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西门子变频器S120调试指南.pdf

西门子变频器S120调试指南.pdf

上传者: 信控科技 2012-01-07 评分1 评论0 下载640 收藏0 阅读量1209 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《西门子变频器S120调试指南pdf》,可适用于IT书籍领域,主题内容包含SinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部目录第一章电机优化符等。

SinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部目录第一章电机优化.S驱动感应电机的优化.正确配置电机.优化过程:.S驱动第三方伺服电机时的优化a电机数据计算Pb电机数据静态辨识Pc速度环动态特性的优化d电机数据动态辨识PP第二章S的基本定位前言一、激活基本定位功能二、基本定位点动(JOG):三、基本定位回零(HomingReference):四、基本定位限位(Limit):五、基本定位程序步(TraversingBlocks)六、手动数据输入(MDI)第三章通讯一、使用PGPC的串口与S通讯.设置步骤:.S地址的设定:二、S与TP直接通讯.硬件准备与网络连接.网络地址的设定:.ProTool项目配置.建立标签三、S、TPB与S.硬件准备及网络连接:.网络地址的设定.建立变量四、通过DP总线实现S与SINAMICSS通讯.DP总线通讯功能简述.DP通讯步骤wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部DP地址设定DP报文设置五、通过SlavetoSlave方式实现各从站之间通讯.在Step中项目组态.从站参数配置.激活SlavetoSlave功能.在Step中使用SFC,读写#站数据wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部第一章电机优化从V版本起SinamicsS开放了对电机的优化功能可优化的电机包括普通感应电机和同步伺服电机无论是对Siemens电机还是对第三方电机都可达到最优的控制特性。.S驱动感应电机的优化当S驱动普通感应电机(SIEMENS电机或第三方电机)使用矢量方式(VECTOR)或无编码器矢量方式(SLVC)时。优化步骤如下:.正确配置电机a)完成项目配置b)依照电机铭牌输入电机额定数据c)如果知道相关机械数据输入电机转动惯量P,系统转动惯量与电机转动惯量比值P,电机重量Pd)电机等效图数据不必输入e)设定变频器工作模式P,负载类型P,工艺应用P感应电机的等效回路图:项目配置结束后进行电机优化电机优化条件:电机冷态抱闸没有闭合、有效措施确保机械系统无危险.优化过程:a电机数据计算PP是基于电机铭牌数据的计算(定转子阻抗感抗等)该过程不必使能变频器。计算完成后P自动恢复为。b电机数据静态辨识PP用于电机数据静态辨识该过程将计算:•定子冷态阻抗P•转子冷态阻抗P•定子漏感P•转子漏感P•主电感PwwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部•对于需要弱磁工作的电机、有编码器的矢量控制VC方式下可选择电机磁化曲线的计算P=(计算磁化曲线的磁通和励磁电流P~P)在弱磁区更精确地计算电机励磁电流以提高转矩精度执行P需要使能变频器。辨识过程中•变频器有输出电压输出电流•电机可能转动最大•轴端无转矩电机数据静态辨识步骤:设定P使能ONOFF并保持该位为“”电机辨识过程中电机可能会微微转动辨识结束后P自动恢复为c电机数据动态辨识PP用于电机数据动态辨识该过程需要使能变频器。辨识过程将完成•编码器测试(如果是VC方式)•计算磁化曲线的磁通和励磁电流(P~P)•速度环参数优化(PP、PP)•加速度预控(P)•计算系统转动惯量与电机转动惯量比例(P)动态辨识步骤:电机空载设定P=(VCSLVC)使能ONOFF并保持该位为“”变频器自动执行动态优化过程电机旋转优化结束后P自动恢复为电机带载优化带载后系统转动惯量等发生变化设定P=使能ONOFF并保持该位为“”变频器自动执行动态优化过程电机旋转优化结束后P自动恢复为完成全部自动优化过程优化完成后必须执行copyRAMtoROM系统数据自动辨识后请依照实际工艺要求使用STARTER中的Trace功能对速度环参数微调(调试方法参照《SINAMICSS快速入门》)注:•P(速度环动态响应因子)当要求系统动态响应快时该值需>•P优化结束后加速度预控P设为若速度给定变化比较大或齿轮传动时建议取消加速度预控。.S驱动第三方伺服电机时的优化完成项目配置并依照电机铭牌正确输入电机额定数据及编码器类型项目配置结束后进行电机优化执行电机数据计算P电机数据静态辨识P依照实际工艺要求使用STARTER中的Trace功能调整速度环参数(调试方法参照《SINAMICSS快速入门》)电机数据及控制数据动态优化PwwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部电机优化条件:电机冷态抱闸没有闭合、有效措施确保机械系统无危险优化过程:a电机数据计算PP是基于电机铭牌数据的计算(定转子阻抗感抗等)该过程不必使能变频器。计算结束后P自动恢复为。b电机数据静态辨识PP用于电机数据静态辨识该过程需要使能变频器。辨识过程中变频器有输出电压输出电流电机可能转动最大P=将计算:定子冷态阻抗P、转子冷态阻抗P、定子漏感P、转子漏感P、主电感P。