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詳細介紹
西門子6SL3210-1SE11-7UA0
6SL3210-1SE11-7UA0 SINAMICS S120 變頻器 功率模塊 PM340 輸入：380-480V 三相交流,，50/60Hz 輸出：3 相交流 1.7A(0.55kW) 結(jié)構(gòu)形式：塊大小 組件 FSA 內(nèi)部風冷 |
優(yōu)點
新型SITOP PSU8600的優(yōu)點如下：這款三廂電源設(shè)備輸出大電流為40A、擁有4路可獨立監(jiān)控的輸出端,，寬度僅125mm,，特別節(jié)省空間。每路輸出電流閾值可以設(shè)置在0.5-10A之間,，輸出電壓可以設(shè)置在12-28V之間,。通過連接器（System Clip Link）,無需額外布線，用戶即可通過增加多達三個可提供多路輸出的模塊以及兩個緩沖模塊,，來擴展SITOP PSU8600模塊化系統(tǒng)中的電源,。這使得應用系統(tǒng)可以承受長達600ms的外電網(wǎng)短時故障，從而避免造成進一步的損失,。
因為能集成到TIA博途中,，工程、組態(tài)和操作等都得以大幅簡化,。用戶可以通過集成的Profinet接口獲取廣泛的電源運行和診斷信息,。這些信息可直接通過Simatic S7得到評估，并顯示在WinCC界面中,。適用于Simatic控制器的標準化S7功能塊及現(xiàn)成的WinCC面板軟件包均可免費下載并快速整合到用戶程序中,。
集成的狀態(tài)監(jiān)測功能可提供電源的各種運行狀態(tài)信息,，從而及早為用戶提供輸出過載、溫度超限,、系統(tǒng)過載或電源故障等預警,。這使用戶可以及時采取預防措施，避免故障發(fā)生,，提高可用性,。此外，眾多功能還支持高校的電源管理,，包括實際電流和電壓值的捕獲,、通過Profienergy對輸出端進行獨立的開/關(guān)切換（如在設(shè)備閑置期），以及與電源管理系統(tǒng)的*集成,。
1. 概述
西門子驅(qū)動裝置（SIMOVERT MasterDrives VC,，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有與驅(qū)動基本應用有關(guān)的功能外，還具有強大的通訊功能,。驅(qū)動通訊可以分為三種方式：
? PROFIBUS DP協(xié)議
? USS協(xié)議
? SIMOLINK協(xié)議（一般用來代替Peer to Peer協(xié)議,，實現(xiàn)從站到從站的通訊）
PROFIBUS DP和USS協(xié)議屬于主/從通訊，需要有PLC作為主站,，驅(qū)動裝置作為從站,。
USS協(xié)議的主要優(yōu)點是，其接口集成在基本裝置中,，不需要額外費用,；主要缺點是通訊速度慢，只有基本通訊功能（PKW+PZD）,，多31個從站,。
PROFIBUS DP協(xié)議的主要優(yōu)點是，通訊速度快,，除了基本功能之外還有一些附加功能（例如：非循環(huán)通訊,，交叉通訊），站點數(shù)更多,；主要缺點是需要另外購買作為選件的通訊模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）,。
SIMOLINK協(xié)議（代替Peer to Peer協(xié)議）主要用來實現(xiàn)驅(qū)動裝置與驅(qū)動裝置之間的通訊。SIMOLINK協(xié)議也可以是主/從通訊,，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D,。
這里我們主要介紹S7 PLC與驅(qū)動裝置采用PROFIBUS DP協(xié)議進行通訊。
采用PROFIBUS DP協(xié)議通訊時,，既可以利用STEP 7本身提供的功能,，也可以使用TIA軟件Drive ES。
本文檔只介紹STEP 7本身提供的功能。有關(guān)Drive ES的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹,。
（關(guān)于 DriveES，可以參加西門子自動化與驅(qū)動培訓中心的培訓課程D2403）
2. *條件
下面以S7-300 PLC與MasterDrives CUVC變頻器的通訊為例：
