可編程控制系統(tǒng)集成及應(yīng)用（初級）課件 第五章 G120變頻器的S7-1200控制

初級可編程控制系統(tǒng)

集成及應(yīng)用“可編程控制系統(tǒng)集成及應(yīng)用”1+X證書配套教材新形態(tài)教材學(xué)習(xí)指南2項(xiàng)目一電動機(jī)控制線路的裝調(diào)項(xiàng)目二S7-1200PLC系統(tǒng)的初調(diào)項(xiàng)目三電氣控制系統(tǒng)的S7-1200編程項(xiàng)目四觸摸屏的應(yīng)用與仿真項(xiàng)目五G120變頻器的S7-1200控制項(xiàng)目六PLC系統(tǒng)綜合應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)3知識目標(biāo)1.了解通用變頻器的基本組成。2.掌握變頻器的調(diào)速原理。3.掌握變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)指令、頻率給定方式和參數(shù)設(shè)置。5.掌握變頻器PROFINET通訊報文的含義。Knowledgeobjectives01.02.能力目標(biāo)1.會根據(jù)控制要求，并結(jié)合設(shè)備手冊，使用軟件正確測試電機(jī)運(yùn)行。2.會根據(jù)控制要求，進(jìn)行PLC端子控制G120變頻器的電氣接線與編程。3.能設(shè)計包含觸摸屏、PLC和變頻器在內(nèi)的PROFINET控制系統(tǒng)。Capabilityobjectives03.素養(yǎng)目標(biāo)1.對現(xiàn)代技術(shù)感興趣，并樂于通過查閱圖書文獻(xiàn)等方式來拓展思維。2.遵循電氣安全規(guī)范，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣。3.增強(qiáng)由淺入深、循序漸進(jìn)利用所學(xué)來所用的意識。LiteracyobjectivesContents5.1

PLC端子控制G120變頻器5.2PLC通訊控制G120變頻器PLC端子控制G120變頻器/01知識技能knowledge75.1.1變頻器概述變頻調(diào)速是通過改變異步電動機(jī)輸入電源的頻率f來實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速的，它具有以下兩個特點(diǎn)：一是接線簡單，如圖5-2所示只需要將變頻器安裝在進(jìn)線電源與交流電動機(jī)中間，即電動機(jī)轉(zhuǎn)軸直接與負(fù)載連接，電動機(jī)由變頻器供電；二是調(diào)速方便，根據(jù)計算公式轉(zhuǎn)速n=60f/p（其中p是電動機(jī)的極對數(shù)），利用變頻變壓原理，電動機(jī)就可以在0-400Hz之間進(jìn)行無級調(diào)速。特點(diǎn)圖5-2變頻調(diào)速原理85.1.1變頻器概述變頻器是一種將交流電源整流成直流后再逆變成頻率、電壓可變的變流電源的專用裝置，主要由功率模塊主電路、超大規(guī)模專用單片機(jī)控制電路構(gòu)成。通用變頻器電路結(jié)構(gòu)主電路部分控制電路部分95.1.1變頻器概述主電路部分控制電路部分變頻器的主電路要解決整流、逆變控制中與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題；變頻器的控制電路部分要解決基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略的硬、軟件開發(fā)問題。通用變頻器電路結(jié)構(gòu)5.1.2變頻器的頻率指令方式10變頻器的頻率指令方式就是調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法，也就是提供頻率給定信號的方式。概念常見的頻率指令方式操作面板給定接點(diǎn)信號給定模擬信號給定脈沖信號給定通訊方式給定等。1.操作面板給定操作面板給定是變頻器最簡單的頻率指令，用戶可以通過變頻器的操作面板上的電位器或旋鈕、數(shù)字鍵或上升下降鍵來直接改變變頻器的設(shè)定頻率。優(yōu)點(diǎn)：操作面板給定的最大優(yōu)點(diǎn)就是簡單、方便、醒目（可選配LED數(shù)碼顯示或中英文LCD液晶顯示），同時又兼具監(jiān)視功能，即能夠?qū)⒆冾l器運(yùn)行時的電流、電壓、實(shí)際轉(zhuǎn)速、母線電壓等實(shí)時顯示出來。OK旋鈕給定大屏幕液晶面板智能操作面板IOPLED或LCD顯示上升下降鍵給定G120變頻器及BOP-2操作面板5.1.2變頻器的頻率指令方式112.模擬量給定模擬量給定方式即通過變頻器的模擬量端子從外部輸入模擬量信號（電流或電壓）進(jìn)行給定，并通過調(diào)節(jié)模擬量的大小來改變變頻器的輸出頻率。模擬量給定中通常采用電流或電壓信號，常見于電位器、儀表、PLC和DCS等控制回路。電流信號一般指0～20mA或4～20mA，電壓信號一般指0～10V、2～10V、0～±10V、0～5V、1～5V、0～±5V等。圖5-6模擬量給定3.通訊給定通訊給定方式就是指上位機(jī)通過通訊口按照特定的通訊協(xié)議、特定的通訊介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冾l器以改變變頻器設(shè)定頻率的方式。