1.硬件接線
西門子基本型變頻器 SINAMICS V20 可應用于恒壓供水系統，本文提供具體的接線及簡單操作流程。
通過BOP設置固定的壓力目標值，使用 4~20mA管道壓力反饋儀表構成的PID控制恒壓供水系統的接線如下圖所示：

圖1-1.V20變頻器用于恒壓供水典型接線 

2調試步驟

2.1 工廠復位

當調試變頻器時，建議執(zhí)行工廠復位操作：
    P0010 = 30
    P0970 = 1
    (顯示50? 時 按下OK按鈕選擇輸入頻率，直接轉至P304進入快速調試。)

2.2 快速調試

表2-1 快速調試參數操作流程

參數	功能	設置
P0003	訪問級別	=3 （專家級）
P0010	調試參數	= 1 （快速調試）
P0100	50 / 60 Hz 頻率選擇	根據需要設置參數值： =0: 歐洲 [kW] ， 50 Hz （工廠缺省值） =1: 北美 [hp] ， 60 Hz
P0304[0]	電機額定電壓 [V]	范圍： 10 ... 2000 說明：輸入的銘牌數據必須與電機接線 （星形 / 三角形）一致
P0305[0]	電機額定電流 [A]	范圍： 0.01 ... 10000 說明： 輸入的銘牌數據必須與電機接線 （星形 / 三角形）一致
P0307[0]	電機額定功率 [kW / hp]	范圍： 0.01 ... 2000.0 說明： 如 P0100 = 0 或 2 ，電機功率              單位為 [kW]         如 P0100 = 1 ，電機功率單位為 [hp]
P0308[0]	電機額定功率因數（ cosφ ）	范圍： 0.000 ... 1.000 說明： 此參數僅當 P0100 = 0 或 2 時可見
P0309[0]	電機額定效率 [%]	范圍： 0.0 ... 99.9 說明： 僅當 P0100 = 1 時可見 此參數設為 0 時內部計算其值。
P0310[0]	電機額定頻率 [Hz]	范圍： 12.00 ... 599.00
P0311[0]	電機額定轉速 [RPM]	范圍： 0 ... 40000
P0314[0]	電機極對數	設置為0時內部計算其值。
P0320[0]	電機磁化電流[%]	定義相對于電機額定電流的磁化電流。 設置為0時內部計算其值。
P0335[0]	電機冷卻	根據實際電機冷卻方式設置參數值 = 0: 自冷（工廠缺省值） = 1: 強制冷卻 = 2: 自冷與內置風扇 = 3: 強制冷卻與內置風扇
P0507	應用宏	=10: 普通水泵應用
P0625	電機環(huán)境溫度	范圍： -40... 80℃（工廠設置20）
P0640[0]	電機過載系數 [%]	范圍： 10.0 ... 400.0 （工廠缺省值： 150.0 ） 說明： 該參數相對于 P0305 （電機額定電          流）定義電機過載電流極限值。建議          保留工廠缺省值。
P0700	選擇命令源	= 2: 端子啟動
P0717	連接宏	=8: PID 控制與模擬量參考組合
P0727	2/3線控制方式選擇	=0: 西門子標準控制（啟動 / 方向）
P1000[0]	頻率設定值選擇	=0: 無主設定值
P1080[0]	最小頻率 [Hz]	范圍： 0.00 … 599.00 （工廠缺省值： 0.00 ） 說明： 此參數中所設定的值對正轉和反轉             都有效。 例如可設置為30Hz。
P1082[0]	最大頻率 [Hz]	范圍： 0.00 … 599.00 （工廠缺省             值： 50.00 ） 說明： 此參數中所設定的值對正轉和反轉             都有效。
P1120[0]	斜坡上升時間 [s]	范圍： 0.00 … 650.00 （工廠缺省                   值： 10.00 ） 說明： 此參數中所設定的值表示在不使用              圓弧功能時使電機從停車狀態(tài)加速              至電機最大頻率（ P1082 ）所需的              時間。
P1121[0]	斜坡下降時間 [s]	范圍： 0.00 … 650.00 （工廠缺省             值： 10.00 ） 說明： 此參數中所設定的值表示在不使用              圓弧功能時使電機從電機最大頻率            （ P1082 ）減速至停車狀態(tài)所需的              時間。
P1135[0]	OFF3 斜坡下降時間	范圍： 0.00 … 650.00 （工廠缺省值： 5.00 ）
P1300[0]	控制方式	= 0: 具有線性特性的 V/f 控制（潛水泵適用） = 2: 具有平方特性的 V/f 控制 （離心循環(huán)泵        適用）
P1900	電機識別	= 0 : 暫時跳過電機辨識
P3900	快速調試結束	= 3: 僅對電機數據結束快速調試 說明： 在計算結束之后， P3900 及 P0010 自動復位至初始值0 。 變頻器顯示 “8.8.8.8.8” 表明其正在執(zhí)行 內部數據處理。
P1900	選擇電機數據識別	= 2: 靜止時識別所有參數
此時變頻器屏幕出現三角報警符號。報警號A541。 此時通過端子啟動變頻器，開始電機數據識別，待報警符號消失后， 電機識別完成。

