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重庆暑鸿自动化设备有限公司
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渝北区
更新时间
2020-07-07 04:00:04
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S120变频调速柜
S120变频调速柜
SINAMICS S120 变频调速柜是模块化柜机的重要组成部分，它适用于集中进线整流、公共直流母排馈电的多电机传动，典型应用于造纸机械、轧机、试验台或起重机等。它具有以下的设计理念：
---一代工业应用的变频调速柜
---运行可靠
---统一的硬件结构与接口
---减小产品复杂性
---同时可适应客户的特殊要求
SINAMICS S120变频调速柜具有以下特点：
---模块化柜机的重要组成部分
---适用于集中进线整流、公共直流母排馈电的多电机传动
---所有的传动组件采用清晰而紧凑地配置在的变频调速柜中
---丰富的选件，使具备很大的灵活性
SINAMICS S120变频调速柜是大功率传动公共直流母线应用的解决方案，它由以下部分组成：
带网侧元件的进线柜
---功率等级
------250 - 3200 A @ 3AC 380 - 480 V
------280 - 3200 A @ 3AC 500 - 690 V
---结构
------≤ 800A，主开关为刀熔开关
------> 800A，主开关为固定式断路器或式断路器
---三种类型
------匹配基本整流柜：选件L43
------匹配回馈整流柜：选件L44
------匹配有源整流柜：选件L42
整流柜包括以下类型
单相限运行的基本整流柜（BLM）
---200 - 900 kW @ 3AC 380 - 480 V
---250 -1500 kW @ 3AC 500 - 690 V
四象限运行的回馈整流柜（SLM）
---250 - 800 kW @ 3AC 380 - 480 V
---450 -1400 kW @ 3AC 500 - 690 V
四象限运行的有源整流柜（ALM+AIM）
---132 - 900 kW @ 3AC 380 - 480 V
---560 -1400 kW @ 3AC 500 - 690 V
逆变柜包括两种结构形式：
书本型逆变柜
---1.6 – 107 kW @ 3AC 380 - 480 V
装置型逆变柜
---1.6 – 800 kW @ 3AC 380 - 480 V
---75 – 1200 kW @ 3AC 500 - 690 V
用于制动运行的制动柜
---自动运行，只要连接到 DC 回路，无需外部控制电压
---制动柜配有冷却风扇，无需额外的通风措施
---需要外接制动电阻，制动电阻必须另外订制（防护等级IP20）
---制动功率
------500 - 1000 kW @ DC 510 - 720 V
------550 - 1100 kW @ DC 675 - 900 V
------650 - 1200 kW @ DC 890 - 1035 V
辅助电源柜 ：提供三组辅助电源：24V DC控制电源，单相230 V电源，单相380 - 690V装置风扇电源。
SINAMICS S120 变频调速柜具有丰富的选件，选件以附件的形式添加在每个调速柜的订货号的后面，出厂前都会预装在柜内或以附加柜的形式排列在旁边。其中常用的选件有：
---操作面板AOP30：K08
---编码器模块SMC10/20/30：K46/48/50
---控制单元CU320-2 DP/PN：K90/K95
---用于CU320-2性能扩展：K94
---带VPL的紧凑型dv/dt滤波器：L07
---输出电抗器：L08
---带VPL的dv/dt滤波器：L10
---带预充电回路的直流侧操作开关：L37
---25/125 kW制动单元：L61/L64
---50/250 kW制动单元：L62/L65
---防护等级IP21/23/43/54：M21/23/43/54
---直流母排（根据电流大小）：M80~M87
详细的变频调速柜选件列表，请参阅 产品目录D21.3.CN.2012——《S120 变频调速装置和变频调速柜》
关于S120变频调速柜的介绍，请参见视频《SINAMICS S120产品简介——柜机结构和选件》
相关文档：
产品样本：S120变频调速装置和变频调速柜 D21.3
设备手册：S120变频调速柜
面板调试
共有四种操作面板可供选择：
1.BOP（6SE6400-0BP00-0AA1）基本操作面板
2.BOP-2（6SE6400-0BE00-0AA1）基本操作面板（MM430）
3.AAOP（6SE6400-0AP00-0AB0）亚洲操作面板（支持中文）
4.AOP（6SE6400-0AP00-0AA1）英文操作面板
注意：MM420/440变频器可以使用BOP、AOP、AAOP调试，MM430变频器只能使用BOP-2调试。
BOP使用说明
