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1.基本调试

 

        在进行基本调试之前，请确保变频器、电机、编码器等的接线正确。

        如果变频器中的参数不合适，那么要进行闭环矢量控制或者V/F控制时，则必须进行快速0参数识别操作。

        您必须在开始调试前拥有以下数据：

    ?  输入进线电源频率

    ?  输入电机铭牌数据

    ?  命令/设定值来源

    ?  较小频率/较大频率及上升/下降斜坡时间

    ?  闭环控制方式

    ?  电机参数识别/优化

 

1.1恢复出厂设置

 

    在做基本调试之前，建议首先对变频器做恢复出厂设置操作。

    恢复出厂设置的参数：

        P10=30

        P970=1

 

1.2快速调试

 

电机铭牌数据可以参考图1所示，图1是标配的西门子电机数据。

 

图 1 电机铭牌

 

按照如下步骤完成快速调试：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.静态优化

 

完成快速调试后，为了变频器更好地驱动电机，建议对电机做静态优化。

 

静态优化的步骤如下：

 

P10=0                                准备就绪；

P1900=2                            识别所有静止状态下的参数；

ON命令                               P1900设置为2后，变频器会出现一个A0541的报警（电机参数识别已
                      激活），此时需要给变频器运行命令，变频器即开始进行电机参数识
                      别。当电机参数识别结束后，A0541报警自动消除并且P1900自动变为零。

 

3.闭环矢量控制调试

 

3.1编码器信号测试

 

    为了避免闭环调试过程中出现故障或者系统运行不稳定，建议在做闭环调试之前，先对编码器信号做测试。

 

测试步骤如下：

 

P10=0                          准备就绪；

P400                            编码器类型；

P408                            编码器的脉冲数；

P1300=0                     控制方式，V/F方式下检测编码器反馈信号；

P492=0                       禁止编码器信号丢失检测（为了防止变频器在检测编码器的时候报故障）；

P2100=90，P2101=0        V/F方式下设置了编码器，可能导致变频器报F0090故障，可通过这两个参
                       数，把故障F0090暂时屏蔽掉；

 

        启动变频器，给定变频器一个运行频率信号（例如10Hz），查看r0061编码器的反馈是否与给定的运行频率大小、方向一致？r0061的反馈应在给定频率上下波动，方向与给定方向一致。如果反馈偏差过大，请检查编码器的接线以及编码器的相关参数设置；方向不一致，可以通过对调编码器的信号线的方式来解决。

 

3.2动态优化

 

        为了获得更好的动态特性，建议使用矢量控制时，都要做动态优化；

    编码器信号反馈正常后，就可以做矢量控制优化了。

    注意：动态优化的时候，电机是会旋转起来的，请保证现场可以做这个优化。

 

    动态优化步骤：

 

    首先，脱开电机的负载，即空电机轴。如果电机有抱闸，手动把抱闸打开。

 

P10=0                                 准备就绪；

P400                                   编码器类型；

P408                                   编码器的脉冲数；

P492                                   允许的速度偏差；

P1300=21                          带编码器的矢量控制；

P1960=1                            使能速度控制器优化；

ON命令                               当设置P1960=1后，变频器即报A0542报警，在此状态下，需要给变频器
                                             一个启动命令，则可启动优化过程。优化完成后，A0542报警会自动消除
                      并且P1960自动变为零。

 

说明：以上调试步骤也适合P1300=20，无传感器的矢量控制方式（SLVC）。

在进行PLC编程之前，请确认USS协议库已经安装，如图1-1。

图1-1

2.2 S7-200与控制单元间的接线

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图1-2

CU240E-2的控制端子排如图1-2，从控制单元底部看，共有5个接线端子，其中2号端子为RS485P，3号端子为RS485N，用于通信数据的发送和接收。

图1-3

S7-200作为USS通信主站，其通信端口和变频器从站的接线如图1-3。在通信网络的首、末端需要使用终端电阻。
对于S7-200，需要在通信端口端子3和8之间，连接一阻值为120欧姆的电阻。
对于变频器，把通信网络末端的CU240E-2终端电阻拨码开关拨到ON位置即可（位置在图1-1中，标号⑨）；中间位置的CU240E-2，终端电阻拨码开关必须拨到OFF位置。
本例中，S7-200（CPU224 XP CN）使用通信端口Port 0和变频器进行通信。




2 变频器设置

2.1 地址设置
变频器的USS通信地址可以通过控制单元上的总线地址拨码开关（位置在图1-1中，标号⑤）进行设置。当地址拨码开关的位置都为OFF时，也可用过参数P2021进行设置。

