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1、西门子变频器技术入门及实践-11刘长青 编著2020.511 变频器操作实践11.1变频变频器教学器教学实实践装置践装置11.2 实实践践1：G120变频变频器的安装及硬件接器的安装及硬件接线线11.3 实实践践2：对对G120变频变频器恢复安全出厂器恢复安全出厂设设置置11.4 实实践践3：对对G120变频变频器恢复出厂器恢复出厂设设置置11.5 实实践践4：使用操作面板：使用操作面板对对G120变频变频器器进进行基本行基本调试调试11.6实实践践5：使用：使用STARTER软软件件对对G120变频变频器器进进行基本操作行基本操作11.7实实践践6：对对G120变频变频器的器的I/O端子端子
2、进进行行设设置置11.8实实践践7：通：通过过PROFINET 通信方式通信方式访问访问G120变频变频器器11.9实实践践8：使用博途：使用博途软软件件实现变频实现变频器与器与PLC的的PN通信通信11.10实实践践9：通：通过过PN方式方式实现实现PLC对变频对变频器的控制器的控制11.11实实践践10：使用：使用PN方式方式实现变频实现变频器、器、PLC与触摸屏通信与触摸屏通信11.12实实践践11：触摸屏和：触摸屏和PLC对变频对变频器的就地器的就地/远远程控制程控制11.1变频器教学实践装置触摸屏G120变频器PLCG120变频器控制盒PLC控制盒端子排交流电机开关电源低压断路器（1
3、）变频器采用G120变频器，功率模块采用PM240-2型，控制单元选择CU240E-2PN型，变频器操作面板采用SIEMENS IOP智能操作面板。（2）PLC控制器PLC控制器为性价比较高的CPU1214C AC/DC/RLY型，它自身带14点DI输入，10点DO输出。（3）电动机精研90YS90DY22型电动机，电机外径90mm，功率90W，输出轴为圆轴，使用三相220V电源供电。供电频率50Hz时，电机电流为0.56A，额定转速为1300r/min，起动转矩为2000mNm，额定转矩为700 mNm；供电频率60Hz时，电机电流为0.48A，额定转速为1600r/min，起动转矩为160
4、0mNm，额定转矩为560 mNm。（4）触摸屏上海繁易公司的F007型号的7寸电容触摸屏。序号变频器端子符号设备1DI1SA10开关102DI2SA11开关113DI3SA12开关124DI4SA13开关135DI5SA14开关146DI6SB10按钮107AI1RP11旋钮（电位计）118AI2RP12旋钮（电位计）129DO1HL10指示灯1010DO2HL11指示灯1111DO3HL12指示灯12序号PLC信号类型符号地址设备1DISB0I0.0按钮02DISB1I1.0按钮13DISB2I1.1按钮24DISB3I1.2按钮35DISB4I1.3按钮46DISB5I1.4按钮57DI
5、SB6I1.5按钮68DISA1I0.1开关19DISA2I0.2开关210DISA3I0.3开关311DISA4I0.4开关412DISA5I0.5开关513DISA6I0.6开关614DISA7I0.7开关715AIRP1IW64旋钮（电位计）116AIRP2IW66旋钮（电位计）217DOHL0Q0.0指示灯018DOHL1Q0.1指示灯119DOHL2Q0.2指示灯220DOHL3Q0.3指示灯321DOHL4Q0.4指示灯422DOHL5Q0.5指示灯523DOHL6Q0.6指示灯624DOHL7Q0.7指示灯725DOHL8Q1.0指示灯826DOHL9Q1.1指示灯9变频器自带的
6、I/O设备PLC的I/O设备变频器硬件接线原理图PLC硬件接线原理图实践1：G120变频器的安装及硬件接线（1）观察变频器各组件外观，思考变频器工作原理。（2）记录变频器各组件的型号和订货号，记录电机铭牌参数。（3）完成变频器组件的安装。（4）完成变频器与电源及电机之间的硬件接线。（5）完成变频器控制单元模块与I/O设备的硬件接线。实践1 具体操作步骤1.连接电源线至变频器PM2.连接电机至变频器PM3.安装变频器控制单元4.安装操作面板实践2：对G120变频器恢复安全出厂设置（1）应用IOP智能操作面板菜单功能实现对G120变频器的安全功能恢复出厂设置。（2）应用IOP智能操作面板修改参数实
