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    西门子S120变频器轴卡

    更新时间:2020-09-21   浏览数:41
    所属行业:机械 电工电气 工控系统及装备
    发货地址:上海市金山区  
    产品规格:西门子S120变频器轴卡
    产品数量:100.00台
    包装说明:全新原装
    单 价:面议

    西门子S120变频器轴卡

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    问:如何解决G120变频器使用二进制方式多段速在速度切换时DI触点的动作配合不同步造成的速度波动?

    答:可使用格雷二进制码方式的多段速解决此问题。

    配备CU240B/E-2 和PM240的G120变频器具备多段速给定功能,多段速的给定分为两种:直接给定和二进制给定。
    在直接给定方式时,变频器的终速度给定值是由多四个DI对应的速度值之和来决定的,此种应用多用于总的段速较少的情况下,例如只有4个固定速度,较少出现段速切换的速度波动。但是在选择二进制方式给定时,往往会在换档间隙出现设定值的波动,为此我们可以采用格雷码二进制方式来避免这种波动。

    在使用二进制给定时,变频器多支持15个速度,在从0速到15速的切换过程中,变频器可能需要同时改变变频器多个DI的状态。
    以图2-1所示的应用为例,配置三个DI输入作为多段速信号源,除0速外,一共有7个段速。升速操作时需要从0速档依次增加到7速档,降速操作时,从7速档依次降低至0速档。


    图2-1 多段速控制接线示例

    使用二进制方式多段速的相关参数设置为:
    P1070= 1024
    P1001= 50
    P1002= 100
    P1003= 200
    P1004= 300
    P1005= 400
    P1006= 500
    P1007= 600
    P1016= 2
    P1020= 722.3
    P1021= 722.4
    P1022= 722.5
    正常升降速操作时,例如:从3档(多段速DI状态011)切换到4档(多段速DI状态100),多段速DI的三个位全都发生了变化,如果按图1的接线方式,需要S1,S2,S3三个开关的状态同时改变状态。由于手动操作不可能完全同时改变三个开关的状态,此时在换挡的间隙如果有配合不严密,就会造成给定速度的波动。
    此时的多段速切换波形如图2-2所示:


    图2-2 普通二进制方式下的速度切换波形图示

    我们看到,多段速切换间隙会有波动,例如在3档变4档时,由于DI3,DI从1变为0,但是由DI5从0变为1没有与DI3,DI4保持完全同步,所以出现了瞬间的000状态,速度设定值发生了波动,影响到负载驱动。6档变5档时,4档变3档时,以及2档变1档时也都出现了类似的波动情况。

    为避免二进制方式的固定速度切换时出现的波动,我们可以使用各类二进制码方式对速度进行给定。格雷二进制码的特点是从0000~1111的依次步进时,每次只变化一个位。如表3-1所示为四位5二进制码与格雷二进制码的对照。

    表3-1 四位二进制码与格雷二进制码对照表

    十进制段速 自然二进制码 格雷码
    0 0000 0000
    1 0001 0001
    2 0010 0011
    3 0011 0010
    4 0100 0110
    5 0101 0111
    6 0110 0101
    7 0111 0100
    8 1000 1100
    9 1001 1101
    10 1010 1111
    11 1011 1110
    12 1100 1010
    13 1101 1011
    14 1110 1001
    15 1111 1000

    如果我们引入格雷二进制码方式,从3档切换到4档,就是从010切换到110,此过程只需要切换DI5的状态即可,由于只改变了S3的状态,因此不存在需要跟其他开关配合的问题,保证了速度不会产生波动。

    此例使用各类二进制码方式的多段速相关参数设置为:

    P1070= 1024
    P1001= 50
    P1003= 100
    P1002= 200
    P1006= 300
    P1007= 400
    P1005= 500
    P1004= 600
    P1016= 2
    P1020= 722.3
    P1021= 722.4
    P1022= 722.5

    使用格雷二进制码的多段速切换状态如图3-1所示,看到段速的依次切换不再有突变。


    图3-1 格雷二进制码方式多段速切换的波形图 

    特别是在手动逐级切换速度的场合,使用各类二进制码方式设计主令开关时序,可以提高设备速度平滑性。

    1 概述

    调试SINAMICS S120驱动系统时,如果用户对SINAMICS S120的参数存储结构不熟悉,执行了错误的上传/下载操作,都会造成设置参数的丢失,对调试进度造成影响。比如:在线调试完成后却又执行了下载操作,造成调试结果被离线数据覆盖;又或调试完成后没有执行copy RAM to ROM操作就断电了,重新上电后设备还处于调试前状态;这些操作都使刚刚完成的调试工作付之东流。因此了解SINAMICS S120的存储结构以及每一个操作的意义是成功调试的前提。

    SINAMICS S120 存储器分为两个部分:

    • RAM:易失性存储器,数据断电即丢失,RAM位于控制单元内部,是设备自带的。
    • ROM:即CF卡,数据可以保持在CF卡上,CF卡是单独订购的。

    对SINAMICS S120项目的操作分为两种:

    • 在线模式(ONLINE Mode):如果是在线进行操作,这是直接修改RAM里的数值,而PG/PC本地项目里的参数并没有更改。
      注:PG,Programmer西门子编程器;PC,Personal computer个人电脑。
    • 离线模式(OFFLINE Mode):如果是离线进行操作,就是对本地项目的参数进行修改,不会影响设备数据。


    2 SINAMICS S120存储器与PG/PC之间的几种操作

    PG/PC、RAM和ROM之间可进行的操作大致分为以下5种,如图1:


    图1.PG/PC、RAM和ROM之间的操作

    具体每一步操作的意义如下:

    ①Download下载。
    从PG/PC到RAM(Download CPU/ drive unit to target device),就是在线执行下载操 作,将PG/PC的参数设置传给控制单元CU,如图2。Scout或Starter工具栏上有两个下载按钮。左边的黄色下载按钮是对该项目里所有在线设备的所有数据进行下载。右边的下载按钮是对所选在线设备的所有数据进行下载,一般选择右边的下载按钮。


    图2.下载操作

    ②Upload上传
    从RAM到PG/PC(Load CPU/ drive unit to PG),就是在线执行上传操作,将控制单元里的参数设置传到PG/PC,如图3。


    图3.上传操作

    ③Copy RAM to ROM
    从RAM到ROM(Copy RAM to ROM),把参数保存到CF卡上。RAM里的参数断电后会丢失,因此虽然配置好的参数已经正确下载到控制单元,但还需要执行该操作来保证掉电后再上电,机器能正常工作,如图4。如果是通过BOP面板进行调试,调试参数也都存在RAM里,也需要保存参数的设置。具体操作是当修改完参数面板上出现“S”字样,按住P键保持3秒,面板出现闪烁,表示参数已经开始存储。或者通过设置CU的参数:P0009=0,P0977=1来执行。


    图4.Copy RAM to ROM操作

    ④Power up
    从ROM到RAM,上电后CU会自动将保存到CF卡上的参数装载到RAM。

    ⑤Load to file system
    从PG到CF卡(Load to file system),这个操作可以在没有CU的情况下,将S120项目下载到CF卡 (需要一个CF卡读卡器),如图5。


    图5.Load to file system

    3 Sinamics S120存储器正确操作举例

    这里以三相异步电机的矢量控制从自动配置开始到完成优化这一过程为例,说明SINAMICS S120存储器正确的操作方法。
    ⑴.在线连接设备,执行Automatic configuration,系统会自动上传②配置数据。
    ⑵.自动配置完成后,还需离线配置三相异步电机、编码器等参数。然后在线,执行下载①操作,将配置的参数传到控制单元。 下载①的时候可以勾选After loading copy RAM to ROM③,也可以稍后执行。
    ⑶.然后是对电机的静态和动态识别、BICO连接等设置,这时的操作是在线进行的。一定不要执行下载①,正确的做法是上载②到PG/PC,然后保存项目。
    ⑷.后再执行Copy RAM to ROM③,配置优化完后的参数就保存到CF卡里了。断电再上电系统自动从ROM导出配置到RAM④,依然正常工作。

    一、概述
    S120 有两种形式:
    用于多轴系统的 DC/AC 装置
    用于单轴系统的 AC/AC 装置

    这两种形式的 Firmware V2.4 及以上版本都已具备基本定位功能。当前V2.4 版本的 S120具有如下定位功能:
    ? 点动 (Jog): 用于手动方式移动轴,通过按钮使轴运行至目标点
    ? 回零 (Homing/Reference):用于定义轴的参考点或运行中回零
    ? 限位 (Limits):用于限制轴的速度、位置。包括软限位、硬限位
    ? 程序步 (Traversing Blocks): 共64个程序步,可自动连续执行一个完整的程序也可单步执行
    ? 直接设定值输入/手动设定值输入 (Direct Setpoint Input / MDI):目标位置及运行速度可由上位机实时控制。

    使用 S120 基本定位功能的前提条件:
    调试软件:Starter V4.0 或更高版本 / SCOUT V4.0 或更高版本
    硬件版本:SINAMICS FW: V2.4 HF2 或更高版本

    注:
    安装 SCOUT V4.0 需要STEP 7 版本至少为 V5.3.3.1 以上

    二、激活基本定位功能
    S120的定位功能必须在变频器离线配置中激活,步骤如下:

    定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或专家参数表进行设置

    定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或专家参数表进行设置

    使用控制面板                                                     使用专家参数表

    使用控制面板的操作步骤:

    三、基本定位_点动(JOG)

    S120 中基本定位功能的点动有两种方式:
    ? 速度方式( travel endless):点动按钮按下,轴以设定的速度运行直至按钮释放。
    ? 位置方式( travel incremental):点动按钮按下并保持,轴以设定的速度运行至目标位置后自动停止。

    ? 使用控制面板的点动功能仅限于速度方式,位置方式需使用专家参数表设定。

    ? 执行点动功能,应先使能变频器ON/OFF1(P0840)

