西門(mén)子6FC5410-0AY00-0AA0上海盟疆自動(dòng)化（shimu）優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品; PLC ,、屏、變頻器,、電纜及通訊卡、數(shù)控、網(wǎng)絡(luò)接頭、伺服驅(qū)動(dòng),、 凡在公司采購(gòu)西門(mén)子產(chǎn)品，均可質(zhì)保
一年,，假一罰十,，以客戶(hù)的需求為宗旨 , 以誠(chéng)為本 , 精益求精是專(zhuān)業(yè)從事西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品銷(xiāo)售和集成的優(yōu)良企業(yè)。

西門(mén)子6FC5410-0AY00-0AA0

 

6FC5410-0AY00-0AA0

SINUMERIK 810DE 燈 CCU1 模塊 帶系統(tǒng)軟件（出口） 僅能訂購(gòu) 具有單獨(dú)許可的包

 

 

 

．控制系統(tǒng)原理和接線(xiàn)圖

下圖是本例中所使用的原理和接線(xiàn)圖,。

圖1:控制系統(tǒng)原理和接線(xiàn)圖

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類(lèi)型的CPU：
1）S7-1211C CPU,。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU,。
這三種類(lèi)型的CPU都可以使用USS通信協(xié)議通過(guò)通信模塊CM1241 RS485來(lái)實(shí)現(xiàn)S7-1200與G120變頻器的通信,。

本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

本例中使用的G120變頻器硬件為：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)

3．軟件需求

1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．組態(tài)

我們通過(guò)下述的實(shí)際操作來(lái)介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和G120變頻器的USS通信。

4. 1 PLC 硬件組態(tài)

首先在Step7 Basic V10.5中建立一個(gè)項(xiàng)目,，如圖1所示,。

圖2： 新建S7 1200項(xiàng)目

在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241 RS485模塊,，如圖2所示,。

圖3： S7 1200硬件配置

在CPU的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址,，建立PG與PLC的連接,，如下圖所示。

圖4： S7 1200 IP地址的設(shè)置

4. 2 G120參數(shù)設(shè)置

變頻器的參數(shù)設(shè)置如下表所示,。

序號(hào)	功能	參數(shù)	設(shè)定值
1	工廠(chǎng)設(shè)置復(fù)位	P0010	30
2	工廠(chǎng)設(shè)置復(fù)位	P970	1
3	快速啟動(dòng)設(shè)置	P0010	1
4	電機(jī)額定電壓	P0304	380V
5	電機(jī)額定功率	P0307	5.5KW
6	電機(jī)額定頻率	P0310	50Hz
7	電機(jī)額定轉(zhuǎn)速	P0311	1350r/min
8	USS命令源	P0700	5
9	頻率設(shè)定源	P01000	5
10	小電機(jī)頻率	P1080	0.0Hz
11	大電機(jī)頻率	P1081	50.0Hz
12	啟動(dòng)斜坡時(shí)間	P1120	10.0S
13	延遲斜坡時(shí)間	P1121	10.0S
14	結(jié)束快速啟動(dòng)設(shè)置	P3900	1
15	激活專(zhuān)家模式	P0003	3
16	參考頻率	P2000	50.0Hz
17	USS數(shù)據(jù)傳輸速度	P2010	9
18	USS從站地址	P2011	1
19	USS PZD長(zhǎng)度	P2012	2
20	USS PKW長(zhǎng)度	P2013	4
21	通信監(jiān)控	P2014	0
22	在E2PROM 保存數(shù)據(jù)	P0971	1
23	激活專(zhuān)家模式	P0003	3
24	激活參數(shù)模式	P0010	30
25	從G120中傳輸參數(shù)到BOP	P0802	1

表1 ：G120變頻器的參數(shù)設(shè)置

注意：表1中的17,，18，19,，20 這四項(xiàng)參數(shù)值的設(shè)置必須使PLC的參數(shù)值與變頻器的參數(shù)值相*。而19,，20這兩個(gè)參數(shù)值必須設(shè)置成如表1中的值,，否則有可能變頻器與S7-1200通信有如下問(wèn)題：可能不能讀出從變頻器反饋回來(lái)的參數(shù)值。

5．USS通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)

5. 1 S7 1200 PLC與G120 通過(guò)USS通信的基本原理

S7 1200提供了的USS庫(kù)進(jìn)行USS通信,，如下圖所示：

西門(mén)子6FC5410-0AY00-0AA0

圖5： S7 1200 的USS庫(kù)

        USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊,，接受變頻器的信息和控制變頻器的指令都是通過(guò)這個(gè)功能快來(lái)完成的。必須在主 OB中調(diào)用,，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用,。
        USS_PORT功能塊是S7-1200與變頻器USS通信的接口,主要設(shè)置通信的接口參數(shù)?？稍谥鱋B或中斷OB中調(diào)用,。
        USS_RPM功能塊是通過(guò)USS通信讀取變頻器的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用,。
        USS_WPM功能塊是通過(guò)USS通信設(shè)置變頻器的參數(shù),。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用,。

這些功能塊與變頻器之間的控制關(guān)系如下圖所示：

圖6： USS 通信功能塊與變頻器的控制關(guān)系

        USS_DRV功能塊通過(guò)USS_DRV_DB數(shù)據(jù)塊實(shí)現(xiàn)與USS_PORT功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送,，而USS_PORT功能塊是S7-1200 PLC CM1241 RS485模塊與變頻器之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與變頻器的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的,。

        每個(gè)S7-1200 CPU多可帶3個(gè)通信模塊,，而每個(gè)CM1241 RS485通信模塊多支持16個(gè)變頻器。因此用戶(hù)在一個(gè)S7-1200 CPU中多可建立3個(gè)USS網(wǎng)絡(luò),，而每個(gè)USS網(wǎng)絡(luò)多支持16個(gè)變頻器,，總共多支持48個(gè)USS變頻器。

5. 2 S7 1200 PLC進(jìn)行USS通信的編程

1．USS通信接口參數(shù)功能塊的編程
USS通信接口參數(shù)功能塊的編程如下圖所示,。

圖7： USS通信接口參數(shù)功能塊的編程

USS_PORT功能塊用來(lái)處理USS網(wǎng)絡(luò)上的通信,，它是S71200 CPU與變頻器的通信借口。每個(gè)CM1241 RS485模塊有且必須有一個(gè)USS_PORT功能塊,。

PORT：指的是通過(guò)哪個(gè)通信模塊進(jìn)行USS通信,。
BAUD：指的是和變頻器進(jìn)行通行的速率。 變頻器的參數(shù)P2010種進(jìn)行設(shè)置,。
USS_DB：指的是和變頻器通信時(shí)的USS數(shù)據(jù)塊,。每個(gè)通信模塊多可以有16個(gè)USS數(shù)據(jù)塊，每個(gè)CPU多可以有48個(gè)USS數(shù)據(jù)塊,，具體的通信情況要和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相聯(lián)系,。每個(gè)變頻器與S7-1200進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)塊是一的。
ERROR：輸出錯(cuò)誤,。
STATUS：掃描或初始化的狀態(tài),。
S7-1200 PLC與變頻器的通信是與它本身的掃描周期不同步的，在完成一次與變頻器的通信事件之前,，S7-1200通常完成了多個(gè)掃描,。
USS_PORT通信的時(shí)間間隔是S7-1200與變頻器通信所需要的時(shí)間，不同的通信波特率對(duì)應(yīng)的不同的USS_PORT通信間隔時(shí)間,。下圖列出了不同的波特率對(duì)應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時(shí)間,。

圖8：不同的波特率對(duì)應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時(shí)間

        USS_PORT在發(fā)生通信錯(cuò)誤時(shí)，通常進(jìn)行3次嘗試來(lái)完成通信事件,，那么S7-1200與變頻器通信的時(shí)間就是USS_PORT發(fā)生通信超時(shí)的時(shí)間間隔,。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT與變頻器通信的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)大于小的調(diào)用時(shí)間間隔,，即大于36.1Ms而小于109Ms,。S7-1200 USS 協(xié)議庫(kù)默認(rèn)的通信錯(cuò)誤超時(shí)嘗試次數(shù)是2次,。
        基于以上的USS_PORT通信時(shí)間的處理，我們建議在循環(huán)中斷OB塊中調(diào)用USS_PORT通信功能塊,。在建立循環(huán)中斷OB塊時(shí),，我們可以設(shè)置循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間，以滿(mǎn)足通信的要求,。循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置如下圖所示：

圖9：循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置

1                     SINAMICS G120的效率優(yōu)化功能

什么是效率優(yōu)化

效率優(yōu)化是在矢量控制中負(fù)載較輕時(shí),，為提高電機(jī)效率，降低電機(jī)勵(lì)磁損耗而采取的弱磁控制,?？梢越档碗姍C(jī)損耗，減少電機(jī)噪聲,。

 

效率優(yōu)化適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載或輕載應(yīng)用,，與V/F控制中的ECO功能類(lèi)似，目的均為降低電機(jī)磁通,，提高電機(jī)效率

圖1 效率優(yōu)化曲線(xiàn)

