西門子工業(yè)電腦

時間：2021-05-28作者：上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司瀏覽：402

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問：如何解決G120變頻器使用二進制方式多段速在速度切換時DI觸點的動作配合不同步造成的速度波動？

答：可使用格雷二進制碼方式的多段速解決此問題。

配備CU240B/E-2 和PM240的G120變頻器具備多段速給定功能，多段速的給定分為兩種：直接給定和二進制給定。
在直接給定方式時，變頻器的較終速度給定值是由較多四個DI對應(yīng)的速度值之和來決定的，此種應(yīng)用多用于總的段速較少的情況下，例如只有4個固定速度，較少出現(xiàn)段速切換的速度波動。但是在選擇二進制方式給定時，往往會在換檔間隙出現(xiàn)設(shè)定值的波動，為此我們可以采用格雷碼二進制方式來避免這種波動。

在使用二進制給定時，變頻器較多支持15個速度，在從0速到15速的切換過程中，變頻器可能需要同時改變變頻器多個DI的狀態(tài)。
以圖2-1所示的應(yīng)用為例，配置三個DI輸入作為多段速信號源，除0速外，一共有7個段速。升速操作時需要從0速檔依次增加到7速檔，降速操作時，從7速檔依次降低至0速檔。


圖2-1 多段速控制接線示例

使用二進制方式多段速的相關(guān)參數(shù)設(shè)置為：
P1070= 1024
P1001= 50
P1002= 100
P1003= 200
P1004= 300
P1005= 400
P1006= 500
P1007= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5
正常升降速操作時，例如：從3檔（多段速DI狀態(tài)011）切換到4檔（多段速DI狀態(tài)100），多段速DI的三個位全都發(fā)生了變化，如果按圖1的接線方式，需要S1，S2，S3三個開關(guān)的狀態(tài)同時改變狀態(tài)。由于手動操作不可能完全同時改變?nèi)齻€開關(guān)的狀態(tài)，此時在換擋的間隙如果有配合不嚴(yán)密，就會造成給定速度的波動。
此時的多段速切換波形如圖2-2所示：


圖2-2 普通二進制方式下的速度切換波形圖示

我們看到，多段速切換間隙會有波動，例如在3檔變4檔時，由于DI3，DI從1變?yōu)?，但是由DI5從0變?yōu)?沒有與DI3，DI4保持完全同步，所以出現(xiàn)了瞬間的000狀態(tài)，速度設(shè)定值發(fā)生了波動，影響到負載驅(qū)動。6檔變5檔時，4檔變3檔時，以及2檔變1檔時也都出現(xiàn)了類似的波動情況。

為避免二進制方式的固定速度切換時出現(xiàn)的波動，我們可以使用各類二進制碼方式對速度進行給定。格雷二進制碼的特點是從0000~1111的依次步進時，每次只變化一個位。如表3-1所示為四位5二進制碼與格雷二進制碼的對照。

表3-1 四位二進制碼與格雷二進制碼對照表

十進制段速	自然二進制碼	格雷碼
0	0000	0000
1	0001	0001
2	0010	0011
3	0011	0010
4	0100	0110
5	0101	0111
6	0110	0101
7	0111	0100
8	1000	1100
9	1001	1101
10	1010	1111
11	1011	1110
12	1100	1010
13	1101	1011
14	1110	1001
15	1111	1000

如果我們引入格雷二進制碼方式，從3檔切換到4檔，就是從010切換到110，此過程只需要切換DI5的狀態(tài)即可，由于只改變了S3的狀態(tài)，因此不存在需要跟其他開關(guān)配合的問題，保證了速度不會產(chǎn)生波動。

此例使用各類二進制碼方式的多段速相關(guān)參數(shù)設(shè)置為：

P1070= 1024
P1001= 50
P1003= 100
P1002= 200
P1006= 300
P1007= 400
P1005= 500
P1004= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5

使用格雷二進制碼的多段速切換狀態(tài)如圖3-1所示，看到段速的依次切換不再有突變。


圖3-1 格雷二進制碼方式多段速切換的波形圖

特別是在手動逐級切換速度的場合，使用各類二進制碼方式設(shè)計主令開關(guān)時序，可以提高設(shè)備速度平滑性。

硬件對比

首先，對比S7-200 與 S7-200 SMART的硬件配置。如下表所示：

表1. S7-200 CPU參數(shù)

