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S7-300与变频器的DP通信实现方案

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:G120是模块化通用的低压变频器,主要由功率模块和控制单元组成。图6-22 PLC与变频器通信示意图DP主站发送请求报文,变频器收到后处理请求,并将处理结果立即返回给主站。标准报文1相当于西门子老系列变频器的PPO 3。在M0.1为1状态时,调用SFC15,将MW30和MW32中的控制字和转速设定值打包后发送。PLC与变频器的DP通信不能仿真,只能做硬件实验。

S7-300与变频器的DP通信实现方案

1.用DP总线监控G120变频器

西门子的SINAMICS系列驱动器包括低压、中压变频器和直流调速产品。所有的SINAMICS驱动器均基于相同的硬件平台和软件平台。

G120是模块化通用的低压变频器,主要由功率模块和控制单元组成。控制单元CU240B-2DP、CU240E-2DP、CU240E-2DP F有集成的DP接口,支持基于PROFIBUS-DP的周期性过程数据交换和变频器参数访问。本节介绍S7-300通过DP通信,控制G120 CU240E-2DP的起停、调速以及读取变频器的状态和电动机的实际转速的方法(见图6-22)。

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图6-22 PLC与变频器通信示意图

DP主站发送请求报文,变频器收到后处理请求,并将处理结果立即返回给主站。主站通过周期性过程数据交换,将控制字和主设定值字发送给变频器,变频器接收到后立即将状态字和实际转速返回给DP主站。

2.组态主站和PROFIBUS网络

在STEP 7中用新建项目向导创建一个项目(见随书光盘中的例程Convert),CPU模块为CPU 315-2DP。选中SIMATIC管理器的300站点,单击右边窗口的“硬件”图标,打开硬件组态工具(见图6-23),将电源模块信号模块插入机架。

双击CPU模块中“DP”所在的行,单击打开的对话框的“常规”选项卡中的“属性”按钮,在出现的对话框的“参数”选项卡中单击“新建”按钮,生成一条PROFIBUS-DP网络。采用默认的参数,CPU 315-2DP为DP主站,站地址为2,网络的传输速率为1.5Mbit/s,配置文件为“DP”。单击“确定”按钮返回HW Config。

3.生成G120变频器从站

如果已经安装了STEP 7和西门子变频器的监控软件STARTER,不用安装G120的GSD文件。如果没有安装STARTER,需要安装随书光盘的Project文件夹中G120的GSD文件SI03817B.GSE。GSE是英语的GSD文件的简称,SI817B_N.BMP是从站的图形文件。

安装好G120的GSD文件后,双击打开硬件目录中的子文件夹“\PROFIBUS DP\Additional Field Devices\Drives\SINAMICS”(见图6-23),将其中的“SINAMICS G120 CU240x-2DP(F)V4.7”拖放到DP网络上。在自动打开的“属性−PROFIBUS接口”对话框中,设置从站地址为3。

4.变频器的通信报文选择

“SINAMICS G120 CU240x-2DP(F)V4.7”文件夹中列出了可以选用的报文。最常用的是“Standard telegram 1,PZD-2/2”(标准报文1),它用于传送变频器的两个过程数据(PZD)输入字和两个过程数据输出字。

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图6-23 组态变频器从站

选中硬件组态窗口中的变频器,就像将模块插入ET 200M的插槽一样,将图6-23中的“Standard telegram 1,PZD-2/2”拖放到下面窗口的1号槽。可以看到自动分配给变频器的输入地址和输出地址。通信被启动时主站将过程数据控制字和转速设定值字发送给变频器,变频器接收到后立即返回状态字和滤波后的转速实际值字。标准报文1相当于西门子老系列变频器的PPO 3。

除了标准报文1,也可以采用标准报文20(即图6-23中的Standard telegram 20,PZD-2/6),它的两个PZD输出字是控制字和转速设定值字,6个PZD输入字分别是状态字、滤波后的转速实际值、滤波后的电流实际值、当前转矩、当前有功功率和故障字。

