西门子CPUSR60

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产品数量：10000.00 台产品规格：西门子CPUSR60
信息编号：97456199公司编号：9304500
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西门子CPUSR60

6ES7288-1SR60-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU SR60，上，AC/DC/继电器，机载 I/O： 36 个 24V DC 数字输入；24 个 2A 继电器数字输出；电源：交流 47-63Hz 时 85-264V AC，程序存储器/数据存储器 50 KB

1.硬件接线
西门子基本型变频器 SINAMICS V20 可应用于恒压供水系统，本文提供具体的接线及简单操作流程。
通过BOP设置固定的压力目标值，使用 4~20mA管道压力反馈仪表构成的PID控制恒压供水系统的接线如下图所示：

图1-1.V20变频器用于恒压供水典型接线

2调试步骤

2.1 工厂复位

当调试变频器时，建议执行工厂复位操作：
    P0010 = 30
    P0970 = 1
    (显示50? 时按下OK按钮选择输入频率，直接转至P304进入快速调试。)

2.2 快速调试

表2-1 快速调试参数操作流程

参数	功能	设置
P0003	访问级别	=3 （*级）
P0010	调试参数	= 1 （快速调试）
P0100	50 / 60 Hz 频率选择	根据需要设置参数值： =0: 欧洲 [kW] ， 50 Hz （工厂缺省值） =1: 北美 [hp] ， 60 Hz
P0304[0]	电机额定电压 [V]	范围： 10 ... 2000 说明：输入的铭牌数据必须与电机接线（星形 / 三角形）一致
P0305[0]	电机额定电流 [A]	范围： 0.01 ... 10000 说明：输入的铭牌数据必须与电机接线（星形 / 三角形）一致
P0307[0]	电机额定功率 [kW / hp]	范围： 0.01 ... 2000.0 说明：如 P0100 = 0 或 2 ，电机功率单位为 [kW] 如 P0100 = 1 ，电机功率单位为 [hp]
P0308[0]	电机额定功率因数（ cosφ ）	范围： 0.000 ... 1.000 说明：此参数仅当 P0100 = 0 或 2 时可见
P0309[0]	电机额定效率 [%]	范围： 0.0 ... 99.9 说明：仅当 P0100 = 1 时可见此参数设为 0 时内部计算其值。
P0310[0]	电机额定频率 [Hz]	范围： 12.00 ... 599.00
P0311[0]	电机额定转速 [RPM]	范围： 0 ... 40000
P0314[0]	电机较对数	设置为0时内部计算其值。
P0320[0]	电机磁化电流[%]	定义相对于电机额定电流的磁化电流。设置为0时内部计算其值。
P0335[0]	电机冷却	根据实际电机冷却方式设置参数值 = 0: 自冷（工厂缺省值） = 1: 强制冷却 = 2: 自冷与内置风扇 = 3: 强制冷却与内置风扇
P0507	应用宏	=10: 普通水泵应用
P0625	电机环境温度	范围： -40... 80℃（工厂设置20）
P0640[0]	电机过载系数 [%]	范围： 10.0 ... 400.0 （工厂缺省值： 150.0 ）说明：该参数相对于 P0305 （电机额定电流）定义电机过载电流极限值。建议保留工厂缺省值。
P0700	选择命令源	= 2: 端子启动
P0717	连接宏	=8: PID 控制与模拟量参考组合
P0727	2/3线控制方式选择	=0: 西门子标准控制（启动 / 方向）
P1000[0]	频率设定值选择	=0: 无主设定值
P1080[0]	较小频率 [Hz]	范围： 0.00 … 599.00 （工厂缺省值： 0.00 ）说明：此参数中所设定的值对正转和反转都有效。例如可设置为30Hz。
P1082[0]	较大频率 [Hz]	范围： 0.00 … 599.00 （工厂缺省值： 50.00 ）说明：此参数中所设定的值对正转和反转都有效。
P1120[0]	斜坡上升时间 [s]	范围： 0.00 … 650.00 （工厂缺省值： 10.00 ）说明：此参数中所设定的值表示在不使用圆弧功能时使电机从停车状态加速至电机较大频率（ P1082 ）所需的时间。
P1121[0]	斜坡下降时间 [s]	范围： 0.00 … 650.00 （工厂缺省值： 10.00 ）说明：此参数中所设定的值表示在不使用圆弧功能时使电机从电机较大频率（ P1082 ）减速至停车状态所需的时间。
P1135[0]	OFF3 斜坡下降时间	范围： 0.00 … 650.00 （工厂缺省值： 5.00 ）
P1300[0]	控制方式	= 0: 具有线性特性的 V/f 控制（潜水泵适用） = 2: 具有平方特性的 V/f 控制（离心循环泵适用）
P1900	电机识别	= 0 : 暂时跳过电机辨识
P3900	快速调试结束	= 3: 仅对电机数据结束快速调试说明：在计算结束之后， P3900 及 P0010 自动复位至初始值0 。变频器显示 “8.8.8.8.8” 表明其正在执行内部数据处理。
P1900	选择电机数据识别	= 2: 静止时识别所有参数
此时变频器屏幕出现三角报警符号。报警号A541。此时通过端子启动变频器，开始电机数据识别，待报警符号消失后，电机识别完成。