 
  
 

2.3 輸入輸出端子相關參數設置

2.3.1 DI端子設置
            P0700[0]＝2             端子啟動
            P0701[0]＝1             DI1 作為啟動信號
            P0703[0]＝9             DI3作為故障復位

2.3.2 DO端子設置
            P0731[0]＝52.2             DO1設置為運行信號
            P0732[0]＝52.3             DO2設置為故障信號
            P0748.1＝1                   DO2作為故障輸出，有故障時NO觸點閉合，
                                                  無故障時NO觸點斷開。

2.3.3 AI端子設置
            P0756[0] ＝2             模擬量輸入通道1，電流信號
            P0757[0] ＝4             模擬量輸入通道1定標X1=4mA
            P0758[0] ＝0             模擬量輸入通道1定標Y1=0%
            P0759[0] ＝20           模擬量輸入通道1定標X2=20mA
            P0760[0] ＝100         模擬量輸入通道1定標Y2=100%
            P0761[0] ＝4             模擬量輸入通道1死區(qū)寬度4mA

2.3.4 AO端子設置
            P0771[0]＝21            模擬量輸出通道1，設置為實際頻率輸出
            P0773[0]＝50            模擬量輸出通道1，濾波時間50ms
            P0777[0]＝0              模擬量輸出通道 定標X1=0%
            P0778[0]＝4              模擬量輸出通道 定標Y1=4mA
            P0779[0]＝100          模擬量輸出通道 定標X2=100%
            P0780[0]＝20            模擬量輸出通道 定標Y2=20mA
            P0781[0]＝4              模擬量輸出通道死區(qū)寬度4mA

2.4 PID恒壓控制功能調試
            P2200[0]＝1             使能PID控制器
            P2240[0]＝X             依用戶需求設置壓力設定值的百分比
            P2253[0]＝2250        BOP作為PID目標給定源
            P2264[0]＝755.0       PID反饋源于模擬通道1
            P2265＝1                  PID反饋濾波時間常數
            P2274＝0                  微分時間設置。通常微分需要關閉，設置為0
            P2280＝P參數          比例增益設置（需要根據現場調試）
            P2285＝I參數           積分時間設置（需要根據現場調試）

2.5 其他可選功能

2.5.1 斜坡啟動、自由停車 設置
            P0701[0]＝99             端子DI1使用BICO連接功能
            P0840[0]＝722.0        端子DI1設置為啟動功能
            P0852[0]＝722.0        端子DI1設置為脈沖使能

2.5.2 使用2線制壓力反饋儀表的接線

圖2-1 壓力反饋使用2線制儀表的接線

2.5.3 休眠功能
V20變頻器具有簡單休眠功能：當需求頻率低于閾值時電機停轉，當需求頻率高于閾值時電機啟動。

圖2-2 簡單休眠模式下要求的響應

            P2365[0]＝1 休眠使能 / 禁止 此參數使能或禁止休眠功能。
            P2366[0]＝t1 電機停止前的延遲 [s] 在休眠使能的情況下，此參數
                                   定義變頻器進入休眠模式之前的延遲時間。
                                   范圍： 0 ... 254 （工廠缺省值： 5 ）
            P2367[0]＝t2 電機啟動前的延遲 [s] 在休眠使能的情況下，此參數定義變頻器
                                    退出休眠模式之前的延遲時間。
                                    范圍： 0 ... 254 （工廠缺省值： 2 ）

2.5.4捕捉啟動功能
        水泵啟動前可能處在自由旋轉狀態(tài)，為避免啟動時出現過電流，可設置捕捉啟動功能：

            P1200＝1             始終激活捕捉啟動 雙方向有效；
            P1202[0]＝50      以電機額定電流P305表示的搜索電流大小。
            P1203[0]＝100    最大600ms的搜索時間

2.5.5 BOP設置目標值記憶
            P2231[0]＝1 設定值存儲激活

 

