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上海朕锌电气设备有限公司
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问：如何解决G120变频器使用二进制方式多段速在速度切换时DI触点的动作配合不同步造成的速度波动？
答：可使用格雷二进制码方式的多段速解决此问题。
配备CU240B/E-2 和PM240的G120变频器具备多段速给定功能，多段速的给定分为两种：直接给定和二进制给定。
在直接给定方式时，变频器的较终速度给定值是由较多四个DI对应的速度值之和来决定的，此种应用多用于总的段速较少的情况下，例如只有4个固定速度，较少出现段速切换的速度波动。但是在选择二进制方式给定时，往往会在换档间隙出现设定值的波动，为此我们可以采用格雷码二进制方式来避免这种波动。
在使用二进制给定时，变频器较多支持15个速度，在从0速到15速的切换过程中，变频器可能需要同时改变变频器多个DI的状态。
以图2-1所示的应用为例，配置三个DI输入作为多段速信号源，除0速外，一共有7个段速。升速操作时需要从0速档依次增加到7速档，降速操作时，从7速档依次降低至0速档。
图2-1 多段速控制接线示例
使用二进制方式多段速的相关参数设置为：
P1070= 1024
P1001= 50
P1002= 100
P1003= 200
P1004= 300
P1005= 400
P1006= 500
P1007= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5
正常升降速操作时，例如：从3档（多段速DI状态011）切换到4档（多段速DI状态100），多段速DI的三个位全都发生了变化，如果按图1的接线方式，需要S1，S2，S3三个开关的状态同时改变状态。由于手动操作不可能完全同时改变三个开关的状态，此时在换挡的间隙如果有配合不严密，就会造成给定速度的波动。
此时的多段速切换波形如图2-2所示：
图2-2 普通二进制方式下的速度切换波形图示
我们看到，多段速切换间隙会有波动，例如在3档变4档时，由于DI3，DI从1变为0，但是由DI5从0变为1没有与DI3，DI4保持完全同步，所以出现了瞬间的000状态，速度设定值发生了波动，影响到负载驱动。6档变5档时，4档变3档时，以及2档变1档时也都出现了类似的波动情况。
为避免二进制方式的固定速度切换时出现的波动，我们可以使用各类二进制码方式对速度进行给定。格雷二进制码的特点是从0000~1111的依次步进时，每次只变化一个位。如表3-1所示为四位5二进制码与格雷二进制码的对照。
表3-1 四位二进制码与格雷二进制码对照表
| 十进制段速 | 自然二进制码 | 格雷码 |
| 0 | 0000 | 0000 |
| 1 | 0001 | 0001 |
| 2 | 0010 | 0011 |
| 3 | 0011 | 0010 |
| 4 | 0100 | 0110 |
| 5 | 0101 | 0111 |
| 6 | 0110 | 0101 |
| 7 | 0111 | 0100 |
| 8 | 1000 | 1100 |
| 9 | 1001 | 1101 |
| 10 | 1010 | 1111 |
| 11 | 1011 | 1110 |
| 12 | 1100 | 1010 |
| 13 | 1101 | 1011 |
| 14 | 1110 | 1001 |
| 15 | 1111 | 1000 |
如果我们引入格雷二进制码方式，从3档切换到4档，就是从010切换到110，此过程只需要切换DI5的状态即可，由于只改变了S3的状态，因此不存在需要跟其他开关配合的问题，保证了速度不会产生波动。
此例使用各类二进制码方式的多段速相关参数设置为：
P1070= 1024
P1001= 50
P1003= 100
P1002= 200
P1006= 300
P1007= 400
P1005= 500
P1004= 600
P1016= 2
P1020= 722.3
P1021= 722.4
P1022= 722.5
使用格雷二进制码的多段速切换状态如图3-1所示，看到段速的依次切换不再有突变。
图3-1 格雷二进制码方式多段速切换的波形图
特别是在手动逐级切换速度的场合，使用各类二进制码方式设计主令开关时序，可以提高设备速度平滑性。
首先，对比S7-200 与 S7-200 SMART的硬件配置。如下表所示：
表1. S7-200 CPU参数
| CPU类型 | CPU 221 | CPU 222 | CPU 224 | CPU 224 XP | CPU 226 |
|---|---|---|---|---|---|
| 集成 DI/DO | 6/4 | 8/6 | 14/10 | 24/16 | |
| 集成 AI/AO | - | - | - | 2/1 | - |
| 较大 DI/DO/使用扩展模块的较大通道数 | - | 48/46/94 | 114/110/224 | 128/128/256 | |
| 较大 AI/AO//使用扩展模块的较大通道数 | - | 16/8/16 | 32/28/44 | ||
| 扩展模块数量 | - | 2 | 7 | ||
| 程序存储器 | 4 KB | 12 KB | 16 KB | 24 KB | |
| 用户存储器（V区） | 2 KB | 8 KB | 10 KB | ||
