6ES7241-1AA22-0XA0功能介绍

6ES7241-1AA22-0XA0功能介绍

　　(1)WPL Soft开发PLC控制程序

　　WPLSoft为台达电子可编程控制器DVP系列在WINOOWs存在系统环境下所使用的程序编程软件，台达PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

　　系统控制的关键是温度、液位的比较，通过PLC的比较指令可方便的实现。

　　各扩展模块读取参数的频率、精度是本控制系统的关键，台达PLC提供的温度控制模块、AD转换模块可以轻松的实现系统的自动化**控制。

　　(2)触摸屏人机界面(HMI)程序

　　触摸屏替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备，是人与控制系统之间传递、交换信息的媒介和对话接口，包括远距离的信息传递与控制，是控制系统的重要组成部分。在PLC控制程序中加入开关量，与HMI的寄存器相关联，实现HMI与PLC的关联，如图5所示。

点 

主要特性  

¾ 易于安装，参数设置和调试 ¾ 易于调试 ¾ 牢固的EMC设计 

¾ 可由IT（中性点不接地）电源供电 ¾ 对控制信号的响应是快速和可重复的 

¾ 参数设置的范围很广，确保它可对广泛的应用对象进行配置 ¾ 电缆连接简便 ¾ 具有多个继电器输出 

¾ 具有多个模拟量输出（0 – 20 mA） 

¾ 6 个带隔离的数字输入，并可切换为 NPN/PNP 接线 ¾ 2 个模拟输入： 

♦ AIN1：0 – 10 V， 0 – 20 mA 和 –10至 +10 V ♦ AIN2：0 – 10 V， 0 – 20mA  ¾ 2个模拟输入可以作为第7和第8个数字输入 ¾ BiCo（二进制互联连接）技术 ¾模块化设计，配置非常灵活 

¾ 脉宽调制的频率高，电动机运行的噪音低 ¾ 详细的变频器状态信息和全面的信息功能 

¾ 有多种可选件供用户选用：用于与 PC通讯的通讯模块，基本操作面板（BOP-2）和用于进行

现场总线通讯的PROFIBUS 模块

 ¾ 用于水泵和风机控制时的特点：

♦ 电动机的分级控制

♦ 节能控制方式 

♦ 手动/自动控制（手动操作/ 自动操作）

♦ 传动皮带故障的检测（对水泵无水空转的检测）

使用中常常遇到因个别参数设置不当，导致变频器不能正常工作的现象。

控制方式：即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。

zui低运行频率：即电机运行的zui小转速，电机在低转速下运行时，其散热性能很差，电机长时间运行在低转速下，会导致电机烧毁。低速时，其电缆中的电流也会增大，也会导致电缆发热。

zui高运行频率：一般的变频器zui大频率到60Hz，有的甚至到400Hz，高频率将使电机高速运转，这对普通电机来说，其轴承不能长时间的超额定转速运行，电机的转子是否能承受这样的离心力。

载波频率：载波频率设置的越高其高次谐波分量越大，这和电缆的长度，电机发热，电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。

电机参数：变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、zui大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。

跳频：在某个频率点上，有可能会发生共振现象，特别在整个装置比较高时；在控制压缩机时，要避免压缩机的喘振点。

控制参数

变频器日常使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。西门子变频器可设置的参数有几千个，只有系统地、合适地、准确地设置参数才能充分利用变频器性能。[1]

变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定：

p= t n/ 9550

式中：p——电动机功率(kw)

t——转矩(n. m)

n——转速(r/ min)

转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种[2]。

(1)速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。

(2)随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。

(3)转速越高，转矩越小的恒功率负载。此类负载如轧机、机床主轴、卷取机等。

变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性

v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象。

将p1300设为2，变频器工作于抛物线特性v/f控制方式，这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载，如果变频器的v/f特性是线性关系，则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩，从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要，使电压随着输出频率的减小以平方关系减小，从而减小电机的磁通和励磁电流，使功率因数保持在适当的范围内。

可以通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值，具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。

变频器v/f控制方式驱动电机时，在某些频率段，电机的电流、转速会发生振荡，严重时系统无法运行，甚至在加速过程中出现过电流保护，使得电机不能正常启动，在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点，在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度，当电机加速时可以自动跳过这些频率段，保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点，设置p1101确定跳转频带宽度。

有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩，用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f特性频率座标，对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f特性电压座标。

参数p1300设置为20，变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善，调速范围宽，低速范围起动力矩高，精度高达*%，响应很快，高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。