如圖5-7所示，上位機(jī)是指PLC通過RJ45端口以PROFINET協(xié)議與變頻器進(jìn)行頻率通訊設(shè)定。圖5-7通訊給定5.1.3變頻器的啟動指令方式12變頻器的啟動指令方式是指控制變頻器的啟動、停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、正向點(diǎn)動與反向點(diǎn)動、復(fù)位等基本運(yùn)行功能。變頻器的啟動指令：操作面板控制端子控制通訊控制1.操作面板控制操作面板控制是變頻器最簡單的啟動指令，用戶可以通過變頻器的操作面板上的運(yùn)行鍵、停止鍵、點(diǎn)動鍵和復(fù)位鍵來直接控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)。操作面板控制的最大特點(diǎn)就是方便實(shí)用，同時又能起到報警故障功能，即能夠?qū)⒆冾l器是否運(yùn)行或故障或報警都能告知給用戶，因此用戶無須配線就能真正了解到變頻器是否確實(shí)在運(yùn)行中、是否在報警（過載、超溫、堵轉(zhuǎn)等）以及通過LED數(shù)碼和LCD液晶顯示故障類型。5.1.3變頻器的啟動指令方式132.端子控制端子控制是變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)指令通過其外接輸入端子從外部輸入開關(guān)信號（或電平信號）來進(jìn)行控制的方式。圖5-8端子控制原理由按鈕、選擇開關(guān)、繼電器、PLC的繼電器模塊就替代了VF變頻器操作面板上的運(yùn)行鍵、停止鍵、點(diǎn)動鍵和復(fù)位鍵，可以在遠(yuǎn)距離來控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)DI1、反轉(zhuǎn)DI2、點(diǎn)動DI3、復(fù)位DI4、使能DI5在實(shí)際變頻器的端子中有以下具體表現(xiàn)形式：12上述幾個功能都是由通用的多功能端子組成，即每個端子都不固定，可以通過定義多功能端子的具體內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際接線中，非常靈活，可以大量節(jié)省端子空間。目前的變頻器都有這個趨向。上述幾個功能都是由專用的端子組成，即每個端子固定為一種功能。在實(shí)際接線中，非常簡單，不會造成誤解，這在早期的變頻器中較為普遍。5.1.3變頻器的啟動指令方式14正反轉(zhuǎn)控制方法由變頻器拖動的電動機(jī)負(fù)載在實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能非常簡單，只需改變控制回路（或激活正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）即可，而無須改變主回路。（a）控制方法一（b）控制方法二圖5-9a的方法中，接通DI1和DI2的其中一個就能正反轉(zhuǎn)控制，即DI1接通后正轉(zhuǎn)、DI2接通后反轉(zhuǎn)，若兩者都接通或都不接通，則表示停機(jī)。圖5-9b的方法中，接通DI1才能正反轉(zhuǎn)控制，即DI2不接通表示正轉(zhuǎn)、DI2接通表示反轉(zhuǎn)，若DI1不接通，則表示停機(jī)。5.1.3變頻器的啟動指令方式15通訊控制的方式與通訊給定的方式相同，在不增加線路的情況下，只需對上位機(jī)給變頻器的傳輸數(shù)據(jù)改一下即可對變頻器進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動、故障復(fù)位等控制。3.通訊控制communicationcontrol5.1.4G120變頻器的硬件與調(diào)試軟件16西門子SINAMICSG120變頻器（以下簡稱G120變頻器）系列的設(shè)計目標(biāo)是為交流電機(jī)提供經(jīng)濟(jì)的高精度的速度和轉(zhuǎn)矩控制，按照外形尺寸從FSA到FSGX，其功率范圍覆蓋0.37kW至250kW，廣泛適用于各種變頻驅(qū)動的應(yīng)用場合。1.G120變頻器概述結(jié)構(gòu)尺寸FSAFSBFSCFSDFSEFSFFSGX功率范圍（kW）0,37…1,52,2...47,5...1518,5...3037…4555…132160…250表5-1G120變頻器的結(jié)構(gòu)尺寸與功率范圍一覽表5.1.4G120變頻器的硬件與調(diào)試軟件171.G120變頻器概述G120是模塊化變頻器，由控制單元（CU）和功率模塊（PM）組合而成，如圖5-10所示?？刂茊卧訴/f控制、無編碼器的矢量閉環(huán)控制、帶編碼器的矢量控制等幾種不同的方式對功率模塊和所接的電機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)控。它支持與本地或中央控制的通信，表5-2所示為不同控制單元支持的通訊協(xié)議列表；控制單元還支持通過監(jiān)控設(shè)備和輸入/輸出端子的直接控制。①功率單元；②控制單元圖5-10G120變頻器的兩部分表5-2不同CU支持的通訊協(xié)議列表功率模塊支持的電機(jī)的功率范圍為0.37kW至250kW，并由控制單元里的微處理器進(jìn)行控制。常見的功率模塊型號有PM3401AC、PM240、PM240-2IP20型和穿墻式安裝型、PM250、PM260等。