S7-1200/1500 PLC如何控制SINAMICS V90实现速度控制？

通常伺服系统有三种基本控制模式，即速度控制模式、位置控制模式和转矩控制模式。其中速度控制模式相对简单，主要有数字量输入端子的速度控制、模拟量输入端子速度控制和通信速度控制，类似于变频器的速度控制。

PN版本伺服系统只有速度控制模式和位置控制模式，不支持数字量输入端子的速度控制、模拟量输入端子速度控制。

PLC与SINAMICS V90伺服驱动系统通信实现了速度控制，减少了硬接线控制信号线，这种方案越来越多被工程实践采用。

S7-1200通过PROFINET现场总线与SINAMICS V90伺服驱动系统通信实现速度控制有三种方案，分别是：

（1）使用标准报文和工艺对象（TO），对SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。这种方法与TO位置控制类似。

（2）S7-1200通过I/O地址控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。

（3）S7-1200通过FB285 函数块块控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。首先介绍S7-1200 PLC通过I/O地址控制SINAMICS V90伺服驱动系统实现速度控制。

用一台HMI和CPU 1211C/CPU 1511-1 PN对SINAMICS V90伺服驱动系统通过PROFINET进行无级调速和正、反转控制。要求设计解决方案，并编写控制程序。

1．软硬件配置

1）1套TIA Portal V18。

2）1套SINAMICS V90 PN伺服驱动系统。

3）1台CPU 1211C/CPU 1511-1 PN。

以CPU 1211C为控制器的原理图如图1所示，以CPU 1511-1 PN为控制器的原理图如图2所示，CPU 1211C的PN接口（X1P1）与SINAMICS V90伺服驱动器PN接口（X150）之间用专用的以太网屏蔽电缆连接。网线为直通线，即正连接。CPU 1511-1 PN的PN口是P1口或P2口均可。

图1 例1以CPU 1211C为控制器的原理图

图2 例1以CPU 1511-1 PN为控制器的原理图

2．硬件组态

（1）新建项目“PN_1211C”，如图3所示，在项目树中单击“设备”→“PN_1211C”→“设备和网络”→“设备视图”，在硬件目录中，单击“CPU”→“CPU 1211C AC/DC/Rly”→“6ES7 211 -1BE40-0XB0”，并将其拖拽到“设备视图”界面中相应的位置。

图3 新建项目

（2）配置PROFINET接口。在“设备视图”界面中选中“CPU1211C”的图标，打开“属性”选项卡，单击“常规”→“PROFINET接口[X1]”→“以太网地址”，单击“添加新子网”按钮，新建PROFINET网络，如图4所示。

图4 配置PROFINET接口

（3）安装GSD文件。一般TIA Portal软件中没有安装GSD文件时，无法组态SINAMICS V90伺服驱动器，因此在组态伺服驱动器之前，需要安装GSD文件（若已安装了GSD文件，则忽略此步骤）。

（4）配置SINAMICS V90伺服驱动器。展开右侧的硬件目录，选中“其他现场设备”→“PROFINET IO”→“Drives”→“SIEMENS AG”→“SINAMICS”→“SINAMICS V90…”，拖拽“SINAMICS V90”到“网络视图”界面中相应的位置，如图5所示。在图6中，单击“网络视图”界面中PLC_1 CPU 1211C模块的绿色标记（PLC的PROFINET接口）处并按照鼠标左键不放，拖拽到SINAMICS V90模块的绿色标记（SINAMICS V90的PROFINET接口）处，松开鼠标左键。

图5 配置SINAMICS V90伺服驱动器（1）

图6 配置SINAMICS V90伺服驱动器（2）

（5）配置通信报文。选择并双击SINAMICS V90模块，切换到SINAMICS V90的设备视图，单击硬件目录中的“子模块”（Submodules）→“标准报文1，PZD2/2”（Standard telegram 1 PZD2/2），并拖拽到如图7所示位置。

图7 配置通信报文

注意：PLC侧选择标准报文1，那么伺服驱动器侧也要选择报文1。标准报文1的控制字是QW78，主设定值是QW80。这里“78…81”代表QB78~QB81共4个字节，也就是QW78和QW80共2个字。

3．分配SINAMICS V90的名称和IP地址

在“设备视图”界面中选择SINAMICS V90模块，在“属性”选项卡中，单击“常规”→“PROFINET接口”，查看IP地址和PROFINET设备名称，如图8所示。

图8 组态SINAMICS V90的名称和IP地址

如果使用V-ASSISTANT软件调试，分配SINAMICS V90的名称和IP地址可以在V-ASSISTANT软件中进行，如图9所示，将PN站的IP地址和PN站名称修改成与TIA Portal软件中组态时（见图8）一致，单击“保存并激活”按钮，确保TIA Portal软件中组态时的SINAMICS V90的PROFINET设备名称和IP地址与实际一致。当然还可以使用TIA Portal软件、PRONETA软件分配SINAMICS V90的名称和IP地址。

图9 分配SINAMICS V90的名称和IP地址

分配伺服驱动器的名称和IP地址对于成功通信是至关重要的，初学者往往会忽略这一步，导致通信不成功。

再次强调：读者在调试PLC与G120/S120/V90通信时，若变频器的BF、LINK或者COM（总线故障）等为红色，或者PLC上的BF、ERROR灯为红色，应首先检查变频器的组态名称和IP地址与实际的是否一致，若不一致，则必须修改为一致。

4．设置SINAMICS V90的参数

设置SINAMICS V90的参数十分关键，否则通信是不能正确建立。SINAMICS V90参数见表1。

表1 SINAMICS V90参数

注意：本例的伺服驱动器设置的是标准报文1，与S7-1200 PLC组态时选用的报文是一致的（必须一致），否则可能不能建立通信。

5．编写程序

编写OB100中的初始化程序如图10所示。

图10 OB100中的初始化程序

编写FC1控制程序如图11所示，程序段1的功能是设定转速，程序段2的功能是起停控制。

编写OB1中的主程序，如图12所示，程序解读如下：

程序段1：正转控制，当处于停机状态时，按下正转起动按钮，电动机正转。

程序段2：反转控制，当处于停机状态时，按下反转起动按钮，电动机反转。

程序段3：停止控制，按下停止按钮，发出16#47E的停机命令，并且发出转速为0的设定值，电动机停机。

图12 OB1中的主程序

以CPU 1511-1PN为控制器的组态和程序与以CPU 1211C的类似。