3常見故障和報警

表3-1 常見故障及處理

故障代碼	故障分析	診斷及處理
F1 過電流	? 電機功率（ P0307 ）與    變頻器功率（ r0206 ）    不一致 ? 電機導線短路 ? 接地故障 r0949 = 0 ： 硬件報告 r0949 = 1 ： 軟件報告	檢查下列各項： ? 電機功率（ P0307 ）必須與變頻器功率（ r0206 ）一致 ? 電纜長度不得超過允許的極限值 ? 電機電纜和電機內部不得有短路或    接地故障 ? 電機參數必須與實際使用的電機相配 ? 定子電阻值（ P0350 ）必須正確誤 ? 電機不得出現堵轉或過載現象 ? 增大斜坡上升時間（ P1120 ） ? 減小啟動提升強度（ P1312 ）
F2 過電壓	? 電源電壓過高 ? 電機處于再生模式 r0949 = 0 ： 硬件報告 r0949 = 1 或 2 ： 軟件報告	檢查下列各項： ? 電源電壓（ P0210 ）必須在銘牌規(guī)定的    范圍以內 ? 斜坡下降時間（ P1121 ）必須與負載慣量    相匹配 ? 需要的制動功率必須處于規(guī)定范圍內。 ? Vdc 控制器必須使能（ P1240 ）且參數    設置正確 說明： 斜坡下降過快或者電機由激活負載驅動 可能導致電機處于再生模式。 慣量越高，需要的斜坡時間越長；否則 需連接制動電阻。
F3 欠電壓	? 電源故障。 ? 沖擊負載超過了規(guī)定的    限定值 r0949 = 0 ： 硬件報告 r0949 = 1 或 2 ： 軟件報告	檢查電源電壓。
F4 變頻器 過熱	? 變頻器過載 ? 通風不足 ? 脈沖頻率過高 ? 環(huán)境溫度過高 ? 風扇不工作	檢查下列各項： ? 負載或負載循環(huán)是否過高？ ? 電機功率（ P0307 ）必須匹配變頻器    功率（ r0206 ）。 ? 脈沖頻率必須設為缺省值 ? 環(huán)境溫度是否過高？ ? 變頻器運行時風扇必須旋轉
F5 變頻器 I 2 t	? 變頻器過載。 ? 負載循環(huán)需求過高。 ? 電機功率（ P0307 ）超過    變頻器功率（ r0206 ）	檢查下列各項： ? 負載循環(huán)必須處于規(guī)定范圍內。 ? 電機功率（ P0307 ）必須匹配變頻器    功率（ r0206 ）。
F6 芯片溫度超過臨界值	電機過載	檢查下列各項： ? 負載或負載階躍是否過高？ ? 電機標稱過熱參數（ P0626 - P0628 ）    必須設置正確 ? 電機溫度報警閾值（ P0604 ）必須匹配
F20 直流波動過高	計算出的直流波動閾值已超過安全閾值。 這通常是因為電源輸入的一相丟失引起的	檢查電源接線
F41 電機數據識別故障	電機數據識別故障。 ? r0949 = 0 ： 無負載 ? r0949 = 1 ： 識別中達到   電流極限值 ? r0949 = 2 ： 識別出的   定子電阻小于 0.1% 或   大于100% ? r0949 = 30 ： 電壓極限值   時的電流控制器 ? r0949 = 40 ： 識別出的   數據   集不一致，至少一個識別   故障基于阻抗   Zb = Vmot,nom / sqrt(3) /   Imot,nom 的百分比值	檢查下列各項： ? r0949 = 0 ： 電機是否已連接到變頻器？ ? r0949 = 1 - 49 ： P0304 - P0311 中的   電機數據是否正確？ ? 檢查需要的電機接線類型（星形，   三角形連接）
F221 PID 反饋 信號低于最小值	PID 反饋信號低于最小值P2268	? 更改 P2268 的值 ? 調整反饋增益
F222 PID 反饋 信號高于最大值	PID 反饋信號高于最大值P2267	? 更改 P2267 的值 ? 調整反饋增益

  

