西門子變頻器PSU2電源板6SE7038-6GL84-1JA1
    發布者:kangkui  發布時間:2021-11-26 11:18:42  訪問次數:134

    西門子變頻器PSU2電源板6SE7038-6GL84-1JA1

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    上海斌勤電氣技術有限公司

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    相關西門子產品技術:



    SIMATIC PCS 7 V8 通過通道驅動塊來連接G120變頻器

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    文檔

     

    涉及產品

    1 概述


    1.1 用戶需求

    在PCS 7項目中使用DP總線來驅動設備(S120、G120、G150變頻器等)時,需要相應的選件包Drive ES for PCS7來進行操作,這樣可以自己生成相關的圖標和面板,易于操作和維護,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,但是需要購買額外的軟件包,有時用戶只有一兩個設備,而且現場設備僅需要使用基本功能時,想通過標準馬達功能塊去控制變頻器,PCS 7 V8版本后,西門子提供了新的通道驅動塊FbDrive驅動塊,可以用來集成G120,S120等緊湊型驅動設備到PCS 7系統中,可以實現驅動設備的基本操作功能,解決了這一問題。


    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”通道驅動塊可以用來集成西門子緊湊型驅動器(如Sinamics S120,G120, G150等),目前暫不兼容其它第三方的變頻器。

    驅動設備PROFIdrive 技術規范需滿足 PROFIBUS 和 PROFINET 版本 May 2006 的要求,支持的報文類型為Telegram type “1”和Telegram type “20”,Telegram type “1”帶有 2 個 words (4 Byte) 輸入和2 words (4 Byte) 輸出數據。Telegram type “20”帶有 6 words (12 Byte) 輸入和 2 words (4 Byte)輸出數據。

    1.3 DEMO的軟件及硬件測試環境


    計算機操作系統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:型號為 CU240E-2 DP, 定貨號:6sl3244-0BB12-1PA1, 固件版本V4.4

    西門子標準電機,參數如下:



    2 FbDrive通道驅動塊使用

    下面以“FBDRIVE ”通道驅動塊鏈接 G120 變頻器為例來介紹Channel塊的使用。


    2.1 準備合適的GSD文件

    首先去西門子官方支持網站下載相應的GSD文件, 鏈接如下:23450835


    SINAMICS G120:PROFIBUS GSD 文件

    下載時要注意檢查定貨號和版本是否匹配,在本例中的定貨號:6sl3244-0BB12-1PA1, 固件版本V4.4, 下載時選中對應的GSD文件,如下圖所示:



    圖2-1 GSD 的下載


    2.2 在硬件組態中組態G120

    將下載的GSD文件解壓縮到硬盤下一目錄,打開硬件組態,導入GSD到STEP7 硬件目錄, 如下圖所示:



    圖2-2 導入G120 的GSD文件


    按照實際的硬件組態好CPU并生成一條DP總線,從硬件目錄樹里面通過路徑“Additional Field Devices\ Drives\ SINAMICS\ SIMATICS G120..”,將G120拖到DP總線下,并設置正確的DP站址,接下來將報文類型 “Standard telegaram20”拖到G120的I/O 列表里,如下圖所示:



    圖2-3 組態 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 插入標準報文 20 的輸入輸出


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




    圖2-5 給地址賦上符號名


    2.3 設定G120變頻器的報文類型


    控制器與變頻器通訊主要靠控制字和狀態來進行控制 ,目前FB_DRIVE功能塊目前只支持兩種報文類型, 類型1 和類型20,簡要介紹如下:

    類型1 通訊方式提供兩個控制字和兩個狀態字,類型20 提供兩個控制字和6個狀態字。

    通常第一個控制字用于控制變頻器的始能和啟停, 第二個控制字用于速度的給定,第一個狀態字為變頻器的運行狀態,包括運行狀態、有無報警等, 第二個狀態字為馬達的轉速給定,其它的可以在變頻器參數里靈活組態。

    詳細請參考:61618946


    表2-1 G120變頻器的第一個控制字





    對應上表,通常在正轉時,控制器發給變頻器的命令:停止時為16#047E, 正轉時給的命令是16#047F , 如果發現控制字不是這些數值,需要對應控制字列表進行檢查。

    狀態字是變頻器反饋給控制器的狀態,G120的第一個狀態字如下表,在變頻器不正常時,可以參考它進行故障診斷,下圖是變頻器的第一個狀態字解釋:


    表2-1 G120變頻器的第一個狀態字




    設定變頻器的最--高頻率和馬達對應的參數, 這些參數可以從馬達的銘牌上得到,然后用 Starter 軟件對G120進行參數配置,當然也可以通過BOP面板進行配置, 關于Starter 軟件的具體操作請參考:

     


    在STEP7 硬件組態里配置的報文類型是20,所以在變頻器的參數里, 一定要將P2079參數設置為”20“,如下圖所示:



    圖2-6 設置G120變頻器的報文類型


    2.4 CFC編程

    可以在已有的CFC中調用“FBDRIVE ”通道驅動塊,然后再插入相應的電機功能塊進行連線,也可以直接使用系統本身已經組態好的Templates。推薦使用后者,因為前者需要對FBDRIVE塊相關的參數進行配置,后者的參數已經配置好了,下面以使用模板為例說明:


    2.4.1 插入模板并配置參數

    首先打開系統的PCS 7 AP Library V80,然后在Templates中找到“DRIVE”模板,它是針對“FbDrive”使用在緊湊型驅動器的模板,如下圖:




    圖2-7 使用系統集成的Templates


    拷貝上圖中的Drive 模板到CFC的工廠視圖相應的層級下,并修改Chart名字為EU1101(位號),雙擊打開,此模板已經插入了相應的可能使用到的CFC塊圖,并且已經進行了連線,根據DEMO的硬件設施,可以把三個互鎖的Interlock塊刪除掉(現場使用根據實際進行選擇:




    圖2-8 模板里預先連接好的功能塊


    2.4.2 連接I/O 并生成模板驅動

    選中FbDrive功能塊左側第一個引腳PZDIn1,并將它連接到前邊定義的符號表地址EU1101_ZW1,即是第一個狀態字,當然也可以直接輸入絕對地址,本例中地址為“IW512”,系統也會自動識別并顯示為對應的符號地址,接下來一定要把報文的類型改為20, 如下圖。



    圖2-9 連接變頻器首地址并設置報文類型


    保存編譯生成模板驅動后,按F5刷新,可以看到如下圖的CFC程序,PZDIn1至PZDin6和PZDOut1、PDZOut2都會自動連線到相應的符號表地址,并且Mode和DataXchg等管腳都自動生成連線,如果發現MODE端沒有自動連線,請檢查硬件組態與要求的是否一致。




    圖2-10 生成模板驅動后的FbDrive塊


    2.4.3 FbDrive的常用引腳介紹

    模板中的項目已經對FBDRIVE和MOTSPCL塊進行了相應的連接, 主要連接介紹如下:

    - MotSpdCL塊的Fwd和Rev經過“OR”后連接到FbDrive的ON, 用于馬達的啟停;

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

    - 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,當馬達切換至本地后,變頻器能夠將控制權釋放給本地操作;

    - SP_OUT塊的Bad信號輸出到MotSpdCL的CSF引腳,當變頻器自身有問題時,馬達塊報“CSF”故障;

    - SP_OUT塊的Fault信號輸出到MotSpdCL的TRIP信號, 當變頻器有故障時,馬達塊能停機并在之后確認故障,注意需要在Trip引腳處取反,因為Trip是=1時表示正常;

    - Zsw1_14是變頻器第一個狀態字的bit14,表示變頻器的正反轉反饋信號,等于1時表示正轉,等于0時表示反轉,通過與OP_EN(操作始能信號)相“與”后, 做為正反轉的反饋信號,連接到MotSpdCL塊的FbkFwd和FbkRev。


    2.4.4 馬達塊和變頻器的速度匹配

    在工業現場往往需要用到齒輪箱進行減速,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 現場的應用模型


    生產中用戶更關心的是實際設備轉速或者線速度,如泵、導絲盤的軸速,而不是電機的軸速,如何實現畫面上直接設定設備轉速呢?


    系統在Drive塊提供了SP_LiScale這個參數來進行量程的轉換,它對應的是負載在變頻器輸出最--高頻率時的負載速度,馬達塊送來的給定值通過它折算后,變成0-16384 的整數值給變頻器,反之亦然,變頻器送來的第二個狀態字折算后送馬達塊顯示,下面具體介紹如下:


    (1) 速度反饋:

    SpeedLi是經過轉換后的速度反饋信號,它的轉換公式是:

    SpeedLi =(PZDIn2* SP_LiScale)/16384 ,


    (2) 速度給定:

    FbDrive塊的SP_Li引腳接收馬達塊的給定信號,折算成對應的速度給定值后通過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--高頻率設置為50Hz, 對應電機的軸頭速度為1500rpm,經Gear減速后得到負載的轉速為150rpm/min, 在馬達的設定值面板里設定的是負載的轉速,而不是馬達的速度,為此,需要在FbDrive塊里設定好參數,以保證負載的實際轉速與面板設定的相等。

    在本例中,齒輪箱的減速比為10,變頻器側設置50Hz為最--高頻率,對應的馬達轉速為1500rpm/Min,經過齒輪箱減速后負載轉速最--高為150rpm/min, 所以SpeedLi應設置為150,如下圖所示:




    圖2-12 設置速度相關的參數


    2.4.5 馬達塊里顯示變頻器的電流

    在實際生產中,除了監視設備的轉速外,通常還要監視馬達的電流,FbDrive塊從變頻器取來電流值后,運算后從引腳CurrentLi 輸出,可以將它直接連接到MotSpdCL塊的UserAna1引腳上,注意這兩個引腳都是隱藏的,需要用戶手動去掉Invisible的屬性。

    UserAna1引腳是馬達塊兩個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,需要對這個引腳的“Identifer”進行組態, 例如:輸入 “current”,如下圖所示:

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