S120单传培训 第6章 西门子S120变频器应用3.docx
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S120单传培训第6章西门子S120变频器应用3
(三)输出辊道正反转应用
实验内容:
通过S120的PROFIBUS-DP通讯,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PROFIBUS-DP通讯实现正反转,快慢速的方法。
实验工具:
S120变频器+BOP20+CU320-2DP。
1控制要求:
(1)通过“控制字”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“速度给定字”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“控制字”实现远程故障复位。
2负载特性:
(1)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)正反转切换的时候,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
1
通讯
辊道正反转命令
2
通讯
辊道快慢速给定
4
通讯
辊道快速给定端子
5
通讯
故障复位端子
6
CU320-2DP
DO1
辊道准备好
7
CU320-2DP
DO2
辊道运行
8
CU320-2DP
DO3
辊道故障
9
通讯
辊道速度
10
通讯
辊道电流
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:
P300
D电机的铭牌数据:
P304、P305、P307、P308、P310、P311
E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。
Controlstructure:
控制方式P1300:
[0]U/fcontrolwithlinearcharacteristic
Powerunit:
Componentname:
Motor_Module_2
Componenttype:
AC-PowerModule
Orderno.:
6SL3210-1SE22-5Uxx
Ratedpower:
11kW
Ratedcurrent:
25A
Powerunitsupplementarydata:
Nofilter/choke
Adaptermodule:
CUA31
Drivesetting:
Standard(P100=0):
IECmotor(50Hz,SIunits)
Connectionvoltage(P210):
400V
Powerunitapplication(P205):
[0]Loaddutycyclewithhighoverloadforvectordrives(含重载的矢量驱动变频器)
Motor:
Motorname:
Motor_6
电机类型(P300):
[1]Inductionmotor(rotating)
Motordata:
p304[0]:
Ratedmotorvoltage380Vrms(电机额定电压P304)
p305[0]:
Ratedmotorcurrent9*9.00Arms(电机额定电流P305)
p307[0]:
Ratedmotorpower9*4.00kW(电机额定功率P307)
p308[0]:
Ratedmotorpowerfactor0.830(电机功率因数P308)
p310[0]:
Ratedmotorfrequency50.00Hz(电机额定频率P310)
p311[0]:
Ratedmotorspeed1460.0rpm(电机额定转速P311)
p335[0]:
Motorcoolingtype[0]Non-ventilated
CalculationoftheMotor/ControllerData(P340):
Nocalculation
P340=?
Motorholdingbrake:
(P1215=0)
Motorholdingbrake(P1215):
Notavailable(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:
Noencoderconfigured.
Drivefunctions:
Technologicalapplication(工艺应用P500):
[0]标准驱动(矢量)
Motoridentification(P1900):
[0]Inhibited
(注:
通过设置P340、P1900、P1960完成电机优化)。
P1900=?
(做静态辨识)
Processdataexchange(drive):
设置PROFIBUS通讯
PROFIdrivetelegram(P922):
[999]FreetelegramconfigurationwithBICO
Importantparameters:
P922=?
(设置PROFIBUS-DP通讯:
PPO4)
Currentlimit:
13.50Arms(电机最大电流P640)
Minimumspeed:
0.000rpm(电机最小转速P1080)
Maximumspeed:
1500.000rpm(电机最大转速P1082)
Ramp-uptime:
10.000s(加速时间P1120)
Ramp-downtime:
10.000s(减速时间P1121)
Ramp-downtimew.OFF33.000s(快停时间P1135)
(2)所有的命令以及速度和电流等通过“PROFIBUS-DP”通讯显示。
因此,我们首先要设置“PROFIBUS-DP”通讯。
步骤和关键点如下:
A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里硬件组态的顺序要一致。
组态的通讯报文有两种:
P922=[352]SIEMENStelegram352,PZD-6/6,表示写6个字,读6个字;
P922=[999]FreetelegramconfigurationwithBICO,也可以表示写6个字,读6个字。
那么哪一种最好呢?