CPU類型	CPU 221	CPU 222	CPU 224	CPU 224 XP	CPU 226
集成 DI/DO	6/4	8/6	14/10		24/16
集成 AI/AO	-	-	-	2/1	-
較大 DI/DO/使用擴展模塊的較大通道數(shù)	-	48/46/94	114/110/224		128/128/256
較大 AI/AO//使用擴展模塊的較大通道數(shù)	-	16/8/16	32/28/44
擴展模塊數(shù)量	-	2	7
程序存儲器	4 KB		12 KB	16 KB	24 KB
用戶存儲器（V區(qū)）	2 KB		8 KB	10 KB
保持性	內(nèi)部電容+電池
高速計數(shù)器	4*30 KHz，其中2*20 KHz A/B計數(shù)器可用		6*30 KHz，其中4*20 KHz A/B計數(shù)器可用	4*30 KHz，2*20 KHz ，其中3*20 KHz+1*100 KHz A/B計數(shù)器可用	6*30 KHz，其中4*20 KHz A/B計數(shù)器可用
通訊接口 RS485	1			2
- PPI	支持
- MPI	支持
- 自由口（ASCII協(xié)議）	支持
以太網(wǎng) S7 通訊	-	擴展CP 243-1實現(xiàn)
DC 5V 總線電流	-	340 mA	660 mA		1000 mA
DC 24V 傳感器電源	180 mA		280 mA		400 mA
尺寸 W * H * D (mm)	90*80*62		120.5*80*62	140*80*62	196*80*62

表2. S7-200 SMART CPU參數(shù)

CPU類型	SR20 ST20	SR30 ST30	SR40 ST40	SR60 ST60	CR40	CR60
集成 DI/DO	12/8	18/12	24/16	36/24	24/16	36/24
集成 AI/AO	-	-	-	-	-	-
I/O過程映像區(qū)	DI：256 / DO：256
模擬映像	AI：56 / AO：56				-	-
擴展模塊數(shù)量	6+1 （信號板）				-	-
程序存儲器	12 KB	18 KB	24 KB	30 KB	12 KB
用戶存儲器（V區(qū)）	8 KB	12 KB	16 KB	20 KB	8 KB
保持性	*保存
高速計數(shù)器	4*200 KHz，其中2*100 KHz A/B計數(shù)器可用
通訊接口 RS485	1+1 （信號板）				1
- PPI	支持
- MPI	支持
- 自由口 （ASCII協(xié)議）	支持
以太網(wǎng) S7 通訊	1
DC 5V 總線電流	1400 mA				-
DC 24V 總線電流	300 mA
尺寸 W * H * D (mm)	90*100*81	110*100*81	125*100*81	175*100*81	125*100*81	175*100*81

表3. S7-200 信號模塊

模塊類型	訂貨號	模塊描述
DI	6ES7 221-1BF22-0XA8	EM221：DI 8* 24V DC
	6ES7 221-1BH22-0XA8	EM221：DI 8* 24V DC
DO	6ES7 222-1BF22-0XA8	EM222：DO 8*24V DC
	6ES7 222-1HF22-0XA8	EM222：DO 8*繼電器
DI/DO	6ES7 223-1BF22-0XA8	EM223 ：DI 4* DC 24V / DO 4* DC 24V
	6ES7 223-1HF22-0XA8	EM223 ：DI 4* DC 24V / DO 4* 繼電器
	6ES7 223-1BH22-0XA8	EM223 ：DI 8* DC 24V / DO 8* DC 24V
	6ES7 223-1PH22-0XA8	EM223 ：DI 8* DC 24V / DO 8* 繼電器
	6ES7 223-1BL22-0XA8	EM223 ：DI 16* DC 24V / DO 16* DC 24V
	6ES7 223-1PL22-0XA8	EM223 ：DI 16* DC 24V / DO 16* 繼電器
	6ES7223-1BM22-0XA8	EM223 ：DI 32* DC 24V / DO 32* DC 24V
	6ES7223-1PM22-0XA8	EM223 ：DI 32* DC 24V / DO 32* 繼電器
AI	6ES7 231-0HC22-0XA8	EM231：4* AI
	6ES7 231-0HC22-0XA8	EM231：8* AI
	6ES7 231-7PB22-0XA8	EM231：2* RTD
	6ES7 231-7PD22-0XA8	EM231：4* TC
AO	6ES7 232-0HB22-0XA8	EM232：2* AO
AI/AQ	6ES7 235-0KD22-0XA8	EM235：4* AI/1* AO