BOP-2使用说明
参考文档
-
AAOP操作说明书
-
AOP操作说明书（英文）
面板使用常见问题：调试
STARTER 或者 DriveMonitor均可对MM420/430/440进行调试，STARTER是的驱动调试支持图形化界面显示，相比DriveMonitor更直观，使用该调试变频器。STARTER与MM4变频器可以通过下列接口建立连接：
1.RS232串口通讯：电脑使用RS232接口通过PC连接组件（6SE6400-1PC00-0AA0）与变频器通信；
2.RS485串口通讯：电脑使用RS485接口与变频器通信；
3.PROFIBUS通讯：电脑使用CP5512/CP5711等通讯处理器与变频器通信，变频器必须安装PROFIBUS通讯模板。使用PROFIBUS接口还支持不同网络间的路由功能，但需安装DriveES Basic。
注意：DriveMonitor只能使用RS232和RS485接口调试，无法使用PROFIBUS接口调试。下面通过示例演示如何使用STARTER通过PC连接组件连接MM440：
本例使用：STARTER 版本V4.3 ，MM440 版本V2.11，MM440站地址0。在创建连接前请先查看变频器版本和站地址，通过r0018参数查看版本号，P2011.0参数设置和查看站地址。
1.新建STARTER项目，“Insert single drive unit”添加单轴驱动器；
2.选择“Device family”= MICROMASTER 4，“Device”= MICROMASTER 440；
3.变频器版本2.11“Version”选择2.1x。使用PC连接组件通讯“Online access”选择 USS。设置变频器地址“Address”为0（P2011.1=0）。
4.配置PG/PC接口，选择菜单Options -> Set PG/PC interface…；5.“Access Point of the Application”选择S7ONLINE （STEP7）；
6.选择PC COM-Port（USS）项，S7ONLINE （STEP7）指向PC COM-Port（USS）；
7.“Properties”按钮打开COM端口属性配置页面；
8.选择通讯接口“Interface”= COM1（此处根据电脑实际使用COM口选择）；
9.自动检测变频器端口通讯速率，“Read”按钮；
10.如果检测到变频器会在该窗口显示出实际搜索到的波特率，如果搜索不到请检查通讯端口设置和通讯电缆连接是否正常；
11.将搜索到的波特率设置在此处；
12.在线按钮，打开目标驱动器选择页面；13.选择目标驱动器，MICROMASTER_440前复选框打勾；
14.选择接入点，选择S7ONLINE；
15.OK按钮；
16.如果建立连接会在STARTER状态栏中显示Online mode，项目树中MICROMASTER_440前会显示绿色的连接符号，双击项目树中“Expert list”打开列表即可查看并修改变频器参数；注：如需了解更详细的STARTER功能，请参考Help。
Modbus RTU 主站指令库
西门子在 Micro/WIN V4.0 SP5 中正式推出 Modbus RTU 主站协议库（西门子库指令）。
图 1. 西门子指令库（Micro/WIN V4.0 SP5）
使用 Modbus RTU 主站指令库，可以读写 Modbus RTU 从站的数字量、模拟量 I/O 以及保持寄存器。
要使用 Modbus RTU 主站指令库，须遵循下列步骤：
1.2 Modbus RTU 主站功能编程
1. 调用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序
使用 SM0.0 调用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化，并启动其功能控制：
图 2. 用 SM0.0 调用 Modbus RTU 主站初始化与控制子程序
各参数意义如下:
2. 调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求；
图 3. 调用Modbus RTU 主站读写子程序
各参数意义如下:
3. 在 CPU 的 V 数据区中为库指令分配存储区（Library Memory）
Modbus Master 指令库需要一个284个字节的全局 V 存储区。
1.3 关于 Modbus RTU 主站协议及地址
此为西门子正式推出的库指令说明资料。
在 Modbus RTU Master 协议和 PPI 协议之间切换：Modbus RTU Master 协议指令库使通信口工作在口下，此时不能与 Micro/WIN 通信。要在切换回 PPI 协议，可以：
Modbus RTU Master 协议库的 MBUS_CTRL 指令不需要很长的执行时间。MBUS_需要 1.11 ms 用于初始化，在后续的每个扫描周期中只占用 0.41 ms。