2.3 输入输出端子相关参数设置

2.3.1 DI端子设置
            P0700[0]＝2             端子启动
            P0701[0]＝1             DI1 作为启动信号
            P0703[0]＝9             DI3作为故障复位

2.3.2 DO端子设置
            P0731[0]＝52.2             DO1设置为运行信号
            P0732[0]＝52.3             DO2设置为故障信号
            P0748.1＝1                   DO2作为故障输出，有故障时NO触点闭合，
                                                  无故障时NO触点断开。

2.3.3 AI端子设置
            P0756[0] ＝2             模拟量输入通道1，电流信号
            P0757[0] ＝4             模拟量输入通道1定标X1=4mA
            P0758[0] ＝0             模拟量输入通道1定标Y1=0%
            P0759[0] ＝20           模拟量输入通道1定标X2=20mA
            P0760[0] ＝100         模拟量输入通道1定标Y2=**
            P0761[0] ＝4             模拟量输入通道1死区宽度4mA

2.3.4 AO端子设置
            P0771[0]＝21            模拟量输出通道1，设置为实际频率输出
            P0773[0]＝50            模拟量输出通道1，滤波时间50ms
            P0777[0]＝0              模拟量输出通道定标X1=0%
            P0778[0]＝4              模拟量输出通道定标Y1=4mA
            P0779[0]＝100          模拟量输出通道定标X2=**
            P0780[0]＝20            模拟量输出通道定标Y2=20mA
            P0781[0]＝4              模拟量输出通道死区宽度4mA

2.4 PID恒压控制功能调试
            P2200[0]＝1             使能PID控制器
            P2240[0]＝X             依用户需求设置压力设定值的百分比
            P2253[0]＝2250        BOP作为PID目标给定源
            P2264[0]＝755.0       PID反馈源于模拟通道1
            P2265＝1                  PID反馈滤波时间常数
            P2274＝0                  微分时间设置。通常微分需要关闭，设置为0
            P2280＝P参数          比例增益设置（需要根据现场调试）
            P2285＝I参数           积分时间设置（需要根据现场调试）

2.5 其他可选功能

2.5.1 斜坡启动、自由停车设置
            P0701[0]＝99             端子DI1使用BICO连接功能
            P0840[0]＝722.0        端子DI1设置为启动功能
            P0852[0]＝722.0        端子DI1设置为脉冲使能