5.1.4G120變頻器的硬件與調(diào)試軟件181.G120變頻器概述圖5-11G120變頻器的主回路電氣接線5.1.4G120變頻器的硬件與調(diào)試軟件192.Startdrive集成工程工具Startdrive集成工程工具是無縫式集成在博途軟件中進(jìn)行變頻器驅(qū)動配置和參數(shù)分配的一個組件，安裝完成后的軟件如圖5-12所示，與PLC、HMI等可以直接在項(xiàng)目樹中一同呈現(xiàn)。（1）創(chuàng)建項(xiàng)目用于驅(qū)動專用解決方案。使用“參數(shù)設(shè)置編輯器”根據(jù)驅(qū)動任務(wù)對驅(qū)動進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。（2）將驅(qū)動作為單驅(qū)動插入項(xiàng)目中或連接至上層控制器。在“網(wǎng)絡(luò)視圖”中，將驅(qū)動與上位控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)并設(shè)置該參數(shù)。（3）輸入已使用的功率單元、電機(jī)和編碼器來配置驅(qū)動。在“設(shè)備配置”中插入具體的組件，如功率模塊。（4）指定指令源、設(shè)定值源和控制類型分配參數(shù)至驅(qū)動。（5）通過驅(qū)動專用功能擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置。（6）通過驅(qū)動控制面板將驅(qū)動聯(lián)機(jī)并測試參數(shù)設(shè)置。它使用“驅(qū)動向?qū)А迸渲抿?qū)動，選擇電機(jī)和操作模式。在線模式下，使用驅(qū)動控制面板測試驅(qū)動并將參數(shù)分配載入驅(qū)動。（7）出現(xiàn)錯誤時執(zhí)行診斷。圖5-12Startdrive集成工程工具安裝Startdrive軟件后可以進(jìn)行以下任務(wù)：任務(wù)實(shí)施assignment任務(wù)描述21任務(wù)描述任務(wù)要求1.能用Startdrive集成工程工具正確完成變頻器的參數(shù)設(shè)置和單機(jī)調(diào)試。2.能完成PLC控制變頻器的啟動與停止。3.能用速度切換按鈕來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)四段速度運(yùn)行。圖5-1所示是用PLC來控制G120變頻器所帶動的電動機(jī)，其中PLC外接停止按鈕、啟動按鈕、速度切換按鈕和指示燈，并輸出信號到G120變頻器上，最終完成變頻控制系統(tǒng)的構(gòu)建。圖5-1任務(wù)5.1控制示意5.1.5PLCI/O分配與控制電路設(shè)計22從PLC端子控制G120變頻器的工藝過程出發(fā)，確定PLC外接停止按鈕、啟動按鈕、速度切換按鈕等3個輸入，同時外接指示燈、速度選擇位1-3的中間繼電器KA1-KA3、啟動控制（速度選擇位0）中間繼電器KA4等5個輸出。表5-3所示為PLC端子控制G120變頻器I/O分配，PLC選型為西門子CPU1215CDC/DC/DC。

PLC元件電氣元件符號/名稱輸入I0.0SB1/停止按鈕（NO）I0.1SB2/啟動按鈕（NO）I0.2SB3/速度切換按鈕（NO）輸出Q0.0HL1/指示燈Q0.1KA1/速度選擇位1Q0.2KA2/速度選擇位2Q0.3KA3/速度選擇位3Q1.0KA4/啟動控制（速度選擇位0）表5-3PLC端子控制G120變頻器I/O分配表a)PLC側(cè)接線圖b）變頻器側(cè)接線5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器23這里以單相變頻器為例進(jìn)行說明。表5-4所示為G120變頻器選型，包括控制單元、功率單元和IOP-2操作面板三部分，如圖5-14所示進(jìn)行組合安裝。1.變頻器選型與安裝圖5-14G120變頻器安裝序號名稱型號說明①G120變頻器控制單元6SL3246-0BA22-1FA0CU250S-2PNVector②G120變頻器功率單元6SL3210-1PB13-8ULxPM240-2IP20（1AC/3AC200V0.75KW）③G120IOP-2操作面板6SL3255-0AA00-4JA2-表5-4G120變頻器選型5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器24電氣接線共分兩部分：第一部分是動力接線，如圖5-15所示，將進(jìn)線和出線接入到PM240-2的端子上；第二部分是網(wǎng)線，如圖5-16所示，將網(wǎng)線插入X150端口的P1或P2，注意不是X100的DRIVE-CLiQ接口。電氣接線圖5-15G120功率單元接線X2100：編碼器接口；X150：PROFINET接口；X100：DRIVE-CLiQ接口圖5-16PROFINET網(wǎng)線接口X1501.變頻器選型與安裝5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器25實(shí)施本步驟之前，需要先安裝“SINAMICSStartdriveAdvanced驅(qū)動包”，且保證與博途版本一致。然后如圖5-17所示，連接網(wǎng)線從PC到變頻器PROFINET端口。2.變頻器硬件配置圖5-17連接網(wǎng)線從PC到變頻器5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器26如圖5-18所示添加新設(shè)備，即G120控制單元CU250S-2PNVector（訂貨號為6SL3246-0BA22-1FA0）。添加新設(shè)備2.