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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通讯反响给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

1CU320-2DPDI0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

（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，完成根本设置和电机优化。

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

Drivetting:

Standard〔P100=0〕:IECmotor(50Hz,SIunits)

Connectionvoltage〔P210〕:400V

Powerunitapplication〔P205〕:[0]Loaddutycyclewithhighoverloadfor

vectordrives〔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〕

〔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，假设有，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〕

33.000s〔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/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=使能操作。

5第4位1=使能斜坡发生器。P1140=1

6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=抱闸翻开命令。

9第8位1=点动1

10第9位1=点动2

11第10位1=通过PLC控制。〔假设通过PLC给定，那么此位必须设置为

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〕

r898

0

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DI1，都能启动变频，所以，P840=“DI0orDI1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〕

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〞〔比方

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，进而到达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

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JOG1控制字第8位

P10560--------不变JOG2控制字第9位

P10580--------不变JOG1速度设定值

P10590--------不变JOG2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。

3CU320-2DPDI2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=0

P10020600rpm快速DI2=0,DI3=1

P100300rpm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

P1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/DO8准备运行状态字

0不变

01使之为DO8

参数号默认值来源参数值含义备注

P7390CU320的DI/DO9运行状态字

0不变

01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/DO10

故障故障/报警状态字

0不变

01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

数观察〔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，比方变频器、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〕SFC14

PPO4PLC〔写〕S120参数值内容

第1

字

r2050

[0]

控制字

第2

字

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]

状态字

第2

字

P2051[

1]

r63[1]实际转

速

第3

字

P2051[

2]

r68[1]电机电

流

第4

字

P2051[

3]

r80[1]电机转

矩

第5P2051[r2132报警字

字4]

第6

字

P2051[

5]

r2131故障字

EPROFIBUS-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：

AP922=[352]SIEMENStelegram352,PZD-6/6，表示写6个字，读6个字；

BP922=[999]FreetelegramconfigurationwithBICO，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，就成了以下图。

对于V/F控制方式来说，也有好几种，选取适宜的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，假设方向不对，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丧失。

〔10〕使用STARTER软件备份参数。