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湖南环辰泰瑞电气设备有限公司
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1.硬件接线
西门子基本型变频器 SINAMICS V20 可应用于恒压供水,本文提供具体的接线及简单操作流程。
通过BOP设置固定的压力目标值,使用 4~20mA管道压力反馈仪表构成的PID控制恒压供水的接线如下图所示:
图1-1.V20变频器用于恒压供水典型接线
2调试步骤
2.1 工厂复位
当调试变频器时,建议执行工厂复位操作:
P0010 = 30
P0970 = 1
(显示50? 时 按下OK按钮选择输入,直接转至P304快速调试。)
2.2 快速调试
表2-1 快速调试参数操作流程
参数 | 功能 | 设置 |
P0003 | 访问级别 | =3 (专家级) |
P0010 | 调试参数 | = 1 (快速调试) |
P0100 | 50 / 60 Hz 选择 |
根据需要设置参数值: =0: 欧洲 [kW] , 50 Hz (工厂缺省值) =1: 北美 [hp] , 60 Hz |
P0304[0] | 电机额定电压 [V] |
范围: 10 ... 2000 说明:输入的铭牌数据必须与电机接线 (星形 / 三角形)一致 |
P0305[0] | 电机额定电流 [A] |
范围: 0.01 ... 10000 说明: 输入的铭牌数据必须与电机接线 (星形 / 三角形)一致 |
P0307[0] | 电机额定功率 [kW / hp] |
范围: 0.01 ... 2000.0 说明: 如 P0100 = 0 或 2 ,电机功率 单位为 [kW] 如 P0100 = 1 ,电机功率单位为 [hp] |
P0308[0] | 电机额定功率因数( cosφ ) |
范围: 0.000 ... 1.000 说明: 此参数仅当 P0100 = 0 或 2 时可见 |
P0309[0] | 电机额定效率 [%] |
范围: 0.0 ... 99.9 说明: 仅当 P0100 = 1 时可见 此参数设为 0 时内部计算其值。 |
P0310[0] | 电机额定 [Hz] | 范围: 12.00 ... 599.00 |
P0311[0] | 电机额定转速 [RPM] | 范围: 0 ... 40000 |
P0314[0] | 电机极对数 | 设置为0时内部计算其值。 |
P0320[0] | 电机磁化电流[%] |
定义相对于电机额定电流的磁化电流。 设置为0时内部计算其值。 |
P0335[0] | 电机冷却 |
根据实际电机冷却设置参数值 = 0: 自冷(工厂缺省值) = 1: 强制冷却 = 2: 自冷与内置风扇 = 3: 强制冷却与内置风扇 |
P0507 | 应用宏 | =10: 普通水泵应用 |
P0625 | 电机温度 | 范围: -40... 80℃(工厂设置20) |
P0640[0] | 电机过载系数 [%] |
范围: 10.0 ... 400.0 (工厂缺省值: 150.0 ) 说明: 该参数相对于 P0305 (电机额定电 流)定义电机过载电流极限值。建议 保留工厂缺省值。 |
P0700 | 选择命令源 | = 2: 端子启动 |
P0717 | 连接宏 | =8: PID 控制与模拟量参考组合 |
P0727 | 2/3线控制选择 | =0: 西门子控制(启动 / 方向) |
P1000[0] | 设定值选择 | =0: 无主设定值 |
P1080[0] | 小 [Hz] |
范围: 0.00 … 599.00 (工厂缺省值: 0.00 ) 说明: 此参数中所设定的值对正转和反转 都有效。 例如可设置为30Hz。 |
P1082[0] | 大 [Hz] |
范围: 0.00 … 599.00 (工厂缺省 值: 50.00 ) 说明: 此参数中所设定的值对正转和反转 都有效。 |
P1120[0] | 斜坡上升时间 [s] |
范围: 0.00 … 650.00 (工厂缺省 值: 10.00 ) 说明: 此参数中所设定的值表示在不使用 圆弧功能时使电机从停车状态加速 至电机大( P1082 )所需的 时间。 |
P1121[0] | 斜坡下降时间 [s] |
范围: 0.00 … 650.00 (工厂缺省 值: 10.00 ) 说明: 此参数中所设定的值表示在不使用 圆弧功能时使电机从电机大 ( P1082 )减速至停车状态所需的 时间。 |