| 保持性 | 内部电容+电池 | ||||
| 高速计数器 | 4*30 KHz，其中2*20 KHz A/B计数器可用 | 6*30 KHz，其中4*20 KHz A/B计数器可用 | 4*30 KHz，2*20 KHz ，其中3*20 KHz+1*100 KHz A/B计数器可用 | 6*30 KHz，其中4*20 KHz A/B计数器可用 | |
| 通讯接口 RS485 | 1 | 2 | |||
| - PPI | 支持 | ||||
| - MPI | 支持 | ||||
| - 自由口（ASCII协议） | 支持 | ||||
| 以太网 S7 通讯 | - | 扩展CP 243-1实现 | |||
| DC 5V 总线电流 | - | 340 mA | 660 mA | 1000 mA | |
| DC 24V 传感器电源 | 180 mA | 280 mA | 400 mA | ||
| 尺寸 W * H * D (mm) | 90*80*62 | 120.5*80*62 | 140*80*62 | 196*80*62 | |
表2. S7-200 SMART CPU参数
| CPU类型 | SR20 | SR30 ST30 | SR40 ST40 | SR60 ST60 | CR40 | CR60 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 集成 DI/DO | 12/8 | 18/12 | 24/16 | 36/24 | 24/16 | 36/24 |
| 集成 AI/AO | - | - | - | - | - | - |
| I/O过程映像区 | DI：256 / DO：256 | |||||
| 模拟映像 | AI：56 / AO：56 | - | - | |||
| 扩展模块数量 | 6+1 （信号板） | - | - | |||
| 程序存储器 | 12 KB | 18 KB | 24 KB | 30 KB | 12 KB | |
| 用户存储器（V区） | 8 KB | 12 KB | 16 KB | 20 KB | 8 KB | |
| 保持性 | *保存 | |||||
| 高速计数器 | 4*200 KHz，其中2*100 KHz A/B计数器可用 | |||||
| 通讯接口 RS485 | 1+1 （信号板） | 1 | ||||
| - PPI | 支持 | |||||
| - MPI | 支持 | |||||
| - 自由口 （ASCII协议） | 支持 | |||||
| 以太网 S7 通讯 | 1 | |||||
| DC 5V 总线电流 | 1400 mA | - | ||||
| DC 24V 总线电流 | 300 mA | |||||
| 尺寸 W * H * D (mm) | 90*100*81 | 110*100*81 | 125*100*81 | 175*100*81 | 125*100*81 | 175*100*81 |
表3. S7-200 信号模块
| 模块类型 | 订货号 | 模块描述 |
|---|---|---|
| DI | 6ES7 221-1BF22-0XA8 | EM221：DI 8* 24V DC |
| 6ES7 221-1BH22-0XA8 | EM221：DI 8* 24V DC | |
| DO | 6ES7 222-1BF22-0XA8 | EM222：DO 8*24V DC |
| 6ES7 222-1HF22-0XA8 | EM222：DO 8*继电器 | |
| DI/DO | 6ES7 223-1BF22-0XA8 | EM223 ：DI 4* DC 24V / DO 4* DC 24V |
| 6ES7 223-1HF22-0XA8 | EM223 ：DI 4* DC 24V / DO 4* 继电器 | |
| 6ES7 223-1BH22-0XA8 | EM223 ：DI 8* DC 24V / DO 8* DC 24V | |
| 6ES7 223-1PH22-0XA8 | EM223 ：DI 8* DC 24V / DO 8* 继电器 | |
| 6ES7 223-1BL22-0XA8 | EM223 ：DI 16* DC 24V / DO 16* DC 24V | |
| 6ES7 223-1PL22-0XA8 | EM223 ：DI 16* DC 24V / DO 16* 继电器 | |
| 6ES7223-1BM22-0XA8 | EM223 ：DI 32* DC 24V / DO 32* DC 24V | |
| 6ES7223-1PM22-0XA8 | EM223 ：DI 32* DC 24V / DO 32* 继电器 | |
| AI | 6ES7 231-0HC22-0XA8 | EM231：4* AI |
| 6ES7 231-0HC22-0XA8 | EM231：8* AI | |
| 6ES7 231-7PB22-0XA8 | EM231：2* RTD | |
| 6ES7 231-7PD22-0XA8 | EM231：4* TC | |
| AO | 6ES7 232-0HB22-0XA8 | EM232：2* AO |
| AI/AQ | 6ES7 235-0KD22-0XA8 | EM235：4* AI/1* AO |
表4. S7-200 SMART 信号模块
| 模块类型 | 订货号 | 模块描述 |
