西门子S120变频器电源模块

西门子S120变频器电源模块

问：如何解决G120变频器使用二进制方式多段速在速度切换时DI触点的动作配合不同步造成的速度波动？

答：可使用格雷二进制码方式的多段速解决此问题。

配备CU240B/E-2 和PM240的G120变频器具备多段速给定功能，多段速的给定分为两种：直接给定和二进制给定。
在直接给定方式时，变频器的较终速度给定值是由较多四个DI对应的速度值之和来决定的，此种应用多用于总的段速较少的情况下，例如只有4个固定速度，较少出现段速切换的速度波动。但是在选择二进制方式给定时，往往会在换档间隙出现设定值的波动，为此我们可以采用格雷码二进制方式来避免这种波动。

在使用二进制给定时，变频器较多支持15个速度，在从0速到15速的切换过程中，变频器可能需要同时改变变频器多个DI的状态。
以图2-1所示的应用为例，配置三个DI输入作为多段速信号源，除0速外，一共有7个段速。升速操作时需要从0速档依次增加到7速档，降速操作时，从7速档依次降低至0速档。

图2-1 多段速控制接线示例

使用二进制方式多段速的相关参数设置为：
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
正常升降速操作时，例如：从3档（多段速DI状态011）切换到4档（多段速DI状态100），多段速DI的三个位全都发生了变化，如果按图1的接线方式，需要S1，S2，S3三个开关的状态同时改变状态。由于手动操作不可能完全同时改变三个开关的状态，此时在换挡的间隙如果有配合不严密，就会造成给定速度的波动。
此时的多段速切换波形如图2-2所示：

图2-2 普通二进制方式下的速度切换波形图示

我们看到，多段速切换间隙会有波动，例如在3档变4档时，由于DI3，DI从1变为0，但是由DI5从0变为1没有与DI3，DI4保持完全同步，所以出现了瞬间的000状态，速度设定值发生了波动，影响到负载驱动。6档变5档时，4档变3档时，以及2档变1档时也都出现了类似的波动情况。

为避免二进制方式的固定速度切换时出现的波动，我们可以使用各类二进制码方式对速度进行给定。格雷二进制码的特点是从0000~1111的依次步进时，每次只变化一个位。如表3-1所示为四位5二进制码与格雷二进制码的对照。

表3-1 四位二进制码与格雷二进制码对照表

十进制段速	自然二进制码	格雷码
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

如果我们引入格雷二进制码方式，从3档切换到4档，就是从010切换到110，此过程只需要切换DI5的状态即可，由于只改变了S3的状态，因此不存在需要跟其他开关配合的问题，保证了速度不会产生波动。

此例使用各类二进制码方式的多段速相关参数设置为：

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

使用格雷二进制码的多段速切换状态如图3-1所示，看到段速的依次切换不再有突变。

图3-1 格雷二进制码方式多段速切换的波形图 

特别是在手动逐级切换速度的场合，使用各类二进制码方式设计主令开关时序，可以提高设备速度平滑性。

1 概述

调试SINAMICS S120驱动系统时，如果用户对SINAMICS S120的参数存储结构不熟悉，执行了错误的上传/下载操作，都会造成设置参数的丢失，对调试进度造成影响。比如：在线调试完成后却又执行了下载操作，造成调试结果被离线数据覆盖；又或调试完成后没有执行copy RAM to ROM操作就断电了，重新上电后设备还处于调试前状态；这些操作都使刚刚完成的调试工作付之东流。因此了解SINAMICS S120的存储结构以及每一个操作的意义是成功调试的前提。

SINAMICS S120 存储器分为两个部分：

• RAM：易失性存储器，数据断电即丢失，RAM位于控制单元内部，是设备自带的。
• ROM：即CF卡，数据可以*保持在CF卡上，CF卡是单独订购的。

对SINAMICS S120项目的操作分为两种：

• 在线模式（ONLINE Mode）：如果是在线进行操作，这是直接修改RAM里的数值，而PG/PC本地项目里的参数并没有更改。
  注：PG，Programmer西门子编程器；PC，Personal computer个人电脑。
• 离线模式（OFFLINE Mode）：如果是离线进行操作，就是对本地项目的参数进行修改，不会影响设备数据。

