1、2022-8-81S7-200S7-200西门子西门子PLCPLC基础教程基础教程2022-8-822022-8-8210.1 10.1 变频器简介变频器简介 对设备来讲，使用变频器的目的总的来说有以下3个重要原因。（1）对电动机实现节能。（2）对电动机实现调速。（3）对电动机实现软启动、软制动。2022-8-832022-8-8310.2.1 西门子变频器的基本操作面板 利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作，如正反转、点动等运行。MM440变频器有两种操作面板：基本操作面板BOP、高级操作板AOP，基本操作面板如图10-1所示。基本操作面板各按键所代表的功能如表
2、10-1所示。10.2 西门子变频器MM440图图10-1 BOP基本操作面板基本操作面板2022-8-842022-8-84显示显示/按钮按钮功能功能功能的说明功能的说明 状态显示状态显示LCD显示变频器当前的设定值显示变频器当前的设定值 启动变频器启动变频器按此键启动变频器。默认值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操按此键启动变频器。默认值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操作有效，应设定作有效，应设定P0700=1 停止变频器停止变频器OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车。为了允：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车。为了允许此键操作，应设定许此键操作，应设定P
3、0700=1。OFF2：按此键两次（或一次，但时间：按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。此功能总是较长）电动机将在惯性作用下自由停车。此功能总是“使能使能”的的 改变电动机的转动方向改变电动机的转动方向按此键可以改变电动机的转动方向。默认值运行时此键是被封锁的，按此键可以改变电动机的转动方向。默认值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定为了使此键的操作有效，应设定P0700=1 电动机点动电动机点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机启动，并按预设定的点在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机启动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车动频率
4、运行。释放此键时，变频器停车 功能功能此键用于浏览辅助信息变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按此键用于浏览辅助信息变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动下此键并保持不动2s s，将轮流显示直流回路电压、输出电流、输出频，将轮流显示直流回路电压、输出电流、输出频率、输出电压率、输出电压 访问参数访问参数按此键即可访问参数按此键即可访问参数 增加数值增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值按此键即可增加面板上显示的参数数值 减少数值减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值按此键即可减少面板上显示的参数数值表表10-1BOP基本操作面板上的按钮功能基本操作面板上的按钮功能2
5、022-8-852022-8-85 用基本操作面板(BOP)可以修改任何一个参数。修改参数的数值时，BOP有时会显示“busy”，表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。在默认设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用BOP进行控制，需要将参数设置为P07001，P10001。下面就以设置P1000=1的过程为例，来介绍通过基本操作面板(BOP)修改设置参数的流程，如表10-2所示。2022-8-862022-8-86操作步骤操作步骤BOPBOP显示结果显示结果1 1按按 键，访问参数键，访问参数 2 2按按 键，直到显示键，直到显示P1000P1000 3 3按按 键，直到显示键，直
6、到显示in000in000，即，即P1000P1000的第的第0 0组值组值 4 4按按 键，显示当前值键，显示当前值2 2 5 5按按 键，达到所要求的值键，达到所要求的值1 1 6 6按按 键，存储当前设置键，存储当前设置 7 7按按 键，显示键，显示r0000r0000 8 8按按 键，显示频率键，显示频率表表10-2 基本操作面板（基本操作面板（BOP）修改设置参数流程）修改设置参数流程2022-8-872022-8-87 通过变频器操作面板设置可实现对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。1变频器与电机的连接变频器与电机的连接 MM440变频器与电机接线如图10-2所示，检查电路正确