2.5.2 使用2线制压力反馈仪表的接线

图2-1 压力反馈使用2线制仪表的接线

2.5.3 休眠功能
V20变频器具有简单休眠功能：当需求频率低于阈值时电机停转，当需求频率**阈值时电机启动。

图2-2 简单休眠模式下要求的响应

            P2365[0]＝1 休眠使能 / 禁止此参数使能或禁止休眠功能。
            P2366[0]＝t1 电机停止前的延迟 [s] 在休眠使能的情况下，此参数
                                   定义变频器进入休眠模式之前的延迟时间。
                                   范围： 0 ... 254 （工厂缺省值： 5 ）
            P2367[0]＝t2 电机启动前的延迟 [s] 在休眠使能的情况下，此参数定义变频器
                                    退出休眠模式之前的延迟时间。
                                    范围： 0 ... 254 （工厂缺省值： 2 ）

2.5.4捕捉启动功能
水泵启动前可能处在自由旋转状态，为避免启动时出现过电流，可设置捕捉启动功能：

            P1200＝1             始终激活捕捉启动双方向有效；
            P1202[0]＝50      以电机额定电流P305表示的搜索电流大小。
            P1203[0]＝100    较大600ms的搜索时间

2.5.5 BOP设置目标值记忆
P2231[0]＝1 设定值存储激活

3常见故障和报警

表3-1 常见故障及处理

故障代码	故障分析	诊断及处理
F1 过电流	? 电机功率（ P0307 ）与变频器功率（ r0206 ）不一致 ? 电机导线短路 ? 接地故障 r0949 = 0 ：硬件报告 r0949 = 1 ：软件报告	检查下列各项： ? 电机功率（ P0307 ）必须与变频器功率（ r0206 ）一致 ? 电缆长度不得**过允许的极限值 ? 电机电缆和电机内部不得有短路或接地故障 ? 电机参数必须与实际使用的电机相配 ? 定子电阻值（ P0350 ）必须正确误 ? 电机不得出现堵转或过载现象 ? 增大斜坡上升时间（ P1120 ） ? 减小启动提升强度（ P1312 ）
F2 过电压	? 电源电压过高 ? 电机处于再生模式 r0949 = 0 ：硬件报告 r0949 = 1 或 2 ：软件报告	检查下列各项： ? 电源电压（ P0210 ）必须在铭牌规定的范围以内 ? 斜坡下降时间（ P1121 ）必须与负载惯量相匹配 ? 需要的制动功率必须处于规定范围内。 ? Vdc 控制器必须使能（ P1240 ）且参数设置正确说明：斜坡下降过快或者电机由激活负载驱动可能导致电机处于再生模式。惯量越高，需要的斜坡时间越长；否则需连接制动电阻。
F3 欠电压	? 电源故障。 ? 冲击负载**过了规定的限定值 r0949 = 0 ：硬件报告 r0949 = 1 或 2 ：软件报告	检查电源电压。
F4 变频器过热	? 变频器过载 ? 通风不足 ? 脉冲频率过高 ? 环境温度过高 ? 风扇不工作	检查下列各项： ? 负载或负载循环是否过高？ ? 电机功率（ P0307 ）必须匹配变频器功率（ r0206 ）。 ? 脉冲频率必须设为缺省值 ? 环境温度是否过高？ ? 变频器运行时风扇必须旋转
F5 变频器 I 2 t	? 变频器过载。 ? 负载循环需求过高。 ? 电机功率（ P0307 ）**过变频器功率（ r0206 ）	检查下列各项： ? 负载循环必须处于规定范围内。 ? 电机功率（ P0307 ）必须匹配变频器功率（ r0206 ）。
F6 芯片温度**过临界值	电机过载	检查下列各项： ? 负载或负载阶跃是否过高？ ? 电机标称过热参数（ P0626 - P0628 ）必须设置正确 ? 电机温度报警阈值（ P0604 ）必须匹配
F20 直流波动过高	计算出的直流波动阈值已**过安全阈值。这通常是因为电源输入的一相丢失引起的	检查电源接线
F41 电机数据识别故障	电机数据识别故障。 ? r0949 = 0 ：无负载 ? r0949 = 1 ：识别中达到电流极限值 ? r0949 = 2 ：识别出的定子电阻小于 0.1% 或大于** ? r0949 = 30 ：电压极限值时的电流控制器 ? r0949 = 40 ：识别出的数据集不一致，至少一个识别故障基于阻抗 Zb = Vmot,nom / sqrt(3) / Imot,nom 的百分比值	检查下列各项： ? r0949 = 0 ：电机是否已连接到变频器？ ? r0949 = 1 - 49 ： P0304 - P0311 中的电机数据是否正确？ ? 检查需要的电机接线类型（星形，三角形连接）
F221 PID 反馈信号低于较小值	PID 反馈信号低于较小值P2268	? 更改 P2268 的值 ? 调整反馈增益
F222 PID 反馈信号**较大值	PID 反馈信号**较大值P2267	? 更改 P2267 的值 ? 调整反馈增益