G120的效率優(yōu)化功能

與效率優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)如下表所示：

P1570	磁通設(shè)定值 / 磁通設(shè)定值
P1580	效率優(yōu)化 / 效率優(yōu)化

 

表1 與效率優(yōu)化有關(guān)的參數(shù)  

圖2 效率優(yōu)化部分的功能圖

從功能圖可以看出：在弱磁段,，經(jīng)過(guò)P1580修改的磁通與弱磁控制器輸出的值是二者取小的關(guān)系。

當(dāng)P1580=0時(shí),，效率優(yōu)化功能禁用,，如圖3。

圖3 效率優(yōu)化未激活時(shí)的磁通變化

1段轉(zhuǎn)速為1000rpm/min,；2段轉(zhuǎn)速為1800rpm/min,，紫色曲線(xiàn)為磁通

從曲線(xiàn)可以看出，如果不使能效率優(yōu)化功能,，在恒轉(zhuǎn)矩段,，磁通r84=100%

在恒功率段，磁通按照弱磁曲線(xiàn)降低,，在1800rpm/min時(shí),，磁通為90%*P1570

 

 

當(dāng)P1580≠0時(shí)，變頻器按照上圖實(shí)現(xiàn)不同的效率優(yōu)化效果,，如圖4,。          

圖4 效率優(yōu)化激活時(shí)（P1580=10%）的磁通變化  

1段轉(zhuǎn)速為1000rpm/min，2段轉(zhuǎn)速為1800rpm/min,，紫色曲線(xiàn)為磁通

從曲線(xiàn)可以看出，如果使能效率優(yōu)化功能之后,，

在恒轉(zhuǎn)矩段,，磁通經(jīng)過(guò)按照?qǐng)D2-1的曲線(xiàn)優(yōu)化之后為95%*P1570。

在恒功率段,，經(jīng)過(guò)P1580優(yōu)化后的磁通要高于弱磁控制器輸出的磁通,，因此磁通為90%*P1570

效率優(yōu)化功能總結(jié)

l  效率優(yōu)化功能可以降低不*負(fù)載范圍內(nèi)的電機(jī)損耗 ,，減少電機(jī)發(fā)出的噪音

l  效率優(yōu)化是一種主動(dòng)弱磁的手段，以達(dá)到節(jié)能效果

l  只有在動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求較低的應(yīng)用中,，例如：水泵和風(fēng)機(jī),，才推薦使用該功能。

l  效率優(yōu)化功能優(yōu)化后的磁通量會(huì)與弱磁控制器輸出的磁通量比較,，較小的值起作用

l  效率優(yōu)化功能會(huì)對(duì)弱磁產(chǎn)生影響,，推后進(jìn)入恒功率段的點(diǎn)

S7200SMARTCPU模塊    
6ES7 288-1SR20-0AA0 CPU SR20 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出,，220VAC供電,，12輸入/8輸出
6ES7 288-1SR40-0AA0 CPU SR40 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出,，220VAC供電,，24輸入/16輸出
6ES7 288-1ST40-0AA0 CPU ST40 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，晶體管輸出,，24VDC供電,，24輸入/16輸出
6ES7 288-1SR60-0AA0 CPU SR60 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出,，220VAC供電,，36輸入/24輸出
6ES7 288-1ST60-0AA0 CPU ST60 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，晶體管輸出,，24VDC供電,，36輸入/24輸出
6ES7 288-1CR40-0AA0 CPU CR40 經(jīng)濟(jì)型CPU模塊，繼電器輸出,，220VAC供電,，24輸入/16輸出
S7200SMART數(shù)字量擴(kuò)展模塊    
6ES7 288-2DE08-0AA0 EM DI08 數(shù)字量輸入模塊，8×24VDC輸入
6ES7 288-2DR08-0AA0 EM DR08 數(shù)字量輸出模塊,，8×繼電器輸出
6ES7 288-2DT08-0AA0 EM DT08 數(shù)字量輸出模塊,，8×24VDC輸出
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6ES7 288-2DT16-0AA0 EM DT16 數(shù)字量輸入/輸出模塊,，8×24VDC輸入/8×24VDC輸出
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6ES7 288-2DT32-0AA0 EM DT32 數(shù)字量輸入/輸出模塊，16×24VDC輸入/16×24VDC輸出
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6ES7 288-3AE04-0AA0 EM AI04 模擬量輸入模塊,，4輸入
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6ES7 288-5DT04-0AA0 SB DT04 數(shù)字量擴(kuò)展信號(hào)板，2×24VDC輸入/2×24VDC輸出
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