7、无误后，合上主电源开关QS。2参数设置参数设置（1）恢复出厂值设置（2）设置电动机参数10.2.2 通过基本操作面板控制电机运行图图10-2 变频器与电动机的接线变频器与电动机的接线2022-8-882022-8-88参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说明说明P0003P00031 11 1设定用户访问级为标准级设定用户访问级为标准级P0010P00100 01 1快速调试快速调试P0100P01000 00 0功率以功率以kWkW表示，频率为表示，频率为50Hz50HzP0304P0304230230380380电动机额定电压（电动机额定电压（V V）P0305P03053.253.253
8、.73.7电动机额定电流（电动机额定电流（A A）P0307P03070.750.751.51.5电动机额定功率（电动机额定功率（kWkW）P0310P031050505050电动机额定频率（电动机额定频率（HzHz）P0311P03110 014001400电动机额定转速（电动机额定转速（r/minr/min）表表10-3电动机参数设置电动机参数设置2022-8-892022-8-89（3）设置面板操作控制参数参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说明说明P0003P00031 11 1设用户访问级为标准级设用户访问级为标准级P0010P00100 00 0正确地进行运行命令的初始化正确地进行
9、运行命令的初始化P0004P00040 07 7命令和数字命令和数字I/OI/OP0700P07002 21 1由键盘输入设定值（选择命令源）由键盘输入设定值（选择命令源）P0003P00031 11 1设用户访问级为标准级设用户访问级为标准级P0004P00040 01010设定值通道和斜坡函数发生器设定值通道和斜坡函数发生器P1000P10002 21 1由键盘（电动电位计）输入设定值由键盘（电动电位计）输入设定值P1080P10800 00 0电动机运行的最低频率电动机运行的最低频率(Hz)(Hz)P1082P108250505050电动机运行的最高频率电动机运行的最高频率(Hz)(Hz
10、)P0003P00031 12 2设用户访问级为扩展级设用户访问级为扩展级P0004P00040 01010设定值通道和斜坡函数发生器设定值通道和斜坡函数发生器P1040P10405 52020设定键盘控制的频率值设定键盘控制的频率值(Hz)(Hz)P1058P10585 51010正向点动频率正向点动频率(Hz)(Hz)P1059P10595 51010反向点动频率反向点动频率(Hz)(Hz)P1060P106010105 5点动斜坡上升时间（点动斜坡上升时间（s s）P1061P106110105 5点动斜坡下降时间（点动斜坡下降时间（s s）表表10-4面板基本操作控制参数面板基本操作控
11、制参数2022-8-8102022-8-810 3变频器运行操作变频器运行操作（1）变频器启动（2）正反转及加减速运行（3）点动运行（4）电动机停车2022-8-8112022-8-811 10.3.1 PLC与变频器在料车控制系统中的应用与变频器在料车控制系统中的应用10.3 PLC与变频器的应用图图10-3 料车速度运行曲线料车速度运行曲线2022-8-8122022-8-812 1MM440变频器的多段速控制功能及参数设置变频器的多段速控制功能及参数设置（1）直接选择（P0701-P0706=15）在这种操作方式下，一个数字输入选择一个固定频率，如果有几个固定频率输入同时被激活，选定的频
12、率是端子频率的总和，端子与参数设置对应如表10-5所示。2022-8-8132022-8-813端子编号端子编号对应参数对应参数对应频率设置值对应频率设置值说说 明明5 5P0701P0701P1001P10011 1频率给定源频率给定源P1000P1000必须设置为必须设置为3232当当多个选择同时激活时，选定的频率是它多个选择同时激活时，选定的频率是它们的总和们的总和6 6P0702P0702P1002P10027 7P0703P0703P1003P10038 8P0704P0704P1004P10041616P0705P0705P1005P10051717P0706P0706P1006P
13、1006表表10-5端子与参数设置对应表端子与参数设置对应表2022-8-8142022-8-814（2）直接选择+ON命令（P0701P0706=16）（3）二进制编码选择+ON命令（P0701P0704=17）频率设定频率设定DIN4DIN4DIN3DIN3DIN2DIN2DIN1DIN1P1001P10010 00 00 01 1P1002P10020 00 01 10 0P1003P10030 00 01 11 1P1004P10040 01 10 00 0P1005P10050 01 10 01 1P1006P10060 01 11 10 0P1007P10070 01 11 11
14、1P1008P10081 10 00 00 0P1009P10091 10 00 01 1P1010P10101 10 01 10 0P1011P10111 10 01 11 1P1012P10121 11 10 00 0P1013P10131 11 10 01 1P1014P10141 11 11 10 0P1015P10151 11 11 11 1表表10-6固定频率选择对应表固定频率选择对应表2022-8-8152022-8-815 2控制系统功能实现控制系统功能实现（1）本例选择二进制编码选择+ON命令的方法来实现对供料小车的控制，根据要求对变频器进行参数设定，变频器参数号和设置值如表
