西门子6ES75905AA000AA0

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    6AV6648-0BE11-3AX0    1    Smart 1000 IE

24V电源    6EP1332-1SH51    1    DC24V/4A

变频器    6SL3210-5BE17-5UV0    1    V20 变频器 0.75kW

电机    1LA9060-4KA10-Z    1    1LA9 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    1    5    RS485为命令源

P1000[0]    选择速度给定    1    5    RS485为速度设定值

P2023[0]    RS485协议选择    1    2    MODBUS RTU协议

P2010[0]    USS/MODBUS波特率    8    6    波特率为9600bps

P2021[0]    MODBUS地址    1    1    变频器MODBUS地址为1

P2022[0]    MODBUS应答**时时间    1000    1000    向主站发回应答的较大时间

P2014[0]    USS/MODBUS报文间断时间    2000    100    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

CtrlWord1    40100    控制字1

SetPoint    40101    速度设定值

StsWord1    40110    状态字1

Feedback    40111    速度实际值

ActFreq    40342    频率实际值

OutpVoltage    40343    输出电压

DCVol    40344    直流电压

OutpCurrent    40345    输出电流

OutpTorque    40346    输出转矩

OutpPower    40347    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**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，较大值设为2000，较小值设为-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*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*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*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*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*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. 系统运行效果西门子CM1241模块

        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。

1. 电流消耗:

对较大外形尺寸E的MICROMASTER 4变频器，额定电流消耗为350mA，对外形尺寸F到GX，额定电流消耗为400mA。BOP 或 AOP 控制面板中的所有的数字输入(处于开通状态) 的损耗， 都包含在额定电流损耗里。   

如果安装了编码器模块，则附加100mA的电流损耗。为了补偿电压波动和上电瞬间可能出现的浪涌现象，需要多考虑50%的电流损耗。

因此电流消耗应该在350mA(较理想情况下)到750mA(较不利的情况下)之间。

2. MICROMASTER 的内部连接

PROFIBUS模块的供电端子(–) 与MICROMASTER 4的隔离0V端子处于同电位，直接相连

对MICROMASTER 420来说, 为端子9

对 MICROMASTER 430和MICROMASTER 440来说, 为端子28

(+) 端子通过一个阻塞二级管连接到隔离24V端子上

对MICROMASTER 420来说, 为端子8

对MICROMASTER 430 和 MICROMASTER 440来说, 为端子9

3. 故障和报警

A0503 = 欠压报警

变频器电源断开，而DP模块（Profibus模块）通过外部24V供电，在这种情况下，会报A0503。

可忽略该报警。

通常，控制电源取自变频器的直流母线，电源电压也是通过直流母线检测的。当变频器断电时，而控制电源取自外部24V，这时直流母线是没有电压的，因此会报A0503。

F0003 = 欠压故障 & F0060 = Asic **时故障

驱动运行时，DP模块 (PROFIBUS模块)通过外部24V供电，而未连接电源(200到600V AC)。在这种情况下，变频器会报F0003并停机。

变频器的电源断开, DP 模块(PROFIBUS 模块) 通过外部24V供电，给上运行命令。

对于固件版本**1.05的MICROMASTER 420：

由于变频器没有电源, 控制单元与功率单元之间不能完成通讯，会出现F0060而不是F0003。只读参数可能显示错误，比如，r0037，变频器的温度。

对固件版本1.05及以下的MICROMASTER 420和版本1.17及以下的MICROMASTER 440：

即使实际上没有故障，偶尔也会报以下故障：

F0001 = 过流

F0002 = 过压

F0003 = 欠压

F0004 = 变频器过热

F0005 = 变频器I2/t过载

F0022 = 组件故障

F0060 = Asic**时  

一旦重新上电，这些故障即可以复位，比如同过Profibus控制字的位7。对于500 – 600 V MICROMASTER 440来说，故障 F0002 可以马上被复位。