變頻器硬件配置5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器27完成之后，繼續(xù)添加功率模塊，將圖5-19所示的“Powerunits→PM240-2→1AC/3AC200-240V→FSA→IP20A1AC/3AC200V0.75KW”拉入左側(cè)，即可完成G120變頻器硬件添加過程。如果出現(xiàn)訂貨號不對的情況，可以按右鍵選擇“更改設(shè)備”菜單（圖5-20）。添加功率模塊2.變頻器硬件配置圖5-19添加功率模塊5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器282.變頻器硬件配置圖5-20更改設(shè)備如果出現(xiàn)訂貨號不對的情況，可以按右鍵選擇“更改設(shè)備”菜單（圖5-20）。添加功率模塊5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器29選擇“項(xiàng)目樹→設(shè)備→在線訪問→更新可訪問的設(shè)備”，即可出現(xiàn)圖5-21所示的驅(qū)動，由于該驅(qū)動尚未設(shè)置IP地址，因此出現(xiàn)的是MAC地址（如68-3E-02-11-01-32）。圖5-21在線訪問如圖5-22所示，點(diǎn)擊“分配IP地址”后進(jìn)行設(shè)置G120變頻器的IP地址和子網(wǎng)掩碼，如192.168.0.15、255.255.255.0，最后點(diǎn)擊“分配IP地址”按鈕。3.修改變頻器的IP地址圖5-22分配IP地址5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器30圖5-23分配名稱3.修改變頻器的IP地址5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器31如圖5-24所示，選擇調(diào)試菜單，進(jìn)入包括調(diào)試向?qū)?、控制面板、電機(jī)優(yōu)化和保存/復(fù)位等四個功能的調(diào)試區(qū)域。4.調(diào)試向?qū)D5-24調(diào)試菜單圖5-25調(diào)試區(qū)域圖5-25所示的調(diào)試向?qū)前床襟E對驅(qū)動（這里指的是G120變頻器）進(jìn)行基本調(diào)試，根據(jù)不同的CU控制單元，其界面會有所不同，這里僅針對CU250S-2PNVector進(jìn)行介紹。5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器32a.應(yīng)用等級4.調(diào)試向?qū)D5-26所示為應(yīng)用等級選擇，包括[0]Expert、[1]StandardDriveControl(SDC)和[2]DynamicDriveControl(DDC)三種，分別對應(yīng)于所有應(yīng)用、魯棒矢量控制和精密矢量控制。這里選擇[1]StandardDriveControl(SDC)，用于簡單搬運(yùn)，具有如下特點(diǎn)：一般電機(jī)功率45kW以下、斜坡上升時間大于5-10s、帶持續(xù)負(fù)載的連續(xù)運(yùn)動、靜態(tài)扭矩限值、恒定轉(zhuǎn)速精度，應(yīng)用場合包括泵、風(fēng)扇、壓縮機(jī)、研磨機(jī)、混合機(jī)、壓碎機(jī)、攪拌機(jī)和簡單主軸等。圖5-26應(yīng)用等級選擇5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器331圖5-27所示為設(shè)定值指定選擇，選擇驅(qū)動是否連接PLC以及在何處創(chuàng)建設(shè)定值，這里不選擇PLC與驅(qū)動之間為數(shù)據(jù)交換（即通訊），而是選擇驅(qū)動外接的端口信號來實(shí)現(xiàn)變頻器的設(shè)定值指定。4.調(diào)試向?qū).設(shè)定值指定圖5-27設(shè)定值指定5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器341圖5-28所示為更多功能選擇，包括工藝控制器、基本定位器、擴(kuò)展顯示信息/監(jiān)控、自由功能塊（本任務(wù)中不進(jìn)行選擇）。4.調(diào)試向?qū).更多功能圖5-28更多功能5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器35圖5-29所示為設(shè)定值/指令源的默認(rèn)值選擇，選擇輸入輸出以及可能有的現(xiàn)場總線報文的預(yù)定義互聯(lián)。這里選擇I/O的默認(rèn)配置為[3]送技術(shù)、有4個固定頻率。具體如下：DI0：p840[0]BI：ON/OFF（OFF1）p1020[0]BI：轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值選擇

位0DI1：p1021[0]BI：轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值選擇

位1DI2：p2103[0]BI：應(yīng)答故障DI3：p1022[0]BI：轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值選擇

位2DI4：p1023[0]BI：轉(zhuǎn)速固定設(shè)定值選擇

