝两个方向转动；（2）启动时间/停车时间短；（3）停车方式采用减速停车方式；（4）启动响应要快。3 控制原理图4 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1CU320-2DP DI0辊道正转命令2CU320-2DP DI1辊道反转命令3CU320-2DP DI2辊道慢速给定端子4CU320-2DP DI3辊道快速给定端子5CU320-2DP DI4故障复位端子6CU320-2DP DO1辊道准备好7CU320-2DP DO2辊道运行8CU320-2DP DO3辊道故障9CU320-2DP 通讯辊道速度10CU320-2DP 通讯辊道电流对于

3、辊DI0（辊道正传：1=启动，0=停止），DI1（辊道反转）； DI0(辊道启动/停止：1=启动，0=停止），DI1 （辊道方向：0=正向，1=反向）5 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：P1300 C 电机的类型：

4、P300D 电机的铭牌数据：P304 、P305、P307、P308、P310、P311E 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_2 Component type: AC-Power Module Order no.: 6SL3210-1SE22-5Uxx Rated power: 11 kW Rated curren

5、t: 25 APower unit supplementary data: No filter/choke Adapter module: CUA31Drive setting: Standard（P100=0）: IEC motor (50Hz, SI units) Connection voltage（P210）: 400 V Power unit application（P205）: 0 Load duty cycle with high overload for vector drives （含重载的矢量驱动变频器）Motor: Motor name: Motor_6 电机类型（P30

6、0）: 1 Induction motor (rotating)Motor data: p3040: Rated motor voltage 380 Vrms（电机额定电压P304） p3050: Rated motor current 9*9.00 Arms（电机额定电流P305） p3070: Rated motor power 9*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: Rate

7、d motor speed 1460.0 rpm（电机额定转速P311） p3350: 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:

8、Technological application（工艺应用P500）: 0 标准驱动（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 with BICOImportant parameters:P922=？（设置PROFIBUS-DP通讯：PPO4） Curren

9、t limit: 13.50 Arms（电机最大电流P640） Minimum speed: 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：

10、A 功能图 2501（控制字，顺序控制） B 功能图 2546（控制字，故障/报警）我们先看功能图 2546（控制字，故障/报警），序号位数含义1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。2第10位外部报警1。当P2112=1时，无报警；当P2112=0时，报警；3第11位外部报警2。当P2116=1时，无报警；当P2116=0时，报警；4第12位外部报警3。当P2117=1时，无报警；当P2117=0时，报警；5第13位外部故障1。当P2106=1时，无故障；当P2106=0时，故障；6第14位外部故障2。当P2107=1时，无故障；当

11、P2107=0时，故障；7第15位外部故障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第0位1=ON，0=OFF1 。当P840=1（ON），当P840=0（OFF），2第1位1=正常（启动条件），0=OFF2 。此位由1变为0时,电机自由停车。3第2位1=正常（启动条件），0=OFF3 。此位由1变为0时,电机快速停车。4第3位1=使能操

12、作。5第4位1=使能斜坡发生器。P1140=16第5位1=冻结斜坡发生器。7第6位1=使能速度设定。8第7位1=抱闸打开命令。9第8位1=点动110第9位1=点动211第10位1=通过PLC控制。（若通过PLC给定，则此位必须设置为1）。12第11位无效13第12位1=速度控制器使能。14第13位无效15第14位1=抱闸关闭命令。16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。由于有两种方式，我们先说第一种：无论是DI0还是D

13、I1，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

14、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

15、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：3030-3040-3050-3060-3080-6030（到速度控制器）功能图3030 功能图3040 功能图3050 功能图30

16、60 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的端子功能图和功能图3010转速固定设定值。3CU320-2DP DI2辊道慢速给定端子4CU320-2DP DI3辊道快速给定端子通过CU320-2

17、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（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P106310001

18、500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值含义备注P11220-不变不跨接斜坡函数发生器P112010s-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值含义备注P11150-不变

19、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P748.80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

20、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/DO10r2139.3故障故障/报警状态字P748.100不变P728.1001使之为DO10（6）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S120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PROFIB

21、US-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

22、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）SFC14PPO4 PLC（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ACS800到PLC。（对于PLC来说：读指令）SFC15 PPO4 S120 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P20513r

23、801DB2.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=352SIEMENS telegram352,PZD-6/6，表示写6个字，读6个字；B P922=999 Free telegram configuration with 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

24、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SIEMENS telegram352,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。对于辊道来说，就成了下图。对于V/F控制方式来说，也有好几种，选取合适的V方式。（8）设定传动运行时的频率、电流和转矩的限幅值。（9）设置电机保护参数。（可以编程的）6 总结详细的参数设定，生成参数表格。7 上电调试整个变频系统，对参数

25、进一步优化和调整。（1）检查变频器元器件型号正确，外观没有损坏。（2）确保整个主回路和控制回路的线路准确无误。杜绝接地、接线错误、接线不良、短路等情况发生。（3）测量电机绝缘，确保电机以及电机电缆良好；。给变频器上电，确认变频器上电正常；（4）输入电机铭牌参数以及“标量”方式，通过控制盘启动电机，点动运行，先判断电机方向，若方向不对，更换电机电缆的相序，确保电机是正向运行，在保证电机正向和电机温度正常的前提下，优化电机。（5）优化完电机后，将所有功能参数写入，启动电机，采用逐渐升速方法，升速运行，记录电流和转速。（6）最好用STARTER软件记录设备曲线，以便以后发生故障分析。（7）采用快速减速（将减速时间设置小一些），或采用从正向最大速度到反向最大速度，确认制动斩波器和制动电阻是否工作。（8）对所有的变频器的功能要一一测试。（9）在调试完变频器后，执行COPY RAM TO ROM确保变频参数再次上电不丢失。（10）使用STARTER软件备份参数。