表3-1 常见报警及处理

报警代码	报警分析	诊断及处理
A501 电流极限值	? 电机功率与变频器功率不一致 ? 电机导线太长 ? 接地故障	检查下列各项：参见 F1
A502 过电压极限值	达到过电压极限值。如果禁止Vdc控制器( P1240 = 0 ) , 则该报警可能在斜坡下降时出现	如该报警总是显示，请检查变频器输入电压
A503 欠电压极限值	? 电源故障。 ? 电源电压及直流母线电压（ r0026 ）低于规定极限值	检查电源电压
A504 变频器过热	已**过变频器散热器温度的报警阈值、芯片结温的报警阈值，或芯片结点上的温度可允许变化值，从而导致脉冲频率降低和 / 或输出频率降低（取决于 P0290 中的参数设置）	说明： r0037 = 0 ：散热器温度 r0037 = 1 ：芯片结温（包括散热器）检查下列各项： ? 环境温度必须处于规定极限值内 ? 负载条件及负载阶跃必须恰当 ? 变频器运行时风扇必须旋转
A505 变频器 I 2 t	已**出报警阈值，如已设置相应参数（ P0610 = 1 ）则电流会降低	检查负载循环是否处于规定极限值内
A506 IGBT 结温升高报警	过载报警。散热器和 IGBT 结温的差值**出报警极限值	检查负载阶跃及冲击负载是否在规定极限值内
A507 变频器温度信号丢失	变频器散热器温度信号丢失 ; 传感器可能脱落	联系技术服务部门或更换变频器
A511 电机过热 I 2 t	? 电机过载。 ? 负载循环或负载阶跃过高	无论是哪种温度确定形式，都应检查下列各项： ? P0604 电机温度报警阈值 ? P0625 电机环境温度 ? 检查铭牌数据是否正确。不正确的话，进行快速调试。通过执行电机数据识别（ P1900 = 2 ），可获得准确的等效电路数据。 ? 检查电机重量（ P0344 ）是否合理。有必要的话，更换电机。 ? 如电机非西门子标准电机，则通过 P0626 、 P0627 及 P0628 改变标准过热温度
A541 电机数据识别激活	电机数据识别（ P1900 ）已选择或正在运行	西门子CPUSR60
A910 Vdc-max 控制器被禁止	可能在以下情况下出现 ? 电源电压（ P0210 ）持续过高。 ? 电机由激活负载驱动，从而使电机进入再生模式。 ? 斜坡下降时，在很高的负载惯量下。如果在变频器待机（输出脉冲禁止）时出现报警 A910 并且随后给出 ON 命令，则在排除 A910 报警原因之前不会激活 Vdc-max 控制器（ A911 ）	检查下列各项： ? 输入电压处于范围内 ? 负载必须匹配 ? 在某些情况下，使用制动电阻
A911 Vdc-max 控制器激活	Vdc-max 控制器的作用是保持直流母线电压（ r0026 ）低于 r1242 中定义的阈值	检查下列各项： ? 电源电压必须在铭牌规定的范围以内 ? 斜坡下降时间（ P1121 ）必须与负载惯量相匹配说明：惯量越高，需要的斜坡时间越长；否则需连接制动电阻
A912 Vdc-min 控制器激活	如果直流母线电压（ r0026 ）低于 r1246 中定义的阈值，则 Vdc-min 控制器会被激活；此后，电机的动能用来缓冲直流母线电压，从而使变频器减速。因此短路故障不一定会引起欠电压跳闸。请注意该报警可能在快速斜坡上升时出现
A922 变频器无负载	变频器无负载。因此，在常规负载条件下，某些功能可能无法实现	检查电机是否连到变频器