5.设置变频器与通信有关的参数

可以用变频器上像图6-6中那样的DIP开关来设置PROFIBUS地址,如果所有DIP开关都被设置为on或off状态,用参数P918设置PROFIBUS地址,DIP开关设置的其他地址优先。组态时设置的站地址应与用DIP开关设置的站地址相同。

将变频器的参数P10设为1(快速调试),P0015设为6(执行接口宏程序6),然后设置P10为0。宏程序6(PROFIBUS控制,预留两项安全功能)自动设置的参数见表6-1。

表6-1 宏程序6自动设置的变频器参数

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参数P2000(参考转速)设置的转速对应于第二个过程数据字PZD2(转速设定值)的值16#4000,参考转速一般设为50Hz对应的浮点数格式的电动机同步转速,P2000的出厂设置为1500.0rpm。

【例6-1】用P2000设置的参考转速为1500.0rpm。如果转速设定值为750.0rpm,试确定PZD2(主设定值)的值。

PDZ2=(750.0/1500.0)×16#4000=16#2000(www.xing528.com)

6.变频器的控制字与状态字

控制字1各位的意义见表6-2,状态字1各位的意义见表6-3。

表6-2 过程数据中的控制字1(标准报文20之外的其他报文)

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表6-3 过程数据中的状态字1(标准报文20之外的其他报文)

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7.读写过程数据区的程序

双击图6-23下面窗口的1号槽,打开DP从站属性对话框,数据的单位为字,一致性为“总长度”(即图6-19中的“全部”)。因为是灰色的字和背景色,不能修改一致性属性。主站需要调用SFC15和SFC14发送和接收数据(见6.1.6节)。

图6-24是OB1中的程序,参数LADDR是输入、输出的过程数据的起始地址W#16#100(即256,见图6-23),长度为4B。在M0.1为1状态时,调用SFC15,将MW30和MW32中的控制字和转速设定值打包后发送。同时调用SFC14,将接收到的状态字和转速实际值解包后保存到MW34和MW36。

PLC与变频器的DP通信不能仿真,只能做硬件实验。设置好变频器的参数,将项目Convert的程序和组态数据下载到CPU 315-2DP后运行程序。用变量表监控十六进制格式的过程数据字MW30~MW36(见图6-25)。

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图6-24 OB1中的程序

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图6-25 用变量表监控过程数据PZD

8.PLC监控变频器的实验

(1)启动电动机

控制字的第10位必须为1,表示变频器用PLC控制。对于4极电动机,设置参考转速P2000为1500.0rpm。启动变量表的监控功能,将控制字16#047E、转速设定值16#2000(750rpm)和1(true)分别写入MW30、MW32和M0.1的“修改数值”列。单击工具栏上的 978-7-111-53804-2-Chapter06-40.jpg 按钮,M0.1变为1状态,设置的数据被写入MW30和MW32,SFC15将它们打包后发送给变频器,使变频器运行准备就绪。

然后将16#047F写入MW30,变频器控制字的第0位由0变为1,产生一个上升沿,变频器被启动,电动机转速上升后在750rpm附近小幅度波动。

变频器接收到控制字和转速设定值后,马上向PLC发送状态字和转速实际值。CPU接收到数据后,SFC14将数据解包并保存到MW34和MW36。

(2)电动机停机

将16#047E写入MW30,控制字的第0位(OFF1)变为0状态,电动机按参数P1121设置的斜坡下降时间减速后停机。停机后的状态字为16#EB31,转速为0。

在变频器运行时,将16#047C写入MW30,控制字的第1位(OFF2)为0状态,电动机惯性自由停车。在变频器运行时,将16#047A写入MW30,控制字的第2位(OFF3)为0状态,电动机快速停车。

(3)调整电动机的转速和改变电动机的旋转方向

用变量表将新的转速设定值写入MW32,将会改变电动机的转速。先后将控制字16#047E和16#0C7F写入MW30,因为16#0C7F的第11位为1,所以电动机反向启动。

有故障时将控制字16#04FE(第7位为1)写入MW30,变频器故障被确认。

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