4. I/O 功能

MICROMASTER 420

使用外部24V供电时，所有版本MM420的输入输出都有效。

MICROMASTER 430/ MICROMASTER 440

固件版本2.02以上的MM430和固件版本2.08以上的MM440，除了外形尺寸Fx**) 和Gx**)的模拟量输入与输出以外，所有的数字与模拟量输入输出都是有效的。

固件版本2.02以下的MM430和固件版本2.08以下的MM440，对于继电器输出和模拟输入输出，有一些限制条件。数字输入仍然有效。

固件版本2.02以上的MM430和固件版本2.08以上的MM440，如果一个电动机PTC连接到端子14和15，P0601=1，当变频器电源断开时，不会出现F0011和F0015。

固件版本2.02以下的MM430和固件版本2.08以下的MM440，在这种情况下，会报F0015(PTC开路/短路)，再次电源合闸后，该故障可以重新复位。

较早提供PROFIBUS模块时，MM4的固件版本如下:

MICROMASTER 420: 固件版本1.05;

MICROMASTER 430: --------------------;

MICROMASTER 440: 固件版本1.16*).

 *)       在提供PROFIBUS模块后,  MM440 的固件版本很快升级到了1.17.

**)     对于FX和GX尺寸的变频器，为了获得可靠的控制电源，应该通过端子X9供电，而不是通过总线模块供电。          

注意:

    X9 / 1保险丝的配置，较大为4A 

SINAMICS G120D的24V电源可以在几个控制单元和其他设备之间级联，例如SIRIUS M200D, 通过插头连接器到X01和X02.

问题

如何在几个控制单元之间的实现24V电源级联？

“可关断”和“非可关断”24V电源的含义？

答案

级联 每个接头连接器的较大负荷为8A，这就限制了控制单元的级联数量。

图 01

必须定义以下术语：

“可关断”和“非可关断”24V电源

非可关断24V

非可关断24V电源供电通常指用于装置的功能和电流消耗：

非可关断24V供电通常指用于装置功能。非可关断24V的电流消耗依赖于使用的控制单元（PROFIBUS 和 PROFINET），功率单元和连接的传感器/编码器。

SINAMICS G120D 的非可关断24V电源电流消耗计算如下：

CU2x0D-2 DP = 300mA

CU2x0D-2 PN = 400mA                                                                                                                                  

         + 传感器的数字量输入较大电流约300mA 

         + 传感器的模拟量输入（仅CU240D-2) =较大电流约 2 x 10 mA

         + 4kW及以上功率单元，风扇电流=150mA

         + HTL编码器=较大电流约150mA

         + SSI编码器 (仅 CU250D-2) = 较大电流约250 mA

说明：

如果非可关断24V直流供电容量不够，会产生以下情况：

1.控制单元无反应。

2.现场总线检测不到G120D节点，或偶尔报通信故障。

可关断24V

可关断24V仅提供给两个数字量输出DO0和DO1，每个数字量输出较大提供0.5A电流。                                              输入级联切换需要同时断开24 V电源供电。所有的执行器完全级联,要在断电状态，连接到数字输出。

图 02

如果需要不断开24V电源，那么可关断24V和非可关断24V使用相同的供电（需要短接“可关断的0V”和“非可关断的0V”-和短接“可关断的+24V”和“非可关断的+24V‘，请参考图 03）

图 03  

西门子S7-300电源模板    

6ES7307-1BA00-0AA0    西门子电源模块(2A)

6ES7307-1EA00-0AA0    西门子电源模块(5A)

6ES7307-1KA01-0AA0    西门子电源模块(10A)

西门子S7-300CPU    

6ES7312-1AE13-0AB0    西门子CPU312，32K内存  MPI协议

6ES7312-5BE03-0AB0    西门子CPU312C，32K内存 10DI/6DO

6ES7313-5BF03-0AB0    西门子CPU313C，64K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7313-6BF03-0AB0    西门子CPU313C-2PTP，64K内存 16DI/16DO

