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通常伺服系统有三种基本控制模式,即速度控制模式、位置控制模式和转矩控制模式。其中速度控制模式相对简单,主要有数字量输入端子的速度控制、模拟量输入端子速度控制和通信速度控制,类似于变频器的速度控制。

PN版本伺服系统只有速度控制模式和位置控制模式,不支持数字量输入端子的速度控制、模拟量输入端子速度控制。

PLC与SINAMICS V90伺服驱动系统通信实现了速度控制,减少了硬接线控制信号线,这种方案越来越多被工程实践采用。

S7-1200通过PROFINET现场总线与SINAMICS V90伺服驱动系统通信实现速度控制有三种方案,分别是:
(1)使用标准报文和工艺对象(TO),对SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。这种方法与TO位置控制类似。
(2)S7-1200通过I/O地址控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。
(3)S7-1200通过FB285 函数块块控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。
首先介绍S7-1200 PLC通过I/O地址控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。

用一台HMI和CPU 1211C/CPU 1511-1 PN对SINAMICS V90伺服驱动系统通过PROFINET进行无级调速和正、反转控制。要求设计解决方案,并编写控制程序。

1.软硬件配置

1)1套TIA Portal V18。
2)1套SINAMICS V90 PN伺服驱动系统。
3)1台CPU 1211C/CPU 1511-1 PN。
以CPU 1211C为控制器的原理图如图1所示,以CPU 1511-1 PN为控制器的原理图如图2所示,CPU 1211C的PN接口(X1P1)与SINAMICS V90伺服驱动器PN接口(X150)之间用专用的以太网屏蔽电缆连接。网线为直通线,即正连接。CPU 1511-1 PN的PN口是P1口或P2口均可。
图1 例1以CPU 1211C为控制器的原理图
图2 例1以CPU 1511-1 PN为控制器的原理图

2.硬件组态

(1)新建项目“PN_1211C”,如图3所示,在项目树中单击“设备”→“PN_1211C”→“设备和网络”“设备视图”,在硬件目录中,单击“CPU”→“CPU 1211C AC/DC/Rly→“6ES7 211 -1BE40-0XB0”,并将其拖拽到“设备视图”界面中相应的位置。
图3 新建项目
(2)配置PROFINET接口。在“设备视图”界面中选中“CPU1211C”的图标,打开“属性”选项卡,单击“常规”→“PROFINET接口[X1]“以太网地址”,单击“添加新子网”按钮,新建PROFINET网络,如图4所示。
图4 配置PROFINET接口

(3)安装GSD文件。一般TIA Portal软件中没有安装GSD文件时,无法组态SINAMICS V90伺服驱动器,因此在组态伺服驱动器之前,需要安装GSD文件(若已安装了GSD文件,则忽略此步骤)。

(4)配置SINAMICS V90伺服驱动器。展开右侧的硬件目录,选中“其他现场设备”→“PROFINET IO”→“Drives”→“SIEMENS AG”→“SINAMICS”→“SINAMICS V90…”,拖拽“SINAMICS V90”到“网络视图”界面中相应的位置,如图5所示。在图6中,单击“网络视图”界面中PLC_1 CPU 1211C模块的绿色标记(PLC的PROFINET接口)处并按照鼠标左键不放,拖拽到SINAMICS V90模块的绿色标记(SINAMICS V90的PROFINET接口)处,松开鼠标左键。
图5  配置SINAMICS V90伺服驱动器(1)
图6  配置SINAMICS V90伺服驱动器(2)

(5)配置通信报文。选择并双击SINAMICS V90模块,切换到SINAMICS V90的设备视图,单击硬件目录中的“子模块”(Submodules)→“标准报文1,PZD2/2”(Standard telegram 1 PZD2/2),并拖拽到如图7所示位置。
图7  配置通信报文

注意:PLC侧选择标准报文1,那么伺服驱动器侧也要选择报文1。标准报文1的控制字是QW78,主设定值是QW80。这里“78…81”代表QB78~QB81共4个字节,也就是QW78和QW80共2个字。

3.分配SINAMICS V90的名称和IP地址

在“设备视图”界面中选择SINAMICS V90模块,在“属性”选项卡中,单击“常规”→“PROFINET接口”,查看IP地址和PROFINET设备名称,如图8所示。
图8  组态SINAMICS V90的名称和IP地址

如果使用V-ASSISTANT软件调试,分配SINAMICS V90的名称和IP地址可以在V-ASSISTANT软件中进行,如图9所示,将PN站的IP地址和PN站名称修改成与TIA Portal软件中组态时(见图8)一致,单击“保存并激活”按钮,确保TIA Portal软件中组态时的SINAMICS V90的PROFINET设备名称和IP地址与实际一致。当然还可以使用TIA Portal软件、PRONETA软件分配SINAMICS V90的名称和IP地址。
图9  分配SINAMICS V90的名称和IP地址

分配伺服驱动器的名称和IP地址对于成功通信是至关重要的,初学者往往会忽略这一步,导致通信不成功。

再次强调:读者在调试PLC与G120/S120/V90通信时,若变频器的BF、LINK或者COM(总线故障)等为红色,或者PLC上的BF、ERROR灯为红色,应首先检查变频器的组态名称和IP地址与实际的是否一致,若不一致,则必须修改为一致。

4.设置SINAMICS V90的参数

设置SINAMICS V90的参数十分关键,否则通信是不能正确建立。SINAMICS V90参数见表1。
表1 SINAMICS V90参数
注意:本例的伺服驱动器设置的是标准报文1,与S7-1200 PLC组态时选用的报文是一致的(必须一致),否则可能不能建立通信。

5.编写程序

编写OB100中的初始化程序如图10所示。
图10  OB100中的初始化程序

编写FC1控制程序如图11所示,程序段1的功能是设定转速,程序段2的功能是起停控制。

编写OB1中的主程序,如图12所示,程序解读如下:
程序段1:正转控制,当处于停机状态时,按下正转起动按钮,电动机正转。
程序段2:反转控制,当处于停机状态时,按下反转起动按钮,电动机反转。
图11 OB100中的初始化程序
程序段3:停止控制,按下停止按钮,发出16#47E的停机命令,并且发出转速为0的设定值,电动机停机。
图12  OB1中的主程序

以CPU 1511-1PN为控制器的组态和程序与以CPU 1211C的类似。

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撰   稿   人:杨健亭
责任编辑:  李馨馨
审   核   人:曹新宇

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