主站：S7-300 CPU315-2DP可編程序控制器
從站：MasterDrives CUVC變頻器 + CBP2 通訊模板
編程裝置：PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口（MPI Adapter 或CP5611卡）
裝有STEP 7 V5.4 的PC機用于S7 CPU315-2DP的硬件組態(tài)與編程,，通過MPI電纜與CPU315-2DP的MPI接口連接,，用于硬件組態(tài)數(shù)據(jù)及程序的下載。CPU315-2DP的DP接口通過PROBIBUS 電纜與CUVC 變頻器的CBP2 上的DP 接口連接,，用于S7-300 與變頻器的通訊,。
網(wǎng)絡(luò)連接如圖1 所示。
圖1：PC機,、CPU315-2DP 與驅(qū)動裝置的連接
3. 硬件組態(tài)
3.1. 新建項目
在SIMATIC Manager 中新建一個項目,，名稱為Drives_Comm。如圖2 所示,。
圖2：新建項目,，名稱為Drives_Comm
3.2. 插入一個S7-300 主站
在項目名稱Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station，如圖3 所示,。
圖3：在項目下插入一個S7-300 站
接下來對該站進行硬件組態(tài)：從硬件組態(tài)目錄中依次插入機架,、電源、CPU,，設(shè)置CPU上PROFIBUS DP 接口的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（可采用缺省設(shè)置,，即：地址2，高地址126,，波特率1.5 Mbps,，協(xié)議DP）。如圖4 所示,。
圖4：設(shè)置CPU 上PROFIBUS DP 接口的參數(shù)
按OK 鍵確認后得到主站的組態(tài)結(jié)果,，如圖5所示。
西門子6SL3210-1SE11-7UA0
圖5：主站的組態(tài)
3.3 插入一個MASTERDRIVE 從站
在PROFIBUS(1): DP master system (1) 總線上掛上MasterDrives 從站,。
從站路徑為：PROFIBUS DP >
SIMOVERT >
MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 或
MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1
MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 與MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的區(qū)別是,，前者只能按照PPO 類型選擇報文結(jié)構(gòu)（即CBP 功能：循環(huán)通訊），后者還能選擇更多的報文結(jié)構(gòu),，以配合CBP2 的一些擴展功能（DPV1功能）,。
（關(guān)于CBP2 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第7 部分）
（關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板的報文結(jié)構(gòu)參見下面第8 部分）
選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為從站，地址設(shè)成3,。如圖6 所示,。
圖6：選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為3 號站
3.4. 在從站中插入“模板”
在驅(qū)動裝置從站中插入類似于ET 200M 從站中的模板，以確定報文結(jié)構(gòu),。