6ES7313-6CF03-0AB0    西门子CPU313C-2DP，64K内存 16DI/16DO

6ES7314-1AG13-0AB0    西门子CPU314,96K内存

6ES7314-6BG03-0AB0    西门子CPU314C-2PTP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7314-6CG03-0AB0    西门子CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7315-2AG10-0AB0    西门子CPU315-2DP, 128K内存

6ES7315-2EH13-0AB0    西门子CPU315-2 PN/DP, 256K内存

6ES7317-2AJ10-0AB0    西门子CPU317-2DP,512K内存

6ES7317-2EK13-0AB0    西门子CPU317-2 PN/DP,1MB内存

6ES7318-3EL00-0AB0    西门子CPU319-3 PN/DP,1.4M内存

西门子S7-300内存卡    6AV6644-0AA01-2AX0

6ES7 953-8LF20-0AA0    西门子SIMATIC Micro内存卡 64kByte(MMC)

6ES7 953-8LG11-0AA0    西门子SIMATIC Micro内存卡128KByte(MMC)

6ES7 953-8LJ20-0AA0    西门子SIMATIC Micro内存卡512KByte(MMC)

6ES7 953-8LL20-0AA0    西门子SIMATIC Micro内存卡2MByte(MMC)

6ES7 953-8LM20-0AA0    西门子SIMATIC Micro内存卡4MByte(MMC)

6ES7 953-8LP20-0AA0    西门子SIMATIC Micro内存卡8MByte(MMC)

西门子S7-300开关量模板    

6ES7 321-1BH02-0AA0    西门子开入模块（16点，24VDC）

6ES7 321-1BH10-0AA0    西门子开入模块（16点，24VDC）

6ES7 321-1BH50-0AA0    西门子开入模块（16点，24VDC，源输入）

6ES7 321-1BL00-0AA0    西门子开入模块（32点，24VDC）

6ES7 321-7BH01-0AB0    西门子开入模块（16点，24VDC，诊断能力）

6ES7 321-1EL00-0AA0    西门子开入模块（32点，120VAC）

6ES7 321-1FF01-0AA0    西门子开入模块（8点，120/230VAC）

6ES7 321-1FF10-0AA0    西门子开入模块（8点，120/230VAC）与公共电位单独连接

6ES7 321-1FH00-0AA0    西门子开入模块（16点，120/230VAC）

6ES7 321-1CH00-0AA0    西门子开入模块（16点，24/48VDC）

6ES7 321-1CH20-0AA0    西门子开入模块（16点，48/125VDC）

6ES7 322-1BH01-0AA0    西门子开出模块（16点，24VDC）

6ES7 322-1BH10-0AA0    西门子开出模块（16点，24VDC）高速

6ES7 322-1CF00-0AA0    西门子开出模块（8点，48-125VDC）

6ES7 322-8BF00-0AB0    西门子开出模块（8点，24VDC）诊断能力

6ES7 322-5GH00-0AB0    西门子开出模块（16点，24VDC，独立接点，故障保护）

6ES7 322-1BL00-0AA0    西门子开出模块（32点，24VDC）

6ES7 322-1FL00-0AA0    西门子开出模块（32点，120VAC/230VAC）

6ES7 322-1BF01-0AA0    西门子开出模块（8点，24VDC，2A）

6ES7 322-1FF01-0AA0    西门子开出模块（8点，120V/230VAC）

6ES7 322-5FF00-0AB0    西门子开出模块（8点，120V/230VAC，独立接点）

6ES7 322-1HF01-0AA0    西门子开出模块（8点,继电器,2A）

6ES7 322-1HF10-0AA0    西门子开出模块（8点,继电器,5A，独立接点）

6ES7 322-1HH01-0AA0    西门子开出模块(16点,继电器)

6ES7 322-5HF00-0AB0    西门子开出模块（8点,继电器,5A，故障保护）

6ES7 322-1FH00-0AA0    西门子开出模块（16点，120V/230VAC）

6ES7 323-1BH01-0AA0    西门子8点输入，24VDC；8点输出，24VDC模块

6ES7 323-1BL00-0AA0    西门子16点输入，24VDC；16点输出，24VDC模块