位34.調(diào)試向?qū).設(shè)定值/指令源的默認(rèn)值圖5-29

設(shè)定值/指令源的默認(rèn)值5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器364.調(diào)試向?qū).驅(qū)動設(shè)置1圖5-30所示為驅(qū)動設(shè)置選擇，中國喝歐洲采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，即50Hz頻率、功率單位為kW，北美則采用NEMA標(biāo)準(zhǔn)，即60Hz頻率、功率單位為hp或kW。這里選擇[0]IEC電機(jī)，因?yàn)槭菃蜗嘧冾l器，設(shè)備輸入電壓為200-240V之間。圖5-30驅(qū)動設(shè)置5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器374.調(diào)試向?qū).驅(qū)動選件1圖5-31所示為驅(qū)動選件選擇，包括制動電阻喝濾波器選件。（此次測試均不選擇）圖5-31驅(qū)動選件5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器384.調(diào)試向?qū).電機(jī)1圖5-32所示為電機(jī)選擇，如果是西門子電機(jī)，只需電機(jī)訂貨號，否則需要記錄下電機(jī)銘牌上的相關(guān)數(shù)據(jù)。這里采用的國產(chǎn)電機(jī)，需要輸入電機(jī)數(shù)據(jù)，并選擇星形連接。數(shù)據(jù)輸入錯誤或空缺，則會提示：“

沒有完整地輸入電機(jī)數(shù)據(jù)。請完整輸入電機(jī)數(shù)據(jù)。”圖5-32電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)輸入5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器394.調(diào)試向?qū).電機(jī)抱閘1圖5-33所示為電機(jī)抱閘選擇。這里選擇無。圖5-33電機(jī)抱閘5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器404.調(diào)試向?qū).重要參數(shù)1圖5-34所示為重要參數(shù)選擇，包括參考轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)速、斜坡上升時間、OFF1斜坡下降時間、OFF3斜坡下降時間、電流極限。圖5-34重要參數(shù)5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器414.調(diào)試向?qū).驅(qū)動功能1圖5-35所示為驅(qū)動功能選擇，包括工藝應(yīng)用和電機(jī)識別。這里選擇[0]恒定負(fù)載（線性特性曲線）、[0]禁用。圖5-35驅(qū)動功能5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器424.調(diào)試向?qū)Э偨Y(jié)1圖5-36所示為總結(jié)，將上述設(shè)置的功能全部匯總顯示出來以便用戶檢查。圖5-36總結(jié)5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器435.下載并調(diào)試1確保驅(qū)動與PC的IP地址為同一頻段，并將所設(shè)參數(shù)進(jìn)行下載，如圖5-37所示。下載前會有圖5-38所示的下載預(yù)覽，在“將參數(shù)設(shè)置保存在EEPROM中”處打勾，即可將剛剛設(shè)置的參數(shù)完整下載到驅(qū)動EEPROM中。圖5-37下載到設(shè)備圖5-38下載預(yù)覽5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器445.下載并調(diào)試1下載后，變頻器需要重新上電（很重要），再次聯(lián)機(jī)。如圖5-39所示，進(jìn)入調(diào)試菜單的“控制面板”。從圖5-40選擇“激活主控權(quán)”，則會顯示主控權(quán)激活狀態(tài)5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器455.下載并調(diào)試1按照圖5-42所示進(jìn)入“電機(jī)優(yōu)化”調(diào)試窗口，選擇測量方式為“靜止測量”（圖5-43）5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器465.下載并調(diào)試1并選擇激活按鈕（圖5-44），彈出感應(yīng)電機(jī)靜止測量的注意事項(xiàng)窗口（圖5-45）后切換運(yùn)行模式（圖5-46）5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器475.下載并調(diào)試1圖5-47中，在“轉(zhuǎn)速”框內(nèi)輸入電機(jī)應(yīng)遵循的轉(zhuǎn)速設(shè)定值，這里選擇750rpm。指定速度設(shè)定值后，此時可以觀察到驅(qū)動狀態(tài)為綠色，表示可以正常調(diào)試。當(dāng)鼠標(biāo)首次電機(jī)按鈕“向后啟動”、“向前啟動”、“Jog向前”或“Jog向后”時，驅(qū)動即會接通。