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西门子V20变频器

更新时间:2020-05-15

简要描述:

如果只需要对西门子V20变频器做简单的运行控制和变量监视,那么上述配置中PLC的作用仅为数据中转。这种情况下,触摸屏直接和V20变频器通讯,不仅能够实现监控功能,而且可以少用一个PLC,节省成本。采用西门子的SMART LINE系列触摸屏能够实现与V20变频器直接通讯的功能。通讯电缆连接如图2所示。SMART LINE触摸屏作为MODBUS主站,V20为从站。

西门子V20变频器


        完成上述步骤之后,下载组态程序至触摸屏中。实际运行效果证明:SMART LINE触摸屏与V20变频器通讯正常,触摸屏可以通过四个按钮控制变频器运行、停止、反向以及故障确认;变频器相关变量和状态可以在触摸屏上正确显示。变频器运行时触摸屏显示画面如图28所示。


图28 变频器运行时触摸屏显示画面

 

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SMART LINE系列触摸屏通过MODBUS协议直接与V20变频器通讯

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1. 概述
         通常情况下,要实现HMI设备与V20变频器的通讯,需要一个支持USS通讯或MODBUS通讯的PLC,比如S7-200系列PLC。其通讯电缆连接如图1所示。PLC的一个通讯端口与触摸屏连接,可以采用PPI协议通讯。PLC的另一个通讯端口与V20的RS485通讯端口连接,采用MODBUS协议通讯,PLC上编写MODBUS主站程序,V20为从站。



图1 触摸屏通过PLC与V20变频器通讯

         如果只需要对西门子V20变频器做简单的运行控制和变量监视,那么上述配置中PLC的作用仅为数据中转。这种情况下,触摸屏直接和V20变频器通讯,不仅能够实现监控功能,而且可以少用一个PLC,节省成本。采用西门子的SMART LINE系列触摸屏能够实现与V20变频器直接通讯的功能。通讯电缆连接如图2所示。SMART LINE触摸屏作为MODBUS主站,V20为从站。


图2 触摸屏直接与V20变频器通讯

2. 硬件设备及其安装
        下面用一个实例来介绍Smart Line触摸屏与一台V20变频器通过MODBUS通讯的实现方法。该例子中用到的主要硬件设备如表1所示,触摸屏组态软件为WinCC Flexible 2008 SP4 China。

表1 示例主要硬件设备

名称订货号数量说明
触摸屏6AV6648-0BE11-3AX01Smart 1000 IE
24V电源6EP1332-1SH511DC24V/4A
变频器6SL3210-5BE17-5UV01V20 变频器 0.75kW
电机1LA9060-4KA10-Z11LA9 电机 0.12kW

 

         硬件安装步骤如下:
1)将变频器、电机、触摸屏固定在安装工位上。
2)连接变频器到电机的动力电缆和接地电缆。
3)连接供电电源到变频器的动力电缆和接地电缆。
4)连接变频器和触摸屏的RS485通讯电缆。触摸屏RS485的9针接口与 V20端子对应关系:3对应P+,8对应N-。
5)连接24V直流电源的交流进线电缆和到触摸屏的直流供电电缆。

3. V20变频器参数设置
        V20变频器要采用MODBUS通讯,可以做如下设置:
1)变频器恢复出厂参数:
P0010=30
P0970=21
2)变频器快速调试,选择Cn011-MODBUS通讯连接宏:
a)设置电网频率和功率单位
b)输入电机铭牌参数
c)选择连接宏Cn011-MODBUS通讯
d)选择应用宏AP000
Cn011连接宏对应参数如表2所示。

表2 Cn011对应参数设置

参数描述工厂缺省值Cn011默认值备注
P0700[0]选择命令源15RS485为命令源
P1000[0]选择速度给定15RS485为速度设定值
P2023[0]RS485协议选择12MODBUS RTU协议
P2010[0]USS/MODBUS波特率86波特率为9600bps
P2021[0]MODBUS地址11变频器MODBUS地址为1
P2022[0]MODBUS应答超时时间10001000向主站发回应答的时间
P2014[0]USS/MODBUS报文间断时间2000100监控报文间断时间

 

3)修改MODBUS通讯参数,其它参数为Cn011连接宏默认参数:
P2014[0]=0 不监控报文间隔时间,否则可能会报F72故障
P2021[0]=3 MODBUS设备地址为3(与触摸屏组态软件中设置的从站地址一致)

4. 触摸屏组态
        在WinCC Flexible 2008 SP4 China软件中组态Smart 1000 IE触摸屏。详细步骤如下:
1)创建项目。
        创建一个空项目,如图3所示。


图3 创建空项目

        选择触摸屏设备为Smart 1000 IE,如图4所示。


图4 选择Smart 1000 IE触摸屏

2)设置连接。
        在连接画面中新建一个连接,相关参数设置如下:
通讯驱动程序:Modicon MODBUS
类型:RS485
波特率:9600
奇偶校验:偶
数据位:8
停止位:1
组帧:RTU Standard
CPU类型:984
从站地址:3
        连接设置如图5所示。


图5 连接设置

3)添加变量。
        添加与变频器监控相关的10个变量,如表3所示。

表3 变量列表

变量名MODBUS寄存器地址说明
CtrlWord140100控制字1
SetPoint40101速度设定值
StsWord140110状态字1
Feedback40111速度实际值
ActFreq40342频率实际值
OutpVoltage40343输出电压
DCVol40344直流电压
OutpCurrent40345输出电流
OutpTorque40346输出转矩
OutpPower40347输出功率

