西門(mén)子變頻器PSU2電源板6SE7038-6GL84-1JA1
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    西門(mén)子變頻器PSU2電源板6SE7038-6GL84-1JA1

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    SIMATIC PCS 7 V8 通過(guò)通道驅(qū)動(dòng)塊來(lái)連接G120變頻器

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    文檔

     

    涉及產(chǎn)品

    1 概述


    1.1 用戶(hù)需求

    在PCS 7項(xiàng)目中使用DP總線(xiàn)來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)備(S120、G120、G150變頻器等)時(shí),需要相應(yīng)的選件包Drive ES for PCS7來(lái)進(jìn)行操作,這樣可以自己生成相關(guān)的圖標(biāo)和面板,易于操作和維護(hù),可以得到變頻器的故障信息,具體參考 88632209


    目前最--新的版本是Drive ES for PCS7 V8.0,訂貨請(qǐng)參考:61909884


    這種方式雖然使用方便,面板功能比較豐富,但是需要購(gòu)買(mǎi)額外的軟件包,有時(shí)用戶(hù)只有一兩個(gè)設(shè)備,而且現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備僅需要使用基本功能時(shí),想通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)功能塊去控制變頻器,PCS 7 V8版本后,西門(mén)子提供了新的通道驅(qū)動(dòng)塊FbDrive驅(qū)動(dòng)塊,可以用來(lái)集成G120,S120等緊湊型驅(qū)動(dòng)設(shè)備到PCS 7系統(tǒng)中,可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的基本操作功能,解決了這一問(wèn)題。


    1.2 使用范圍及限制條件


    PCS 7軟件版本需要在v8.0及以上。

    "FbDrive”通道驅(qū)動(dòng)塊可以用來(lái)集成西門(mén)子緊湊型驅(qū)動(dòng)器(如Sinamics S120,G120, G150等),目前暫不兼容其它第三方的變頻器。

    驅(qū)動(dòng)設(shè)備PROFIdrive 技術(shù)規(guī)范需滿(mǎn)足 PROFIBUS 和 PROFINET 版本 May 2006 的要求,支持的報(bào)文類(lèi)型為T(mén)elegram type “1”和Telegram type “20”,Telegram type “1”帶有 2 個(gè) words (4 Byte) 輸入和2 words (4 Byte) 輸出數(shù)據(jù)。Telegram type “20”帶有 6 words (12 Byte) 輸入和 2 words (4 Byte)輸出數(shù)據(jù)。

    1.3 DEMO的軟件及硬件測(cè)試環(huán)境


    計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)Windows 7 Ultimate 64位英文版

    PCS 7 V80 update1 英文版

    Starter V4.3.2

    CPU 417-4 (V4.1 ) + CP 443-1(V1.1):

    G120 變頻器:型號(hào)為 CU240E-2 DP, 定貨號(hào):6sl3244-0BB12-1PA1, 固件版本V4.4

    西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)電機(jī),參數(shù)如下:



    2 FbDrive通道驅(qū)動(dòng)塊使用

    下面以“FBDRIVE ”通道驅(qū)動(dòng)塊鏈接 G120 變頻器為例來(lái)介紹Channel塊的使用。


    2.1 準(zhǔn)備合適的GSD文件

    首先去西門(mén)子官方支持網(wǎng)站下載相應(yīng)的GSD文件, 鏈接如下:23450835


    SINAMICS G120:PROFIBUS GSD 文件

    下載時(shí)要注意檢查定貨號(hào)和版本是否匹配,在本例中的定貨號(hào):6sl3244-0BB12-1PA1, 固件版本V4.4, 下載時(shí)選中對(duì)應(yīng)的GSD文件,如下圖所示:



    圖2-1 GSD 的下載


    2.2 在硬件組態(tài)中組態(tài)G120

    將下載的GSD文件解壓縮到硬盤(pán)下一目錄,打開(kāi)硬件組態(tài),導(dǎo)入GSD到STEP7 硬件目錄, 如下圖所示:



    圖2-2 導(dǎo)入G120 的GSD文件


    按照實(shí)際的硬件組態(tài)好CPU并生成一條DP總線(xiàn),從硬件目錄樹(shù)里面通過(guò)路徑“Additional Field Devices\ Drives\ SINAMICS\ SIMATICS G120..”,將G120拖到DP總線(xiàn)下,并設(shè)置正確的DP站址,接下來(lái)將報(bào)文類(lèi)型 “Standard telegaram20”拖到G120的I/O 列表里,如下圖所示:



    圖2-3 組態(tài) G120 變頻器


    需要注意的是,變頻器下面配置的輸入和輸出的首地址要相同,如下圖所示:




    圖2-4 插入標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文 20 的輸入輸出


    接下來(lái),鼠標(biāo)選中變頻器的輸入輸出行,右鍵選擇”編輯符號(hào)表”,給輸入和輸出賦上符號(hào)地址,通常以馬達(dá)的位號(hào)做為前綴,這樣可以避免混淆,如下圖所示:




    圖2-5 給地址賦上符號(hào)名


    2.3 設(shè)定G120變頻器的報(bào)文類(lèi)型


    控制器與變頻器通訊主要靠控制字和狀態(tài)來(lái)進(jìn)行控制 ,目前FB_DRIVE功能塊目前只支持兩種報(bào)文類(lèi)型, 類(lèi)型1 和類(lèi)型20,簡(jiǎn)要介紹如下:

    類(lèi)型1 通訊方式提供兩個(gè)控制字和兩個(gè)狀態(tài)字,類(lèi)型20 提供兩個(gè)控制字和6個(gè)狀態(tài)字。

    通常第一個(gè)控制字用于控制變頻器的始能和啟停, 第二個(gè)控制字用于速度的給定,第一個(gè)狀態(tài)字為變頻器的運(yùn)行狀態(tài),包括運(yùn)行狀態(tài)、有無(wú)報(bào)警等, 第二個(gè)狀態(tài)字為馬達(dá)的轉(zhuǎn)速給定,其它的可以在變頻器參數(shù)里靈活組態(tài)。

    詳細(xì)請(qǐng)參考:61618946


    表2-1 G120變頻器的第一個(gè)控制字





    對(duì)應(yīng)上表,通常在正轉(zhuǎn)時(shí),控制器發(fā)給變頻器的命令:停止時(shí)為16#047E, 正轉(zhuǎn)時(shí)給的命令是16#047F , 如果發(fā)現(xiàn)控制字不是這些數(shù)值,需要對(duì)應(yīng)控制字列表進(jìn)行檢查。

    狀態(tài)字是變頻器反饋給控制器的狀態(tài),G120的第一個(gè)狀態(tài)字如下表,在變頻器不正常時(shí),可以參考它進(jìn)行故障診斷,下圖是變頻器的第一個(gè)狀態(tài)字解釋?zhuān)?


    表2-1 G120變頻器的第一個(gè)狀態(tài)字




    設(shè)定變頻器的最--高頻率和馬達(dá)對(duì)應(yīng)的參數(shù), 這些參數(shù)可以從馬達(dá)的銘牌上得到,然后用 Starter 軟件對(duì)G120進(jìn)行參數(shù)配置,當(dāng)然也可以通過(guò)BOP面板進(jìn)行配置, 關(guān)于Starter 軟件的具體操作請(qǐng)參考:

     


    在STEP7 硬件組態(tài)里配置的報(bào)文類(lèi)型是20,所以在變頻器的參數(shù)里, 一定要將P2079參數(shù)設(shè)置為”20“,如下圖所示:



    圖2-6 設(shè)置G120變頻器的報(bào)文類(lèi)型


    2.4 CFC編程

    可以在已有的CFC中調(diào)用“FBDRIVE ”通道驅(qū)動(dòng)塊,然后再插入相應(yīng)的電機(jī)功能塊進(jìn)行連線(xiàn),也可以直接使用系統(tǒng)本身已經(jīng)組態(tài)好的Templates。推薦使用后者,因?yàn)榍罢咝枰獙?duì)FBDRIVE塊相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行配置,后者的參數(shù)已經(jīng)配置好了,下面以使用模板為例說(shuō)明:


    2.4.1 插入模板并配置參數(shù)

    首先打開(kāi)系統(tǒng)的PCS 7 AP Library V80,然后在Templates中找到“DRIVE”模板,它是針對(duì)“FbDrive”使用在緊湊型驅(qū)動(dòng)器的模板,如下圖:




    圖2-7 使用系統(tǒng)集成的Templates


    拷貝上圖中的Drive 模板到CFC的工廠(chǎng)視圖相應(yīng)的層級(jí)下,并修改Chart名字為EU1101(位號(hào)),雙擊打開(kāi),此模板已經(jīng)插入了相應(yīng)的可能使用到的CFC塊圖,并且已經(jīng)進(jìn)行了連線(xiàn),根據(jù)DEMO的硬件設(shè)施,可以把三個(gè)互鎖的Interlock塊刪除掉(現(xiàn)場(chǎng)使用根據(jù)實(shí)際進(jìn)行選擇:




    圖2-8 模板里預(yù)先連接好的功能塊


    2.4.2 連接I/O 并生成模板驅(qū)動(dòng)

    選中FbDrive功能塊左側(cè)第一個(gè)引腳PZDIn1,并將它連接到前邊定義的符號(hào)表地址EU1101_ZW1,即是第一個(gè)狀態(tài)字,當(dāng)然也可以直接輸入絕對(duì)地址,本例中地址為“IW512”,系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)識(shí)別并顯示為對(duì)應(yīng)的符號(hào)地址,接下來(lái)一定要把報(bào)文的類(lèi)型改為20, 如下圖。



    圖2-9 連接變頻器首地址并設(shè)置報(bào)文類(lèi)型


    保存編譯生成模板驅(qū)動(dòng)后,按F5刷新,可以看到如下圖的CFC程序,PZDIn1至PZDin6和PZDOut1、PDZOut2都會(huì)自動(dòng)連線(xiàn)到相應(yīng)的符號(hào)表地址,并且Mode和DataXchg等管腳都自動(dòng)生成連線(xiàn),如果發(fā)現(xiàn)MODE端沒(méi)有自動(dòng)連線(xiàn),請(qǐng)檢查硬件組態(tài)與要求的是否一致。




    圖2-10 生成模板驅(qū)動(dòng)后的FbDrive塊


    2.4.3 FbDrive的常用引腳介紹

    模板中的項(xiàng)目已經(jīng)對(duì)FBDRIVE和MOTSPCL塊進(jìn)行了相應(yīng)的連接, 主要連接介紹如下:

    - MotSpdCL塊的Fwd和Rev經(jīng)過(guò)“OR”后連接到FbDrive的ON, 用于馬達(dá)的啟停;

    - MotSpdCL塊的P_Rst連接到FbDrive的Ackn, 用于確認(rèn)變頻器的故障;

    - MotSpdCL塊的SP_OUT輸出到FbDrive的SP_Li引腳,用于變頻器速度的給定;

    - MotSpdCL塊的LocalAct輸出到FbDrive的Local引腳,當(dāng)馬達(dá)切換至本地后,變頻器能夠?qū)⒖刂茩?quán)釋放給本地操作;

    - SP_OUT塊的Bad信號(hào)輸出到MotSpdCL的CSF引腳,當(dāng)變頻器自身有問(wèn)題時(shí),馬達(dá)塊報(bào)“CSF”故障;

    - SP_OUT塊的Fault信號(hào)輸出到MotSpdCL的TRIP信號(hào), 當(dāng)變頻器有故障時(shí),馬達(dá)塊能停機(jī)并在之后確認(rèn)故障,注意需要在Trip引腳處取反,因?yàn)門(mén)rip是=1時(shí)表示正常;