表3-1 常見報警及處理

報警代碼	報警分析	診斷及處理
A501 電流極限值	? 電機功率與變頻器功率不一致 ? 電機導線太長 ? 接地故障	檢查下列各項： 參見 F1
A502 過電壓 極限值	達到過電壓極限值。 如果 禁止Vdc控制器( P1240 = 0 ) , 則該報警可能在斜坡下降時出現	如該報警總是顯示，請檢查變頻器輸入電 壓
A503 欠電壓 極限值	? 電源故障。 ? 電源電壓及直流母線電壓（ r0026 ）低于規(guī)定極限值	檢查電源電壓
A504 變頻器過熱	已超過變頻器散熱器溫度的報警閾 值、芯片結溫的報警閾值，或芯片 結點上的溫度可允許變化值，從而 導致脈沖頻率降低和 / 或輸出頻率 降低（取決于 P0290 中的參數設 置）	說明： r0037 = 0 ： 散熱器溫度 r0037 = 1 ： 芯片結溫（包括散熱器） 檢查下列各項： ? 環(huán)境溫度必須處于規(guī)定極限值內 ? 負載條件及負載階躍必須恰當 ? 變頻器運行時風扇必須旋轉
A505 變頻器 I 2 t	已超出報警閾值，如已設置相應參 數（ P0610 = 1 ）則電流會降低	檢查負載循環(huán)是否處于規(guī)定極限值內
A506 IGBT 結溫升高報警	過載報警。 散熱器和 IGBT 結溫的差值超出報警極限值	檢查負載階躍及沖擊負載是否在規(guī)定極限值內
A507 變頻器溫度信號丟失	變頻器散熱器溫度信號丟失 ; 傳感器可能脫落	聯系技術服務部門或更換變頻器
A511 電機過熱  I 2 t	? 電機過載。 ? 負載循環(huán)或負載階躍過高	無論是哪種溫度確定形式，都應檢查下列各項： ? P0604 電機溫度報警閾值 ? P0625 電機環(huán)境溫度 ? 檢查銘牌數據是否正確。 不正確的   話，進 行快速調試。 通過執(zhí)行電機   數據識別 （ P1900 = 2 ），可獲得   準確的等效電路 數據。 ? 檢查電機重量（ P0344 ）是否   合理。 有必 要的話，更換電機。 ? 如電機非西門子標準電機，則通過    P0626 、 P0627 及 P0628 改變   標準過熱溫度
A541 電機數據 識別激活	電機數據識別（ P1900 ）已選擇或 正在運行
A910 Vdc-max 控制器被禁止	可能在以下情況下出現 ? 電源電壓（ P0210 ）持續(xù)   過高。 ? 電機由激活負載驅動，從而   使 電機進入再生模式。 ? 斜坡下降時，在很高的   負載慣 量下。 如果在變頻器待機（輸出脈沖禁 止）時出現報警 A910 并且隨后給 出 ON 命令，則在排除 A910 報警 原因之前不會激活 Vdc-max 控制 器（ A911 ）	檢查下列各項： ? 輸入電壓處于范圍內 ? 負載必須匹配 ? 在某些情況下，使用制動電阻
A911 Vdc-max 控制器 激活	Vdc-max 控制器的作用是保持直流 母線電壓（ r0026 ）低于 r1242 中 定義的閾值	檢查下列各項： ? 電源電壓必須在銘牌規(guī)定的   范圍以內 ? 斜坡下降時間（ P1121 ）必須與   負載慣量相匹配 說明： 慣量越高，需要的斜坡時間越長； 否則需連接制動電阻
A912 Vdc-min 控制器 激活	如果直流母線電壓（ r0026 ）低于 r1246 中定義的閾值，則 Vdc-min 控制器會被激活； 此后，電機的動能用來緩沖直流母 線電壓，從而使變頻器減速。 因 此短路故障不一定會引起欠電壓跳 閘。 請注意該報警可能在快速斜坡上升 時出現
A922 變頻器無負載	變頻器無負載。 因此，在常規(guī)負載條件下， 某些功能可能無法實現	檢查電機是否連到變頻器

 關鍵詞

S7-200與V20的USS通訊

1、本例程的系統配置：

（1）安裝Step7 Micro/Win V4.0 SP6軟件和USS協議V2.3，軟件下載地址：

西門子標準庫指令：

http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResultbx?searchText=S0010

Micro/WIN V4.0 SP６軟件下載地址：

http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResultbx?searchText=S0002

（2）PC/PPI電纜、S7-200、電源模塊、通信電纜。
（3）V20驅動裝置和一臺PC機。

2、在使用MicroWin software 創(chuàng)建項目之前，確認USS庫文件已經安裝：

 