参数p1300设置为22，变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前上的控制方式，其他方式是模拟直流电动机的参数，进行保角变换而进行调节控制的，矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制，控制简单，**度高。

应用范围

MICROMASTER440变频器适合用于各种变速驱动装置，由于它具有高度的灵活性可以在广泛的领域得到应用。它尤其适合用于吊车和起重系统、立体仓储系统、食品、饮料和烟草工业以及包装工业的定位系统。这些应用对象要求变频器具有比常规应用更高的技术性能和更快的动态响应；变频器的特点是设备性能面向用户的需求，并且使用方便。他的输入电源电压范围宽广，适用于*。

设计

MICROMASTER440变频器采用模块化结构设计，操作面板和各种模块易于更换。

标准

MICROMASTER440变频器符合EU?—低电压规范的要求；变频器带有MM440滤波器符合EU—EMC规范的要求。

主要特点

调试简单；模块化结构，其配置具有zui大的灵活性； 6个可编程，带隔离的数字输入；2个模拟输入（0V至10V，0mA至20mA，可标定）它们也可以作为第7/8个数字输入使用；2个可编程的模拟输出（0mA至20mA）；3个可编程的继电器输出（30V直流/5A，电阻性负载，250V交流/2SA，电感性负载）；当使用较高的的开关频率，电动机可以降低噪声运行；完善的电动机和变频器保护功能；

可选项（概览）

级/B级EMC滤波器；LC滤波器；进线电抗器；输出电抗器；密封盖；设变频器参数的BOP基本操作板；具有多种文本显示功能的操作板AOP；通讯模块－　PROFIBUS，－DeviceNET，－CANNopen；脉冲编码器脉冲计数模块；PC连接组合件；控制柜门上安装操作板的组合件；PC调试工具，在Windows95/98和NT/2000/XPProfessional下运行；与DruveES的TIA集成。

机械结构的特点

模块化的设计；工作温度0.12KW至75KW:-10°C~+50°C90KW至200KW:0°C~+40°C；紧凑型结构，单位空间内的变频器kw数高；电缆连接方便，电源和电动机接线相互隔离，达到*的电磁兼容性效果；可嵌入的操作面板；可拆卸的I/O板上，控制端子的连接不用螺丝。

控制性能的特点

采用的IGBT技术；数字的微处理控制；高质量的矢量控制系统；磁通电流控制，可以改善动态响应特性，并且优化电动机的控制；线性v/f控制；平方v/f控制；多点v/f特性（可编程的v/f特性）；捕捉再起动；滑差补偿；在电源中断或故障以后自动再起动：可以由用户定义的自由功能块，实现逻辑运算和算术运算的操作；动态缓冲；用于定位控制的减速斜坡函数曲线；变频器具有内置的PID调节器，可编程的加速/减速斜坡函数，范围为0至650秒；斜坡起始和结束的平滑功能；快速电流限制功能，避免运行中有的跳闸；快速、可重复的数字输入响应时间；使用 2个高分辨率的10位二进制模拟输入，实现速度精调；复合制动，实现快速制动控制；集成的制动斩波器；4个跳转频率；可拆卸的‘Y’ 性电容器链路，可用于中性点不接地的电源系统。

 过载功能：CT方式和VT方式；过电压/欠电压保护；变频器过温保护；直接与PTC通过数字输入实现电动机过热保护；接地故障保护；短路保护；电动机过热保护；防止电动机失速；参数互锁

西门子CPU模块6ES7513-1FL02-0AB0参数详细

集成 双轴电机模块通过 DRIVE-CLiQ 接收来自以下控制器的控制信号：

• 控制单元 CU320-2

• SINUMERIK 840D sl，带 - NCU 710.3B PN - NCU 720.3B PN - NCU730.3B PN - 扩展数控单元 NX10.3/NX15.3

概述 （续）

串联电机电抗器应尽可能靠近电机模块安装。

串联电抗器上的压降取决于电机电流和电机频率。

使用非调节型 电源模块时，大的电机额定电压取决于进线电源电压。遵守这 些参考值可以减少电机在高速区内的功率损耗。串联电机电抗器的表面温度可达到 100 °C。

图 2-1  要求对电容器重新处理的过程

外形尺寸FX和GX的变频器：

变频器在*存放以后进行安装时，必须在无负载情况下施加85%额定输入电源电压至少30分钟，对其内的电容器重新加压处理。

变频器运行的环境条件

湿度范围

空气的相对湿度 ≤ 95%，无结露。

海拔高度

如果变频器安装在海拔高度>1000m或>2000 m，其输出电流和输入电源电压降格的要求如下图

所示：

冲击和振动  

不允许变频器掉到地下或遭受突然的撞击。不允许把变频器安装在有可能经常受到振动的地方。

DIN IEC 68-2-6规定的机械强度如下： 偏移：     0.075mm（10....58 Hz） 加速度     9.8 m/s2（>58....500 Hz）