2.2 参数设置
除了设置地址之外，还需要对变频器一些基本的通信参数进行设置，才可以进行USS通信，如表2-1所示：

表2-1

参数	描述
P0015 = 21	变频器宏程序。 15：通过现场总线控制 设置方法：P10=1 → P15=21 → P10=0
p2030 = 1	现场总线协议选择 1：USS协议
p2020	现场总线波特率 设置范围是 4800 bit/s … 187500 bit/s，出厂为 19200 bit/s 本例使用：6（9600）
P2021	USS地址（在地址拨码开关都为OFF时，才有效） 本例使用：3
p2040	过程数据监控时间 指没有收到过程数据时发出报警的延时。 注：必须根据从站数量、总线波特率加以调整，出厂设置为 100 ms。

 

3 PLC编程

3.1使用USS协议的初始化模块初始化S7-200的PORT0端口

图3-1

功能块说明：

注： 此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚
          功能，未说明的管脚功能，请参考Step7 Micro-Win V4.0软件的
          帮助文件。

输入：
EN：使能。每次改变通讯状态都应该执行一次初始化指令，EN信号应该通过脉冲激活。本例中，Port 0端口一直作为USS通信端口使用，因此使用SM0.1初始化一次即可。
Mode：1——为端口0*USS协议，并启用该协议。
Baud：波特率，应与变频器定义的波特率一致。本例中，使用9600。
Active：激活驱动器地址，参考图3-2。本例中，使用2#1000，即激活驱动器地址3。

图3-2 激活驱动器地址3和5

 

3.2 使用USS_CTRL功能块控制变频器的运行

3.2.1 USS_CTRL功能块编程

图3-3

功能块说明：

输入：

EN：通常情况总是激活。
RUN：启动变频器。0-停止；1-启动。
OFF2：自由停车。0-正常；1-自由停车。
OFF3：快速停止。0-正常；1-快速停止。
F _ACK：故障复位。通过上升沿对变频器进行故障复位。
DIR：运行方向。0-正转；1-反转
Drive：变频器USS地址，0-31。本例使用3。
Speed~：速度设定值，通过百分比进行设定，范围 -200.0~~200.0%。

输出：

Error：错误代码。有关错误代码说明，请参考表3-1。
Status：变频器返回的状态字。有关G120变频器状态字，请参考《参数手册》有关r52参数的说明。
Speed：变频器返回的速度实际值的百分比。
Run_EN：变频器运行状态。0-停止；1-运行。
D_Dir：变频器运行方向。0-正转；1-反转。
Inhibit：变频器禁止位状态。0-正常；1-禁止。
Fault：变频器故障状态。0-正常；1-故障。

表3-1

错误代码	说明
0	无错。
1	驱动器不应答。
2	检测到来自驱动器的应答中检验和错误。
3	检测到来自驱动器的应答中校验错误。
4	来自用户程序的干扰造成错误。
5	尝试非法命令。
6	提供非法驱动器地址。
7	未为USS协议设置通讯端口。
8	通讯端口正在忙于处理指令。
9	驱动器速度输入**出范围。
10	驱动器应答长度不正确。
11	驱动器应答**个字符不正确。
12	驱动器应答中的字符长度不受USS指令支持。
13	错误的驱动器应答。
14	提供的DB_Ptr地址不正确。
15	提供的参数号不正确。
16	选择了无效协议。
17	USS激活，不允许改动。
18	*了非法波特率。
19	无通讯：驱动器未设为激活。
20	驱动器应答中的参数或数值不正确或包含错误代码。
21	返回一个双字数值，而不是请求的字数值。
22	返回一个字数值，而不是请求的双字数值。

 

3.2.2 分配库存储区，编译，下载。
在编译程序之前，选择 “程序块” ->“ 库”， 右键点击，选择“库存储区”。在弹出的对话框中点击 “建议地址” 选择V存储区的地址后点击 “OK”退出。如图3-4。

S7-300与G120 PN通讯

1 系统要求

? PC机：安装STEP7和Starter软件
? G120装置：选择支持PROFINET的控制单元，CU240S PN 或CU240S PN F
? S7-300机架：需要选择支持PROFINET的CPU，本实验使用CPU317-2DP/PN
? PROFINET 连接电缆
网络连接如下图所示：