P1135[0] | OFF3 斜坡下降时间 | 范围: 0.00 … 650.00 (工厂缺省值: 5.00 ) |
P1300[0] | 控制 |
= 0: 具有线性特性的 V/f 控制(潜水泵适用) = 2: 具有平方特性的 V/f 控制 (离心循环泵 适用) |
P1900 | 电机识别 | = 0 : 暂时跳过电机辨识 |
P3900 | 快速调试结束 |
= 3: 仅对电机数据结束快速调试 说明: 在计算结束之后, P3900 及 P0010 自动复位至初始值0 。 变频器显示 “8.8.8.8.8” 表明其正在执行 内部数据处理。 |
P1900 | 选择电机数据识别 | = 2: 静止时识别所有参数 |
此时变频器屏幕出现三角符号。号A541。 此时通过端子启动变频器,开始电机数据识别,待符号消失后, 电机识别完成。 |
2.3 输入输出端子相关参数设置
2.3.1 DI端子设置
P0700[0]=2 端子启动
P0701[0]=1 DI1 作为启动
P0703[0]=9 DI3作为故障复位
2.3.2 DO端子设置
P0731[0]=52.2 DO1设置为运行
P0732[0]=52.3 DO2设置为故障
P0748.1=1 DO2作为故障输出,有故障时NO触点闭合,
无故障时NO触点断开。
2.3.3 AI端子设置
P0756[0] =2 模拟量输入通道1,电流
P0757[0] =4 模拟量输入通道1定标X1=4mA
P0758[0] =0 模拟量输入通道1定标Y1=0%
P0759[0] =20 模拟量输入通道1定标X2=20mA
P0760[0] =100 模拟量输入通道1定标Y2=
P0761[0] =4 模拟量输入通道1死区宽度4mA
2.3.4 AO端子设置
P0771[0]=21 模拟量输出通道1,设置为实际输出
P0773[0]=50 模拟量输出通道1,滤波时间50ms
P0777[0]=0 模拟量输出通道 定标X1=0%
P0778[0]=4 模拟量输出通道 定标Y1=4mA
P0779[0]=100 模拟量输出通道 定标X2=
P0780[0]=20 模拟量输出通道 定标Y2=20mA
P0781[0]=4 模拟量输出通道死区宽度4mA
2.4 PID恒压控制功能调试
P2200[0]=1 使能PID控制器
P2240[0]=X 依用户需求设置压力设定值的百分比
P2253[0]=2250 BOP作为PID目标给定源
P2264[0]=755.0 PID反馈源于模拟通道1
P2265=1 PID反馈滤波时间常数
P2274=0 微分时间设置。通常微分需要关闭,设置为0
P2280=P参数 比例益设置(需要根据现场调试)
P2285=I参数 积分时间设置(需要根据现场调试)
2.5 其他可选功能
2.5.1 斜坡启动、停车 设置
P0701[0]=99 端子DI1使用BICO连接功能
P0840[0]=722.0 端子DI1设置为启动功能
P0852[0]=722.0 端子DI1设置为脉冲使能
2.5.2 使用2线制压力反馈仪表的接线
图2-1 压力反馈使用2线制仪表的接线
2.5.3 休眠功能
V20变频有简单休眠功能:当需求低于阈值时电机停转,当需求高于阈值时电机启动。
图2-2 简单休眠下要求的响应
P2365[0]=1 休眠使能 / 禁止 此参数使能或禁止休眠功能。
P2366[0]=t1 电机停止前的 [s] 在休眠使能的情况下,此参数
定义变频器休眠之前的时间。
范围: 0 ... 254 (工厂缺省值: 5 )
P2367[0]=t2 电机启动前的 [s] 在休眠使能的情况下,此参数定义变频器
退出休眠之前的时间。
范围: 0 ... 254 (工厂缺省值: 2 )
2.5.4启动功能
水泵启动前可能处在状态,为避免启动时出现过电流,可设置启动功能:
P1200=1 始终启动 双方向有效;
P1202[0]=50 以电机额定电流P305表示的搜索电流大小。
P1203[0]=100 大600ms的搜索时间
2.5.5 BOP设置目标值记忆
P2231[0]=1 设定值存储
3常见故障和
表3-1 常见故障及处理
故障代码 | 故障分析 | 诊断及处理 |
F1 过电流 |
? 电机功率( P0307 )与 变频器功率( r0206 ) 不一致 ? 电机导线短路 ? 接地故障 r0949 = 0 : 硬件报告 r0949 = 1 : 报告 |