3、創(chuàng)建一個例程：

3.1 設置通訊接口

本例程使用PC/PPI電纜。

3.2 建立PC和PLC之間的連接

“雙擊刷新”搜索到PLC后，點擊”確認”。

3.3 用電纜將S7-200 Port 0端口與V20的RS485接口相連（注意端口連接規(guī)則：V20的
P+對3、N-對8），如下圖所示：

3.4 變頻器參數設置：

V20 可以通過選擇連接宏Cn010實現USS控制，也可以通過直接更改變頻器參數的方法來實現。參數設置如下表所示：

表一：

參數	描述	Cn010默認值	實際設置	備注
P0700[0]	選擇命令源	5	5	RS485為命令源
P1000[0]	選擇頻率	5	5	RS485為速度設定值
P2023	RS485協議選擇	1	1	USS協議
P2010[0]	USS/MODBUS波特率	8	6	波特率為9600bps
P2011[0]	USS地址	1	3	變頻器的USS地址
P2012[0]	USS PZD長度	2	2	PZD部分的字數
P2013[0]	USS PKW長度	127	127	PKW部分字數可變
P2014[0]	USS/MODBUS報文間斷時間	500	0	接收數據時間

   
3.5 使用USS協議的初始化模塊初始化S7-200的PORT0端口：

EN使能：每次改變通訊狀態(tài)都應該執(zhí)行一次初始化指令。所以EN信號應該通過邊沿檢測元件脈沖激活。
Mode：用這個USS輸入值選擇通訊協議。
1：為端口0指定USS協議，并啟用該協議。
0：為端口0指定PPI協議，并禁止USS協議。
Baud: 波特率：9600，19200…115200。
Active：激活驅動地址。
Done：當USS_INIT 指令執(zhí)行完成后，Done=1。
Error：指令執(zhí)行的結果，如果有錯誤，顯示錯誤代碼。

Active：激活驅動地址舉例：

3.6 使用USS——CTRL模塊來控制USS地址為3的變頻器，為了運行變頻器需要按照表一設置參數：

 

狀態(tài)表：

 

功能塊定義：
EN：通常情況總是激活。
RUN：指示驅動為啟用(1)，或禁止(0)。
OFF2：允許V20自由停車。
OFF3：允許V20快速停止。
F _ACK：V20故障復位。
DIR：V20轉動方向(0：逆時針；1：順時針)。
Drive：V20地址 0-31。
Speed：速度給定值，以全速的百分比給出 (-200.0~~200.0%，負值時，V20反向)。
Resp_R：輪詢V20，掃描時=1，并更新下面值。
Error：錯誤字節(jié)，參見表：USS指令執(zhí)行錯誤。
Status：V20返回狀態(tài)值。
Speed：V20速度，(-200.0~~200.0%)。
Run_EN：V20運行狀態(tài)(1：運行；0：停止)。
D_DIR：V20轉動方向(0：逆時針；1：順時針)
Inhibit：V20禁止位狀態(tài)。 (0：啟用；1：禁止)。要清除禁止位，必須將Fault清零，
RUN，OFF2， OFF3輸入也要清零。
Fault：指示故障狀態(tài)。根據V20故障表確認故障。故障排除后，置位F _ACK使Fault
清零。 

表二：Error 信息

Error代碼	說明
0	沒有錯誤
1	驅動未響應
2	檢測到驅動響應中存在校驗和錯誤
3	檢測到驅動響應中存在奇偶校驗錯誤
4	由于用戶程序干擾導致出錯
5	嘗試執(zhí)行了無效命令
6	提供的驅動地址無效
7	該通訊接口不能實現USS協議
8	該通訊接口正在忙于處理指令
9	驅動速度輸入溢出
10	驅動響應的長度不正確
11	驅動響應的首字符不正確
12	驅動響應的長度字符不正確
13	驅動響應錯誤
14	給出的DB_PTR地址不正確
15	給出的參數號不正確
16	選擇了無效的協議
17	啟用USS：不允許更改
18	指定了無效的波特率
19	無通訊：驅動未激活
20	驅動響應中的參數或值不正確

3.7 庫存儲區(qū)分配：在編譯程序之前，選擇 “程序塊” ->“ 庫” 右鍵，選擇“庫存儲區(qū)”。在點擊 “建議地址” 選擇V存儲區(qū)的地址后點擊 “OK”退出。

3.8 讀寫U16類型參數：

3.81舉例：使用USS_RPM_W讀取參數P0700的值；

 

狀態(tài)表：

注意：
（1）讀參數P0700，其數據類型為U16無符號整數。
（2）只要給V300.0一個上升沿，就完成一次P0700參數的讀操作。
（3）讀入的參數被放在VW332里。
（4）需要注意的是Index為0時代表讀Pxxx.0參數組