2 SINAMICS S120存储器与PG/PC之间的几种操作

PG/PC、RAM和ROM之间可进行的操作大致分为以下5种，如图1：

图1.PG/PC、RAM和ROM之间的操作

具体每一步操作的意义如下：

①Download下载。
从PG/PC到RAM(Download CPU/ drive unit to target device)，就是在线执行下载操 作，将PG/PC的参数设置传给控制单元CU，如图2。Scout或Starter工具栏上有两个下载按钮。左边的黄色下载按钮是对该项目里所有在线设备的所有数据进行下载。右边的下载按钮是对所选在线设备的所有数据进行下载，一般选择右边的下载按钮。

图2.下载操作

②Upload上传
从RAM到PG/PC(Load CPU/ drive unit to PG)，就是在线执行上传操作，将控制单元里的参数设置传到PG/PC，如图3。

图3.上传操作

③Copy RAM to ROM
从RAM到ROM(Copy RAM to ROM)，把参数保存到CF卡上。RAM里的参数断电后会丢失，因此虽然配置好的参数已经正确下载到控制单元，但还需要执行该操作来保证掉电后再上电，机器能正常工作，如图4。如果是通过BOP面板进行调试，调试参数也都存在RAM里，也需要保存参数的设置。具体操作是当修改完参数面板上出现“S”字样，按住P键保持3秒，面板出现闪烁，表示参数已经开始存储。或者通过设置CU的参数：P0009=0，P0977=1来执行。

图4.Copy RAM to ROM操作

④Power up
从ROM到RAM，上电后CU会自动将保存到CF卡上的参数装载到RAM。

⑤Load to file system
从PG到CF卡(Load to file system)，这个操作可以在没有CU的情况下，将S120项目下载到CF卡 (需要一个CF卡读卡器)，如图5。

图5.Load to file system

3 Sinamics S120存储器正确操作举例

这里以三相异步电机的矢量控制从自动配置开始到完成优化这一过程为例，说明SINAMICS S120存储器正确的操作方法。
⑴.在线连接设备，执行Automatic configuration，系统会自动上传②配置数据。
⑵.自动配置完成后，还需离线配置三相异步电机、编码器等参数。然后在线，执行下载①操作，将配置的参数传到控制单元。 下载①的时候可以勾选After loading copy RAM to ROM③，也可以稍后执行。
⑶.然后是对电机的静态和动态识别、BICO连接等设置，这时的操作是在线进行的。一定不要执行下载①，正确的做法是上载②到PG/PC，然后保存项目。
⑷.最后再执行Copy RAM to ROM③，配置优化完后的参数就保存到CF卡里了。断电再上电系统自动从ROM导出配置到RAM④，依然正常工作。

问题：
如何通过一个起动按钮（非自锁）及一个停止按钮（非自锁）控制S120 驱动装置的起动及停止？

回答：
S120的起动/停止控制是通过一个开关量来实现的，即当P0840由0跳变为1，并保持1的状态时装置起动，P0840=0时装置停止。可通过使用内部自由功能块实现起动/停止按钮对装置的控制：

（1）接线图：

图1.

（2）激活自由功能块

图2.

(3) 参数设置
使用自由功能块中的“非门”及“R-S触发器”如图3：

图3.

P20000[0]= 8：设置执行组0的采样时间
P20078= r722.1：设置DIN1为非门的输入
P20080= 0：将非门分配至执行组0
P20081= 1：设置非门在执行组0中的执行顺序中为1
P20188[0]= r722.0：设置RS触发器S触发信号的源
P20188[1]= r20079.0：设置RS触发器R触发信号的源
P20191= 0：将RS触发器分配至执行组0
P20192= 2：设置RS触发器在执行组0中的执行顺序为2
P0840= r20189.0：将RS触发器的输出与驱动的ON/OFF参数相关联

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