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    那里卖西门子工控机

    更新时间：2024-05-09   浏览数：254
    所属行业：电气 电气成套设备
    发货地址：上海市金山区  
    产品规格：那里卖西门子工控机
    产品数量：100.00台
    包装说明：全新原装
    价格：面议
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    那里卖西门子工控机

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    1     概述

    SINAMICS V90固件版本1.05以上开始，伺服驱动器提供了Modbus RTU 通信功能。PLC可以通过 Modbus 的FC3及FC6功能代码读取或写入伺服驱动的寄存器，S7-200 Smart可通过标准的Modbus功能块完成发送伺服驱动器的控制指令及读写驱动的参数。本文详细描述了S-200 SMART PLC 通过Modbus RTU 通信连接SINAMICS V90实现内部位置的MDI功能。

    2     *条件

    2.1    使用的硬件

    使用的硬件如表2-1所示。

    序号

    设备名称

    订货号

    1

    SIMATIC S7-200 SMART CPU ST60

    6ES7288-1ST60-0AA0

    2

    V90驱动器

    6SL3210-5FE10-4UA0（V1.05版本以上）

    3

    伺服电机

    1FL6042-1AF61-0LG1

    4

    电机及编码器配套电缆

     

            表2-1使用的硬件


    2.2    使用的软件

    使用的软件如表2-2所示。

    序号

    描　　　　　述

    1

    Window 7 旗舰版 32位或64位

    2

    STEP 7-Micro/WIN SMART 编程软件

    3

    SINAMICS V-ASSISTANT V1.02

            表2-2使用的软件


    2.3    通信连接

    SINAMICS V90 伺服驱动通过 RS485 电缆与 PLC 连接，使用标准 Modbus 通信协议进行通讯。通过Modbus PLC给V90发送伺服使能和停止命令并且可以读取伺服驱动器的状态及故障代码。

    SINAMICS V90 伺服驱动通过 RS485 接口（X12）使用 MODBUS 协议与 PLC RS485（端口 0） 进行通讯，接线如图2-1所示。


    那里卖西门子工控机


    图2-1  S7-200 SMART CPU 与V90通讯线连接

    3     通过Modbus通信实现V90内部位置控制的MDI功能

    3.1      V90 Modbus 寄存器说明

    V90内部控制的控制数据寄存器如表3-1所示。

    寄存器编号

    描述

    单位

    定标系数

    范围

    40100

    IPOS控制模式控制字

     

     

     

    40932/40933

    MDI 速度设定值

    1000LU/min

    1

    1至2147482647

    40934

    MDI 加速度倍率

    % 

    100

    0.1 至100

    40935

    MDI 减速度倍率

    % 

    100

    0.1 至100

    40102

    位置设定值高字

    LU

    1

    -2147482648至

    2147482647

    40103

    位置设定值低字

    表3-1 V90的内部位置控制数据寄存器

    IPOS控制模式寄存器 40100控制字的定义如表3-2所示。

    位

    信号

    描　　述

    0

    SON_OFF1

    通过上升沿使能伺服，=0时驱动通过斜坡函数发生器停车，脉冲被取消

    1

    OFF2

    1：OFF2=1,允许使能

    0：OFF2=0,立即取消脉冲

    2

    OFF3

    1：OFF3=1,允许使能

    0：OFF3=0，快速停车，脉冲被消除

    3

    OPER

    1：允许运行（脉冲可以被使能）

    0：禁止运行（取消脉冲）

    4

    SETP_ACC

    触发上升沿来接收MDI 设定值

    5

    TRANS_TYPE SE

    1：立即接收新的设定值

    0：通过触发上升沿来接收新的设定值

    6

    POS_TYP

    1：**定位

    0：相对定位

    7

    RESET

    复位故障

    8

    预留

     

    9

    预留

     

    10

    PLC

    使能 PLC 的控制权

    11

    预留

     

    12

    预留

     

    13

    SREF

    启动回参考点（对于p29240=0，通过REF 信号回参考点）

    14

    预留

     

    15

    预留

     

    表3-2 寄存器 40100控制字的定义

    3.2      V90参数设置

    按照表3-3设置伺服驱动器的相关参数

    参数设置

    说明

    P29003=1

    P29003为内部控制模式

    P29303[0]=3

    设置DI3为CWL，正限位，连接限位开关为高电平

    P29304[0]=4

    设置DI4为CCWL，负限位，连接限位开关为高电平

    P29004=1

    设置SINAMICS V90 的MODBUS站地址为1

    P29007=2

    设置通信协议为Modbus 协议

    P29008=1

    选择 Modbus 控制源,设定值和控制字来自于 Modbus PZD

    P29009=8

    设置传输波特率为38400 波特

     

     

     

     





       


    表3-3伺服驱动器的相关参数




    3.3      PLC的编程

    PLC的编程如表3-4所示。

    序号

     