    四、基本定位_回零(Homing / Reference)
    回零/寻参(Homing / Reference)

    回参考点模式(回零模式)只有使用增量编码器(旋转编码器 Reserver、正/余弦编码器Sin/Cos 或 脉冲编码器)时需要,因每次上电时增量编码器与轴的机械位置之间没有任何确定的关系。因此轴都必须被移至预先定义好的零点位置。即执行 Homing 功能。
    当使用编码器 ( Absolute ) 时每次上电不需重新回零。
    S120 中回零有三种方式:
    ? 直接设定参考点 (Reference): 对任意编码器均可
    ? 主动回零 (Reference point approach): 主要指增量编码器
    ? 动态回零 (Flying Reference):对任意编码器均可

    4.1设置参考点 (Set_Reference)
    通过用户程序可设置任意位置为坐标原点。通常情况下只有当系统即无接近开关又无编码器的零脉冲时,或者当需要轴被设置为一个不同的位置时才使用该方式

    操作步骤(已设定开关量输入点 DI2 为ON/OFF1命令源 P840)
    1. 进入“Homing”
    2. 连接一数字量输入点 ( DI 1 )至参数 P2596作为设置参考点信号位,该位上升沿有效
    3. 设定参考点位置坐标值 P2599(如 0)
    4. 闭合DI 2运行使能
    5. 闭合DI 1 激活“设置参考点”命令,于是该轴当前位置 r 2521 立即被置为P2599 中设定的值。如 r2521=0

    4.2主动回零(Active Homing)
    主动回零方式只适用于增量编码器,值编码器只需在初始化阶段进行一次编码器校准,以后不必做回零

    主动回零有三种方式:
    仅用编码器零标志位( Encoder Zero Mark ) 回零
    仅用外部零标志( External Zero Mark ) 回零
    使用接近开关 + 编码器零标志位( Homing output cam + Zero Mark ) 回零

    4.2.1值编码器的主动回零
    如果我们使用值编码器并且作主动回零时会看到如下页面:

    4.2.2增量编码器的主动回零
    依下图所示进行配置

    相关参数设定

    1. 进入 “ Homing “ (回零) 页面
    2. 定义开关量输入点DI 1为开始寻参命令(参数P2595=722.0)
    3. 回零方式选择主动回零P2597=0
    4. 定义开关量输入点DI 2为接近开关 P2612= 722.1(粗脉冲)
    5. 指定轴运行极限点,如果回零过程中极限点到达(P2613/P2614=0)则轴反转。若两点全为零则轴停止。
    6. 指定回零方式:接近开关 + 编码器零脉冲
    7. 指定回零开始方向P2604 (0:正向;1:反向)

    动作过程:
    变频器运行ON/OFF1闭合,DI 1闭合,开始寻参过程

    ? 上图中(Step1)轴按照P2604 定义的搜索方向,以大加速度 P2572 加速至搜索速度 P2605,到达接近开关后(DI 2 闭合),以大减速度P2573减速停止,进入下一步:搜索编码器的零脉冲
    ? 轴反向加速至速度 P2608,离开接近开关后(DI 2 断开)遇到的编码器的个零脉冲后轴停止。进入下一步:回参考点
    ? 上图中(Step3)轴反向加速以速度 P2611运行偏置距离P2600后停止在参考点,完成主动回零过程。

    4.3动态回零(Passive Homing)
    Passive Homing (动态回零)又称为 Homing on the fly
    动态回零用于轴工作于任意定位状态时动态修改当前位置值为零(如:在点动时、执行程序步时,执行 MDI 时),执行动态回零后并不影响轴当前的运行状态,轴并不是真正的回到零点而只是其当前位置值被置为0,重新开始计算位置。
    前提条件:P2597=1
    值编码器的动态回零:

    参数设定

    ? 打开 “ Homing “ (回零) 页面
    ? 定义开始寻参命令P2595源(如开关量输入点DI2)
    ? 回零方式选择动态回零P2597=1
    ? 指定接近开关Bero为上升沿有效(如上图中P2511)
    ? 定义开关量输入点DI 10(只能为快速I / O)为接近开关 P488= 722.10(如上图中2)

    动作过程:

    ? 变频器运行(使能ON/OFF1),选择任意一种命令(如点动,程序步、MDI等)轴按照所选择的方式运行
    ? 闭合DI 2,开始动态回零
    ? 闭合快速开关DI 10(下图中红色线为该开关状态),可见到位置实际值立即恢复为0,后重新计值(如图中绿色线所示),在整个动态回零过程中轴的运行速度不受影响。

    五、基本定位_限位(Limit)
    S120 中包含两种限位功能:软限位、硬限位。以限制轴运行范围。同时还有对轴运行速度,加减速的限制。

    如下图所示激活限位方式

    ? 项目导航栏中选择限位功能块
    ? 激活软限位P2582 =1,正/反向位置范围通过 P2578, P2579设定
    ? 激活硬限位P2568 =1,硬限位位置开关源 P2569, P2570
    ? 大速度:P2571、大加速度:P2572、大减速度:P2573





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