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希殿電氣技術（上海）有限公司
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變頻器6SL3210-1KE23-8AP1
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USS協議功能遵循主-從通信機制。主站根據USS站地址發(fā)請求報文訪問變頻器從站，從站返回應答報文。USS總線上zui多可以連接31個變頻器，***波特率57.6kbit/s（對于S7-200，只能達到19.2kbit/s）。
如何建立USS通信？
硬件*:
– 三芯屏蔽電纜，用于連接變頻器和主站。
– USS通信必須連接在主站的接口0。
– 電纜依次連接變頻器直到zui后一個
– 變頻器連接端子8 (P+), 9 (N-) 和 10 (M/0V)。
– 為了保證通信穩(wěn)定，在總線上***個和zui后一個節(jié)點需要安裝終端電阻。主站上，在端子P+和N-上安裝終端電阻。
–在SINAMICS G110變頻器上，通過前端的DIP開關設置終端電阻連接。.
*關于 SIMATIC S7-200:
– 在S7-200側，使用帶PROFIBUS連接頭的PROFIBUS電纜。
– 需要注意， 信號地和M (0V)端子已經在內部提供連接
– M (0V)端子應和S7-200的電源M (0V)端子連接。不允許把總線電纜的屏蔽用作M(0V)。
– S7-200側的終端電阻通過PROFIBUS連接頭上的撥碼開關進行設置。
– 更多詳細信息請參考S7-200系統(tǒng)手冊第11章。
如何調試和設置參數？
以和S7-200通信為例
G110 參數*:
總線電纜連接完畢后，需要在變頻器中設置USS參數。
請設置如下參數：總線地址(P2011 = 0-31)，波特率(P2010 = 7)，報文長度(P2012 = 2 / P2013 = 127)和報文監(jiān)控時間(P2014 = 根據現場系統(tǒng)要求設置)。以上操作可以通過選件操作面板或者免費的軟件調試工具STARTER完成。STARTER軟件能夠在PC機上運行，支持的系統(tǒng)為Windows NT/2000/XP Professional/Vista。如果通過PC連接組件連接，取下操作面板，在變頻器相同位置插上和面板相同尺寸的PC適配器即可。
*設置S7-200
S7-200 programming environment:
S7-200編程環(huán)境是使用Step7 Micro/WIN軟件。
同樣，請參考S7-200系統(tǒng)手冊第11章。
該軟件需要補充安裝一個協議庫，使其能通過USS協議控制變頻器。在軟件中新建一個項目，在指令->庫-> USS Protocol中調用USS通信的初始化和控制功能塊。
– 初始化功能塊"USS_INIT"設置S7-200的interface 0使用USS協議通信。
– 用控制模塊"USS_CTRL"發(fā)送控制字和速度設定值給變頻器?？刂谱值拿恳晃?mdash;—例如ON/OFF，反轉，故障應答——都是直接控制。其中，速度設定值用變頻器的參考頻率（參數P2000）進行換算。
在應答報文里，變頻器同時返回狀態(tài)字和變頻器實際運行頻率。這樣使得已經發(fā)生的報警和故障可以被識別，變頻器的運行狀態(tài)可以被診斷。對這兩個功能塊編程，就可以獨立控制總線上的變頻器，允許他們運行于不同的頻率設定值。
讀寫變頻器參數：
編程軟件還提供了6個附加功能塊進行讀寫操作——3個讀功能塊和3個寫功能塊。
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注意：
在SINAMICS G110的參數表里有三種不同的參數顯示方式：WORD/U16, DOUBLE/U32 and REAL/float。用戶應該根據不同的參數類型選擇相應的功能塊。當執(zhí)行一個寫操作時，需要關注變頻器的運行狀態(tài)。例如，有些參數諸如電機額定數據只能在調試模式下修改，而另外一些參數，諸如斜坡上升時間（加速時間）甚至可以在變頻器運行中修改。
SINAMICS G110 和USS 協議的可能應用
a)生成一個程序塊，描述所有特定應用的參數和值?？偩€地址使用一個S7-200計數器遞增，程序塊可以非常簡單的訪問所有總線上的G110。如果在以后需要更改參數，只要在程序塊里做相應的簡單修改就行，更改后的新值仍然可以寫入總線上的所有變頻器。通過寫操作，操作面板里存儲的參數也可以被裝載回變頻器里。如果參數被意外修改需要恢復，或者用戶定制的參數集需要重新載入，這個功能就很必要了。
b) 通過附加S7-200模塊，擴展通信能力，聯接到PROFIBUS, ASI-Bus, GSM, Ethernet（以太網）或者Internet。