调用 MBUS_MSG 子程序会处理时间。大部分时间都用于 CRC 校验的计算。每读、写一个字的数据就需要 1.85 ms 扫描时间。数据多的情况下（读、写 120 字的数据），扫描时间大概会扩 222 ms。读操作的时间主要消耗在接收数据上；写操作的时间主要消耗在发送数据上。
通常 Modbus 地址由 5 位数字组成，包括起始的数据类型代号，以及后面的偏移地址。Modbus Master 协议库把的 Modbus 地址映射为所谓 Modbus 功能号，读写从站的数据。Modbus Master 协议库支持如下地址：
为了支持上述 Modbus 地址的读写，Modbus Master 协议库需要从站支持下列功能：
表 1. 需要从站支持的功能
数字量输出
功能 15：写多输出点
数字量输入
30001 - 39999
输入寄存器
保持寄存器
功能 16：写多寄存器单元
S7-200 通过 Modbus Master 和 Sle 协议库通信时，Modbus 地址和 S7-200 内存储区地址的 映射关系都类似。
Modbus 保持寄存器地址映射举例：
Modbus 数字量地址映射举例：
位地址（0xxxx 和 1xxxx）数据是以字节为单位打包读写。个字节中的有效位对应 Modbus 地址的起始地址。如下图所示：
图 4. 数字量地址映射举例
1.4 Modbus RTU 主站例程
为了更好地理解 Modbus 主站的编程，可参考下面的例程。
例子程序1: 多个MBUS_MSG指令轮询执行，
1.5 Modbus RTU 主站常问问题
Modbus RTU 主站库对 CPU 的版本确实有要求，CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01(即订货号为6ES721－23-0BA)，1.22 版本之前（包括 1.22 版本）的 S7-200 CPU 不支持。
Modbus 指令库使用的是 CPU 的口通信功能，工作在口下的通讯口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 编程通信监控。如果通信口都已经被占用，可以考虑：
Modbus 地址与 Modbus 的功能码是两个层次的概念。
根据 Modbus 通信协议，Modbus 数据的地址使用 0xxxx、1xxxx、3xxxx 和 4xxxx 的形式，分别表示数字量输出、数字量输入、模拟量输入等数据地址。在使用 S7-200 的指令库时，Modbus 数据地址与 S7-200 的 I/O 和数据存储区地址间有特定的对应关系。
有些设备表明它支持 Modbus RTU 通信协议，但也详细提供了读写数据的详细通信帧格式，其中包括如何 Modbus 站的地址，需要读写数据类型、长度等等。数据帧有特定字节指出此指令读写的数据类型和地址，此字节的数据内容即所谓"功能码"，如功能 1 读取单个/多个数字量输出点的值。
支持 Modbus 协议的设备或，使用时用户直接设置或看到的应当是 Modbus 数据地址。Modbus 地址所访问的数据，是通过各种"功能"读写而来。功能码是 Modbus 地址的底层。如果 Modbus 通信的一方提供的所谓 Modbus 协议只有功能码，则需要注意了解此功能号与 Modbus 地址间的对应关系。
通常 Modbus 协议的保持寄存器地址范围在 之间。对于多数应用来说已经够了。但有些 Modbus 从站把地址映保持寄存器区的地址过 9999 的部分。
Modbus Master 协议库支持过 9999 的保持寄存器地址。地址范围为 36。只需在调用 MBUS_MSG 子程序时给 Addr 参数赋相应的值即可，如 416768。
西门子PLC数据的存储格式为高位低存。举例：VD200中包含VW200和VW202，其中VW202是低字，VW200是高字。若第三方设备与西门子数据存储格式不同，是低位低存的，那么通信上来的数据就会存在错误，需要进行转换才能使用。编程的比较多样，针对双字中高低字的交换可以使用SWAP(字交换）指令，若是字节交换可以考虑循环移位指令。
不支持。S7-200自身的通信端口或其通信扩展模块均不支持 Modbus TCP、CANopen、DeviceNet 以及 BACnet 通信协议。
引起6号错误主要有两方面的原因：1.多个 MBUS_MSG 指令同时使能执行；2. Modbus库存储区中分配的建议地址区与编程中已使用的V存储区有重叠。
2Modbus RTU从站
2.1 CPU 上的通信口（Port0）支持 Modbus RTU 从站通信协议
S7-200 CPU上的通信口Port0可以支持Modbus RTU协议，成为Modbus RTU从站。此功能是通过S7-200的口通信实现，因此可以通过无线数据电台等慢速通信设备传输。
要实现Modbus RTU通信，需要STEP 7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的编程，而且须安装STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令库）。Modbus RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。
