S7-300可通过PROFIBUS现场总线控制S120

1.STARTER软件概述

STARTER软件用于西门子传动装置的现场调试。能够实现在线监控、修改装置参数、故障检测和复位以及跟踪记录等强大的调试功能。

2.SINAMICSS120AC/AC单轴驱动器概述

SINAMICS S120 AC/AC单轴驱动器是西门子公司推出的新一代交流驱动产品—集整流和逆变于一体的新型驱动器，既能实现通常的U/f、矢量控制，又能实现高准确度、高性能的伺服控制功能。它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制异步和同步伺服电动机、扭矩电动机及直线电动机。其强大的定位功能可以实现进给轴的绝对、相对定位。

SINAMICS S120产品包括用于共直流母线的DC/AC逆变器和用于单轴的AC/AC变频器。共直流母线的DC/AC逆变器通常又称为SINAMICSS120多轴驱动器，其结构形式为电源模块和电动机模块分开，一个电源模块将三相交流电整流成540V或600V的直流电，将电动机模块（一个或多个）都连接到该直流母线上，特别适用于多轴控制，尤其是造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。其优点是各电动机轴之间的能量共享，接线方便、简单。单轴控制的AC/AC变频器，通常又称为SINAMICSS120单轴交流驱动器，其结构形式为电源模块和电动机模块集在一起，特别适用于单轴的速度和定位控制。

本部分只介绍SINAMICS S120单轴交流驱动器。SINAMICS S120 AC/AC单轴驱动器由两部分组成：控制单元和功率模块。具体如下：

（1）控制单元有三种形式：CU310DP、CU310 PN和CUA31

CU310DP是驱动器通过PROFIBUS-DP与上位的控制器相连。

CU310PN是驱动器通过PROFINET与上位的控制器相连。

CUA31是控制单元的适配器，通过Drive-CLiQ与CU320或Simotion D相连。

（2）功率模块有模块型和装机装柜型两种形式

模块型：其功率范围从0.12～90kW，其进线电压有单相（200～240V）及三相（380～480V）两种规格。

装机装柜型：其功率范围从110～250kW，其进线电压为三相（380～480V）。

3.用S7-300控制SINAMICSS120

以下用一个例子介绍使用现场总线控制西门子伺服系统SINAMICS S120。

【例11-10】某设备上有一套CU310DP伺服驱动系统，要求：对伺服进行调速，请编写程序。

【解】

（1）软硬件配置

①1套STEP 7 V5.5 SP4。

②1套STARTER 4.4（或者SCOUT）。

③1套CU310DP伺服系统。

④1台CPU314C-2DP。

⑤1根PROFIBUS屏蔽双绞线。

⑥1块CP5611卡。

系统的硬件配置如图11-36所示，图中的X22口为RS-232C母头，是SINAMICS S120与计算机或者PLC通信的接口。

图11-36 硬件配置图

（2）伺服系统参数的设置

①设置伺服驱动器的站地址。本例伺服系统的站地址设置为3。伺服驱动器上有一排拨钮用于设置地址，每个拨钮对应一个“8-4-2-1”码的数据，所有的拨钮处于“ON”位置时，对应的数据之和就是站地址。拨钮示意图如图11-37所示，拨钮1和2处于“ON”位置，所以对应的数据为1和2；而拨钮3、拨钮4、拨钮5和拨钮6处于“OFF”位置，所对应的数据为0，站地址为1+2+0+0+0+0+0=3。这个设置方法与MM440变频器的站地址设置是一样的，因为实际上SINAMICSS120也是变频器。

图11-37 拨钮示意图

【关键点】图11-37设置的站地址3，必须和STEP7软件中硬件组态的地址保持一致，否则不能通信。此外，设置完成后必须断电，设置的地址才能起作用。

②打开STARTER软件，新建项目。在打开STARTER项目前，计算机中要首先安装STARTER软件，此软件不需要授权，可直接从西门子的网站上下载，若使用SCOUT则需要购买授权。打开STARTER软件，如图11-38所示，再单击工具栏上的“新建”按钮，弹出如图11-39所示的界面，将项目命名为“SERVER2”，最后单击“OK”按钮。

图11-38 新建项目

③设置PC与SINAMICS S120通信的路径。先选中“SERVER2”，再在菜单中单击“Options”→“Set PG/PCInterface”，弹出“Set PG/PCInterface”界面，选中“CP5611（PROFIBUS）”选项，最后单击“OK”按钮，如图11-40所示。