7、现对G120变频器的安全功能恢复出厂设置。任务1：使用IOP智能操作面板工具菜单的参数设置命令恢复安全出厂设置注意：接通变频器电源，执行恢复安全出厂设置后，变频器重新上电。任务2：通过操作面板修改参数的方法将安全功能恢复为出厂设置接通变频器电源p10=30，设置调试参数为参数复位p9761=0，设置安全功能密码p970=5，执行恢复安全出厂设置，并等待该参数变为0p971=1，保存参数，并等待该参数变为0重新上电，G120变频器的安全功能恢复为出厂设置。实践3：对G120变频器恢复出厂设置（1）应用IOP操作面板菜单功能实现对G120变频器恢复出厂设置。（2）应用IOP操作面板修改参数实现对G
8、120变频器恢复出厂设置。任务1：使用IOP智能操作面板工具菜单的参数设置命令恢复出厂设置注意：接通变频器电源，执行恢复出厂设置后，变频器重新上电。任务2：通过操作面板修改参数的方法将G120变频器恢复为出厂设置接通变频器电源p10=30，参数复位p970=1，执行恢复出厂设置，并等待该参数变为0重新上电，G120变频器将恢复至出厂设置。实践4：使用操作面板对G120变频器进行基本调试（1）通过IOP智能操作面板中的向导（2）通过IOP智能操作面板设置参数任务1：通过智能操作面板IOP中的向导对变频器进行基本调试设置完成后，给变频器断电，待所有指示灯均灭后，再重新上电。注意注意:如果在基本调试
9、设置中设置了电机数据检测，则首次按下电机启动键，变频器对电机进行数据检测，电机并不正常转动，按下停止键，结束电机数据检测。完成电机数据检测后，再按下启动键，电机才会正常转动。任务2：通过智能操作面板IOP设置参数对变频器进行基本调试接通变频器电源通过操作面板的旋钮和OK键，依次选择菜单-参数-根据编号搜索，找到需要设置的参数修改参数值变频器重新上电按下操作面板上的“HANG/AUTO”键，进入手动模式，利用启动键、旋钮、停止键对变频器进行基本调试参数号出厂值设置值说明P000313设定用户访问级为专家级P001001快速调试P0100050功率以KW表示，频率为50HzP0304230220电
10、动机额定电压（V）P03053.250.56电动机额定电流（A）P03070.750.09电动机额定功率（KW）P03105050电动机额定频率（Hz）P031101300电动机额定转速（r/min）P108000电动机运行的最低转速（r/min）P108215001500电动机运行的最高转速（r/min）P1517宏设置P130000V/f线性控制方式P190000电机检测和转速测量P1060105点动斜坡上升时间（s）P1061105点动斜坡下降时间（s）实践5：使用STARTER软件对G120变频器进行基本操作（1）使用STARTER软件新建一个项目。（2）实现STARTER软件与G12
11、0变频器之间的通讯。（3）应用STARTER软件实现G120变频器恢复出厂设置。（4）应用STARTER软件实现G120变频器基本调试。（1）使用STARTER软件新建项目使用一根配套的USB电缆将G120变频器USB接口连接至PC机的USB接口。打开STARTER软件，使用“Project”菜单下的“New”新建项目。（2）实现STARTER软件与G120变频器之间的通讯选择STARTER软件“Options”菜单下“Set PG/PC interface”选项，弹出“设置PG/PC接口”对话框，设置STARTER软件（PC机）和变频器之间的通讯。（3）应用STARTER软件实现G120变频
12、器恢复出厂设置通过在线寻找可访问节点，并在线上传变频器设备组态。点击工具条中的恢复出厂设置按钮，将G120变频器恢复出厂设置。（4）应用STARTER软件实现G120变频器基本调试展开左侧项目树生成的“Control_Unit”，双击“Configuration”，进入变频器组态界面进行组态。在项目树下展开在线的变频器，双击该变频器“Commissioning”下一级的“Control panel”，进入控制面板“Control panel”进行基本调试。调试结束后记得保存数据至变频器。实践6：对G120变频器的I/O端子进行设置（1）利用STARTER软件查询G120变频器参数。（2）修改变