检查下列各项: ? 电机功率( P0307 )必须与变频器功率( r0206 )一致 ? 电缆长度不得超过允许的极限值 ? 电机电缆和电机内部不得有短路或 接地故障 ? 电机参数必须与实际使用的电机相配 ? 定子电阻值( P0350 )必须正确误 ? 电机不得出现堵转或过载现象 ? 大斜坡上升时间( P1120 ) ? 减小启动强度( P1312 ) |
F2 过电压 |
? 电源电压过高 ? 电机处于再生 r0949 = 0 : 硬件报告 r0949 = 1 或 2 : 报告 |
检查下列各项: ? 电源电压( P0210 )必须在铭牌规定的 范围以内 ? 斜坡下降时间( P1121 )必须与负载惯量 相匹配 ? 需要的制动功率必须处于规定范围内。 ? Vdc 控制器必须使能( P1240 )且参数 设置正确
说明: |
F3 欠电压 |
? 电源故障。 ? 冲击负载超过了规定的 限定值 r0949 = 0 : 硬件报告 r0949 = 1 或 2 : 报告 |
检查电源电压。 |
F4 变频器 过热 |
? 变频器过载 ? 通风不足 ? 脉冲过高 ? 温度过高 ? 风扇不工作 |
检查下列各项: ? 负载或负载循环是否过高? ? 电机功率( P0307 )必须匹配变频器 功率( r0206 )。 ? 脉冲必须设为缺省值 ? 温度是否过高? ? 变频器运行时风扇必须 |
F5 变频器 I 2 t |
? 变频器过载。 ? 负载循环需求过高。 ? 电机功率( P0307 )超过 变频器功率( r0206 ) |
检查下列各项: ? 负载循环必须处于规定范围内。 ? 电机功率( P0307 )必须匹配变频器 功率( r0206 )。 |
F6 芯片温度超过临界值 |
电机过载 |
检查下列各项: ? 负载或负载阶跃是否过高? ? 电机标称过热参数( P0626 - P0628 ) 必须设置正确 ? 电机温度阈值( P0604 )必须匹配 |
F20 直流波动过高 |
计算出的直流波动阈值已超过阈值。 这通常是因为电源输入的一相丢失引起的 | 检查电源接线 |
F41 电机数据识别故障 |
电机数据识别故障。 ? r0949 = 0 : 无负载 ? r0949 = 1 : 识别中达到 电流极限值 ? r0949 = 2 : 识别出的 定子电阻小于 0.1% 或 大于 ? r0949 = 30 : 电压极限值 时的电流控制器 ? r0949 = 40 : 识别出的 数据 集不一致,至少一个识别 故障基于阻抗 Zb = Vmot,nom / sqrt(3) / Imot,nom 的百分比值 |
检查下列各项: ? r0949 = 0 : 电机是否已连接到变频器? ? r0949 = 1 - 49 : P0304 - P0311 中的 电机数据是否正确? ? 检查需要的电机接线类型(星形, 三角形连接) |
F221 PID 反馈 低于小值 |
PID 反馈低于小值P2268 |
? 更改 P2268 的值 ? 反馈益 |
F222 PID 反馈 高于大值 |
PID 反馈高于大值P2267 |
? 更改 P2267 的值 ? 反馈益 |
表3-1 常见及处理
代码 | 分析 | 诊断及处理 |
A501 电流极限值 |
? 电机功率与变频器功率不一致 ? 电机导线太长 ? 接地故障 |
检查下列各项: 参见 F1 |
A502 过电压 极限值 |
达到过电压极限值。 如果 禁止Vdc控制器( P1240 = 0 ) , 则该可能在斜坡下降时出现 |
如该总是显示,请检查变频器输入电 压 |
A503 欠电压 极限值 |
? 电源故障。 ? 电源电压及直流母线电压( r0026 )低于规定极限值 |
检查电源电压 |
A504 变频器过热 |
已超过变频器散热器温度的阈 值、芯片结温的阈值,或芯片 结点上的温度可允许变化值,从而 脉冲和 / 或输出 (取决于 P0290 中的参数设 置) |
说明: r0037 = 0 : 散热器温度 r0037 = 1 : 芯片结温(包括散热器)
检查下列各项: |
A505 变频器 I 2 t |
已超出阈值,如已设置相应参 数( P0610 = 1 )则电流会 |
检查负载循环是否处于规定极限值内 |
A506 IG 结温升高 |
过载。 散热器和 IG 结温的差值超出极限值 | 检查负载阶跃及冲击负载是否在规定极限值内 |
A507 变频器温度丢失 |
变频器散热器温度丢失 ; 传感器可能脱落 |
联系技术服务部门或更换变频器 |
A511 电机过热 I 2 t |
? 电机过载。 ? 负载循环或负载阶跃过高 |