电机数据静态辨识步骤:i设P=ii使能ONOFF辨识结束后P自动恢复为c速度环动态特性的优化依照实际工艺要求使用STARTER中的Trace功能优化速度PP、PP(调试方法参照《SINAMICSS快速入门》)d电机数据动态辨识PPP和P配合使用用于电机数据动态辨识该过程需要使能变频器。辨识过程将完成•计算磁化曲线•计算系统转动惯量与电机转动惯量比例(P)等动态辨识步骤:电机空载以精确计算电机动态数据(如电机的转动惯量等)电机带载优化带载后系统总的转动惯量等发生变化需执行p=,P=以完成动态优化如果项目配置时选择了扩展的给定通道(ExtendedSetpoint)斜坡函数发生器有效建议在做空载优化时通过设置P=取消同时不要使用旋转方向禁止功能P=、P=若电机带载后需要测试系统转动惯量则需根据负载及机械设备的实际情况设定斜坡上升下降时间P然后执行P=、P=优化过程中电流及速度限幅有效。选择优化项目‹设PP‹使能ONOFF电机辨识过程中电机会加速至最大转速优化过程中只有最大电流P和最大转速P有效辨识结束后P自动恢复为注:若机械系统没有条件执行电机空载优化可直接进行带载优化此时必须考虑机械条件限制如:机械负载惯性、机械强度、运动速度、位移的限制等。前三种情况可适当调整P、P、P通过使用斜坡上升下降时间、速度限制、电流限制来减少机械承受的压力做辅助保护如机械位置有限制则最好不做动态优化或可通过P和P做限位。优化完成后必须执行copyRAMtoROMS驱动第三方伺服电机必要的电机数据P、P、P、P、P、P、P其它电机正常运行所需参数如:P、P、P、P等可由计算得到wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部第二章S的基本定位前言S有两种基本形式:DCAC(用于多轴系统)ACAC(用于单轴系统)目前这两种形式的V及以上版本都已具备基本定位功能。当前V版本的S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(HomingReference):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(TraversingBlocks):共个程序步可自动连续执行一个完整的程序也可单步执行•设定值输入(DirectSetpointInputMDI):目标位置及运行速度可由PLC或上位机控制完成一个复杂的运动使用S基本定位功能的前提条件:调试软件:StarterV或更高版本SCOUTV或更高版本硬件版本:SINAMICSFW:VHF或更高版本注:安装SCOUTV需要STEP版本至少为V以上一、激活基本定位功能S的定位功能必须在变频器离线配置中激活步骤如下:离线配置驱动配置激活基本定位wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部配置结束后在线连接驱动器。读参数r=,r=(activated)表示定位功能已激活从左边的项目导航栏中可找到Technologybasicposition和positioncontrol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:打开控制面板打开参数表wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部二、基本定位点动(JOG):S中点动有两种方式:•速度方式(travelendless):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(travelincremental):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。选择点动功能设置点动命令源点动数据设定相关参数设定:点动命令源选择:PP点动速度:PP点动位置:PP点动方式选择:速度:位置使用控制面板激活“点动”选择基本定位功能取得控制权限斜坡函数发生器、速度给定等条件使能选择“点动”设置点动速度、加速度ONOFF使能点动运行设定值实际值监视点动(JOGSETUP)定位或程序步(RelativeAbsolutePositioningORTraversingBlocks回零(Homing)图例:wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部三、基本定位回零(HomingReference):回零(HomingReference)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SinCos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。当使用绝对编码器(Absolute)时每次上电不需重新回零S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(Referencepointapproach):主要指增量编码器•被动回零(FlyingReference):对任意编码器均可设置参考点(SetReference)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DI为ONOFF命令源P)已激活定位功能连接一数字量输入点(DI)至参数P作为设置参考点信号位该位上升沿有效设定参考点位置值P(如)闭合DI运行使能闭合DI激活设置参考点命令该轴当前位置r置为P中设定的值。