13、频器I/O端子设置，应用双线制控制的方法2对电机控制。（3）利用G120变频器控制盒上的I/O设备进行操作，实现电机的正反转及启停操作。第1个控制指令（ON/OFF1正转）用于接通和关闭电机，并同时选择电机的正转；第2个控制指令（ON/OFF1反转）同样用于接通和关闭电机，但选择电机的反转；仅在电机静止时变频器才会接收新指令。双线制控制的方法双线制控制的方法2时序图时序图（1）利用STARTER软件查询G120变频器参数打开实践5中所创建的项目，使用STARTER软件完成对G120变频器的基本调试。进入离线状态，双击变频器设备下的“Expert list”，显示专家列表，查询需要的参数。（2）
14、修改变频器I/O端子设置应用双线制控制的方法2对电机控制设置p15=17，即设置双线制控制方法2控制电机启停及换向。设置p33300参数为“r722：Bit1”，将p33300参数与r722.1（DI1）互联，通过DI1所连接的开关控制正转。设置p33301参数设置为“r722：Bit2”，将p33301参数与r722.2（DI2）互联，通过DI2所连接的开关控制反转。编译、在线下载后，接通DI1开关，启动电机并正转，断开DI1开关，电机停止；接通DI2开关，启动电机并反转，断开DI2开关，电机停止。注意：如果在基本调试中设置了电机检测，则初次启动时需要执行电机检测。实践7：通过PROFINE
15、T 通信方式访问G120变频器（1）使用STARTER软件对变频器进行PN通信参数设置。变频器的p参数设置变频器的IP接口设置PG/PC通信接口设置（2）通过可访问节点验证编程器（PC机）与G120变频器的PN通信是否成功。（1）变频器p参数设置使用配套的USB电缆连接电脑与G120变频器，并设置PC机的IP地址。设置p15=7，即变频器通过现场总线控制。设置p922参数=1，即选择“1 Standard telegram 1,PZD-2/2”，通过标准报文1方式与PLC通信。（2）变频器IP接口设置离线模式下，通过双击项目树中变频器设备“Control_Unit”下的“Configurati
16、on”，进入变频器的“Configuration”标签页；点击该标签页中的“Interfaces”按钮，显示目前设置的PG/PC通信接口设置；点击“Commissioning interfaces”标签页右侧的“IP interface configuration”标签页，修改目标变频器的IP接口设置。保存、编译、在线下载项目至变频器。（3）PG/PC通信接口设置下载完成后，转至离线模式。将变频器断电，然后重新对变频器接通电源。使用一根PN网线，一端连接电脑网卡接口上，一端连接变频器的任一PN接口上。点击“Configuration”标签页中的“Interfaces”按钮，显示“Commiss
17、ioning interfaces”界面，在该界面中点击“Change”按钮，修改PG/PC通信接口设置。（4）PC机与变频器的PN通信验证通过可访问节点，验证PC机与变频器的PN通信是否成功。实践8：使用博途软件实现G120变频器与PLC的PN通信（1）对PLC进行通信参数设置（2）对G120变频器进行通信参数设置（3）下载组态至PLC，在线访问变频器（4）通过监控表实现PLC对G120变频器的启停控制及速度设定（1）对PLC进行通信参数设置使用STARTER软件，打开实践7项目，下载该项目并重启变频器，使设置的通信参数生效。即设置了G120变频器的设备名称，IP地址为192.168.0.2
18、，变频器的p参数p15=7，p922=1，即通过现场总线方式、标准报文1进行PN通信。使用1根PN网线将电脑连接至变频器的一个PN1接口；使用第2根PN网线，将其一端连接S7-1200PLC的CPU1214C的PN接口上，另外一端连接G120变频器的PN2接口中。打开博途（TIA Portal V13或V15）软件，创建项目，并切换至项目视图，添加PLC设备。设置PLC属性：IP地址、设备名称。（2）对G120变频器进行通信参数设置添加变频器并与PLC联接统一PN网络。设置变频器属性：IP地址、设备名称、报文格式、报文通信的I/O地址。（3）下载组态至PLC，在线访问变频器下载PLC设备组态至
19、实际PLC。在线分配变频器的设备名称和IP地址。（4）通过监控表实现PLC对G120变频器的控制使用监控表实现PLC对G120变频器的启停控制及速度设定。主设定值，即速度设定值，要经过标准化，变频器接收十进制有符号整数16384（16#4000）对应于100%的速度，接收的最大速度为32767（16#7FFF）对应于200%的速度。实践9：通过PN方式实现PLC对变频器的控制（1）完成实践8，应用PN网络实现PLC和变频器之间的网络通信。（2）对S7-1200 PLC进行编程，通过PLC控制盒上的I/O设备对电机进行控制：通过手动/自动模式选择开关选择手动模式或自动模式；手动模式下，通过点动向
