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品牌 | Siemens/德国西门子 | 应用领域 | 化工,电子,电气 |
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产地 | 德国 | 品牌 | 西门子 |
西门子S120CNU卡6FC5372-0AA30-0AA1
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西门子S120CNU卡6FC5372-0AA30-0AA1
1.控制系统原理
图1:通讯系统原理
2.硬件需求
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU:
1)S7-1211C CPU。
2)S7-1212C CPU。
3)S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU多都可以连接三个串口通信模版。
本例中使用的PLC硬件为:
1)PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2) S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1Cspan0 -0XB0 )
4)CPU224XP (6ES7 214-2AD23-0XB0)
3.软件需求
1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
2)编程软件 STEP 7 MicroWIN; Modbus库软件选项包
4.组态
我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和S7-200的Modbus通信。
4.1 S7-1200作Modbus主站,S7-200作Modbus从站
S7-1200作为Modbus主站的配置步骤如下:
点击桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10"图标,打开如下图:
图2: 新建S7 -1200项目
首先需要选择“Create new project"选项,然后在“Project name:"里输入Modbus_Master;在“Path:"修改项目的存储路径为“C:\";点击“Create",这样就创建了一个文件Modbus的新项目。创建后的窗口如下图所示:
图3: 新建项目后
点击门户视图左下角的“Project View"切换到项目视图下,如下图:
图4: 切换到项目视图
电枢电路上的闭环控制的功能 | |
速度设定值 | 速度设定值和附加设定值的来源可以通过进行合适的参数设置而自由选择:
可以实现放缩,因此 * 设定值(由主设定值和补充设定值形成)相当于高电机速度。 设定值可以通过参数或连接器输入限制在小值和大值之间。此外,在软件中提供了其它点,例如可以在斜坡函数发生器之前或者之后输入补充设定值。可以使用二进制选择“设定值启用功能"。在可参数化滤波器功能(PT1 元件)之后,总设定值会传输给速度控制器的设定值输入。在这种情况下,斜坡函数发生器也会激活。 |
实际速度 | 可以选择四个来源之一作为速度的实际值信号。
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斜坡函数发生器 | 当在设定值输入上引入了一个阶跃变化时,斜坡函数发生器会采用恒定的上升率改变信号的设定值。斜坡上升时间和斜坡下降时间可以独立的进行选择。此外,斜坡函数发生器在斜坡时间开始结束时会有起始和结束舍位(加速限制)。 任何时候斜坡发生器都可以独立设置。 对于斜坡发生器倍数有三个参数可以设置;可以通过二元选择输入或串口(通过binector)进行选择。斜坡函数发生器参数可以在运行中切换。此外,通过一个连接器可以对参数组 1 的值应用倍增系数(通过一个连接器修改斜坡函数发生器数据)。在输入斜坡函数发生器倍数为 0 时,速度设定值直接从速度控制器输入。 |
速度控制器 | 速度控制器会对设定值和实际速度值进行对比,如果有偏差,就在电流控制器中输入一个合适电流设定值(原则:使用更低等级的电流控制器控制速度)。速度控制器被实现成了带有附加 D 组件(可以选择)的 PI 控制器。此外,可开关的下降功能可以参数化。所有的控制器参数都可以独立调整。Kp(增益)值可以根据连接器的信号(内部或外部)调整。 在这种情况下,速度控制器的 P 增益可以根据实际速度值、实际电流值、设定值-实际值的距离或卷筒直径调整。可以进行预控制,以便在速度控制环路上实现高动态性能。为了实现此目的,例如根据摩擦和驱动器的惯性运动,在速度控制器之后可以增加一个转矩控制信号。摩擦和惯性运动补偿使用自动优化运行来决定。 速度控制器的输出量可以在启用了该控制器后直接通过参数来调整。 根据参数化,可以将速度控制器旁路掉,并通过闭环转矩或电流控制来控制变频器。而且,还可以使用“前导/随动转换"选择功能在运行过程中在速度控制/转矩控制之间切换。该功能可以使用一个二元用户分配端子或串口选择作为二进制。转矩设定值通过可选择连接器输入,因此可以来自模拟用户可分配端子或串口。 在随后的驱动器状态中会激活一个限制控制器(转矩或电流控制运行)。在这种情况下,根据速度限制(可以使用参数选择),限制控制器可以干预控制,以防止驱动器以不受控的方式加速。进行干预时,驱动器速度会被限制在一个可调偏差内。 |