15、10-7所示，其余参数为出厂默认值。2022-8-8162022-8-816参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明P0003P00031 11 1设用户访问级为标准级设用户访问级为标准级P0004P00040 07 7命令和数字命令和数字I/OI/OP0700P07002 22 2命令源选择由端子排输入命令源选择由端子排输入P0003P00031 12 2设用户访问级为拓展级设用户访问级为拓展级P0004P00040 07 7命令和数字命令和数字I/OI/OP0701P07011 11717选择固定频率选择固定频率1 1P0702P07021 11717选择固定频率选择固定频率2 2表
16、表10-7变频器变频器的的参数设定参数设定2022-8-8172022-8-817参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明P0703P07031 11717选择固定频率选择固定频率3 3P0704P07041 11 1ONON接通正转，接通正转，OFFOFF停止停止P0003P00031 11 1设用户访问级为标准级设用户访问级为标准级P0004P00042 21010设定值通道和斜坡函数发生器设定值通道和斜坡函数发生器P1000P10002 23 3选择固定频率设定值选择固定频率设定值P0003P00031 12 2设用户访问级为拓展级设用户访问级为拓展级P0004P00040 010
17、10设定值通道和斜坡函数发生器设定值通道和斜坡函数发生器P1001P10010 05050选择固定频率选择固定频率1 1(Hz)(Hz)P1002P10025 52525选择固定频率选择固定频率2 2(Hz)(Hz)P1003P100310101010选择固定频率选择固定频率3 3(Hz)(Hz)P1020P102010106 6斜坡上升时间斜坡上升时间P1021P102110106 6斜坡下降时间斜坡下降时间续表续表2022-8-8182022-8-818（2）对PLC进行输入/输出点分配。输输 入入输输 出出I0.0I0.0启动启动Q0.0Q0.08 8（DIN4DIN4）Q0.1Q0.1
18、5 5（DIN1DIN1）Q0.2Q0.26 6（DIN2DIN2）Q0.3Q0.37 7（DIN3DIN3）表表10-8PLC的输入的输入/输出分配输出分配2022-8-8192022-8-819（3）PLC与变频器联合控制的参考接线图如图10-4所示。（4）系统顺序功能图及参考程序如图10-5和图10-6所示。图图10-4 PLC与变频器联合控制的参考接线图与变频器联合控制的参考接线图 图图10-5 料车控制系统顺序功能图料车控制系统顺序功能图2022-8-8202022-8-820图图10-6 料车控制系统参考程序料车控制系统参考程序2022-8-8212022-8-821 1恒压供水的
19、优点恒压供水的优点（1）高效节能（2）延长设备使用寿命（3）运行可靠，操作简便（4）节省投资（5）具有完善的保护功能10.3.2 PLC与变频器在恒压供水系统中的应用2022-8-8222022-8-822 2变频器变频器PID调节基本工作原理调节基本工作原理（1）不需要被控对象的数学模型（2）结构简单，容易实现（3）有较强的灵活性和适应性（4）使用方便2022-8-8232022-8-823 使用变频器构成恒压供水的基本工作原理如图10-7所示。图图10-7 恒压供水控制原理恒压供水控制原理2022-8-8242022-8-824 3PID控制系统的构成控制系统的构成（1）反馈信号与给定信号
20、 反馈信号xf：在恒压供水系统中，反馈信号就是用压力传感器实际测得的压力信号，因系统控制的目标是管道压力，现在又把管道压力反送回变频器，故称反馈信号。西门子MM440变频器反馈信号源设置如表10-9所示。2022-8-8252022-8-825PIDPID反馈源反馈源设定值设定值功能解释功能解释说说 明明P2264P2264755.0755.0模拟通道模拟通道1 1当模拟量波动较大时，可适当加大滤波时间，当模拟量波动较大时，可适当加大滤波时间，确保系统稳定确保系统稳定755.1755.1模拟通道模拟通道2 2表表10-9MM440 PID反馈信号源反馈信号源2022-8-8262022-8-8
21、26 给定信号xt：给定信号就是与所要求的管道压力相对应的信号。给定信号的大小，总是和所选用的压力传感器的量程相联系的。西门子MM440变频器给定信号源设置如表10-10所示。PIDPID给定源给定源设定值设定值功能解释功能解释说说 明明P2253P225322502250BOPBOP面板面板通过改变通过改变P2240P2240改变目标值改变目标值755.0755.0模拟通道模拟通道1 1通过模拟量大小改变目标值通过模拟量大小改变目标值755.1755.1模拟通道模拟通道2 2表表10-10MM440 PID给定源给定源2022-8-8272022-8-827（2）PID控制参数 比例增益环节
22、（P）。积分环节（I）。微分环节（D）。（3）变频器参数设置 控制参数如表10-11所示。参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明P0003P00031 12 2用户访问级为扩展级用户访问级为扩展级P0004P00040 00 0参数过滤显示全部参数参数过滤显示全部参数P0700P07002 22 2由端子排输入（选择命令源）由端子排输入（选择命令源）*P0701P07011 11 1端子端子DIN1DIN1功能为功能为ONON接通正转接通正转/OFF/OFF停车停车表表10-11控制参数表控制参数表2022-8-8282022-8-828参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明*