无论是哪种温度确定形式,都应检查下列各项: ? P0604 电机温度阈值 ? P0625 电机温度 ? 检查铭牌数据是否正确。 不正确的 话,进 行快速调试。 通过执行电机 数据识别 ( P1900 = 2 ),可 准确的等效电路 数据。 ? 检查电机重量( P0344 )是否 合理。 有必 要的话,更换电机。 ? 如电机非西门子电机,则通过 P0626 、 P0627 及 P0628 改变 过热温度 |
A541 电机数据 识别 |
电机数据识别( P1900 )已选择或 正在运行 | |
A910 Vdc-max 控制器被禁止 |
可能在以下情况下出现 ? 电源电压( P0210 ) 过高。 ? 电机由负载驱动,从而 使 电机再生。 ? 斜坡下降时,在很高的 负载惯 量下。 如果在变频器待机(输出脉冲禁 止)时出现 A910 并且随后给 出 ON 命令,则在排除 A910 原因之前不会 Vdc-max 控制 器( A911 ) |
检查下列各项: ? 输入电压处于范围内 ? 负载必须匹配 ? 在某些情况下,使用制动电阻 |
A911 Vdc-max 控制器 |
Vdc-max 控制器的作用是保持直流 母线电压( r0026 )低于 r1242 中 定义的阈值 |
检查下列各项: ? 电源电压必须在铭牌规定的 范围以内 ? 斜坡下降时间( P1121 )必须与 负载惯量相匹配
说明: |
双击设备视图中的RS485端口,设置端口组态,本例程配置如下图。
图3-5
在左侧的项目树-设备-在线访问-Broadcom NetXtreme。。。(本例程PC机所使用的网卡),双击更新可使用的设备,搜索到连接的设备。
图3-6
3.3 编程
在左边的设备中找到S7-1200/程序块,打开主程序(Main[OB1])。在右边的指令栏里选择通信/通信处理器/MODBUS,添加MB_COMM_LOAD和MB_。
图3-7
在弹出的调用选项中,定义一个背景数据块。
图3-8
使用同样的,再加入一个MB_模块,同样定义背景数据块。
图3-9
分别按照图3-10、图3-11设置MB_COMM_LOAD和MB_模块。
图3-10
图3-11
其中,MB_COMM_LOAD与MB_指令的参数说明,请参考表3-1,表3-2。
表3-1 MB_COMM_LOAD指令的参数
参数 | 声明 | 数据类型 | 存储区 | 说明 |
REQ | Input | BOOL | I、Q、M、D、L | 在上升沿执行指令 |
PORT | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
通信端口的 ID: 在设备组态中通信模块后,端口 ID 就会显示在 PORT 框连接的下拉列表中。 也可以在变量表的“常量” (Constants) 选项卡中引用该常量。 |
BAUD | Input | UDINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
波特率选择: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 76800, 115200 所有其它值均无效。 |
PARITY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
奇偶校验选择: 0 – 无 1 – 奇校验 2 – 偶校验 |
FLOW_CTRL | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
流控制选择: 0 –(默认值)无流控制 1 – 通过 RTS 实现的硬件流控制始终开启(不适用于 RS485 端口) 2 - 通过 RTS 切换实现硬件流控制 |
RTS_ON_DLY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
RTS 延时选择: 0 -(默认值)到传送消息的个字符之前, RTS 无延时。 1 至 65535 – 到传送消息的个字符之前,“ RTS”以毫秒为单位的延时(不适用于 RS-485 端口)。应用 RTS 延时必须与 FLOW_CTRL 选择无关。 |
RTS_OFF_DLY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
RTS 关断延时选择: 0 –(默认值)传送后一个字符到“取消 RTS”之间没有延时。 1 至 65535 – 在发送消息的后一个字符到“取消 RTS”之间以毫秒为单位的延时(不适用于 RS-485 端口)。应用 RTS 延时必须与 FLOW_CTRL 选择无关。 |