如r=主动回零(ActiveHoming)主动回零方式只适用于增量编码器绝对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(EncoderZeroMark)回零仅用外部零标志(ExternalZeroMark)回零使用接近开关编码器零标志位(HomingoutputcamZeroMark)回零对值编码器的主动回零如果我们使用绝对值编码器并且作主动回零时会看到如下页面:wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部我们只需在“HomePositioncoordinate”设置零点坐标值然后点击按钮“Performabsolutevaluecalibration”作编码器校准即可、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打开“Homing“(回零)页面定义开关量输入点DI为开始寻参命令(参数P=)回零方式选择主动回零P=PPPStepStepStepPwwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部定义开关量输入点DI为接近开关P=(粗脉冲)指定轴运行极限点如果回零过程中极限点到达(PP=)则轴反转。若两点全为零则轴停止。指定回零方式:接近开关编码器零脉冲动作过程:DI(ONOFF)闭合变频器运行DI闭合开始寻参过程•上图中(Step)轴按照P定义的搜索方向以最大加速度P加速至搜索速度P到达接近开关后DI闭合,以最大减速度P减速停止进入下一步:搜索编码器的零脉冲•上图中(Step)轴反转加速至速度P离开接近开关后遇到的编码器的第一个零脉冲后轴停止。进入下一步:回参考点•轴加速以速度P运行偏置距离P后停止在参考点(上图中Step)全部动做结束后轴回到零位。完成主动回零过程被动回零(PassiveHoming)PassiveHoming又称为Homingonthefly(被动回零)被动回零用于轴工作与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)执行被动回零后并不影响轴当前的运行状态轴并不是真正的走到零点而只是其当前位置值被置为重新开始计算位置前提条件:P=绝对值编码器的被动回零:参数设定•打开“Homing“(回零)页面•定义开始寻参命令P源(如开关量输入点DI)•回零方式选择被动回零P=•指定接近开关Bero为上升沿有效(如上图中步骤)•定义开关量输入点DI(只能为快速IO)为接近开关P=(如上图中步骤)wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部动作过程:•闭合DI(ONOFF)变频器运行选择任意一种命令(如点动程序步、MDI等)轴按照所选择的方式运行•闭合DI开始被动回零•闭合快速开关DI(下图中红色线为该开关状态)可见到位置实际值恢复为而后继续运行(如图中绿色线所示)四、基本定位限位(Limit):S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P=正反向位置范围通过P,P设定•激活硬限位P=硬限位位置开关源P,P•最大速度:P、最大加速度:P、最大减速度:P注:限位开关信号为“低“有效wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部五、基本定位程序步(TraversingBlocks)通过使用TraversingBlocks“程序步”模式可以自动执行一个完整的定位程序也可实现单步控制各程序步之间可通过数字量输入信号切换。但只有当前程序步执行完后下一程序步才有效。在S中提供了最多个程序步供使用仅当该轴已经homing后限位功能才有效wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部程序步执行步骤:项目导航栏中选择TraversingBlocks模式设定开关量输入点DI用于激活程序步功能不拒绝任务P=、没有停止命令P=运行过程中可通过断开联接与P的外部开关发出停止命令则轴将以减速度P减速停车。若断开联接与P的外部开关发出拒绝任务命令则轴将以最大减速度P减速停车。按工艺需要设定各个程序步参数程序步代号决定程序的执行顺序。代号为表示该步不执行(初始代号全部为)通过个数字量输入点的不同组合选择需要的程序步闭合DI(ONOFF)运行闭合DI激活Traversing方式(P=有效)轴按设定步骤运行。六、手动数据输入(MDI)DirectSetpointInputMDI(直接设定点输入方式手动数据输入方式),MDI的缩写来自于NC技术”ManualDataInput”使用MDI功能我们可以很轻松地通过外部控制系统来实现复杂的定位程序通过由上位机控制的连续变化的位置、速度来满足我们的工艺需要。MDI有两种不同模式:•位置(position)模式P=、•手动定位或称速度模式(settingup)P=这两种模式可在线切换速度模式是指轴按照设定的速度及加减速运行不考虑轴的实际位置。位置模式是指轴按照设定的位置、速度、加减速运行位置模式又可分为绝对位置(P=)和相对位值(P=)两种方式。.MDI模式配置如下图所示:程序步代号程序步任务wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部.激活MDI方式及参数配置:项目导航栏中选择直接数据输入MDI模式如上面程序步中所述:不拒绝任务P=、没有停止命令P=运行过程中可通过断开联接与P的外部开关发出停止命令则轴将以减速度P减速停车。