3.8.2 舉例：使用USS_RPM_W設置參數P1000。

 

狀態(tài)表：

注意：
（1）寫參數P1000，其數據類型為U16無符號整數。
（2）只要給V350.0一個上升沿，就完成一次P1000參數的寫操作。
（3）EEPR~的邏輯為0時，寫入的值只保存到RAM中，為1時，寫入得值保存到EEPROM。
（4）EEPROM中寫數據是有次數限制的，V20最多不超過50000次。

3.9 讀寫U32類型參數：

3.9.1舉例：使用USS_RPM_D讀取參數P0771.In000的值；

 

狀態(tài)表：

注意：
（1）讀參數P771，其數據類型為U32無符號整數。
（2）只要給V400.0一個上升沿，就完成一次P771參數的讀操作。
（3）讀入的參數被放在VD432里。16#00150000=21.0。
（4）需要注意的是Index為0時代表讀Pxxx.0參數組。

3.9.2 舉例：使用USS_WPM_D設置參數P0771.In000

狀態(tài)表：

注意：
（1）寫參數P771，其數據類型為U32無符號整數。
（2）只要給V450.0一個上升沿，就完成一次P771參數的寫操作。
（3）EEPR~的邏輯為0時，寫入的值只保存到RAM中，為1時，寫入得值保存到EEPROM。
（4）EEPROM中寫數據是有次數限制的，V20最多不超過50000次。

3.10讀寫Float類型參數：

3.10.1舉例：使用USS_RPM_R讀取參數P0305.In001的值；

狀態(tài)表：

注意：
（1）讀參數P0305.In001，其數據類型為浮點數。
（2）只要給V550.0一個上升沿，就完成一次P0305.In001參數的讀操作。
（3）讀入的參數被放在VD532里。
（4）需要注意的是Index為1時代表讀Pxxx.1參數組。

3.10.2舉例：使用USS_WPM_R設置參數P0305.In001=1.5A

狀態(tài)表：

注意：
（1）寫參數P0305.In001，其數據類型為浮點數。P0305更改條件：P0010=1快速調試。
（2）只要給V550.0一個上升沿，就完成一次參數P0305.In001的寫操作。
（3）EEPR~的邏輯為0時，寫入的值只保存到RAM中，為1時，寫入得值保存到EEPROM。
（4）EEPROM中寫數據是有次數限制的，V20最多不超過50000次。

關鍵詞
V20、USS

1. 概述
         通常情況下，要實現HMI設備與V20變頻器的通訊，需要一個支持USS通訊或MODBUS通訊的PLC，比如S7-200系列PLC。其通訊電纜連接如圖1所示。PLC的一個通訊端口與觸摸屏連接，可以采用PPI協議通訊。PLC的另一個通訊端口與V20的RS485通訊端口連接，采用MODBUS協議通訊，PLC上編寫MODBUS主站程序，V20為從站。

圖1 觸摸屏通過PLC與V20變頻器通訊

         如果只需要對V2O變頻器做簡單的運行控制和變量監(jiān)視，那么上述配置中PLC的作用僅為數據中轉。這種情況下，觸摸屏直接和V20變頻器通訊，不僅能夠實現監(jiān)控功能，而且可以少用一個PLC，節(jié)省成本。采用西門子的SMART LINE系列觸摸屏能夠實現與V20變頻器直接通訊的功能。通訊電纜連接如圖2所示。SMART LINE觸摸屏作為MODBUS主站，V20為從站。

圖2 觸摸屏直接與V20變頻器通訊

2. 硬件設備及其安裝
        下面用一個實例來介紹Smart Line觸摸屏與一臺V20變頻器通過MODBUS通訊的實現方法。該例子中用到的主要硬件設備如表1所示，觸摸屏組態(tài)軟件為WinCC Flexible 2008 SP4 China。

表1 示例主要硬件設備

名稱	訂貨號	數量	說明
觸摸屏	6AV6648-0BE11-3AX0	1	Smart 1000 IE
24V電源	6EP1332-1SH51	1	DC24V/4A
變頻器	6SL3210-5BE17-5UV0	1	V20 變頻器 0.75kW
電機	1LA9060-4KA10-Z	1	1LA9 電機 0.12kW

 

         硬件安裝步驟如下：
1）將變頻器、電機、觸摸屏固定在安裝工位上。
2）連接變頻器到電機的動力電纜和接地電纜。
3）連接供電電源到變頻器的動力電纜和接地電纜。
4）連接變頻器和觸摸屏的RS485通訊電纜。觸摸屏RS485的9針接口與 V20端子對應關系：3對應P+，8對應N-。
5）連接24V直流電源的交流進線電纜和到觸摸屏的直流供電電纜。