|---|---|---|
| DI | 6ES7 288-2DE08-0AA0 | EM DE08：DI 8* 24V DC |
| DO | 6ES7 288-2DT08-0AA0 | EM DT08：DO 8*24V DC |
| 6ES7 288-2DR08-0AA0 | EM DR08：DO 8*继电器 | |
| DI/DO | 6ES7 288-2DT16-0AA0 | EM DT16：DI 8* 24V DC/DO 8*24V DC |
| 6ES7 288-2DR16-0AA0 | EM DR16：DI 8* 24V DC/DO 8*继电器 | |
| 6ES7 288-2DT32-0AA0 | EM DT32：DI 16* 24V DC/DO 16*24V DC | |
| 6ES7 288-2DR32-0AA0 | EM DT32：DI 16* 24V DC/DO 16*继电器 | |
| AI | 6ES7 288-3AE04-0AA0 | EM AE04：4* AI |
| 6ES7 288-3AE08-0AA0 | EM AE08：8* AI | |
| 6ES7 288-3AR02-0AA0 | EM AR02：2* RTD | |
| 6ES7 288-3AR04-0AA0 | EM AR04：2* RTD | |
| 6ES7 288-3AT04-0AA0 | EM AT04：4* TC | |
| AQ | 6ES7 288-3AQ02-0AA0 | 2* AO |
| 6ES7 288-3AQ04-0AA0 | 4* AO | |
| AI/AO | 6ES7 288-3AM03-0AA0 | 2* AI/1* AO |
| EM232 | 6ES7 288-3AM06-0AA0 | 4* AI/2* AO |
| EM235 | 6ES7 235-0KD22-0XA8 | 4* AI/1* AO |
表5. 其他卡件
| S7-200 | S7-200 SMART | |
|---|---|---|
| DP | EM277 | DP01 |
| CP | CP243-1 | - 已集成 |
| 电池卡 | BC293 | SB BA01（仅保持时钟） |
| 运动控制模块 | EM253 | - 已集成 |
从以上表格可以看出，S7-200 SMART 增加了本体集成 I/O，功能更灵活，性能更好，而且，S7-200 SMART模块接线方式与 S7-200一致，如下图所示：
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图1. S7-200 与 S7-200 SMART 数字量输入/输出接线图
图2，S7-200 与 S7-200 SMART 模拟量输入/输出接线图
由上图可见，S7-200 与S7-200 SMART 接线方式基本一致。
以下S7-200 224XP CPU移植举例来看，如何从硬件配置到软件编程的移植
移植举例，如下表所示：
表6. S7-200 移植到 S7-200 SMART 对照表
| 类型 | S7-200 | S7-200 SMART |
|---|---|---|
| CPU | 224XP：6ES7 214-2AD23-0XB8 | ST30：6ES7 288-1ST30-0AA0 |
| 供电电源 | DC 24V | DC 24V |
| 程序存储器 | 16 KB | 18 KB |
| 用户存储器（V区） | 10 KB | 12 KB |
| 集成DI/DO | DI：14/DO：10 | DI：18/DO12 |
| 扩展DI/DO | EM223：6ES7 223-1BH22-0XA0 DI：8/DO：8 | EM DT16：6ES7 288-2DT16-0AA0 DI：8/DO：8 |
| DI/DO通道总数 | DI：24/DO：18 | DI：26/DO：20 |
| 集成AI/AO | AI：2（±10 V）/AO：1 | EM AE04：6ES7 288-3AE04-0AA0 AI：4 |
| 扩展AI/AO | EM235：6ES7 235-0KD22-0XA8 AI：4/AO：1 | EM AM06：6ES7 288-3AM06-0AA0 AI：4/AO：2 |
| AI/AO通道总数 | AI：6/AO：2 | AI：8/AO：2 |
| 热电偶 （TC） | EM231：6ES7 231-7PD22-0XA8 4*TC | EM AT04：6ES7 288-3AT04-0AA0 4*TC |
| 热电阻 （RTD） | EM231：6ES7 231-7PB22-0XA8 2*RTD | EM AR02：6ES7 288-3AR02-0AA0 2*RTD |
| 以太网口 | CP243-1：6GK7 243-1EX01-0XE0 | 集成 |
| RS485通讯口 | 集成：2个 | 集成：1个+CB CM01：6ES7 288-5CM01-0AA0 |
| DP 从站通讯 | EM277：6ES7 277-0AA22-0XA0 | DP01：6ES7 288-7PD01-0AA0 |
| 模块总数 | 6 | 6+1 |
注意：以上表格仅用于举例说明 S7-200 移植到S7-200 SMART着重点，非工程实际应用
以下为S7-200 安装组态步骤：
步骤1：安装
图3. S7-200安装方式
步骤2：AI 模块拨码设置