转矩限制 | 速度控制器的输出根据参数化的情况可以表达转矩设定值或者电流设定值。在转矩受控运行时,速度控制器输出使用机器通量 ? 进行了加权,并传输给电流限制级作为电流设定值。转矩控制主要应用在弱磁运行中,以便独立于速度限制大电机转矩。 现有以下功能:
低的量应始终能够有效的用作实际转矩限制使用。可以在转矩限制之后增加附加转矩设定值。 |
限流功能 | 在使用了转矩限制之后可以调整限流以保护变频器和电机。低的量应始终能够有效的用作实际限流值。 可以设置成以下限流值:
I2t 电源部分的监控:计算晶闸管的热态用于所有当前值。达到晶闸管限制温度时,装置会按照参数设置的功能做出响应,即变频器电流会下降到额定直流电流,或装置会关机并发出故障信息。该功能用于保护晶闸管。 |
电流控制器 | 电流控制器实现成了 PI 控制器,具有 P 增益和积分时间参数,两个参数可以独立设置。P 和 I 分量还可以停用(纯 P 控制器或纯 I 控制器)。实际电流值使用三相侧的电流互感器来感测,并通过一个负载电阻和模数转换之后的整流馈送给电流控制器。变频器相关电流的分辨率是 10 位。限流输出用于电流设定值。 电流控制器输出会把触发角传输给选通装置 - 预控制功能同时有效。 |
预控制 | 电流控制环上的预控制可以提高闭环控制的动态性能。这允许在电流控制环上有 6 到 9ms 的上升时间。预控制的有效性取决于电流设定值和电机的 EMF,确保了(对于间歇和连续电流或当转矩方向反向时)所需的触发角能够作为设定值快速的传输给选通装置。 |
自动倒车模块 | 与电流控制环相结合,自动倒车模块(仅适用于带有四象限驱动器的装置)可以确保改变转矩方向所需的所有运行和过程的逻辑序列。转矩方向还可以在需要通过参数停用。 |
选通装置 | 选通装置为与线路供电电压同步的电源部分晶闸管生成触发脉冲。同步与速度和电子器件供电无关,在电源部分感测。触发脉冲的时序由电流控制器和预控制的输出值限定。可以用参数设置触发角度限制。 在 45 到 65 Hz 频率范围上,选通装置会自动适应实际工频。 |
励磁电路上的闭环控制功能 | |
EMF 控制器 | EMF 控制器会对 EMF(感应电机电压)的设定值和实际值进行对比,并为励磁电流控制器输入设定值。因此,这允许弱磁控制,其取决于 EMF。 |
励磁电流控制器 | 励磁电流控制器是一个 PI 控制器 - 其中 Kp 及 Tn 可以独立设置它还可以作为纯 P 或纯 I 控制器运行。预控制功能与励磁电流控制器同时运行。其作为电流设定值和线路供电电压的函数计算和设置用于励磁电路的触发角度。预控制支持电流控制器,可以确保励磁电路具有适当的动态性能。 |
选通装置 | 选通装置为与位于励磁电路线路供电电压同步的电源部分晶闸管生成触发脉冲。同步在电源部分检测,因此与电子器件的电源无关。触发脉冲的时序由电流控制器和预控制的输出值限定。可以用参数设置触发角度限制。在 45 到 65 Hz 频率范围上,选通装置会自动适应实际线路供电电压。 |
驱动器组件之间的通讯 | |
DRIVE-CLiQ | SINAMICS 组件之间的通讯使用标准的内部 SINAMICS 接口 DRIVE-CLiQ(Drive Component Link with IQ的缩写,使用 IQ 连接驱动器组件)实现。这就把控制装置与所连接的驱动器组件(例如直流变频器、终端模块等)进行了耦合。 DRIVE-CLiQ 可以为所有 SINAMICS 驱动器提供标准数字接口。这就使驱动器功能可以实现模块化,并因此为提高了定制解决方案的灵活性(允许电源和智能性分开处理)。 DRIVE-CLiQ 硬件基于工业以太网标准,使用双绞线。DRIVE-CLiQ线路可以提供发送和接收信号功能,以及 24V 供电。 设定值和实际值、控制命令、状态反馈信号和驱动器组件的电子额定铭牌数据都通过 DRIVE-CLiQ 传输。DRIVE-CLiQ 电缆必须使用原装的西门子电缆。由于具有特殊的传输和阻尼特性,只有这些电缆能够确保系统功能良好。 |
SINAMICS Link | SINAMICS Link 使多个控制装置(2 到 64 个)可以直接交换数据。不需要更高等级的主设备。 以下控制装置支持 SINAMICS Link:
为了使用 SINAMICS Link,所有的控制装置都必须配备 CBE20 通讯板(选件 G20)。 此外, CUD 还需要一块存储卡(选件 S01、S02)。通讯可以是同步(仅 CU320-2)或非同步的,也可以是两者的组合形式。每个参与的装置都可以发送和接收多 16 个过程数据字。 例如,SINAMICS Link 可以用于以下应用:
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