运动控制驱动的用户越来越需要功率额定值和型号范围非常广的紧凑型动态电机以及机械集成解决方案。为了满足这些需求，西门子提供了广泛的伺服电机、主电机、直线电机和扭矩电机。

SIMOTICS 异步或同步电机可用于各种运动控制任务 – 额定功率范围为 0.05 kW 至 1340kW。

所有 SIMOTICS 运动控制电机均经过设计，能够与 SINAMICS S120变频调速柜一起运行。

SIMOTICS 电机配有 DRIVE-CLiQ 接口，以确保快速调试、平稳运行和简单的诊断。通过DRIVE-CLiQ接口，可将电机的电子铭牌数据（例如，它们的识别号和如电压、电流和转矩等额定数据）传输到控制单元。

预先装配好的 MOTION-ConNECT信号和电源电缆可提供轻松、可靠的组件连接方法。通过组合可用的标准组件和控制系统，可以实现量身定制的运动控制解决方案 –在所有额定等级中处于地位。

西门子提供建议和有效的工具，帮助用户选择正确的电机解决方案。经验丰富的专家们始终准备在设计机械集成电机解决方案方面助一臂之力。

SIZER for Siemens Drives 工程工具

MOTION-ConNECT 包括针对单独应用领域量身定制的连接系统和组件。MOTION-ConNECT电缆采用的连接系统，以确保快速、可靠地连接不同的组件。使用 MOTION-ConNECT预装配电缆，可实现高品质、业已系统测试的无缺的功能

电气安装：
变频器必须接地。
为了保证变频器的安全运行，必须由经过认证合格的人员进行安装和调试，这些人员应*按照本使用说明书中规定的警告进行操作。
要特别注意遵守关于在危险电压设备上工作的常规和地方性安装和安全导则(例如，EN50178)，要遵守有关正确使用工具和人身防护装置的规定。禁止在与变频器连接的电缆上使用高压绝缘测试设备。
变频器不处于运行状态，其电源输入线、直流回路端子和电动机端子上仍然可能带有危险电压。断开开关以后还必须等待 5分钟，保证变频器放电完毕，再开始安装工作。
如果卸下了前面的盖板(仅指框架尺寸为 FX和 GX的 MM 440变频器)，风机的叶片便显露出来。当风机正在转动时，存在着造成人身伤害的危险。

电磁干扰(EMI)的防护：
变频器的设计允许它在具有很强电磁干扰的工业环境下运行。通常，如果安装的质量良好，就可以确保安全和*的运行。如果您在运行中遇到问题，请按下面指出的措施进行处理。
确信机柜内的所有设备都已用短而粗的接地电缆可靠地连接到公共的星形接地点或公共的接地母线上。
确信与变频器连接的任何控制设备(例如PLC)也像变频器一样，用短用粗的接地电缆连接到同一个接地网或星形接地点上。
由电动机返回的接地线直接连接到控制该电动机的变频器的接地端子(PE)上。

命令和频率给定值的选择 P0719：
参数 P0719代表了两个参数 P0700和 P1000功能的组合。可以通过参数变更切换命令源及频率给定值源。同参数P0700和 P1000对参数 P0719，下级(较低级)的 BICO参数并不更改。该特性通过PC工具专门用于短暂检索传动系统的控制权限而无需更改现有的BICO参数设置。参数P0719“命令和频率给定值的选择"包含有命令源(Cmd)和频率给定值(给定值)。

BICO 技术：
利用 BICO 技术(Binector ConnectorTechnology)，过程数据可利用“标准"传动参数设置自由地互相连接。在这种情况下，可以自由互连的所有值(如频率给定值、频率实际值、电流实际值等)可以定义为“连接器"，而可以自由互连的所有数字信号(如一个数字输入的状态、ON/OFF、一个限幅违法时的信息功能等)可以定义为“开关量连接器"。在一个传动装置中存在很多输入和输出量以及在闭环控制中能够互连的量。利用BICO技术可以使传动系统适应各种要求。
一个开关量连接器是一个不带任何单位的数字(开关量)信号，它的值只为 0或1。开关量连接器总是涉及到细分的开关量连接器输入和开关量连接器输出的功能。在这种情况下，总是用一个带“BI"属性的“P"参数作为开关量连接器输入(如：P0731BI：功能，数字量输入 1)，而用一个带“BO"属性的“r"参数代表开关量连接器输出(如：r0751BO：ADC状态字)。
从上面的例子可以看出，开关量连接器参数在参数名前面有以下缩写：BI开关量连接器输入，信号接收器(“P"参数)
→ 通过将开关量连接器输出(BO参数)的参数号作为值输入 BI参数的方式，可以使BI参数同一个开关量连接器输出作为源互连(如用“BI"参数 P0731同“BO"参数 r0751互连，则 P0731 =751)。
BO 开关量连接器输出，信号源(“r"参数)
→ BO参数可用作为 BI参数的源。对于实际互连，BO参数号必须输入 BI参数中(如：用“BI"参数P0731同“BO"参数 r0751互连，则 P0731 = 751)。