表4. S7-200 SMART 信號模塊

模塊類型	訂貨號	模塊描述
DI	6ES7 288-2DE08-0AA0	EM DE08：DI 8* 24V DC
DO	6ES7 288-2DT08-0AA0	EM DT08：DO 8*24V DC
	6ES7 288-2DR08-0AA0	EM DR08：DO 8*繼電器
DI/DO	6ES7 288-2DT16-0AA0	EM DT16：DI 8* 24V DC/DO 8*24V DC
	6ES7 288-2DR16-0AA0	EM DR16：DI 8* 24V DC/DO 8*繼電器
	6ES7 288-2DT32-0AA0	EM DT32：DI 16* 24V DC/DO 16*24V DC
	6ES7 288-2DR32-0AA0	EM DT32：DI 16* 24V DC/DO 16*繼電器
AI	6ES7 288-3AE04-0AA0	EM AE04：4* AI
	6ES7 288-3AE08-0AA0	EM AE08：8* AI
	6ES7 288-3AR02-0AA0	EM AR02：2* RTD
	6ES7 288-3AR04-0AA0	EM AR04：2* RTD
	6ES7 288-3AT04-0AA0	EM AT04：4* TC
AQ	6ES7 288-3AQ02-0AA0	2* AO
	6ES7 288-3AQ04-0AA0	4* AO
AI/AO	6ES7 288-3AM03-0AA0	2* AI/1* AO
EM232	6ES7 288-3AM06-0AA0	4* AI/2* AO
EM235	6ES7 235-0KD22-0XA8	4* AI/1* AO

表5. 其他卡件

	S7-200	S7-200 SMART
DP	EM277	DP01
CP	CP243-1	- 已集成
電池卡	BC293	SB BA01（僅保持時鐘）
運動控制模塊	EM253	- 已集成

從以上表格可以看出，S7-200 SMART 增加了本體集成 I/O，功能較靈活，性能較好，而且，S7-200 SMART模塊接線方式與 S7-200一致，如下圖所示：

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圖1. S7-200 與 S7-200 SMART 數(shù)字量輸入/輸出接線圖

圖2，S7-200 與 S7-200 SMART 模擬量輸入/輸出接線圖

由上圖可見，S7-200 與S7-200 SMART 接線方式基本一致。

移植案例

以下S7-200 224XP CPU移植舉例來看，如何從硬件配置到軟件編程的移植

確定S7-200 與 S7-200 SMART硬件對比

移植舉例，如下表所示：

表6. S7-200 移植到 S7-200 SMART 對照表

類型	S7-200	S7-200 SMART
CPU	224XP：6ES7 214-2AD23-0XB8	ST30：6ES7 288-1ST30-0AA0
供電電源	DC 24V	DC 24V
程序存儲器	16 KB	18 KB
用戶存儲器（V區(qū)）	10 KB	12 KB
集成DI/DO	DI：14/DO：10	DI：18/DO12
擴展DI/DO	EM223：6ES7 223-1BH22-0XA0 DI：8/DO：8	EM DT16：6ES7 288-2DT16-0AA0 DI：8/DO：8
DI/DO通道總數(shù)	DI：24/DO：18	DI：26/DO：20
集成AI/AO	AI：2（±10 V）/AO：1	EM AE04：6ES7 288-3AE04-0AA0 AI：4
擴展AI/AO	EM235：6ES7 235-0KD22-0XA8 AI：4/AO：1	EM AM06：6ES7 288-3AM06-0AA0 AI：4/AO：2
AI/AO通道總數(shù)	AI：6/AO：2	AI：8/AO：2
熱電偶 （TC）	EM231：6ES7 231-7PD22-0XA8 4*TC	EM AT04：6ES7 288-3AT04-0AA0 4*TC
熱電阻 （RTD）	EM231：6ES7 231-7PB22-0XA8 2*RTD	EM AR02：6ES7 288-3AR02-0AA0 2*RTD
以太網(wǎng)口	CP243-1：6GK7 243-1EX01-0XE0	集成
RS485通訊口	集成：2個	集成：1個+CB CM01：6ES7 288-5CM01-0AA0
DP 從站通訊	EM277：6ES7 277-0AA22-0XA0	DP01：6ES7 288-7PD01-0AA0
模塊總數(shù)	6	6+1

注意：以上表格僅用于舉例說明 S7-200 移植到S7-200 SMART著重點，非工程實際應(yīng)用

確定S7-200 與 S7-200 SMART 安裝與組態(tài)