將右邊窗口硬件目錄中MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD插入左下窗口中的*行（Slot 1）,。該選項共占兩行。意思是：PPO類型3，即：0個字參數(shù)數(shù)據(jù)（又叫PKW）,，2 個字過程數(shù)據(jù)（又叫PZD）,。參數(shù)數(shù)據(jù)用于PLC 讀/寫變頻器的參數(shù)，過程數(shù)據(jù)用于PLC 控制和監(jiān)視生產(chǎn)過程,。0 個字參數(shù)數(shù)據(jù)表示PLC 不能讀/寫驅(qū)動裝置的參數(shù),，參數(shù)數(shù)據(jù)也不占用S7 的外設(shè)地址；2 個字過程數(shù)據(jù)表示PLC 和驅(qū)動裝置交換2 個字過程數(shù)據(jù),，各占用S7-300 PLC 四個字節(jié)的外設(shè)地址,。地址范圍是輸入字節(jié)256 - 259，輸出字節(jié)256 -259,。如圖7 所示,。
通常S7 傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字是控制字，第2 個字是頻率設(shè)定值,；驅(qū)動裝置傳送到S7的第1 個字是狀態(tài)字,，第2 個字是頻率實際值。這是簡單的應用,。
(關(guān)于CBP2 模板的其他選項的含義參見下面第7 部分)
(關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板選項的含義參見下面第8 部分)
圖7：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址
3.5 查看從站中“模板”的屬性
雙擊左下窗口中的第二行（Slot 2）,，打開其屬性。如圖8 所示,。
圖8：驅(qū)動裝置的輸入/輸出地址的屬性
屬性中給出驅(qū)動裝置占用S7-300 PLC 外設(shè)地址的情況,，包括：輸出/輸入地址，長度,，單位,，連續(xù)性范圍。這里除了地址之外,，其他屬性都是由PPO3 決定的,，只能讀，不能改寫,。
| 提示： | ||||||
| 長度： | MASTERDRIVES/DC MASTER： | 大 16 個字 | ||||
| MICROMASTER 420： | 大 4 個字 | |||||
| MICROMASTER 430/440： | 大 8 個字 | |||||
| 單位： | Words（字） | |||||
| 連續(xù)性范圍： | Unit | 以字為單位傳送 | ||||
| Total length | 所有字一起傳送 | |||||
當字長不大于 2 或選擇“以字為單位傳送”時：用 MOVE 指令（L/T 指令）編程
當字長大于 2 且選擇“所有字一起傳送”時：用 SFC14/15 編程
4. 編程
根據(jù)前面的組態(tài),，由于輸入/輸出各占四個字節(jié)，可以使用兩次MOVE 指令（L/T 指令）,。由于程序簡單,，程序可以直接編寫在OB1 中。數(shù)據(jù)從MB0 - MB3（即：MW0和MW2）寫入驅(qū)動裝置,，從驅(qū)動裝置讀回的數(shù)據(jù)放入MB4 - MB7（即：MW4和MW6）,。如圖9所示。
圖9：PLC程序
傳送到驅(qū)動裝置的第1 個字（MW0）是控制字（控制指令）：
當 MW0 = 0000 0100 0000 0000 B = 0400 H 時,，驅(qū)動裝置處于運行準備狀態(tài),；
當 MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 時,，驅(qū)動裝置進入運行狀態(tài)1）
1） 相應于第5部分參數(shù)設(shè)置，PLC 只控制驅(qū)動裝置起/停,。若要傳送所有指令應設(shè)置：
MW0 = 1001 1100 0111 1110 B（9C7EH）<-> 運行準備
MW0 = 1001 1100 0111 1111 B（9C7FH）<-> 運行
同時設(shè)置：P555~P575 = 3101~3115
傳送到驅(qū)動裝置的第2 個字（MW2）是頻率設(shè)定值：
當MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D 時,，相當于50Hz。
5. 參數(shù)設(shè)置
在驅(qū)動裝置側(cè),，驅(qū)動裝置應處于可以運行的狀態(tài),。為了實現(xiàn)與PLC 之間的通訊，以及從PLC 接收起/停指令和設(shè)定值,，向PLC 傳送狀態(tài)字（驅(qū)動裝置狀態(tài)）和實際值，應如下更改參數(shù)：
| P918.01 = 3（缺省設(shè)置） | 驅(qū)動裝置地址（即：站號） | ||||