RESP_TO | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
响应超时: “MB_”允许等待从站响应的时间(毫秒) 如果从站在此时间内没有响应,则“MB_”将重复该请求,或者在发送了数目的重试后终止请求并返回错误。 5 ms 至 65535 ms(默认值 = 1000 ms)。 |
MB_DB | Input | VARIANT | D | “MB_”或“MB_SLE”指令的背景数据块的引用。 在程序中“MB_SLE”或“MB_”之后,数据块标识符会显示在 MB_DB 框连接的下拉列表中。 |
DONE | Output | BOOL | I、Q、M、D、L | 指令的执行已完成且未出错。 |
ERROR | Output | BOOL | I、Q、M、D、L |
错误: 0 – 未检测到错误 1 – 表示检测到错误。 在参数 STATUS 中输出错误代码。 |
STATUS | Output | WORD | I、Q、M、D、L | 端口组态错误代码 |
表3-2 MB_指令的参数
参数 | 声明 | 数据类型 | 存储区 | 说明 |
REQ | Input | BOOL | I、Q、M、D、L |
请求输入: 0 – 无请求 1 – 请求将数据发送到 Modbus 从站 |
MB_ADDR | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
Modbus RTU 站地址: 默认地址范围: 0 至 247 扩展地址范围: 0 至 65535 值“0”已预留,用于将消息广播到所有 Modbus 从站。 只有 Modbus 功能代码 05、06、15 和 16 支持广播。 |
MODE | Input | USINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
选择: 请求类型: 读取、写入或诊断: 有关详细信息,请参见 Modbus 功能表。 |
DATA_ADDR | Input | UDINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 从站中的起始地址: Modbus 从站中将供访问的数据的起始地址。 可在 Modbus 功能表中找到有效地址。 |
DATA_LEN | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 数据长度: 要在该请求中访问的位数或字数。 可在 Modbus 功能表中找到有效长度。 |
DATA_PTR | Input | VARIANT | M、D | 指向 CPU 的数据块或位存储器地址,从该位置读取数据或向其写入数据。 对于数据块,必须使用“ - 与 S7-300/400 兼容”访问类型进行创建。 |
DONE |
Output |
BOOL | I、Q、M、D、L |
0: 事务未完成 1: 事务完成,且无任何错误 |
BUSY | Output | BOOL | I、Q、M、D、L |
0: 当前没有“MB_”事务正在处理中 1: "MB_" 事务正在处理中 |
ERROR | Output | BOOL | I、Q、M、D、L |
0: 无错误 1: 出错,错误代码由参数 STATUS 来指示 |
STATUS | Output | WORD | I、Q、M、D、L | 执行条件代码 |
3.4 下载
编译,确认无误后,下载。在弹出的“扩展的下载到设备”中,选择PG/PC接口类型,以及PG/PC接口。选择设备,并下载。
图3-12
西门子S7-400内存卡
6ES7 955-2AL00-0AA0 西门子2 X 2M字节 RAM
6ES7 955-2AM00-0AA0 西门子2 X 4M字节 RAM
6ES7 952-0AF00-0AA0 西门子64K字节 RAM
6ES7 952-1AH00-0AA0 西门子256K字节 RAM
6ES7 952-1AK00-0AA0 西门子1M字节 RAM
6ES7 952-1AL00-0AA0 西门子2M字节 RAM
6ES7 952-1AM00-0AA0 西门子4M字节 RAM
6ES7 952-1AP00-0AA0 西门子8M字节 RAM
6ES7 952-1AS00-0AA0 西门子16M字节 RAM