2.2 编程基本步骤：
检查Micro/WIN的版本，应当是STEP 7-Micro/WIN V3.2以上版本。
检查Micro/WIN的指令树中是否存在Modbus RTU从站指令库（图1），库中应当包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。如果没有，须安装Micro/WIN32 V3.2的Instruction Library（指令库）包；
图1. 指令树中的库指令
编程时使用SM0.1调用子程序MBUS_INIT进行初始化，使用SM0.0调用MBUS_SLAVE，并相应参数。关于参数的详细说明，可在子程序的局部变量表中找到；
图2. 调用Modbus RTU通信指令库
图中参数意义如下：
在CPU的V数据区中分配库指令数据区（Library Memory）；
如有必要，使用主站。
在图2的例子中，规定了 Modbus 保持寄存器区从 VB0 开始（HoldStart ＝ VB0），并且保持寄存器为1000个字（MaxHold＝1000），因保持寄存器以字（两个字节）为单位，实际上这个通信缓冲区占用了VB0～VB1999共2000个字节。因此分配库指令保留数据区时至少要从VB2000开始。当然保持区不一定要从VB0开始。
可到一些下载网站寻找类似，如 ModScan32 等。
2.3 Modbus RTU 从站地址与S7-200的地址对应
Modbus地址是以00001、30004之类的形式出现。S7-200内部的数据存储区与Modbus的0、1、3、4共4类地址的对应关系如下：
表2. Modbus地址对应表
其中T为S7-200中的缓冲区起始地址，即 HoldStart。
如果已知S7-200中的V存储区地址，推算Modbus地址的公式如下：
Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T为偶数
2.4 Modbus RTU 从站指令库支持的功能码
Modbus RTU 从站指令库支持特定的 Modbus 功能。访问使用此指令库的主站必须遵循这个指令库的要求。
表 3. Modbus RTU 从站功能码
2.5 Modbus RTU 从站例程
需要 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版打开
2.6 Modbus RTU 从站常见问题
没有关系。支持网络通信的通信协议必须有其自己的网络寻址规定。 Modbus 从站的地址只是它在 Modbus 网络上的地址，而通常所说的 S7-200 CPU 地址是 CPU 在西门子的 PPI 网络上的站地址。S7-200 CPU 的大部分通信功能都通过 PPI 网络完成，例如编程、网络读写通信等。
Modbus 地址与 Modbus 的功能码是两个层次的概念。
根据 Modbus 通信协议，Modbus 数据的地址使用 00xxx、10xxx、30xxx 和 40xxx 的形式，分别表示数字量输出、数字量输入、模拟量输入等数据地址。在使用 S7-200 的指令库时，Modbus 数据地址与 S7-200 的 I/O 和数据存储区地址间有特定的对应关系。
有些设备表明它支持 Modbus RTU 通信协议，但也详细提供了读写数据的详细通信帧格式，其中包括如何 Modbus 站的地址，需要读写数据类型、长度等等。数据帧有特定字节指出此指令读写的数据类型和地址，此字节的数据内容即所谓"功能码"，如功能 1 读取单个/多个数字量输出点的值。
支持 Modbus 协议的设备或，使用时用户直接设置或看到的应当是 Modbus 数据地址。Modbus 地址所访问的数据，是通过各种"功能"读写而来。功能码是 Modbus 地址的底层。如果 Modbus 通信的一方提供的所谓 Modbus 协议只有功能码，则需要注意了解此功能号与 Modbus 地址间的对应关系。
Modbus 指令库使用的是 CPU 的口通信功能，工作在口下的通讯口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 编程通信监控。如果通信口都已经被占用，可以考虑：
有些HMI使用Modbus RTU通信协议时，处理存储在数据保持寄存器中的实数（浮点数）的与西门子的实数保存格式不同。西门子的PLC遵循"高字节低地址、低字节高地址"的规律。
Modbus RTU的保持寄存器是以"字（双字节）"为单位，而一个实数需要4个字节（双字）表示。HMI在处理时可能会把保持寄存器的两个"字"互换位置，造成不能识别以西门子格式表示的实数。如果HMI一方无法处理这种实数，则可在S7-200 CPU中编程将存入数据缓冲区（保持寄存器区）的实数的高字和低字互换。
可能此使用了Modbus功能15（写多个离散量）或类似功能（功能 16）。S7-200从站协议遵守"以整字节地址边界（如Q0.0、Q2.0）开始、以8的整数倍为位个数"的规约。如果HMI未严格执行此规律就可能发生写入错误的情况。