20、前按钮和点动向后按钮实现电机的点动控制；自动模式下，通过正转启动按钮、反转启动按钮和停止按钮对电机进行连续正转、连续反转和停止控制；电机转速大小由旋钮进行调解；任何时候按下急停按钮，变频器和电机立即停止工作。手动模式、自动模式、电机正转、电机反转和电机停止的工作状态均由相应指示灯进行指示。（3）应用PLC监控表监视G120变频器对电机的启停、正反转及调速等控制。一根PN网线连接电脑至G120变频器的PN1接口，另一根PN网线连接CPU1214C 至G120变频器的PN2接口。完成实践8，即实现PLC和G120变频器的PN通讯。明确PLC控制任务，对PLC使用到的I/O设备进行地址分配。序号PL
21、C信号类型文字符号地址设备名称1DISB0I0.0急停按钮2DISA1I0.1手动/自动模式选择开关3DISB1I1.0正转启动按钮4DISB2I1.1反转启动按钮5DISB3I1.2停止按钮6DISB4I1.3点动正转按钮7DISS5I1.4点动反转按钮8AIRP2IW66调速旋钮9DOHL0Q0.0自动模式指示灯10DOHL1Q0.1手动模式指示灯11DOHL2Q0.2正转指示灯12DOHL3Q0.3反转指示灯13DOHL4Q0.4停止指示灯14DOHL7Q0.7急停指示灯通过手动/自动模式选择开关选择手动模式或自动模式；手动模式下，通过点动向前按钮和点动向后按钮实现电机的点动控制；自动模
22、式下，通过正转启动按钮、反转启动按钮和停止按钮对电机进行连续正转、连续反转和停止控制；电机转速大小由旋钮进行调解；任何时候按下急停按钮，变频器和电机立即停止工作；手动模式、自动模式、电机正转、电机反转、电机停止和急停的工作状态均由相应指示灯进行指示。添加变量表添加程序块：主程序OB1、手动子程序FC1、自动子程序FC2、急停子程序FC3。编程：主程序OB1、手动子程序FC1、自动子程序FC2、急停子程序FC3。急停子程序FC3自动子程序FC2主程序OB1手动子程序FC1保存并下载项目至PLC。打开“变量表_1”或通过监控表监视变量。根据I/O地址分配表，通过操作PLC操作面板上的按钮和开关，依
23、次测试手动模式下的点动正反转、调速和停止功能，测试自动模式下的连续正反转、调速和停止功能，测试各指示灯功能和急停功能。实践10：使用PN方式实现变频器、PLC与触摸屏通信（1）应用STATER软件和博途STEP7软件实现S7-1200PLC通过PN通信方式控制G120变频器（2）应用繁易触摸屏组态软件FStudio对触摸屏F007进行通信设置和画面组态（3）使用PN通信方式实现触摸屏通过PLC访问变频器（1）实现G120变频器和PLC的PN通信使用一根PN网线连接电脑至G120变频器的PN1接口，另一根PN网线连接CPU1214C 至G120变频器的PN2接口。所使用的电脑网卡的IP地址设置为
24、：192.168.0.100。使用IOP智能操作面板检查G120变频器的PN通信接口参数，如果不正确，可使用STARTER软件打开实践7项目，下载至变频器，并对变频器重新上电。设备名称“g120-cu240e-2pn”，IP地址“192.168.0.2”、子网掩码“255.255.255.0”参数p15=7（通过现场总线方式），参数p922=1（标准报文1进行PN通信）。应用博途软件打开实践9所做项目（PLC的IP地址：192.168.0.1，变频器：与实际一致），下载至PLC，实现实践9的功能，即通过PN网络实现PLC所连接的控制面板上的按钮和开关对G120变频器和电机的控制。为实现繁易触摸
25、屏与S7-1200 PLC之间的通信，还需要设置S7-1200 PLC的“保护”属性，并下载至PLC。（2）应用组态软件FStudio对触摸屏F007进行通信设置和画面组态打开繁易触摸屏F007的组态软件FStudio（版本V2.0，可从“上海繁易信息科技股份有限公司”官网上免费下载使用），点击“文件”菜单下的“新建工程”，创建触摸屏项目，并设置通信参数。组态触摸屏画面下载通信设置与画面组态至触摸屏：连接电脑与触摸屏，并接通F007触摸屏电源，点击工具条中“下载”按钮。USB方式：初次下载时，使用配套的USB电缆线，连接电脑至触摸屏F007的USB接口上。以太网方式：如果触摸屏已存在IP地址，