6ES7 952-1AY00-0AA0 西门子64M字节 RAM
6ES7 952-0KF00-0AA0 西门子64K字节 FLASH EPROM
6ES7 952-0KH00-0AA0 西门子256K字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KK00-0AA0 西门子1M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KL00-0AA0 西门子2M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KM00-0AA0 西门子4M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KP00-0AA0 西门子8M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KS00-0AA0 西门子16M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KT00-0AA0 西门子32M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KY00-0AA0 西门子64M字节 FLASH EPROM
西门子S7-400开关量输入模板
6ES7 421-7BH01-0AB0 西门子开关量输入模块(16点,24VDC)中断
6ES7 421-1BL01-0AA0 西门子开关量输入模块(32点,24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0 西门子开关量输入模块(32点,120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0 西门子开关量输入模块(16点,120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0 西门子开关量输入模块(16点,24V到60VUC)
西门子S7-400开关量输出模板
6ES7 422-1BH11-0AA0 西门子开关量输出模块(16点,24VDC,2A)
6ES7 422-1BL00-0AA0 西门子32点输出,24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0 西门子32点输出,24VDC,0.5A,中断
6ES7 422-1FH00-0AA0 西门子16点输出,120/230VAC,2A
6ES7 422-1HH00-0AA0 西门子16点输出,继电器,5A
西门子S7-400功能模板
6ES7 450-1AP00-0AE0 西门子FM450-1计数器模板
6ES7 451-3AL00-0AE0 西门子FM451定位模板
6ES7 452-1AH00-0AE0 西门子FM452电子凸轮控制器
6ES7 453-3AH00-0AE0 西门子FM453定位模板
6ES7 455-0VS00-0AE0 西门子FM455C闭环控制模块
6ES7 455-1VS00-0AE0 西门子FM455S闭环控制模块
6DD1 607-0AA2 西门子FM 458-1DP快速处理
6ES7 953-8LJ20-0AA0 西门子用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 西门子用于FM458-1DP 基本模板 2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 西门子用于FM458-1DP 基本模板 4MByte(MMC)
6DD1 607-0CA1 西门子EXM 438-1 I/O扩展模板
6DD1 607-0EA0 西门子EXM 448 通讯扩展模板
6DD1 607-0EA2 西门子EXM 448-2 通讯扩展模板
6DD1 684-0GE0 西门子SC64连接电缆
6DD1 684-0GD0 西门子SC63连接电缆
6DD1 684-0GC0 西门子SC62连接电缆
6DD1 681-0AE2 西门子SB10端子模块
6DD1 681-0AF4 西门子SB60端子模块
6DD1 681-0EB3 西门子SB61端子模块
6DD1 681-0AG2 西门子SB70端子模块
6DD1 681-0DH1 西门子SB71端子模块
6DD1 681-0AJ1 西门子SU12端子模块