图11-39 项目命名

图11-40 设置PC与SINAMICS S120通信的路径

④将PG（编程器）与SINAMICS S120连接起来。先单击工具栏中的“connect to target system”（连接）按钮，再单击“Yes”按钮，STARTER自动寻找可连线的目标，如图11-41所示。当STARTER找到目标时弹出如图11-42所示的界面，选中找到的目标（其地址为3），该目标就是要连接的SINAMICS S120，再单击“Accept”（接受）按钮。

⑤配置驱动器系统。驱动器系统参数的配置可以手动配置，也可以自动配置。手动配置较麻烦，因此推荐用自动配置。如图11-43所示，当将PG与SINAMICSS120连接起来后，可以看到“3”处的字是“Online mode”（在线模式），选中并双击“Automatic configu-ration”（自动配置），再单击“Load to PG”（上载到编程器），弹出上载状态界面，如图11-44所示。当上载结束后，伺服系统的参数自动上传到编程器（PG）中。

⑥设置通信报文类型。先选中“PROFIBUS”，再选中“PROFIBUS message frame”选项卡，在“Message frame type”（通信报文类型），选定“Standard telegram 1”（通信报文1），如图11-45所示。

图11-41 将PC（编程器）与SINAMICS S120连接起来（1）(www.xing528.com)

图11-42 将PC（编程器）与SINAMICS S120连接起来（2）

⑦将RAM的数据复制到ROM中。先选中“Drive_unit_01”，再单击“Copy RAM to ROM”（将RAM的数据复制到ROM）按钮，如图11-46所示。当数据复制完成后，再单击“Disconnect from target system”（离线）按钮，这样PG和SINAMICS S120通信连接断开。断电后，将两者的通信电缆拔下，再将S7-300的DP口与SINAMICS S120的X22口用屏蔽双绞线（含两只网络连接器）相连。

【关键点】图11-46中的通信报文设置与S7-300 PLC中的报文设置要一致，否则通信不能成功。此外，必须将RAM的数据复制到ROM中，否则设置的报文就不起作用。

图11-43 自动配置驱动器系统

图11-44 上载状态

（3）S7-300PLC的硬件组态

①新建项目，并进行硬件组态。新建项目，命名为“314C-CU310-01”，如图11-47所示。

②将SINAMICS S120挂到PROFIBUS总线上。将界面切换到硬件组态上，先选中“1”处，再双击“SINAMICSS”，如图11-48所示，SINAMICS S120挂到PROFIBUS总线上。

图11-45 设置通信报文类型

图11-46 将RAM的数据复制到ROM中

图11-47 新建项目

图11-48 将SINAMICS S120挂到PROFIBUS总线上

③设置SINAMICS S120的站地址。先选中PROFIBUS网络，再设置SINAMICS S120的站地址为“3”。注意，这个地址与用拨码开关设置的SINAMICS S120的地址要一致，最后单击“OK”按钮，如图11-49所示。

图11-49 设置SINAMICS S120站地址

④设置SINAMICS S120的报文格式。先选中SINAMICS S120，再双击“Std.Telegam1：2/2PZD”（报文1），如图11-50所示，再保存和编译硬件组态。注意，此处的报文格式要与图11-45中的“3”处一致。

图11-50 设置SINAMICS S120的报文格式

（4）编写程序

①插入数据块DB2和参数表VAT_1。选中块OB1，插入数据块DB2和参数表VAT_1，如图11-51所示。

图11-51 插入数据块DB2和参数表VAT_1

②在DB2中创建数组。打开数据块DB2，并在DB2中创建数组ARRAY[1..5]，如图11-52所示。用同样的方法创建数据块DB1，并在DB1中创建数组ARRAY[1..5]。

图11-52 创建数组

③参数表赋值。打开参数表，输入如图11-53所示的参数和参数值。注意，“W#16#047E”的含义和“W#16#1000”的含义可参考11.5.2，在此不作赘述。而M1.0是起动的开关，图中是“false”（假），当参数表处于监控状态时，将M1.0修改为“true”（真），则伺服电动机以一定的速度运行。

图11-53 参数表赋值

④编写程序。按照如图11-54编写程序，注意M1.0和M1.1是脉冲时才有效。

图11-54 OB1中的程序

（5）下载和调试

将编译后的硬件、程序、数据块和参数表全部下载到CPU 314C-2DP中，注意不能缺少其中任何一个。单击参数表中的“参数监控”按钮，使参数表处于监控状态，再将M1.0的参数false改为true，最后单击“更新参数”按钮，更新参数，伺服电动机旋转。DB1中显示伺服驱动反馈的参数，如图11-55所示。

图11-55 参数表处于监控状态

西门子的伺服系统功能强大，需要设置的参数较多，因此使用比较复杂，请读者参考相关说明书。若读者已经掌握了西门子变频器，无疑有利于读者掌握西门子伺服系统。