26、使用PN网线连接电脑和触摸屏。（3）使用PN通信方式实现触摸屏通过PLC访问变频器将G120变频器与电脑所连接的PN网线从电脑网卡接口拔出，并连接至触摸屏。即触摸屏连接G120变频器的PN1接口，而另一根PN网线仍然连接CPU1214C至G120变频器的PN2接口。如果触摸屏弹出提示窗口，显示通讯接口通讯超时，可能原因：变频器、PLC和触摸屏设备的通信参数不正确或硬件连接不通畅，检查各设备通信参数，尤其是IP地址，以及网线连接。检查无误后，将触摸屏F007设备重新上电。如果通信设置无误，则当电机停止时，触摸屏上的椭圆图形显示绿色，当电机运行时，触摸屏上的椭圆图形显示灰色。实践11：触摸屏和PL
27、C对变频器的就地/远程控制任务要求：通过PLC/HMI选择开关选择PLC就地控制模式或HMI远程控制模式，所有工作状态都有对应的指示灯进行指示；在PLC就地控制模式下，完成实践9任务要求；在HMI远程控制模式下，通过触摸屏的正转按钮、反转按钮和停止按钮实现自动模式下电机的正反转和停止控制，通过触摸屏上的调速控件调节电机转速，并监视工作状态。（1）完成实践10，即应用PN网络实现PLC、变频器、触摸屏之间的网络通讯。（2）在实践9（或10）基础上对S7-1200 PLC进行补充组态、编程及下载。（3）组态触摸屏。（4）通过触摸屏控制G120变频器（1）应用PN网络实现PLC、变频器、触摸屏之间的
28、通信完成实践10的功能，即通过PN网络实现PLC所连接的控制面板上的按钮和开关对G120变频器和电机的控制，触摸屏能与G120变频器通信。以下步骤均在实践10的基础上完成。I/O地址分配表再增加PLC就地/HMI远程模式SA2、PLC就地模式指示灯HL5、HMI远程模式指示灯HL6。变量表增加I/O变量以及与上位监控有关的变量。序号PLC信号类型文字符号地址设备名称1DISB0I0.0急停按钮2DISA1I0.1手动/自动模式选择开关3DISB1I1.0正转启动按钮4DISB2I1.1反转启动按钮5DISB3I1.2停止按钮6DISB4I1.3点动正转按钮7DISS5I1.4点动反转按钮8AI
29、RP2IW66调速旋钮9DOHL0Q0.0自动模式指示灯10DOHL1Q0.1手动模式指示灯11DOHL2Q0.2正转指示灯12DOHL3Q0.3反转指示灯13DOHL4Q0.4停止指示灯14DOHL7Q0.7急停指示灯15DISA2I0.2PLC就地/HMI远程模式选择开关16DOHL5Q0.5PLC就地模式指示灯17DOHL6Q0.6HMI远程模式指示灯（2）对S7-1200 PLC程序进行完善、补充并下载在实践10的博途软件项目基础上，再添加一个远程控制子程序FC4，并修改完善主程序OB1，保存并下载项目至PLC。主程序OB1远程控制子程序FC4变量名称PLC地址功能自动模式指示灯Q0.
30、0自动模式指示手动模式指示灯Q0.1手动模式指示正转指示灯Q0.2正转指示反转指示灯Q0.3反转指示停止指示灯Q0.4停止指示PLC就地模式指示灯Q0.5PLC就地模式指示HMI远程模式指示灯Q0.6HMI远程模式指示急停指示灯Q0.7急停指示上位正转启动位M100.0远程启动电机正转上位反转启动位M100.1远程启动电机反转上位停止位M100.2远程停止电机转动上位调速设定值MW102转速设定值转速实际值显示MW104转速实际值显示（3）组态触摸屏在实践10的FStudio软件项目基础上，重新组态触摸屏画面，保存并下载到触摸屏中。（4）通过触摸屏监控电机的启停、正反转及速度调节运行PLC，通
31、过触摸屏监视PLC就地模式、HMI远程模式、手动模式、自动模式、正转、反转、停止、急停等状态，点击“正转”、“反转”、“停止”按钮实现上位远程控制电机正转、反转或停止，可通过滑动块调节电机转速，可通过“数值显示”元件显示电机的实际转速。思考：在触摸屏画面中，如果希望速度设定和实际速度的数值显示的单位为“转/分钟”，如何实现？提示：变频器接收的主设定值，即速度设定值，最大值为32767（16#7FFF），对应200%的电机转速，16384（16#4000）对应于100%的速度。本章小结本章主要在一个简单的变频器教学装置（可自行设计）的基础上，按照初学者的学习规律，从简单到综合，介绍了11个G120变频器的实践操作。G120变频器的实践操作涉及安装与接线、恢复出厂设置、基本调试、I/O端子设置、PROFINET通信等方面，每个实践都有详细的操作步骤及注意事项。通过本章学习和实操，使初学者更加深入地理解教材中的各章内容，熟练地掌握对变频器的使用操作。