以下為S7-200 安裝組態(tài)步驟：

步驟1：安裝

圖3. S7-200安裝方式

步驟2：AI 模塊撥碼設(shè)置

表7. EM235 撥碼設(shè)置

單極性						滿量程輸入	分辨率
SW1	SW2	SW3	SW4	SW5	SW6
ON	OFF	OFF	ON	OFF	ON	0 - 50 mV	12.5μV
OFF	ON	OFF	ON	OFF	ON	0 - 100 mV	25μV
ON	OFF	OFF	OFF	ON	ON	0 - 500 mV	125μV
OFF	ON	OFF	OFF	ON	ON	0 - 1 V	250μV
ON	OFF	OFF	OFF	OFF	ON	0 - 5 V	1.25mV
						0 - 20 mA	5μA
OFF	ON	OFF	OFF	OFF	ON	0 - 10 V	2.5mV
雙極性						滿量程輸入	分辨率
SW1	SW2	SW3	SW4	SW5	SW6
ON	OFF	OFF	ON	OFF	OFF	±25 mV	12.5μV
OFF	ON	OFF	ON	OFF	OFF	±50 mV	25μV
OFF	OFF	ON	ON	OFF	OFF	±100 mV	50μV
ON	OFF	OFF	OFF	ON	OFF	±250 mV	125μV
OFF	ON	OFF	OFF	ON	OFF	±500 mV	250μV
OFF	OFF	ON	OFF	ON	OFF	±1 V	500μV
ON	OFF	OFF	OFF	OFF	OFF	±2.5 V	1.25mV
OFF	ON	OFF	OFF	OFF	OFF	±5 V	2.5 mV
OFF	OFF	ON	OFF	OFF	OFF	±10 V	5 mV

表8. EM231 2*RTD模塊撥碼

RTD Type and Alpha1	SW1	SW2	SW3	SW4	SW5	RTD Type and Alpha1	SW1	SW2	SW3	SW4	SW5
100Ω Pt 0.003850 (Default)	0	0	0	0	0	100Ω Pt 0.003902	1	0	0	0	0
200Ω Pt 0.003850	0	0	0	0	1	200Ω Pt 0.003902	1	0	0	0	1
500Ω Pt 0.003850	0	0	0	1	0	500Ω Pt 0.003902	1	0	0	1	0
1000Ω Pt 0.003850	0	0	0	1	1	1000Ω Pt 0.003902	1	0	0	1	1
100Ω Pt 0.003920	0	0	1	0	0	SPARE	1	0	1	0	0
200Ω Pt 0.003920	0	0	1	0	1	100Ω Ni 0.00672	1	0	1	0	1
500Ω Pt 0.003920	0	0	1	1	0	120Ω Ni 0.00672	1	0	1	1	0
1000Ω Pt 0.003920	0	0	1	1	1	1000Ω Ni 0.00672	1	0	1	1	1
100Ω Pt 0.00385055	0	1	0	0	0	100Ω Ni 0.006178	1	1	0	0	0
200Ω Pt 0.00385055	0	1	0	0	1	120Ω Ni 0.006178	1	1	0	0	1
500Ω Pt 0.00385055	0	1	0	1	0	1000Ω Ni 0.006178	1	1	0	1	0
1000Ω Pt 0.00385055	0	1	0	1	1	10000Ω Pt 0.003850	1	1	0	1	1
100Ω Pt 0.003916	0	1	1	0	0	10Ω Cu 0.004270	1	1	1	0	0
200Ω Pt 0.003916	0	1	1	0	1	150Ω FS Resistance	1	1	1	0	1
500Ω Pt 0.003916	0	1	1	1	0	300Ω FS Resistance	1	1	1	1	0
1000Ω Pt 0.003916	0	1	1	1	1	600Ω FS Resistance	1	1	1	1	1

圖4. EM231 RTD 模塊撥碼設(shè)置

圖5. EM231 TC 模塊撥碼設(shè)置

步驟3：尋址

方式1：S7-200 的地址連續(xù)，可按照模塊的安裝次序分配地址

方式2：可通過查看菜單“PLC”>“信息” 查看模塊起始地址，如下圖所示：

圖6. S7-200 PLC 信息

以下為S7-200 SMART 安裝組態(tài)步驟：

步驟1：安裝

圖7. S7-200 SMART 安裝步驟

步驟2：硬件組態(tài)及尋址

圖8. S7-200 SMART 模塊組態(tài)

步驟3：模塊設(shè)置

圖9. SB CM01 組態(tài)

圖10. EM AE04 組態(tài)

注：EM AE04 的設(shè)置以2個通道為一組設(shè)置

圖11. EM AM06 組態(tài)

注：

輸入通道設(shè)置與EM AE04 相同；

輸出通道0 與通道1 替代值設(shè)置為一組

選擇不同的輸出類型，通道診斷的報警設(shè)置不同，如下表

表9. EM AM06 輸出通道報警

	電壓	電流
**出上限	√	√
**出下限	√	√
斷線	x	√
短路	√	x

圖12. EM AR02 模塊組態(tài)