2 G120和S7-300之间的PN连接和设置

2.1 设置通讯接口

? 选择TCP/IP接口

? 分配IP地址

2.2设置PG/PC

2.3分别对CPU和驱动装置G120分配相应的网络地址

? 点击 Edit Ethernet Node编辑站点信息

? G120 的IP地址须由控制器来分配，在变频器内部可以通过参数r61001来读取

? 确保硬件组态中的Device name与设备已分配的Device name一致，否则CPU会报通讯故障

2.4 对变频器进行组态并把它连接到PROFINET网络中

? 在硬件组态时需要GSDML文件，G120 GSDML下载地址：
26641490

2.5 选择报文结构
? 根据实际需要，选择相应的报文结构。此处选择的报文结构应与变频器参数P0922中设定的一致。如果不一致，会出现F00401故障。

2.6 G120(CU240S PN F)相应的参数设置

参数	G120
P700	6
P1000	6
P0922	353
P2051 In000	52
P2051.In001	21
P8840	20ms

3 周期性通讯数据结构
周期性通讯的报文可以分为两个部分：
? 过程数据PZD：
过程数据包括控制字 (状态信息) 和设定值 (实际值)。必须要将控制字的*十位置“1”选择由PLC来控制变频器，这些过程数据才能在变频器和PLC之间传递。
? 参数通道Parameter Channel：
这一数据区用来对参数的值进行读/写操作，可以用来监控或者更改变频器的参数。

? 数据结构如下表所示：

? 参数标示符PKE：

√ PNU：bit0~bit10，表示参数号 ，有效范围 0 到 1999。如果参数号≥ 2000 ，则必须在参数通道的*二个字IND（参数变址）的高字节位 (非周期通讯) 或低字节位 (周期通讯) 添加页号；
√ SPM：bit10，保留位，总设为0；
√ AK：bit12~15，表示请求或应答的标识符。
AK响应标示符：

响应标识符	描述
0	无应答
1	传送参数数值 (word)
2	传送参数数值 (double word)
3	传送描述信息
4	传送参数数值 (array, word)
5	传送参数数值 (array, double word)
6	传送数组元素的数目
7	任务不能执行 (有错误的数值)
8	没有主站控制权或对参数借口没有修改权

AK请求标示符

任务标识符	描述	响应标识符
		正	负
0	无请求	0	7/8
1	读取参数值	1/2	1
2	修改参数值 (word)	1	1
3	修改参数值 (double word)	2	1
4	读取描述信息	3	1
6	读取参数值 (array)	4/5	1
7	修改参数值 (array, word)	4	1
8	修改参数值 (array, double word)	5	1
9	读取数组元素的序号，即下标的序号	6	1
11	修改参数值 (array, double word) 并保存在EEPROM	5	1
12	修改参数值 (array, word) 并保存在EEPROM	4	1
13	修改参数值 (double word) 并保存在EEPROM	2	1
14	修改参数值 (word) 并保存在EEPROM	1	7/8

? 参数索引号IND

√ 高字节（bit15~bit8），用来表示参数的下标号；
√ 低字节（bit7~bit0），表示参数的页号。其中有效位是bit7~bit4。与PKE中的PNU共同确定参数号。例如P2240.1，需要将IND写成0180。
√ 参数索引号IND，在非周期数据传输模式下，高字节和低字节表示的意义对换，例如P2240.1需要写成8001。

? 参数值PWE

√ 当使用PROFIBUS进行数据通讯时，参数值(PWE)是双字形式 (32位)。并且在一个通讯报文中只能传输一个参数的数值;
√ 如果该参数为32位的数据类型，则会包括PWE1(高字位,PKW的*三个字)和PWE2(低字位,PKW的*四个字);
√ 如果操作的参数是16位的数据类型，则只会由PWE2 (低字位, PKW的*四个字)来表示，此时需要在PROFIBUS DP Master 中将PWE1(高字位, PKW的*三个字) 置为0。

? G120周期通讯报文结构：PROFIdrive规范规定了不同的报文类型。进行循环通讯的报文包含具有特定意义和顺序的数据包。SINAMICS G120变频器具有下表中所列的报文类型：

对于报文353和354，软件版本在V3.0及以上的G120/G120D控制单元CU240S/DP/DP-F 才有。 也就是说只有V3.0及以上的控制单元才有PKW结构。

过程数据：

STW1/2	控制字 1/2
ZSW1/2	状态字 1/2
NSOLL_A	速度设定值
NIST_A_GLATT	速度实际值
IA_IST	输出电流
MIST	转矩实际值
PIST	实际功率
M_LIM	转矩限幅
FAULT_CODE	故障代码
WARN_CODE	报警代码

当选定某种报文结构（报文999除外）时，相应的BICO连接将被确定，并且不能修改。如果P0922 = 999，将保持当前的BICO联接，但是可以对其进行更改。

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