S7-1200/1500 PLC如何控制SINAMICS V90實現速度控制？

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通常伺服系統(tǒng)有三種基本控制模式，即速度控制模式、位置控制模式和轉矩控制模式。其中速度控制模式相對簡單，主要有數字量輸入端子的速度控制、模擬量輸入端子速度控制和通信速度控制，類似于變頻器的速度控制。PN版本伺服系統(tǒng)只有速度控制模式和位置控制模式，不支持數字量輸入端子的速度控制、模擬量輸入端子速度控制。PLC與SINAMICS V90伺服驅動系統(tǒng)通信實現了速度控制，減少了硬接線控制信號線，這種方案越來越多被工程實踐采用。

S7-1200通過PROFINET現場總線與SINAMICS V90伺服驅動系統(tǒng)通信實現速度控制有三種方案，分別是：

（1）使用標準報文和工藝對象（TO），對SINAMICS V90伺服驅動系統(tǒng)實現速度控制。這種方法與TO位置控制類似。

（2）S7-1200通過I/O地址控制SINAMICS V90伺服驅動系統(tǒng)實現速度控制。

（3）S7-1200通過FB285 函數塊塊控制SINAMICS V90伺服驅動系統(tǒng)實現速度控制。首先介紹S7-1200 PLC通過I/O地址控制SINAMICS V90伺服驅動系統(tǒng)實現速度控制。

用一臺HMI和CPU 1211C/CPU 1511-1 PN對SINAMICS V90伺服驅動系統(tǒng)通過PROFINET進行無級調速和正、反轉控制。要求設計解決方案，并編寫控制程序。

1．軟硬件配置

1）1套TIA Portal V18。2）1套SINAMICS V90 PN伺服驅動系統(tǒng)。3）1臺CPU 1211C/CPU 1511-1 PN。以CPU 1211C為控制器的原理圖如圖1所示，以CPU 1511-1 PN為控制器的原理圖如圖2所示，CPU 1211C的PN接口（X1P1）與SINAMICS V90伺服驅動器PN接口（X150）之間用專用的以太網屏蔽電纜連接。網線為直通線，即正連接。CPU 1511-1 PN的PN口是P1口或P2口均可。

圖1 例1以CPU 1211C為控制器的原理圖

圖2 例1以CPU 1511-1 PN為控制器的原理圖

2．硬件組態(tài)

（1）新建項目“PN_1211C”，如圖3所示，在項目樹中單擊“設備”→“PN_1211C”→“設備和網絡”→“設備視圖”，在硬件目錄中，單擊“CPU”→“CPU 1211C AC/DC/Rly”→“6ES7 211 -1BE40-0XB0”，并將其拖拽到“設備視圖”界面中相應的位置。

圖3 新建項目

（2）配置PROFINET接口。在“設備視圖”界面中選中“CPU1211C”的圖標，打開“屬性”選項卡，單擊“常規(guī)”→“PROFINET接口[X1]”→“以太網地址”，單擊“添加新子網”按鈕，新建PROFINET網絡，如圖4所示。

圖4 配置PROFINET接口

（3）安裝GSD文件。一般TIA Portal軟件中沒有安裝GSD文件時，無法組態(tài)SINAMICS V90伺服驅動器，因此在組態(tài)伺服驅動器之前，需要安裝GSD文件（若已安裝了GSD文件，則忽略此步驟）。

（4）配置SINAMICS V90伺服驅動器。展開右側的硬件目錄，選中“其他現場設備”→“PROFINET IO”→“Drives”→“SIEMENS AG”→“SINAMICS”→“SINAMICS V90…”，拖拽“SINAMICS V90”到“網絡視圖”界面中相應的位置，如圖5所示。

在圖6中，單擊“網絡視圖”界面中PLC_1 CPU 1211C模塊的綠色標記（PLC的PROFINET接口）處并按照鼠標左鍵不放，拖拽到SINAMICS V90模塊的綠色標記（SINAMICS V90的PROFINET接口）處，松開鼠標左鍵。

圖5?配置SINAMICS V90伺服驅動器（1）

圖6?配置SINAMICS V90伺服驅動器（2）

（5）配置通信報文。選擇并雙擊SINAMICS V90模塊，切換到SINAMICS V90的設備視圖，單擊硬件目錄中的“子模塊”（Submodules）→“標準報文1，PZD2/2”（Standard telegram 1 PZD2/2），并拖拽到如圖7所示位置。

圖7?配置通信報文注意：PLC側選擇標準報文1，那么伺服驅動器側也要選擇報文1。標準報文1的控制字是QW78，主設定值是QW80。這里“78…81”代表QB78~QB81共4個字節(jié)，也就是QW78和QW80共2個字。

3．分配SINAMICS V90的名稱和IP地址

在“設備視圖”界面中選擇SINAMICS V90模塊，在“屬性”選項卡中，單擊“常規(guī)”→“PROFINET接口”，查看IP地址和PROFINET設備名稱，如圖8所示。

圖8?組態(tài)SINAMICS V90的名稱和IP地址如果使用V-ASSISTANT軟件調試，分配SINAMICS V90的名稱和IP地址可以在V-ASSISTANT軟件中進行，如圖9所示，將PN站的IP地址和PN站名稱修改成與TIA Portal軟件中組態(tài)時（見圖8）一致，單擊“保存并激活”按鈕，確保TIA Portal軟件中組態(tài)時的SINAMICS V90的PROFINET設備名稱和IP地址與實際一致。當然還可以使用TIA Portal軟件、PRONETA軟件分配SINAMICS V90的名稱和IP地址。

圖9?分配SINAMICS V90的名稱和IP地址分配伺服驅動器的名稱和IP地址對于成功通信是至關重要的，初學者往往會忽略這一步，導致通信不成功。再次強調：讀者在調試PLC與G120/S120/V90通信時，若變頻器的BF、LINK或者COM（總線故障）等為紅色，或者PLC上的BF、ERROR燈為紅色，應首先檢查變頻器的組態(tài)名稱和IP地址與實際的是否一致，若不一致，則必須修改為一致。

4．設置SINAMICS V90的參數

設置SINAMICS V90的參數十分關鍵，否則通信是不能正確建立。SINAMICS V90參數見表1。

表1 SINAMICS V90參數

注意：本例的伺服驅動器設置的是標準報文1，與S7-1200 PLC組態(tài)時選用的報文是一致的（必須一致），否則可能不能建立通信。5．編寫程序編寫OB100中的初始化程序如圖10所示。

圖10?OB100中的初始化程序編寫FC1控制程序如圖11所示，程序段1的功能是設定轉速，程序段2的功能是起?？刂啤＞帉慜B1中的主程序，如圖12所示，程序解讀如下：程序段1：正轉控制，當處于停機狀態(tài)時，按下正轉起動按鈕，電動機正轉。程序段2：反轉控制，當處于停機狀態(tài)時，按下反轉起動按鈕，電動機反轉。

圖11 OB100中的初始化程序程序段3：停止控制，按下停止按鈕，發(fā)出16#47E的停機命令，并且發(fā)出轉速為0的設定值，電動機停機。

圖12?OB1中的主程序

以CPU 1511-1PN為控制器的組態(tài)和程序與以CPU 1211C的類似。