圖13. EM AT04 模塊組態(tài)

注：參考點設(shè)置僅在檢測熱電偶時有效

S7-200 到S7-200 SMART 基本程序移植

以模擬量轉(zhuǎn)換加上下限報警的程序為例：輸入信號4~20mA；輸出信號4~20mA

步驟1：STEP 7-MicroWIN SMART 打開S7-200 程序，如下圖所示：

圖14. S7-200 SMART 編程界面

步驟2：添加硬件及組態(tài)，如下圖所示：

圖15. S7-200 SMART 組態(tài)界面

1,添加當(dāng)前組態(tài)

2,修改通道屬性

步驟3：修改程序

1，修改程序的硬件輸入/輸出地址；

2，模擬量量程替換：

S7-200 ：0~20mA：0~32000；4~20mA：6400~32000

S7-200 SMART：0~20mA：0~27648；4~20mA：5530~27648

圖16. 修改硬件地址

圖17. 修改程序段

步驟4：修改斷電保持區(qū)域、修改安全等級及CPU上電運行模式

圖18. 修改斷電保持、密碼、CPU上電模式

1    V90概述
SINAMICS V90是西門子推出的一款小型、高效便捷的伺服系統(tǒng)。對于V90的制動控制，所有的驅(qū)動模塊都集成了內(nèi)置制動電阻，可消耗掉再生的能量以確保驅(qū)動系統(tǒng)能夠快速停止。若使用內(nèi)置制動電阻，在制動過程中動報警 A52901（制動電阻達到報警閾值）和 A5000（驅(qū)動散熱片過熱），說明內(nèi)部制動電阻制動能量不足，則需要訂購?fù)獠恐苿与娮琛?br>2    制動電阻信息
內(nèi)置制動電阻的信息如表2-1所示。




表2-1 V90 內(nèi)置制動電阻
外接制動電阻參數(shù)如表2-2所示：




表2-2 V90 外接制動電阻
注意：連接外部制動電阻到 DCP 和 R1 端子前，必須拔下連接器DCP和R2間的短接棒。否則會導(dǎo)致驅(qū)動損壞。





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  詞條說明

• 變頻器維修的解決方案，省時省心

  很多時候，突發(fā)的變頻器現(xiàn)場問題很讓人傷腦筋，如果思路不對的話，對于維修而言也是耗時耗力的，因此小倍熊給大家分析和介紹四個，關(guān)于變頻器出現(xiàn)現(xiàn)場問題的可能原因。 問題歸類有：DCS模擬信號給定引起電流波動，“系統(tǒng)輸出過流、過載，模塊直流過壓，主板與PLC通訊。 問題一：DCS模擬信號給定引起電流波動 故障的原因：由于用戶信號源不穩(wěn)定或者直流信號受外部信號干擾，導(dǎo)致變頻器給定頻率不穩(wěn)，變頻器不斷在進行

• 西門子觸摸屏要掌握哪些**技能?

  西門子自動化設(shè)備產(chǎn)品等市場占有率都非常高，包括PLC、觸摸屏、傳感器、變頻器、繼電器等。大量的設(shè)備和產(chǎn)線會用到西門子的觸摸屏，也就是我們經(jīng)常聽說的人機交互界面HMI。如何設(shè)計一個交互優(yōu)秀且簡潔美觀的人機界面程序？那就需要我們的工程師掌握設(shè)計人機交互程序的使用方法，以及人機界面上的各種交互元素的使用方法。西門子觸摸屏和PLC的通訊如何建立，指令和數(shù)據(jù)如何交換，是每個自動化工程師都必須掌握的**技能。

• 西門子觸摸屏操作

  西門子觸摸屏TP177B?PN/DP操作? ? 必須先把面板切換到傳輸模式（transfer[傳遞]?mode）。在ProTool?菜單：“文件\下載\選擇...”菜單下，確認(rèn)：選擇串口下載，COM?口選擇正確。波特率*特別設(shè)置，面板串口是自適應(yīng)的。波特率越低對干擾的抵抗能力越強。?或者是?在ProTool 

• 西門子S120變頻器

  ? ?西門子S120變頻器是西門子推出的一種新的驅(qū)動控制系統(tǒng)，集成了V?/?F，矢量控制專和伺服控制，不僅可以屬控制普通的，三相異步電動機還可以控制同步電動機，轉(zhuǎn)矩電動機和線性電動機。? ?其強大的定位功能將實現(xiàn)進給軸的**和相對定位。?內(nèi)部集成的DCC（驅(qū)動控制）功能使用PLC的CFC編程語言來實現(xiàn)邏輯，計算和簡單的過程功能。