3. V20變頻器參數設置
        V20變頻器要采用MODBUS通訊，可以做如下設置：
1）變頻器恢復出廠參數：
P0010=30
P0970=21
2）變頻器快速調試，選擇Cn011-MODBUS通訊連接宏：
a)設置電網頻率和功率單位
b)輸入電機銘牌參數
c)選擇連接宏Cn011-MODBUS通訊
d)選擇應用宏AP000
Cn011連接宏對應參數如表2所示。

表2 Cn011對應參數設置

參數	描述	工廠缺省值	Cn011默認值	備注
P0700[0]	選擇命令源	1	5	RS485為命令源
P1000[0]	選擇速度給定	1	5	RS485為速度設定值
P2023[0]	RS485協議選擇	1	2	MODBUS RTU協議
P2010[0]	USS/MODBUS波特率	8	6	波特率為9600bps
P2021[0]	MODBUS地址	1	1	變頻器MODBUS地址為1
P2022[0]	MODBUS應答超時時間	1000	1000	向主站發(fā)回應答的最大時間
P2014[0]	USS/MODBUS報文間斷時間	2000	100	監(jiān)控報文間斷時間

 

3）修改MODBUS通訊參數，其它參數為Cn011連接宏默認參數：
P2014[0]=0 不監(jiān)控報文間隔時間，否則可能會報F72故障
P2021[0]=3 MODBUS設備地址為3（與觸摸屏組態(tài)軟件中設置的從站地址一致）

4. 觸摸屏組態(tài)
        在WinCC Flexible 2008 SP4 China軟件中組態(tài)Smart 1000 IE觸摸屏。詳細步驟如下：
1）創(chuàng)建項目。
        創(chuàng)建一個空項目，如圖3所示。

圖3 創(chuàng)建空項目

        選擇觸摸屏設備為Smart 1000 IE，如圖4所示。

圖4 選擇Smart 1000 IE觸摸屏

2）設置連接。
        在連接畫面中新建一個連接，相關參數設置如下：
通訊驅動程序：Modicon MODBUS
類型：RS485
波特率：9600
奇偶校驗：偶
數據位：8
停止位：1
組幀：RTU Standard
CPU類型：984
從站地址：3
        連接設置如圖5所示。

圖5 連接設置

3）添加變量。
        添加與變頻器監(jiān)控相關的10個變量，如表3所示。

表3 變量列表

變量名	MODBUS寄存器地址	說明
CtrlWord1	40100	控制字1
SetPoint	40101	速度設定值
StsWord1	40110	狀態(tài)字1
Feedback	40111	速度實際值
ActFreq	40342	頻率實際值
OutpVoltage	40343	輸出電壓
DCVol	40344	直流電壓
OutpCurrent	40345	輸出電流
OutpTorque	40346	輸出轉矩
OutpPower	40347	輸出功率

        變量地址參照V20變頻器操作手冊，添加完成后的變量畫面如圖6所示。

圖6 添加變量

         速度設定值變量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉速，此處采用變量的線性轉換屬性，將-16384對應-1500，+16384對應+1500，如圖7所示。再采用變量的限制值屬性，將變量的輸入值限制在-1600和+1600之間，如果超出該限制值的范圍，則輸入不起作用。如圖8所示。

圖7 速度設定值變量線性轉換

圖8 速度設定值變量限制值

        速度反饋值變量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉速，此處也采用變量的線性轉換屬性，將-16384對應-1500，+16384對應+1500，如圖9所示。注意，圖9和圖7所示的線性轉換是一致的。

圖9 速度反饋值變量線性轉換

4）添加畫面。
        項目生成時已經有一個模板和一個畫面，此例僅用到一個畫面。修改畫面的名字為V20_Monitor，如圖10所示。

圖10 編輯之前的畫面V20_Monitor

5）編輯模板。
        模板中的對象在選擇使用模板的畫面中會顯示出來，此處把西門子的LOGO和退出Runtime的按鈕放置在模板中，如圖11所示。

圖11 編輯模板

         然后在按鈕的事件屬性中添加函數。在按鈕STOP RT事件屬性的單擊事件下添加StopRuntime函數，如圖12所示。

圖12 退出運行畫面按鈕事件設置

6）編輯畫面。
        在V20_Monitor畫面中放置IO域、文本域、按鈕、棒圖、圓形等對象。在文本域中輸入相應的文本，設置字號、顏色等，將相關對象分類排列整齊，完成后的V20_Monitor畫面如圖13所示。