若采用第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,直接使用即可。
若采用第2种,需要根据实际情况,进行组态。
所以,如果全部使用通讯控制变频器,采用第1种比较好。
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)。
当采用第1种通讯报文后,默认的写或读的数据如下:
数据方向:
从PLC到变频器S120。
(对于PLC来说:
写指令)SFC14
PPO4
PLC(写)
S120
参数值
内容
第1字
DB1.DBW0
r2050[0]
控制字
第2字
DB1.DBW2
r2050[1]
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
P2051[0]
r2089[0]
DB2.DBW0
状态字
第2字
P2051[1]
r63[1]
DB2.DBW2
实际转速
第3字
P2051[2]
r68[1]
DB2.DBW4
电机电流
第4字
P2051[3]
r80[1]
DB2.DBW6
电机转矩
第5字
P2051[4]
r2132
DB2.DBW8
报警字
第6字
P2051[5]
r2131
DB2.DBW10
故障字
从上面我们可以看出,这正是我们所需要的数据。
应根据实际情况,来选择合适的通讯报文,即合理选择P922的参数值。
那么控制字和给定字在变频器里是如何生效的呢?
(当选取后,变频器的启停方向命令以及速度给定,也就固定了)。
先看下控制字,参考功能图2501(控制字,顺序控制)
参数号
来源
参数值
含义
在程序中,每位设置值如下
P840[0]
通讯
r2090.0
第0位
启动1,停止0
P844[0]
通讯
r2090.1
第1位
1
P848[0]
r2090.2
第2位
1
P848[0]
r2090.3
第3位
1
P848[0]
r2090.4
第4位
1
P848[0]
r2090.5
第5位
1
P848[0]
r2090.6
第6位
1
P848[0]
0
第7位
0
P848[0]
0
第8位
0
P848[0]
0
第9位
0
P848[0]
r2090.10
第10位
1
P848[0]
1
第12位
1
0
第14位
0
其它位为0
因此,启动字为2#100_0111_1111(第12位和第14位为固定值,不用管),变为WORD是16#47F;同样的停止字为2#100_0111_1110,变为WORD是16#47E。
r898
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
r898
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
参考功能图2546(控制字,故障/报警),故障复位通过“通讯”实现的,设置为P2103[0]=r2090.7
B为了保证PLC给变频器的命令有效,“控制字”的第10位可以必须为1。
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。
DPROFIBUS-DP通讯建立后,要检查和验证,读写的内容是否一致,通过STARTER软件查看。
(3)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。
参考功能图2501(控制字,顺序控制)和功能图2546(控制字,故障/报警)
前面已有叙述,这里不再详细说明。
(4)电机速度给定以及给定的限幅
本例的速度给定的来自“PROfiBUS-DP通讯”。
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
P1070
r1024
通讯
?
r2050[1]
速度主设定值
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
P1113
0
通讯
r2090.11
速度设定值取反
P1110
0
------
0
禁止负方向
P1111
0
------
0
禁止正方向
P1063
1000
1500
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
P1083
40000
------
1500
正转转速极限
P1086
-40000
------
-1500
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
P1142
1
通讯
r2090.6
使能设定值
控制字的第4位
P1140
1
通讯
r2090.4
使能斜坡函数发生器
控制字的第5位
P1141
1
通讯
r2090.5
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
P1122
0
------
不变
不跨接斜坡函数发生器
P1120
10s
------
5s
加速时间
P1121
10s
------
5s
减速时间
P1135
3s
------
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
P1115
0
------
不变
选择斜坡函数发生器
简单斜坡函数
(5)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
P738
0
CU320的DI/DO8
r899.1
准备运行
状态字
P748.8
0
不变
P728.8
0
1
使之为DO8
参数号
默认值
来源
参数值
含义
备注
P739
0
CU320的DI/DO9
r899.11
运行
状态字
P748.9
0
不变
P728.9
0
1
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
P740
0
CU320的DI/DO10
r2139.3
故障
故障/报警状态字
P748.10
0
不变
P728.10
0
1
使之为DO10
(6)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COPYRAMTOROM确保变频参数再次上电不丢失。
(10)使用STARTER软件备份参数。
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