其中，點(diǎn)擊“向后”使電機(jī)向后運(yùn)轉(zhuǎn)；點(diǎn)擊“向前”使電機(jī)向前運(yùn)轉(zhuǎn)；點(diǎn)擊“Jog向前”向前運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)；點(diǎn)擊“Jog向后”向后運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)。圖5-47速度修改和驅(qū)動使能5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器485.下載并調(diào)試1圖5-48為向后運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)，包括速度為-750rpm、電機(jī)電流為0.17A、已濾波的輸出頻率為-25.2Hz、已濾波的輸出電壓為123.7V圖5-48向后運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器496.保存/復(fù)位1圖5-49為保存/復(fù)位的操作畫面，因?yàn)槲床迦氪鎯?，則是將RAM數(shù)據(jù)保存到EEPROM中，點(diǎn)擊保存即可。圖5-49

保存/復(fù)位5.1.6通過Startdrive調(diào)試G120變頻器50若選擇存儲卡，則在變頻器通電前先插入存儲卡，嚴(yán)格按照圖5-50步驟1、2執(zhí)行。再次通電后圖5-49的存儲卡會從灰色中激活，此時可以選擇數(shù)據(jù)導(dǎo)入或?qū)С霾僮?；同時可以設(shè)置數(shù)據(jù)備份的編號，在存儲卡上備份99項(xiàng)不同的設(shè)置。6.保存/復(fù)位圖5-50儲存卡插入到變頻器示意存儲卡需注意：變頻器只支持2GB以下的存儲卡，不允許使用SDHC卡（SDHighCapacity）和SDXC卡（SDExtendedCapacity）。如果用戶希望使用其他品牌的SD卡或MMC卡，必須首先格式化存儲卡，具體步驟如下：（1）MMC:FAT16格式–將存儲卡插入PC中的讀卡器上。–格式化指令：formatx:/fs:fat（x：存儲卡在PC上的盤符）（2）SD:FAT16或FAT32格式–將存儲卡插入PC中的讀卡器上。–格式化指令：formatx:/fs:fat或formatx:/fs:fat32（x：存儲卡在PC上的盤符）5.1.7通過Startdrive進(jìn)行G120變頻器參數(shù)設(shè)置51圖5-51為博途軟件Startdrive的G120變頻器參數(shù)設(shè)置入口。圖5-52為參數(shù)窗口左上角的參數(shù)視圖選項(xiàng)，包括顯示默認(rèn)參數(shù)、顯示擴(kuò)展參數(shù)和顯示服務(wù)參數(shù)。這里選擇“顯示擴(kuò)展參數(shù)”。參數(shù)視圖便于用戶查找參數(shù)，所有參數(shù)按照其主題在二級瀏覽欄中歸類。各參數(shù)的輸入欄以一定顏色顯示，含義如表5-5所示。1.參數(shù)設(shè)置入口圖5-51G120變頻器參數(shù)設(shè)置入口圖5-52顯示擴(kuò)展參數(shù)表5-5參數(shù)輸入欄的顏色含義5.1.7通過Startdrive進(jìn)行G120變頻器參數(shù)設(shè)置52本任務(wù)是多段速控制，可以直接采用p15宏文件驅(qū)動設(shè)備參數(shù)。設(shè)置p15參數(shù)之前，需要先設(shè)置p10驅(qū)動調(diào)試參數(shù)篩選為1，即“快速調(diào)試”。再設(shè)置P15宏文件驅(qū)動設(shè)備為3。最后完成相關(guān)參數(shù)匯集如圖5-55所示2.宏文件驅(qū)動設(shè)備參數(shù)12圖5-55相關(guān)參數(shù)匯集5.1.7通過Startdrive進(jìn)行G120變頻器參數(shù)設(shè)置53圖5-56為p15=3宏文件的I/O配置示意。可以理解p15就是類似把p700和p1000參數(shù)組批處理設(shè)置的功能。2.宏文件驅(qū)動設(shè)備參數(shù)圖5-56I/O配置示意5.1.7通過Startdrive進(jìn)行G120變頻器參數(shù)設(shè)置54圖5-57是p15=3宏對應(yīng)的端子功能。其速度選擇根據(jù)圖5-58設(shè)定，相應(yīng)的固定設(shè)定值為P1001-P1004。2.宏文件驅(qū)動設(shè)備參數(shù)圖5-57對應(yīng)的端子功能圖5-58固定轉(zhuǎn)速設(shè)定示意5.1.8PLC梯形圖編程55I0.0-I0.2為停止按鈕、啟動按鈕、速度切換按鈕信號；Q0.0為指示燈信號；Q0.1-Q0.3、Q1.0為速度選擇位中間變量；MW10為速度變量；M12.0為上升沿變量。1.變量定義圖5-6變量說明5.1.8PLC梯形圖編程5601通過啟動按鈕置位Q0.0，并將速度變量MW10設(shè)為1。程序段102程序段2通過速度切換按鈕的上升沿脈沖實(shí)現(xiàn)MW10的變化，即1-2-3-4-1-2-3-4，依次循環(huán)。2.梯形圖編程5.1.8PLC梯形圖編程5703停止信號，復(fù)位Q0.0。程序段304程序段4將速度變量MW10轉(zhuǎn)化為KA1-KA4繼電器輸出，其中第1速為KA4，第2速為KA1和KA4，第3速為KA2和KA4，第4速為KA3和KA4。2.