表7. EM235 拨码设置
| 单极性 | 满量程输入 | 分辨率 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
SW1 | SW2 | SW3 | SW4 | SW5 | SW6 | ||
| ON | OFF | OFF | ON | OFF | ON | 0 - 50 mV | 12.5μV |
| OFF | ON | OFF | ON | OFF | ON | 0 - 100 mV | 25μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | ON | ON | 0 - 500 mV | 125μV |
| OFF | ON | OFF | OFF | ON | ON | 0 - 1 V | 250μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | OFF | ON | 0 - 5 V | 1.25mV |
| 0 - 20 mA | 5μA | ||||||
| OFF | ON | OFF | OFF | OFF | ON | 0 - 10 V | 2.5mV |
| 双极性 | 满量程输入 | 分辨率 | |||||
| SW1 | SW2 | SW3 | SW4 | SW5 | SW6 | ||
| ON | OFF | OFF | ON | OFF | OFF | ±25 mV | 12.5μV |
| OFF | ON | OFF | ON | OFF | OFF | ±50 mV | 25μV |
| OFF | OFF | ON | ON | OFF | OFF | ±100 mV | 50μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | ON | OFF | ±250 mV | 125μV |
| OFF | ON | OFF | OFF | ON | OFF | ±500 mV | 250μV |
| OFF | OFF | ON | OFF | ON | OFF | ±1 V | 500μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | ±2.5 V | 1.25mV |
| OFF | ON | OFF | OFF | OFF | OFF | ±5 V | 2.5 mV |
| OFF | OFF | ON | OFF | OFF | OFF | ±10 V | 5 mV |
表8. EM231 2*RTD模块拨码
RTD Type and Alpha1 | SW1 | SW2 | SW3 | SW4 | SW5 | RTD Type and Alpha1 | SW1 | SW2 | SW3 | SW4 | SW5 |
100Ω Pt 0.003850 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100Ω Pt 0.003902 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
200Ω Pt 0.003850 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 200Ω Pt 0.003902 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
500Ω Pt 0.003850 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 500Ω Pt 0.003902 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1000Ω Pt 0.003850 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1000Ω Pt 0.003902 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
100Ω Pt 0.003920 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | SPARE | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
200Ω Pt 0.003920 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 100Ω Ni 0.00672 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
500Ω Pt 0.003920 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 120Ω Ni 0.00672 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
1000Ω Pt 0.003920 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1000Ω Ni 0.00672 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