| P554.01 = 3100 | 起/停指令（ON/OFF1） | ||||
| P443.01 = 3002 | 頻率設(shè)定值（Setpoint） | ||||
| P734.01 = 32 | 狀態(tài)字1（Status Word1） | ||||
| P734.02 = 148 | 頻率實際值（Actual Value） | ||||
參數(shù)設(shè)置可以通過操作面板PMU,，也可以通過DriveMonitor 軟件進行,。
6. 測試
啟動STEP 7的Monitor/Modify Variables 功能，填寫變量,。如圖10 所示,。
圖10：用監(jiān)視和修改變量功能控制驅(qū)動裝置起動和調(diào)速
當控制字（Control Word1）為W#16#0400 時，驅(qū)動裝置應顯示O009,，表示運行準備狀態(tài),。將控制字從W#16#0400 改成W#16#0401 時，驅(qū)動裝置起動,。除了狀態(tài)字（Status Word1）會發(fā)生變化外,，速度實際值（Actual Value）也會逐漸上升，上升速度取決于參數(shù)P462.01 的數(shù)值,，后達到W#16#4000（50Hz）,。狀態(tài)字的含義如圖11 所示。其中Bit 2 表示運行狀態(tài),。將控制字改回W#16#0400 時,，驅(qū)動裝置首先減速，減速時間取決于P464.01 的數(shù)值,，然后停止運行,。
德國在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域處于優(yōu)秀地位。在電力矩陣中,，可再生能源發(fā)電也正在發(fā)揮日益重要的作用,。盡管如此，專家仍在仔細考慮,，哪種市場模式適合能源轉(zhuǎn)型,。不過，在這方面的一大技術(shù)挑戰(zhàn),，即平衡風電和太陽能發(fā)電所造成的電力波動,，可能很快就會得以解決。研究項目Kombikraftwerk 2表明，即便上網(wǎng)電力全部來自可再生能源發(fā)電,，德國的電網(wǎng)也能穩(wěn)定運行,。項目合作伙伴（包括西門子中央研究院）還指出，如果太陽能,、風能與生物質(zhì)發(fā)電廠能夠彼此連接,，形成一個以智能方式控制的電廠，將有助于系統(tǒng)穩(wěn)定,。
除風能,、太陽能、生物質(zhì)能和地熱電廠外,，水電站,、抽水蓄能電站和電轉(zhuǎn)氣設(shè)施也是項目方案的重要組成部分。剩余電力用于電解,，產(chǎn)生氫氣,，而氫氣與從火力發(fā)電廠的廢氣中分離的二氧化碳結(jié)合，形成甲烷,，然后送入公共燃氣管網(wǎng),。每當出現(xiàn)電力瓶頸，燃氣電廠即可利用這種甲烷來生產(chǎn)電力,。根據(jù)天氣數(shù)據(jù)和用電數(shù)據(jù),，能夠極為詳細地模擬計算出一年中每小時的電力供需量，并確定如何在電網(wǎng)中傳輸電力,。
電網(wǎng)頻率和電壓必須保持穩(wěn)定,，目的是防止停電。因此,，電廠需要提供能夠應對這種情況的電力,。為了在發(fā)生頻率和電壓變化的情況下保證電力儲備，風電機組葉片的設(shè)置要進行調(diào)整,，以降低輸出功率,，并且需要使用將電力送入電網(wǎng)的逆變器，對光伏電站發(fā)電量加以限制,。模擬試驗和現(xiàn)場測試表明,，由可再生能源、燃氣輪機和儲能系統(tǒng)組成的聯(lián)合電廠可在短短幾秒之內(nèi)提供所需的電力,。
西門子的專家們就如何更經(jīng)濟地建設(shè)電解廠和沼氣電站進行了優(yōu)化計算,，并確定了電網(wǎng)的擴張幅度。此外,，他們還計算出了每個瞬間和每個位置的電網(wǎng)電量,，并通過與漢諾威大學的合作研究,，得出所需的無功控制功率。這樣,，他們能夠詳細描繪出如何在長達一年的時間內(nèi)讓電網(wǎng)始終保持穩(wěn)定,。
除西門子外，為期三年的Kombikraftwerk 2項目合作伙伴還包括德國氣象服務(wù)局,、Enercon公司,、弗勞恩霍夫風能及能源系統(tǒng)技術(shù)（IWES）研究所、?kobit,、漢諾威萊布尼茲大學,、SMA太陽能技術(shù)公司、SolarWorld和德國可再生能源機構(gòu),。
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