梯形圖編程5.1.9變頻器LED指示及報警故障診斷581.變頻器LED指示1G120變頻器上電后，根據(jù)參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行或通訊情況會有不同的LED指示，如表所示。表5-7RDY和BFLED指示說明表5-8LNKLED指示說明5.1.9變頻器LED指示及報警故障診斷592.變頻器報警故障診斷常見的幾個報警故障類型，其中報警以A開頭、故障以F開頭。（1）A07991報錯原因：電機(jī)數(shù)據(jù)檢測激活。下一次給出接通指令后，便開始執(zhí)行電機(jī)數(shù)據(jù)檢測。在選擇了旋鈕檢測時，參數(shù)保存被禁止。在執(zhí)行或禁用電機(jī)數(shù)據(jù)檢測后才能進(jìn)行保存。解決方法：無需采取任何措施。成功結(jié)束電機(jī)數(shù)據(jù)檢測之后或者設(shè)置p1900=0，報警自動消失。（3）F07801報錯原因：電機(jī)過電流。解決方法：檢查電流限值（p0640），然后根據(jù)控制方式進(jìn)行檢查相關(guān)參數(shù)，如矢量控制時檢查電流控制器（p1715，p1717）、V/f控制時檢查電流限幅控制器（p1340...p1346）。還需要一下內(nèi)容：延長加速時間（p1120）或減輕負(fù)載；檢查電機(jī)和電機(jī)連線是否短接和接地；檢查電機(jī)星形接線還是三角形接線，檢查電機(jī)銘牌上的數(shù)據(jù)；檢查功率模塊和電機(jī)是否配套；電機(jī)還在旋轉(zhuǎn)時，選擇捕捉重啟(p1200)等（2）A08526報錯原因：采用PROFINET時沒有循環(huán)連接。解決方法：激活控制器周期性通訊，同時檢查參數(shù)“NameofStation”和“IPofStation”(r61000,r61001)。（4）F30003報錯原因：直流母線欠電壓。解決方法：檢查主電源電壓（p0210）。由于PM模塊和部分CU模塊是單獨(dú)供電的，因此需要確認(rèn)主電源電壓是否正確接入。技能考核assessment考核任務(wù)61使用Startdrive集成工程工具與變頻器通訊正常，并調(diào)試成功。01使用Startdrive集成工程工具完成四段速控制的參數(shù)，并保存。0203完成PLC的梯形圖編程實(shí)現(xiàn)電動機(jī)啟停和四段速度運(yùn)行。PLC通訊控制G120變頻器/02知識技能knowledge645.2.1G120變頻器的PROFINET通訊功能分兩種：

周期過程數(shù)據(jù)交換：PROFINETIO控制器可以將控制字和主給定值等過程數(shù)據(jù)周期性的發(fā)送至西門子變頻器，并從西門子變頻器周期性地讀取狀態(tài)字和實(shí)際轉(zhuǎn)速等過程數(shù)據(jù)；

變頻器參數(shù)訪問：提供PROFINETIO控制器訪問西門子變頻器參數(shù)的接口。1.參數(shù)訪問G120變頻器具有強(qiáng)大的PROFINET通訊功能，能和多個設(shè)備之間進(jìn)行通訊，使用戶可以方便地監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)并修改參數(shù)。如圖5-61所示，將G120變頻器接入PROFINET網(wǎng)絡(luò)或通過以太網(wǎng)與變頻器進(jìn)行通訊。圖5-61G120變頻器接入PROFINET網(wǎng)絡(luò)655.2.1G120變頻器的PROFINET通訊功能周期性通訊的PKW通道（參數(shù)數(shù)據(jù)區(qū)）：通過PKW通道PROFINETIO控制器可以讀寫西門子變頻器參數(shù)，每次只能讀或?qū)懸粋€參數(shù)，PKW通道的長度固定為4個字，如圖5-62所示。參數(shù)通道的結(jié)構(gòu)：PKE（第1個字），AK為讀或?qū)懭蝿?wù)（包括任務(wù)ID和應(yīng)答ID），位11預(yù)留且值始終為0，PNU為參數(shù)號；IND（第2個字），為參數(shù)下標(biāo)；PWE（第3個和第4個字），為參數(shù)值。2.周期性通訊西門子變頻器的非周期通訊，即PROFINETIO控制器通過非循環(huán)通訊訪問西門子變頻器數(shù)據(jù)記錄區(qū)，每次可以讀或?qū)懚鄠€參數(shù)。3.非周期性通訊圖5-62PKW通道示意665.2.2變頻器通訊控制字和狀態(tài)字格式表5-10所示為G120變頻器通訊的部分報文，它一般都包含控制字和狀態(tài)字，且過程值（即PZD）數(shù)量不一。表5-10G120變頻器通訊的部分報文675.2.2變頻器通訊控制字和狀態(tài)字格式以本任務(wù)用到的標(biāo)準(zhǔn)報文1為例，表5-11所示為控制字含義與參數(shù)設(shè)置，表5-12所示為狀態(tài)字字含義與參數(shù)設(shè)置。根據(jù)表格含義，可以得出如下常用控制字：16#047E表示停止就緒，16#047F表示啟動，16#0C7F表示正轉(zhuǎn)，16#04FE表示故障復(fù)位等。表5-11控制字含義與參數(shù)設(shè)置表5-12狀態(tài)字含義與參數(shù)設(shè)置5.2.3速度設(shè)定轉(zhuǎn)換指令681.NORM_X標(biāo)準(zhǔn)化指令1圖5-63a所示為NORM_X標(biāo)準(zhǔn)化指令，通過將輸入VALUE中變量的值映射到線性標(biāo)尺對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（圖5-63b所示）。