S7-200的通信擴展選件允許SinamicsG110——作為Sinamics家族的zui小的變頻器——被集成到Siemens AG的“全集成自動化”（TIA）概念之中。
c)使用具有WEB 服務器功能的IT 模塊將定制的Java小應用程序保存到WEB 服務器，可以通過Ethernet（以太網）或 Internet瀏覽這些網頁。就可以實現變頻器的交互控制，也可以實現參數的讀寫。
d) 在S7-200上評估變頻器運行狀態(tài)。當發(fā)生故障時，相應的故障號通過參數讀出。并可以通過GSM或者Internet（）傳遞該故障。這樣用戶就能收到每個故障的詳細信息，并采取相應的防范措施。
問：如何解決G120變頻器使用二進制方式多段速在速度切換時DI觸點的動作配合不同步造成的速度波動？
答：可使用格雷二進制碼方式的多段速解決此問題。
配備CU240B/E-2 和PM240的G120變頻器具備多段速給定功能，多段速的給定分為兩種：直接給定和二進制給定。
在直接給定方式時，變頻器的zui終速度給定值是由zui多四個DI對應的速度值之和來決定的，此種應用多用于總的段速較少的情況下，例如只有4個固定速度，較少出現段速切換的速度波動。但是在選擇二進制方式給定時，往往會在換檔間隙出現設定值的波動，為此我們可以采用格雷碼二進制方式來避免這種波動。
在使用二進制給定時，變頻器zui多支持15個速度，在從0速到15速的切換過程中，變頻器可能需要同時改變變頻器多個DI的狀態(tài)。
以圖2-1所示的應用為例，配置三個DI輸入作為多段速信號源，除0速外，一共有7個段速。升速操作時需要從0速檔依次增加到7速檔，降速操作時，從7速檔依次降低至0速檔。
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圖2-1 多段速控制接線示例
使用二進制方式多段速的相關參數設置為：
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
正常升降速操作時，例如：從3檔（多段速DI狀態(tài)011）切換到4檔（多段速DI狀態(tài)100），多段速DI的三個位全都發(fā)生了變化，如果按圖1的接線方式，需要S1，S2，S3三個開關的狀態(tài)同時改變狀態(tài)。由于手動操作不可能*同時改變三個開關的狀態(tài)，此時在換擋的間隙如果有配合不嚴密，就會造成給定速度的波動。
此時的多段速切換波形如圖2-2所示：
圖2-2 普通二進制方式下的速度切換波形圖示
我們看到，多段速切換間隙會有波動，例如在3檔變4檔時，由于DI3，DI從1變?yōu)?，但是由DI5從0變?yōu)?沒有與DI3，DI4保持*同步，所以出現了瞬間的000狀態(tài)，速度設定值發(fā)生了波動，影響到負載驅動。6檔變5檔時，4檔變3檔時，以及2檔變1檔時也都出現了類似的波動情況。
為避免二進制方式的固定速度切換時出現的波動，我們可以使用各類二進制碼方式對速度進行給定。格雷二進制碼的特點是從0000~1111的依次步進時，每次只變化一個位。如表3-1所示為四位5二進制碼與格雷二進制碼的對照。
表3-1 四位二進制碼與格雷二進制碼對照表
| 十進制段速 | 自然二進制碼 | 格雷碼 |
| 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 |
如果我們引入格雷二進制碼方式，從3檔切換到4檔，就是從010切換到110，此過程只需要切換DI5的狀態(tài)即可，由于只改變了S3的狀態(tài)，因此不存在需要跟其他開關配合的問題，保證了速度不會產生波動。
此例使用各類二進制碼方式的多段速相關參數設置為：
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
使用格雷二進制碼的多段速切換狀態(tài)如圖3-1所示，看到段速的依次切換不再有突變。
圖3-1 格雷二進制碼方式多段速切換的波形圖
特別是在手動逐級切換速度的場合，使用各類二進制碼方式設計主令開關時序，可以提高設備速度平滑性。
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西門子變頻器是由德國西門子公司研發(fā)、生產、銷售的變頻器品牌，主要用于控制和調節(jié)三相交流異步電機的速度。并以其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術、低速高轉矩輸出、良好的動態(tài)特性、*的過載能力、創(chuàng)新的BiCo（內部功能互聯）功能以及*的靈活性，在變頻器市場占據著重要的地位。
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