圖13編輯完成的畫面V20_Monitor

        給10個IO域分別連接10個變量。

        其中控制字1和狀態(tài)字1采用16進制顯示，控制字1類型模式為輸入/輸出，狀態(tài)字1類型模式為輸出，如圖14所示。

圖14 控制字1對應IO域常規(guī)設置

         轉速設定、實際轉速、輸出電壓、直流電壓采用帶符號整數顯示，轉速設定類型模式為輸入/輸出，其它三個變量類型模式為輸出，如圖15所示。

圖15 實際轉速對應IO域常規(guī)設置

         輸出頻率、輸出電流、輸出轉矩、輸出功率采用帶符號整數顯示，并移動小數點2位，類型模式為輸出，如圖16所示。此處移動小數點2位的作用是將通訊接收到的值除以100并顯示在觸摸屏上，這樣做的理由是V20變頻器在發(fā)送這些值時將實際值乘了100。

圖16 輸出電流對應IO域常規(guī)設置

         除了用IO域來顯示實際轉速的數值外，還采用棒圖這種圖形化的形式來顯示實際轉速，編輯完成的棒圖外觀如圖17所示。

圖17 編輯完成的棒圖外觀

         設置棒圖的常規(guī)屬性，其中連接變量為Feedback，最大值設為2000，最小值設為-2000，如圖18所示。

圖18 棒圖常規(guī)屬性設置

         設置棒圖的外觀，如圖19所示。

圖19 棒圖外觀屬性設置

         設置棒圖刻度，如圖20所示。

圖20 棒圖刻度屬性設置

          運行指示燈用來指示變頻器是否處于運行狀態(tài)，連接變量為StsWord1的第2位，運行時顯示綠色，非運行時顯示白色。其外觀動畫設置如圖21所示。

圖21 運行指示及其外觀動畫設置

         反轉指示燈用來指示變頻器是否處于反轉狀態(tài)，連接變量為StsWord1的第14位，反轉時顯示綠色，非反轉時顯示白色。其外觀動畫設置如圖22所示。

圖22 反轉指示及其外觀動畫設置

         故障指示燈用來指示變頻器是否處于故障狀態(tài)，連接變量為StsWord1的第3位，故障時顯示紅色，非故障時顯示綠色。其外觀動畫設置如圖23所示。

圖23 故障指示及其外觀動畫設置

         接著設置4個按鈕的功能，此處在按鈕的單擊事件下添加不同的函數來實現不同的功能。
啟動按鈕：添加SetValue函數，變量為CtrlWord1，值為1150（16進制047E）。再添加SetBitInTag函數，變量仍為CtrlWord1，位為0，如圖24所示。每次按下啟動按鈕，觸摸屏將先發(fā)送047E，再發(fā)送047F給V20變頻器，實現啟動功能。

圖24 啟動按鈕事件設置

          停止按鈕：添加ResetBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為0，如圖25所示。每次按下停止按鈕，控制字1的第0位將被復位為0，觸摸屏將發(fā)送047E給V20變頻器，實現OFF1停車功能。

圖25 停止按鈕事件設置

        反向按鈕：添加InvertBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為11，如圖26所示。每次按下反向按鈕，控制字1的第11位將做非運算，觸摸屏將相應的正轉或反轉指令發(fā)送給V20變頻器，實現轉向反向功能。

圖26 反向按鈕事件設置

         故障確認按鈕：添加SetBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為7。再添加ResetBitInTag函數，變量仍為CtrlWord1，位為7，如圖27所示。每次按下故障確認按鈕，觸摸屏將先發(fā)送1狀態(tài)的故障確認位，再發(fā)送0狀態(tài)的故障確認位給V20變頻器，給故障確認位一個上升沿，實現故障確認功能。

圖27 故障確認按鈕事件設置

5. 系統運行效果
        完成上述步驟之后，下載組態(tài)程序至觸摸屏中。實際運行效果證明：SMART LINE觸摸屏與V20變頻器通訊正常，觸摸屏可以通過四個按鈕控制變頻器運行、停止、反向以及故障確認；變頻器相關變量和狀態(tài)可以在觸摸屏上正確顯示。變頻器運行時觸摸屏顯示畫面如圖28所示。

圖28 變頻器運行時觸摸屏顯示畫面

關鍵詞
V20，SMART LINE，MODBUS通訊