        变量地址参照V20变频器操作手册,添加完成后的变量画面如图6所示。


图6 添加变量

         速度设定值变量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速,此处采用变量的线性转换属性,将-16384对应-1500,+16384对应+1500,如图7所示。再采用变量的限制值属性,将变量的输入值限制在-1600和+1600之间,如果超出该限制值的范围,则输入不起作用。如图8所示。


图7 速度设定值变量线性转换


图8 速度设定值变量限制值

        速度反馈值变量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速,此处也采用变量的线性转换属性,将-16384对应-1500,+16384对应+1500,如图9所示。注意,图9和图7所示的线性转换是一致的。


图9 速度反馈值变量线性转换

4)添加画面。
        项目生成时已经有一个模板和一个画面,此例仅用到一个画面。修改画面的名字为V20_Monitor,如图10所示。


图10 编辑之前的画面V20_Monitor

5)编辑模板。
        模板中的对象在选择使用模板的画面中会显示出来,此处把西门子的LOGO和退出Runtime的按钮放置在模板中,如图11所示。


图11 编辑模板

         然后在按钮的事件属性中添加函数。在按钮STOP RT事件属性的单击事件下添加StopRuntime函数,如图12所示。


图12 退出运行画面按钮事件设置

6)编辑画面。
        在V20_Monitor画面中放置IO域、文本域、按钮、棒图、圆形等对象。在文本域中输入相应的文本,设置字号、颜色等,将相关对象分类排列整齐,完成后的V20_Monitor画面如图13所示。


图13编辑完成的画面V20_Monitor

        给10个IO域分别连接10个变量。

        其中控制字1和状态字1采用16进制显示,控制字1类型模式为输入/输出,状态字1类型模式为输出,如图14所示。


图14 控制字1对应IO域常规设置

         转速设定、实际转速、输出电压、直流电压采用带符号整数显示,转速设定类型模式为输入/输出,其它三个变量类型模式为输出,如图15所示。


图15 实际转速对应IO域常规设置

         输出频率、输出电流、输出转矩、输出功率采用带符号整数显示,并移动小数点2位,类型模式为输出,如图16所示。此处移动小数点2位的作用是将通讯接收到的值除以100并显示在触摸屏上,这样做的理由是V20变频器在发送这些值时将实际值乘了100。


图16 输出电流对应IO域常规设置

         除了用IO域来显示实际转速的数值外,还采用棒图这种图形化的形式来显示实际转速,编辑完成的棒图外观如图17所示。


图17 编辑完成的棒图外观

         设置棒图的常规属性,其中连接变量为Feedback,值设为2000,小值设为-2000,如图18所示。


图18 棒图常规属性设置

         设置棒图的外观,如图19所示。


图19 棒图外观属性设置

         设置棒图刻度,如图20所示。


图20 棒图刻度属性设置

          运行指示灯用来指示变频器是否处于运行状态,连接变量为StsWord1的第2位,运行时显示绿色,非运行时显示白色。其外观动画设置如图21所示。


图21 运行指示及其外观动画设置

         反转指示灯用来指示变频器是否处于反转状态,连接变量为StsWord1的第14位,反转时显示绿色,非反转时显示白色。其外观动画设置如图22所示。


图22 反转指示及其外观动画设置

         故障指示灯用来指示变频器是否处于故障状态,连接变量为StsWord1的第3位,故障时显示红色,非故障时显示绿色。其外观动画设置如图23所示。


图23 故障指示及其外观动画设置

         接着设置4个按钮的功能,此处在按钮的单击事件下添加不同的函数来实现不同的功能。
启动按钮:添加SetValue函数,变量为CtrlWord1,值为1150(16进制047E)。再添加SetBitInTag函数,变量仍为CtrlWord1,位为0,如图24所示。每次按下启动按钮,触摸屏将先发送047E,再发送047F给V20变频器,实现启动功能。


图24 启动按钮事件设置

          停止按钮:添加ResetBitInTag函数,变量为CtrlWord1,位为0,如图25所示。每次按下停止按钮,控制字1的第0位将被复位为0,触摸屏将发送047E给V20变频器,实现OFF1停车功能。


图25 停止按钮事件设置

        反向按钮:添加InvertBitInTag函数,变量为CtrlWord1,位为11,如图26所示。每次按下反向按钮,控制字1的第11位将做非运算,触摸屏将相应的正转或反转指令发送给V20变频器,实现转向反向功能。


图26 反向按钮事件设置

         故障确认按钮:添加SetBitInTag函数,变量为CtrlWord1,位为7。再添加ResetBitInTag函数,变量仍为CtrlWord1,位为7,如图27所示。每次按下故障确认按钮,触摸屏将先发送1状态的故障确认位,再发送0状态的故障确认位给V20变频器,给故障确认位一个上升沿,实现故障确认功能。


图27 故障确认按钮事件设置

5. 系统运行效果
        完成上述步骤之后,下载组态程序至触摸屏中。实际运行效果证明:SMART LINE触摸屏与V20变频器通讯正常,触摸屏可以通过四个按钮控制变频器运行、停止、反向以及故障确认;变频器相关变量和状态可以在触摸屏上正确显示。变频器运行时触摸屏显示画面如图28所示。


图28 变频器运行时触摸屏显示画面

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