模拟量的值被限制在 10 V或 20 mA。折算到相应的参考值上的一个 的大值可被输出/输入，只要DAC/ADC尚未定标(工厂设定)。
通过串行接口的给定值和实际值信号：
♦ 当传送正使用的 PZD部分，它们被限制为值 7FFF h。这就是大值折算到参考值为200%的理由。
♦ 当传送正使用的 PKW部分，它们将传送有关数据类型和单位。
参数 P1082(大频率)将变频器频率限制在同参考频率无关的值上。当变更 P1082时(工厂设定：50Hz)，P2000也总是要调整的(工厂设定：50 Hz)。如对于一台 NEMA电机，参数设定为 60 Hz并且P2000也不变更，则模拟给定值/实际值被限定在 或 4000 h的给定值/实际值信号被限制为 50Hz

西门子CPU模块6ES7515-2FM02-0AB0参数详细

PROFIBUS PA主站系统通过DP/PA link连接到PROFIBUS DP主站系统。

DP/PA link包含一个或两个IM153-2接口模块以及相互连接的一到五个 DP/PA 耦合器。

DP/PA link经接口模块连接到PROFIBUS DP主站。在DP/PA link中使用两个接口模块，可以连接DP/PAlink到冗余的PROFIBUS DP主站。底层的PROFIBUS PA现场设备经DP/PA 耦合器连接到DP/PAlink.

这意味着DP/PA link创建了一个从PROFIBUS DP主站系统到PROFIBUS PA主站系统的网关。

图 01 

DP/PA link工作原理

在PROFIBUS DP传输速率超过45.45K的情况下可以使用DP/PA link。DP/PAlink在背板总线上将PROFIBUS DP较高的传输速率重置至45.45K，并传递到DP/PA耦合器。只需组态DP/PAlink的接口模块。DP/PA耦合器无需组态。

DP/PA coupler功能
DP/PA coupler是PROFIBUS DP与PROFIBUS PA的物理连接器。

DP/PA coupler可以在没有其他组件的情况下独立运行。这使得PROFIBUS PA现场设备经PROFIBUSDP访问成为可能。DP/PA  coupler可以在PROFIBUSDP支持45.45Kbuad的情况下独立使用，并且这也是允许的传输速率。在这种情况下，DP/PA coupler无需组态，只要连接到PROFIBUS主站即可。PROFIBUS PA现场设备直接通过PROFIBUSDP来组态。

DP/PA link是上层DP 主站的DP从站，并作为底层总线系统（PA现场总线）站点的代理。

DP/PA link形成一个独立的、通过通信技术与上层DP主站系统去耦的底层总线系统。

多个DP/PA coupler可用来增加PA主站系统的电流带载能力。

DP/PA link中所有的DP/PA耦合器构成与所连接的PA现场设备共用的总线系统。

新的存储机制

充足的存储空间,可用于各行业的所有应用

灵活的存储卡机制,适合各种项目规模

较大的存储空间：支持高达 2 GB 的存储卡,可存储项目数据,归档,配方和相关文档

优化后的数据模块,可准确选择剩余存储空间中的数据。

SIMATIC 工业软件具有模块化的设计。各个工具可根据特定应用而单独使用。

提供了 4 个软件级别：

STEP 7 是用于对 SIMATIC S7/C7/WinAC 进行编程的基础。编程时总要使用该软件。
它具有以下版本：

STEP 7：
用于各种应用的完方版本,带有梯形图,功能块图和指令表编程语言

STEP 7 Professional 高性能软件包：
支持所有 IEC 语言（梯形图,功能块图,指令表,顺序功能图和结构化文本）。并且,还提供了一个集成离线模拟组件(S7-PLCSIM)。