100Ω Pt 0.00385055 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 100Ω Ni 0.006178 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
200Ω Pt 0.00385055 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 120Ω Ni 0.006178 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
500Ω Pt 0.00385055 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1000Ω Ni 0.006178 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1000Ω Pt 0.00385055 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 10000Ω Pt 0.003850 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
100Ω Pt 0.003916 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 10Ω Cu 0.004270 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
200Ω Pt 0.003916 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 150Ω FS Resistance | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
500Ω Pt 0.003916 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 300Ω FS Resistance | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1000Ω Pt 0.003916 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 600Ω FS Resistance | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
图4. EM231 RTD 模块拨码设置
图5. EM231 TC 模块拨码设置
步骤3：寻址
方式1：S7-200 的地址连续，可按照模块的安装次序分配地址
方式2：可通过查看菜单“PLC”>“信息” 查看模块起始地址，如下图所示：
图6. S7-200 PLC 信息
以下为S7-200 SMART 安装组态步骤：
步骤1：安装
图7. S7-200 SMART 安装步骤
步骤2：硬件组态及寻址
图8. S7-200 SMART 模块组态
步骤3：模块设置
图9. SB CM01 组态
图10. EM AE04 组态
注：EM AE04 的设置以2个通道为一组设置
图11. EM AM06 组态
注：
输入通道设置与EM AE04 相同；
输出通道0 与通道1 替代值设置为一组
选择不同的输出类型，通道诊断的报警设置不同，如下表
表9. EM AM06 输出通道报警
| 电压 | 电流 | |
|---|---|---|
| **出上限 | √ | √ |
| **出下限 | √ | √ |
| 断线 | x | √ |
| 短路 | √ | x |
图12. EM AR02 模块组态
图13. EM AT04 模块组态
注：参考点设置仅在检测热电偶时有效
以模拟量转换加上下限报警的程序为例：输入信号4~20mA；输出信号4~20mA
步骤1：STEP 7-MicroWIN SMART 打开S7-200 程序，如下图所示：
图14. S7-200 SMART 编程界面
步骤2：添加硬件及组态，如下图所示：
图15. S7-200 SMART 组态界面
1,添加当前组态
2,修改通道属性
步骤3：修改程序
1，修改程序的硬件输入/输出地址；
2，模拟量量程替换：
S7-200 ：0~20mA：0~32000；4~20mA：6400~32000
S7-200 SMART：0~20mA：0~27648；4~20mA：5530~27648
图16. 修改硬件地址
图17. 修改程序段
步骤4：修改断电保持区域、修改安全等级及CPU上电运行模式
图18. 修改断电保持、密码、CPU上电模式
1 V90概述
SINAMICS V90是西门子推出的一款小型、高效便捷的伺服系统。对于V90的制动控制，所有的驱动模块都集成了内置制动电阻，可消耗掉再生的能量以确保驱动系统能够快速停止。若使用内置制动电阻，在制动过程中动报警 A52901（制动电阻达到报警阈值）和 A5000（驱动散热片过热），说明内部制动电阻制动能量不足，则需要订购外部制动电阻。
2 制动电阻信息
内置制动电阻的信息如表2-1所示。
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