1 G120 PROFIBUS通信功能概述
SINAMICS G120*二代控制单元CU240B-2 DP、CU240E-2 DP、CU240E-2 DP F支持基于PROFIBUS的周期过程数据交换和变频器参数访问。
> 周期过程数据交换--通过该通信PROFIBUS主站可将控制字和主设定值等过程数据周期性的发送至变频器，并从变频器周期性的读取状态字和实际转速等过程数据。G120较多可以接收和发送8个过程数据字。该通信使用周期性通信的PZD通道（过程数据区），变频器不同的报文类型定义了不同数量的过程数据字（PZD）。
> 变频器参数访问--提供PROFIBUS主站访问变频器参数的接口，有两种方式能够访问变频器参数：

周期性通信的PKW通道（参数数据区）：通过PKW通道主站可以读写变频器参数，每次只能读或写一个参数，PKW通道的长度固定为4个字。
非周期性通信：主站采用PROFIBUS-DPV1通信访问变频器数据记录区，每次可以读或写多个参数。

本文通过示例介绍S7-1200与CU240E-2 DP F的PROFIBUS PKW通信，介绍如何通过PKW通信读P2902[5]参数值、写P1121参数值。

2 参数通道(PKW)的数据结构
PKW通信工作模式：主站发出请求，变频器收到主站请求后处理请求，并将处理结果应答给主站。

图2-1 PKW通信原理

PKW通信的请求和应答数据总是包含4个字，*1个字和*2个字传送参数号、索引以及任务类型（读或写），*3个和*4个字传送参数内容。

图2-2 PKW参数通道的结构

> PKE：PKW*1个字

? AK：位 12~15 包含了任务ID 或应答ID，任务ID参考表2-1，应答ID参考表2-2 ；
? SPM：始终为0；
? PNU：参数号 < 2000 PNU = 参数号。参数号 ≥ 2000 PNU = 参数号减去偏移，将偏移写入分区索引中
（ IND 位 7 … 0 ）。

图2-3 PKW结构

表2-1主站发送给变频器的任务ID

表2-2变频器发送给主站的应答ID

应答ID = 7 变频器会在参数值PWE1中将错误号发送给主站。

表2-3 应答ID = 7时的错误编号

注：更多错误编号描述请参考《CU240E-2操作手册》
> 参数索引IND：PKW*2个字

? 子下标（参数下标）：标识变频器参数的子索引（参数下标）值。例如P840[1]中括号中的“1”即为参数下标。
? 分区下标：变频器参数偏移量，配合PNU确定参数号。例如P2902的分区下标 = 0x80，分区下表查询请参考表
2-1。

图2-4 IND结构

表2-4 分区下标设置，取决于变频器参数范围

> 参数值PWE：PKW第3、4个字
参数值PWE总是以双字方式（ 32 位）发送，一条报文只能传送一个参数值。

? 32位的参数值由PWE1（*3个字）和PWE2（*4个字）两个字组成；
? 16位的参数值以PWE2表示，PWE1为0；
? 8位的参数值以PWE2中位0…7表示，高8位和PWE1为0；
? BICO参数：PWE1表示参数号，PWE2位10…15为1，PWE2位0…9表示参数的索引或位号。