    1

    初始化Modbus通信接口，需确保 PLC 的波特率与驱动设置一致，设置 PLC 校验方式为偶校验（parity = 2）。





    2

    通过寄存器 40100 写入需要的控制字。必须设置寄存器 40100 的位 10 为1 以允许 PLC 控制驱动。使能驱动器，先将16进制数 40E 写入寄存器40100 中，然后再写入 40F）。





    3

    如果需要对带增量编码器驱动执行回参考点操作，保持驱动为伺服使能状态，可通过写控制字 40100 *13位，执行回参考点操作。

    4

    通过MBUS_MSG功能块，将位置设定值和速度设定值写入寄存器 40932、40933、40934、40935、40102 和40103 中。





    5

    MDI相对定位的40100控制寄存器操作：

    (1) 在IPos 控制模式中，控制字的位6=0选择相对定位模式(40F)

    (2) 控制字的位5=0，设置使用上升沿来接收MDI 设定值(40F)

    (3) 将表3-1中的寄存器，写入需要的值 (如40934及40935写入十六进制的4000, 40932/40933写入MDI速度值，40102/40103写入MDI的位置值) 后，通过PLC发送控制字的位4上升沿来接收设定值，驱动进行MDI运行(41F)

     

    MDI**定位的40100控制寄存器操作：

    (1) 在IPos 控制模式中，控制字的位6=1来选择**定位模式(44F)

    (2) MDI设定值的生效有两种：

    MDI设定值立即生效：控制字的位5=1，设置接收的MDI设定值立即生效(46F)；

    上升沿来接收MDI 设定值：控制字的位5=0，设置使用上升沿来接收MDI 设定值(44F)

    (3) 将表3-1中的寄存器写入需要的值 (如40934及40935写入十六进制的4000, 40932/40933写入MDI速度值，40102/40103写入MDI的位置值)后，如果是MDI设定值立即生效，则驱动进行MDI运行。如果是通过上升沿接收MDI设定值，则通过PLC发送控制字的位4的上升沿来接收设定值(45F)，驱动进行MDI运行

    表3-4 PLC的编程    

    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。

    PID 移植

    S7-200 SMART 与 S7-200一样，支持8路PID控制，支持模拟量输出及PWM输出

    PID 向导移植

    将 S7-200 带有PID向导生成的程序用 S7-200 SMART打开，提示错误，如下图所示：

    图1. S7-200 PID程序在S7-200 SMART 打开报错

    解决方法：

    1，新建 S7-200 SMART项目，并进行正确的设备组态

    2，将 S7-200程序用STEP 7-Micro/win SMART 软件打开，将除PID子程序之外的程序段复制到新项目

    3，修改新项目的 I/O 地址及模拟量转换量程与S7-200 SMART 匹配

    PID 指令移植

    比较 S7-200 与 S7-200 SMART PID回路表，两者完全相同，如下表所示：

    表1. S7-200 与 S7-200 SMART PID 回路对比表

    偏移

    类型

    		S7-200 S7-200 SMART
    0

    过程变量(PVn)

    包含过程变量，其值必须标定在 0.0 到 1.0 之间

    4

    设定值(SPn)

    包含设定值，其值必须标定在 0.0 到 1.0 之间

    8

    输出(Mn)

    包含计算出的输出，其值必须标定在 0.0 到 1.0 之间

    12

    增益(Kc)

    包含增益，为比例常数。 可以是正数或负数

    16

    采样时间

    包含采样时间，单位为秒。 必须是正数

    20

    积分时间

    包含积分时间或复位，单位为分

    24

    微分时间

    包含微分时间或速率，单位为分

    28

    偏置

    包含偏置或积分和值，介于 0.0 到 1.0 之间

    32

    **过程变量

    包含上次执行 PID 指令时存储的过程变量值

    36

    PID扩展表

    ‘PIDA’（PID 扩展表，版本 A）： ASCII 常数

    40

    AT 控制

    		 
    41

    AT 状态

    		 
    42

    AT 结果

    		 
    43

    AT 配置

    		 
    44

    偏差

    较大 PV 振荡幅度的标准化值（范围： 0.025 到 0.25）

    48

    滞后

    用于确定过零的 PV 滞后标准化值（范围： 0.005 到 0.1）

    52

    初始输出阶跃

    输出值中阶跃变化的标准化大小，用于使 PV 产生振荡（范围：0.05 到 0.4）

    56

    看门狗时间

    两次过零之间允许的较大秒数值（范围：60 到 7200）

    60

    建议增益

    自整定过程确定的建议回路增益

    64

    建议积分时间

    自整定过程确定的建议积分时间

    68

    建议微分时间

    自整定过程确定的建议微分时间

    72

    实际阶跃大小

    自整定过程确定的标准化输出阶跃大小值

    76

    实际滞后

    自整定过程确定的标准化 PV 滞后值

    如上表所示，两者PID回路表完全一致，所以，当将S7-200 PID 指令编程进行移植时，需将反馈与输出的模拟量地址按照 S7-200 SMART 的地址分配进行修改，同时修改模数转换数值即可。如下图所示：

    图2. 程序移植


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