    - Zsw1_14是變頻器第一個(gè)狀態(tài)字的bit14,表示變頻器的正反轉(zhuǎn)反饋信號(hào),等于1時(shí)表示正轉(zhuǎn),等于0時(shí)表示反轉(zhuǎn),通過(guò)與OP_EN(操作始能信號(hào))相“與”后, 做為正反轉(zhuǎn)的反饋信號(hào),連接到MotSpdCL塊的FbkFwd和FbkRev。


    2.4.4 馬達(dá)塊和變頻器的速度匹配

    在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往需要用到齒輪箱進(jìn)行減速,以獲得更大的扭矩,本文假定齒輪箱的減速比為10,如下圖所示:




    圖2-11 現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用模型


    生產(chǎn)中用戶(hù)更關(guān)心的是實(shí)際設(shè)備轉(zhuǎn)速或者線(xiàn)速度,如泵、導(dǎo)絲盤(pán)的軸速,而不是電機(jī)的軸速,如何實(shí)現(xiàn)畫(huà)面上直接設(shè)定設(shè)備轉(zhuǎn)速呢?


    系統(tǒng)在Drive塊提供了SP_LiScale這個(gè)參數(shù)來(lái)進(jìn)行量程的轉(zhuǎn)換,它對(duì)應(yīng)的是負(fù)載在變頻器輸出最--高頻率時(shí)的負(fù)載速度,馬達(dá)塊送來(lái)的給定值通過(guò)它折算后,變成0-16384 的整數(shù)值給變頻器,反之亦然,變頻器送來(lái)的第二個(gè)狀態(tài)字折算后送馬達(dá)塊顯示,下面具體介紹如下:


    (1) 速度反饋:

    SpeedLi是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的速度反饋信號(hào),它的轉(zhuǎn)換公式是:

    SpeedLi =(PZDIn2* SP_LiScale)/16384 ,


    (2) 速度給定:

    FbDrive塊的SP_Li引腳接收馬達(dá)塊的給定信號(hào),折算成對(duì)應(yīng)的速度給定值后通過(guò)PZDOut2引腳輸出到變頻器,公式如下:

    PZDOut2=(SP_Li* SP_LiScale)/16384

    在本例里變頻器最--高頻率設(shè)置為50Hz, 對(duì)應(yīng)電機(jī)的軸頭速度為1500rpm,經(jīng)Gear減速后得到負(fù)載的轉(zhuǎn)速為150rpm/min, 在馬達(dá)的設(shè)定值面板里設(shè)定的是負(fù)載的轉(zhuǎn)速,而不是馬達(dá)的速度,為此,需要在FbDrive塊里設(shè)定好參數(shù),以保證負(fù)載的實(shí)際轉(zhuǎn)速與面板設(shè)定的相等。

    在本例中,齒輪箱的減速比為10,變頻器側(cè)設(shè)置50Hz為最--高頻率,對(duì)應(yīng)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速為1500rpm/Min,經(jīng)過(guò)齒輪箱減速后負(fù)載轉(zhuǎn)速最--高為150rpm/min, 所以SpeedLi應(yīng)設(shè)置為150,如下圖所示:




    圖2-12 設(shè)置速度相關(guān)的參數(shù)


    2.4.5 馬達(dá)塊里顯示變頻器的電流

    在實(shí)際生產(chǎn)中,除了監(jiān)視設(shè)備的轉(zhuǎn)速外,通常還要監(jiān)視馬達(dá)的電流,F(xiàn)bDrive塊從變頻器取來(lái)電流值后,運(yùn)算后從引腳CurrentLi 輸出,可以將它直接連接到MotSpdCL塊的UserAna1引腳上,注意這兩個(gè)引腳都是隱藏的,需要用戶(hù)手動(dòng)去掉Invisible的屬性。

    UserAna1引腳是馬達(dá)塊兩個(gè)輔助模擬量顯示之一,可以方便地在面板上顯示,為了在面板上顯示出注釋?zhuān)枰獙?duì)這個(gè)引腳的“Identifer”進(jìn)行組態(tài), 例如:輸入 “current”,如下圖所示:

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