可以使用參數(shù)MIN和MAX定義（應(yīng)用于該標(biāo)尺的）值范圍的限值。輸出OUT中的結(jié)果經(jīng)過計算并存儲為浮點(diǎn)數(shù)，這取決于要標(biāo)準(zhǔn)化的值在該值范圍中的位置。如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于輸入MIN中的值，則輸出OUT將返回值“0.0”。如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于輸入MAX的值，則輸出OUT需返回值“1.0”?！皹?biāo)準(zhǔn)化”指令將按以下公式進(jìn)行計算：OUT=(VALUE–MIN)/(MAX–MIN)如果滿足下列條件之一，則使能輸出ENO的信號狀態(tài)為“0”：（1）使能輸入EN的信號狀態(tài)為“0”。（2）輸入MIN的值大于或等于輸入MAX的值。（3）根據(jù)IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)，指定的浮點(diǎn)數(shù)的值超出了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)范圍。（4）輸入VALUE的值為NaN（無效算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果）。5.2.3速度設(shè)定轉(zhuǎn)換指令692.SCALE_X縮放指令1圖5-64a所示為SCALE_X縮放指令，通過將輸入VALUE的值映射到指定的值范圍內(nèi)，對該值進(jìn)行縮放（圖5-64b所示）。當(dāng)執(zhí)行“縮放”指令時，輸入VALUE的浮點(diǎn)值會縮放到由參數(shù)MIN和MAX定義的值范圍。縮放結(jié)果為整數(shù)，存儲在OUT輸出中?！翱s放”指令將按以下公式進(jìn)行計算：OUT=[VALUEx(MAX–MIN)]+MIN如果滿足下列條件之一，則使能輸出ENO的信號狀態(tài)為“0”：（1）使能輸入EN的信號狀態(tài)為“0”。（2）輸入MIN的值大于或等于輸入MAX的值。（3）根據(jù)IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)，指定的浮點(diǎn)數(shù)的值超出了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)范圍。（4）發(fā)生溢出。（5）輸入VALUE的值為NaN（非數(shù)字=無效算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果）。任務(wù)實(shí)施assignment任務(wù)描述71任務(wù)描述任務(wù)要求1.將PLC、觸摸屏和變頻器完成PROFINET連接，并設(shè)置在同一個IP頻段。2.將PLC與變頻器的通訊方式設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)報文1（PZD-2/2）。3.在觸摸屏上組態(tài)變頻器的啟動、停止、復(fù)位按鈕和以轉(zhuǎn)速為單位的速度設(shè)定畫面。如圖5-60所示，需要在觸摸屏KTP700上進(jìn)行G120變頻器的啟?？刂疲⒃O(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，其中電動機(jī)為4極、額定轉(zhuǎn)速1390轉(zhuǎn)/分。其中PLC不外接任何按鈕圖5-60任務(wù)5.2控制示意5.2.4通過Startdrive進(jìn)行G120變頻器報文配置721.報文設(shè)置1跟任務(wù)5.1一樣進(jìn)行G120變頻器的安裝、接線、上電后。進(jìn)入Startdrive調(diào)試向?qū)?。其中在“設(shè)定值指定“窗口中需要選擇PLC與驅(qū)動數(shù)據(jù)交換（圖5-65所示）。圖5-65選擇PLC與驅(qū)動數(shù)據(jù)交換5.2.4通過Startdrive進(jìn)行G120變頻器報文配置731.報文設(shè)置1在圖5-66所示的”設(shè)定值/指令源的默認(rèn)值“中選擇I/O的默認(rèn)配置為[7]場總線，帶有數(shù)據(jù)組轉(zhuǎn)換，并設(shè)置報文格式為”[1]標(biāo)準(zhǔn)報文1，PZD-2/2“。完成上述步驟后，按任務(wù)5.1進(jìn)行電動機(jī)調(diào)試。圖5-66報文配置5.2.4通過Startdrive進(jìn)行G120變頻器報文配置742.設(shè)置通訊伙伴從博途中添加PLC和觸摸屏設(shè)備，并按照圖5-67所示進(jìn)行設(shè)備PN聯(lián)網(wǎng)，包括PLC_1（CPU1215C）、驅(qū)動_1（G120CU250S-2PN）、HMI_1（KTP700BasicPN），其IP地址為同一頻段內(nèi)。點(diǎn)擊G120需要詳細(xì)設(shè)置報文配置，如圖5-68、圖5-69所示。無論發(fā)送還是接收，起始地址都可以改變，這里選擇默認(rèn)值I256和Q256圖5-67設(shè)備PN聯(lián)網(wǎng)圖5-69接收報文配置圖5-68發(fā)送報文配置5.2.5PLC