若断开联接与P的外部开关发出拒绝任务命令则轴将以最大减速度P减速停车设定开关量输入点DI用于激活MDI功能(P为“”有效)相关数据设置位置、速度、加减速度P~P)位置模式选择PP=:速度方式P=:位置方式定位方式选择PP=:绝对位置方式P=:相对定位方式方向设定源P、P数据传输形式(P)及数据设定值确认命令源(P)S中MDI的数据传输可采用两种形式:连续传输P=单步传输、上升沿确认P=P=P=P=P=wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部•所谓单步传输是指MDI数据的传输依赖于参数P中选择的开关量信号。该命令为“沿”有效每次执行完一个机器步后需要再次施加上升沿新的速度、位置等才能有效。•与单步传输不同一旦激活连续数据传输MDI数据(位置、速度、加减速度)可连续修改且立即有效而无需开关使能。这样我们就可通过上位机实时调整目标位置及轴的运行速度、加减速度而不会停机注:连续数据传输仅适用于绝对定位方式.调试参数:运行命令源(ONOFF)为P=DI不拒绝数据传输:P=无停止命令:P=MDI位置模式:P=选择传输模式:P=数据设定值确认命令源P=DI(P=时无效)激活MDI模式的命令源P=DI选择绝对定位方式:P=设置目标参数:P、P、P、P依次合开关DI,DI轴按设定值运行。wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部第三章通讯本手册将介绍五种有关SINAMICSS的通讯方式:•通过PGPC串口•S与TP直接联接•S、TP与S的联接•ProfibusDP方式•S的“从对从”方式(SlavetoSlave)一、使用PGPC的串口与S通讯从STARTER的版本V开始STARTER可以通过PGPC的串口与SINAMICSCUCU通讯进行正常的参数设置及监控使用这种方式只需一根标准电缆即可。.设置步骤:按下图所示设置PGPC如果PGPC设置时“Interface”项找不到SerialCablePPI则必需关掉STARTER安装SerialCablePPI的驱动然后再打开PGPC设置。下载SerialCablePPI驱动:http:supportautomationsiemenscomWWviewenDCAC装置上的RS口(X)在CU的底部ACAC装置上的RS口(X)在CUDP的顶部wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部.S地址的设定:变频器地址通过DP地址开关设定为并在项目配置时设定Busaddress=这样设好后连接电缆变频器送电打开STARTER即可在线调试。二、S与TP直接通讯HMI可以与SINAMICSS直接连接以修改目标位置、运行速度、加减速度等参数也可用于模拟开关量信号控制起停等操作而无需PLC等其他控制器。本部分介绍使用TBB编辑画面做简单定位。因此需要我们使用SV及以上版本。.硬件准备与网络连接•一台插有CP或CP的计算机(装有SIMATICSV以上、SCOUTV、ProToolProtoolCSVSP、ProToolProRTVSP)•一台SINAMICSS(本实验中使用ACAC装置包含:控制模块CUDP功率模块PM、一台带DRIVECLIQ及增量编码器的电机、用于TPB的直流V电源)、一个HMI(如TPB)wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部通过ProfiBus电缆连于TPB的FB(DP)口S的DP口及PC的CP(在这种配置中HMI为二类主站).网络地址的设定:SINAMICSSDP地址设定有两种方式:•当使用DP地址开关设置时按照二进制编码组合方式来设定:地址开关拨到上步为ON向下为OFF开关的排序从左至右、、……则对应的DP地址相应为、、……例如:开关和,都置ON则对应DP地址为==•当DP地址开关全部置于ON或OFF时其地址由参数P的值决定•设定好后的地址即为以后在硬件网络配置中使用的地址。•不论使用那种方式设定DP地址每次修改后需断电再上电新的地址才有效TPB的地址在硬件网络配置种设定通过下装完成.ProTool项目配置这里我们只介绍ProTool直接连接S所以我们可采用简单的配置而不必将项目集成到Step中为此只需取消掉“ProToolIntergrationinStep前面的”“即可地址开关含义地址计算举例地址开关序号TPPGPSINAMICSSProfibuswwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部配置时必须注意:•“Driver”必须选为SIMATICS–V•Interface为FB•OnlyMasterontheBus•驱动器的参数配置时CommunicationPeer中地址(Address)为变频器DP地址•不必关心槽号(Slot)和机架号(Rack)设为即可•网络的配置(NetworkParameters)中Profile设为DP•PGPC的配置按照正常ProfibusDP的配置与屏使用相同波特率、二者地址不要相互冲突.建立标签建立标签首先要了解项目中各装置的装置号为此需离线打开项目配置如下图所示查看装置号变频器DP地址TPB地址装置号wwwplcworldcnSinamicsS系列丛书SinamicsS调试指南SinamicsS调试指南西门子(中国)有限公司,版自动化与驱动集团运动控制部索引号定义如下:位:装置号(见SCOUT或STARTER中S的配置)位–:参数索引号即:DBW=*装置号参数索引号设定举例:本例中若需要通过HMI修改参数PCU的装置号为、Servo装置号为对CU的PDB=DBW=*=对Servo的P设置如下DB=DBW=*=HMI与变频器直接连接时Range应为“DB”参数号即为数据块号:如参数

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