3 S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS PKW通信实例

3.1 S7-1200组态
CU240E-2 DP F控制单元支持两种PKW通信报文：353报文和354报文，它们的区别在于过程值通道PZD数量的不同，PKW通道功能完全相同。本示例以组态353报文为例。
S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS通信基本组态过程以及变频器通信参数设置请参考《S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信》文档，在此不做详细介绍。

? 组态与CU240E-2 DP F通信报文

1）将硬件目录中“SIEMENS telegr 353, PKW+PZD-2/2”模块拖拽到“设备概览”视图的*1个插槽中，系统自动分配了输入输出地址，本示例中分配PKW的输入地址IB68~IB75，输出地址QB64~QW71，分配PZD的输入地址IW76、IW78，输出地址QW72、QW74；
2）为方便编程将插槽1的PKW区重命名为“PKW”（在调用系统功能DPRD_DAT、DPWR_DAT时将用到此名字），将插槽2的PZD区重命名为“PZD”。

图3-1组态与CU240E-2 DP F通信报文

? 编程：在S7-1200中调用扩展指令“DPRD_DAT”读取PKW区数据，调用扩展指令“DPWR_DAT”写入PKW数据。

1）双击项目树下的“Main（OB1）”打开OB1程序编辑窗口；
2）扩展指令目录中“分布式I/O -> 其它 -> 驱动器 -> DPRD_DAT和DPWR_DAT ”指令拖拽到程序编辑窗口中。

图3-2 S7-1200编程

? 为系统功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配硬件标识：

1）单击块参数“LADDR”；
2）在下拉列表中选择“PKW[AI/AO]”。

图3-3分配硬件标识符

? 为系统功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配其它参数：

1） DPRD_DAT读取缓冲区从MB100开始的8个字节；
2） DPRD_DAT发送缓冲区从MB200开始的8个字节；

注意：也可以使用DB块作为缓冲区，创建DB时请将块访问模式定义为“标准-与S7-300/400兼容”模式。

图3-4分配其它参数

3.2示例1：读取参数P2902[5]数值
将MB200~MB207的8个字节请求数据发送到变频器，变频器返回的响应数据保存在MW100~MB107的8个字节中。读取参数P2902[5]值的请求数据格式参考表2.2.1，变频器响应数据格式参考表2.2.2。
P2902参数范围在2000…3999之间，根据表2-1设置分区索引值为0x80。
PNU = 2902-2000 = 902（十进制）= 386 （十六进制）。
通过变量表模拟程序读取参数P2902[5] = 100.0，参考图3-4。

图3-4 S7-1200读P2902[5]参数

表3-1读取参数P2902[5]值的请求数据格式，PLC -> 变频器

PKW（*1个字）MW200			MW200 IND（*2个字）MW202		MW202 PWE（3个和4个字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(参数下标) （8bit）高字节	分区索引（8bit）低字节	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x1	0x386		0x05	0x80	0x0000	0x0000

表3-2读取参数P2902[5]值的响应数据格式，变频器 -> PLC

PKW（*1个字）MW200			IND（*2个字）MW202		PWE（3个和4个字）MD204
AK （4bit）	（1bit）	PNU（10bit）	子索引(参数下标) （8bit）高字节	分区索引（8bit）低字节	PWE1 （16bit）高字	PWE2 （16bit）低字
0x2	0x386		0x05	0x80	100.0(浮点数)

3.3示例2：修改参数P1121数值
将MB200~MB207的8个字节请求数据发送到变频器，变频器返回的响应数据保存在MW100~MB107的8个字节中。修改参数P1121值的请求数据格式参考表2.3.1，变频器响应数据格式参考表2.3.2。
P1121参数范围在0…1999之间，根据表2-1设置分区索引值为0x00。
PNU = 1121（十进制）= 461 （十六进制）。
通过变量表模拟程序修改参数P1121 = 5.0，参考图2-2。

图3-5 S7-1200写P1121参数

西门子CPUSR60