S7-200可以支持上述，但是没有现成的指令库，需要用户自己编程。
使用指令库时，若编译后出现很多错误，一般是因为未库指令数据存储区。请参考相关条目。
可以。用户可以自己编程实现。
S7-200可以组成RS-485基础上的Modbus RTU网络。如果通信对象是不同的通信口，可能还需要转换。
参见：RS-485网络组成
3STEP 7-Micro/WIN 的指令库
STEP 7-Micro/WIN V4.0 以上版内部已经带有新的指令库，但在未安装西门子 Instruction Library 包的情况下，不能显示出来使用。
用户可以直接从下面西门子 Instruction Library 安装包：
的 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 版本支持以下几种西门子指令库：
可使CPU通信口 Port0 和 Port 1 支持与Micro-Master 3（MM3系列）和Micro-Master 4（MM4系列，如MM420、MM430、MM440等）、SINAMICS G110系列的USS通信控制，通过一些预先编好的子程序和中断程序，以方便地控制变频器的运行和读写其参数。
Micro/WIN V4.0的USS指令库现在已经针对西门子的Master Drive做了。
可使CPU通信口 Port0 支持Modbus RTU从站通信功能。
可使 CPU 通信口 Port 0 和 Port 1 支持 Modbus RTU 主站通信功能。
图1. 西门子库以浅蓝标表示（Micro/WIN V4.0 SP5）
从以下两种途径可以STEP 7-Micro/WIN指令库：
3.1 分配库指令数据区
调用STEP 7 - Mciro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令库）需要分配库指令数据区（Library Memory）。库指令数据区是相应库的子程序和中断程序所要用到的变量存储空间。
如果在编程时不分配库指令数据区，编译时会产生许多相同的错误（错误18）。
操作步骤（以Modbus RTU库指令为例）：
在指令树的Project（项目）中，以鼠标右键单击Program Block（程序块），在弹出的快捷菜单中选择Library Memory。如图2所示：
图2
在弹出的选项卡中设置库指令数据区，如图2所示：
图3.缺省情况下是从VB0开始，但因为与Modbus的保持寄存区冲突，所以手动改为VB2000。按"Suggest Address"按钮也可以自动分配。
3.2 添加指令库
步：在Micro/WIN的File（文件）菜单中选择Add/Remove Libraries...（添加/指令库）命令 ；或者在指令树的Libraries（指令库）分支上单击鼠标右键，选择Add/Remove Libraries...
图4. 选择添加/指令库命令
添加/对话框中将显示已经在本机的Micro/WIN中集成的用户自定义指令库。
图5. 已安装的库指令
步：按Add（添加）按钮，选择新定义的库文件路径。用户自定义库将自动添加到Micro/WIN指令树的Libraries分支下。
图6. 选择库文件
3.3 库指令
步：选择添加/指令库命令
图7. 选择命令
步：选中须卸载的库所对应的库文件，按Remove（）按钮
图8. 选中要的库指令文件
4RS-485网络
S7-200支持的PPI、MPI和PROFIBUS-DP协议通常以RS-485电气网络为硬件基础。
RS-485串行通信采用平衡传输，或者称为差动。平衡传输可以有效地传输中。
平衡采用一对导线，利用两根导线间的电压差传输传输。这两根导线被命名为A（TxD/RxD-）和B（TxD/RxD+）。当B的电压比A高时，认为传输的是逻辑"高"电平；当B的电压比A低时，认为传输的是逻辑"低"电平。能够有效工作的差动电压范围十分宽广，可以从零点几伏到接近十伏。
RS-485通信端口可以做到很高的通信速率，较长的通信距离，以及并联连接多个端口。
S7-200 CPU通信口的共模电压是12V。所以对于这类非隔离型的RS-485端口，保证通信口之间的地等电位非常重要，将它们连接在一起（并不是说一定要接地）。
S7-200中的RS-485端口是半双工的，不能同时发送和接收。
在S7-200中，选择的通信设备，可以做到波特率从1200到12M，单段距离1000m，单段站点32个的通信网络。通过中继器，RS-485电气网络还可以扩展通信距离，通信站点。详情请参考《S7-200手册》关于通信的专门一章。
虽然常见的RS-485通信器件在电气性能上基本一致，但物理接口却五花八门，没有统一的规定。
4.1 S7-200中的RS-485通信
在S7-200中，CPU上的通信口（编程口），以及EM277模块上的通信端口都是符合RS-485电气的。但它们也有所不同：
以下三种协议，都可以在RS-485的硬件基础上实现通信：
因此考察上述电气网络的通信时，我们应注意到它们都受RS-485网络电气基础的制约。上述网络所用的网络硬件基本一样。