STEP 7 Lite：
适用于较低性能范围的版本,可用于 SIMATIC S7-300 和 SIMATIC C7

STEP 7 Micro：
用于 SIMATIC S7-200 的精简编程软件包

工程工具是一些面向任务的工具,除 STEP 7 之外也可使用这些工具。它们可大大降低能源成本,并显著提高舒适性。

设计工具（Engineering Tool）包括：

供编程人员使用的语言

供技术专家使用的图形化语言

用于诊断,模拟,远程维护,设备文档制作等的扩展软件。

运行版软件包括已编程好并可由用户程序调用的解决方案。它直接集成在自动化解决方案中,分为两种类型：

硬件捆绑：
软件与特定硬件相关

非硬件捆绑：
软件可满足一般硬件要求。

例如,运行版软件包括：

用于 SIMATIC S7 和 WinAC 的控件

用于将自动化系统集成到 Windows 应用程序中的工具

您可在“基于 SIMATIC PC 的控制"下面找到用于基于 PC 的控制的运行版软件。

人机界面包括：

SIMATIC ProTool 和 ProTool/Lite 用于组态操作面板

SIMATIC ProTool/Pro – 通过 PC 实现机器级可视化

SIMATIC ProAgent ? 用于过程诊断的选件包

SIMATIC WinCC flexible – 用于组态 SIMATIC HMI操作员面板的工程工具和用于在机器级简便完成可视化任务的高性能可视化软件

SIMATIC WinCC – Windows NT/2000/XP 系统下的高性能可视化系统

西门子常用两种电线电缆简介如下： 一种为紫色电缆 一种为蓝色电缆

(1)自动上水

　　水箱内装液位传感器p，水箱内水低于一定值时(20%)，自动补水阀上电，水箱自动补水，水位达到设定值时(90%)，自动补水阀断电，自动补水停止。

　　(2)集热循环

　　当集热器出水口水温(出水口安装温度传感器)高于水箱内水温，达到PLC设定启动温差(6-10摄氏度)时，集热循环泵启动;集热水箱中的低温水进入到真空管集热器组中，集热器中的相对高温水循环到集热水箱中，使水箱中的水温升高。当温差值降低到系统设定停止温差时(1-3摄氏度)，循环泵停止，集热循环停止。如此反复进行，逐渐将热量传递到水箱，使水箱中的水温度逐渐提升，直到达到洗浴要求的温度。

　　(3)管路恒温出水

　　恒温回水管路循环主要是针对室内的洗浴热水管道而言，为了保证洗浴时一开喷头阀门即有热水，减少无效冷水的浪费，必须安装热水回水管路，采取管路循环措施。管路循环采用定温循环方式，在室内热水回水管路中适当位置安装温度检测传感器和循环泵，设置一个温度范围来控制泵的运行。当管道内水温低于设定值时，启动洗浴管道循环泵，将管路中的低温热水打入保温水箱，当水温达到设定值时，管道循环泵停止运行。

　　(4)恒温控制

　　当水箱内水温低于一定值时，集热器不能达到洗浴热水的温度要气，此时开启水箱内电加热或其它辅助热源(空气源热泵)，以实现任何天气条件下都能保证有热水供应的要气。

　　(5)冬季防冻循环

　　室外管道(保温水箱和集热器之间)在寒冷的冬天可能被冻，必须有防冻循环功能;当集热器温度(检测传感器测温)低于一定值(2-5摄氏度)时，启动集热循环泵，将保温水箱中的热水打进集热器，防止管路结冻。

　　系统上位机选用HMIb7s515型号触摸屏以实现系统运行的可视化监测与控制，下位机选用台达系列PLC，主机CPU选用DVP40ES2，温度模块选用04PT-E2，AD模块选用04AD-E2。扩展模块还可加入功率变送器，监测电磁阀，循环泵以及辅助热源的功率，如图2所示。

　　(1)温度传感器所测得温度相关信号经PT模块转化为数字量后传回PLC的CPU，PLC的状态反应到触摸屏上，实现数据的实时监控，如图3所示。

　　图3 温度传感器PT100与DVP04PT模块的外部接线图

　　(2)水箱液位传感器测得电信号后，经液位变送器将电信号转化为4-20mA的标准电流信号后，经AD模块转换为数字量信号传回PLC，PLC根据设定值做出判断，控制水箱电磁阀的开启与断开，如图4所示。

　　图4 液位变送器与04AD-E2模块的外部接线图

　　各温度传感器的测量温度直接代表各个组成部分的温度，以此来控制系统的运行，温度传感器的安装位置极其重要。温度传感器安装处的水温必须能代表所测部分的平均温度