23、P0702P070212120 0端子端子DIN2DIN2禁用禁用*P0703P07039 90 0端子端子DIN3DIN3禁用禁用*P0704P07040 00 0端子端子DIN4DIN4禁用禁用P0725P07251 11 1端子端子DINDIN输入为高电平有效输入为高电平有效P1000P10002 21 1频率设定由频率设定由BOPBOP（）设置）设置*P1080P10800 02020电动机运行的最低频率（下限频率）（电动机运行的最低频率（下限频率）（HzHz）*P1082P108250505050电动机运行的最高频率（上限频率）（电动机运行的最高频率（上限频率）（HzHz）P2200
24、P22000 01 1PIDPID控制功能有效控制功能有效续表续表2022-8-8292022-8-829 设置目标参数如表10-12所示。参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明P0003P00031 13 3用户访问级为专家级用户访问级为专家级P0004P00040 00 0参数过滤显示全部参数参数过滤显示全部参数P2253P22530 022502250已激活的已激活的PIDPID设定值（设定值（PIDPID设定值信号源）设定值信号源）P2240P224010106060由面板由面板BOPBOP（）设定的目标值（）设定的目标值（%）P2254P22540 00 0无无PIDPID微
25、调信号源微调信号源P2255P2255100100100100PIDPID设定值的增益系数设定值的增益系数P2256P22561001000 0PIDPID微调信号增益系数微调信号增益系数P2257P22571 11 1PIDPID设定值斜坡上升时间设定值斜坡上升时间P2258P22581 11 1PIDPID设定值的斜坡下降时间设定值的斜坡下降时间P2261P22610 00 0PIDPID设定值无滤波设定值无滤波表表10-12目标参数表目标参数表2022-8-8302022-8-830 设置反馈参数如表10-13所示。参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明P0003P00031 1
26、3 3用户访问级为专家级用户访问级为专家级P0004P00040 00 0参数过滤显示全部参数参数过滤显示全部参数P2264P2264755.0755.0755.1755.1PIDPID反馈信号由反馈信号由AIN2+(AIN2+(即模拟输入即模拟输入2)2)设定设定P2265P22650 00 0PIDPID反馈信号无滤波反馈信号无滤波P2267P2267100100100100PIDPID反馈信号的上限值（反馈信号的上限值（%）表表10-13反馈参数表反馈参数表2022-8-8312022-8-831参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明P2268P22680 00 0PIDPID反
27、馈信号的下限值（反馈信号的下限值（%）P2269P2269100100100100PIDPID反馈信号的增益（反馈信号的增益（%）P2270P22700 00 0不用不用PIDPID反馈器的数学模型反馈器的数学模型P2271P22710 00 0PIDPID传感器的反馈形式为正常传感器的反馈形式为正常续表续表2022-8-8322022-8-832 设置PID参数如表10-14所示。参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说明说明P0003P00031 13 3用户访问级为专家级用户访问级为专家级P0004P00040 00 0参数过滤显示全部参数参数过滤显示全部参数*P2280P22803 32
28、525PIDPID比例增益系数比例增益系数*P2285P22850 05 5PIDPID积分时间积分时间*P2291P2291100100100100PIDPID输出上限（输出上限（%）*P2292P22920 00 0PIDPID输出下限（输出下限（%）*P2293P22931 11 1PIDPID限幅的斜坡上升限幅的斜坡上升/下降时间（下降时间（s s）表表10-14PID参数表参数表2022-8-8332022-8-833 4恒压供水系统主电路及控制电路恒压供水系统主电路及控制电路（1）主电路 主电路如图10-8所示。总电流、互感器、各电机电流以及三相线电压等的测量环节在图中略去。图图1
29、0-8 10-8 恒压供水控制系统主电路恒压供水控制系统主电路2022-8-8342022-8-834（2）控制电路 自动时，根据变频器频率上下限动作开关动作情况，经过PLC处理后发出控制信号，控制水泵的工作。手动时，变频器频率动作开关不起作用，这时，可以根据水压的情况，按下SB1（或SB3、SB5、SB7）启动1#（或2#、3#、4#）泵工作。2022-8-8352022-8-835图图10-9 恒压供水系统控制电路恒压供水系统控制电路2022-8-8362022-8-836 恒压供水控制系统PLC的I/O地址分配如表10-15所示。输输 入入地地 址址输输 出出地地 址址1#1#泵启动泵启
30、动I0.0I0.0变频器运行变频器运行Q0.0Q0.01#1#泵停止泵停止I0.1I0.11#1#工频工频Q0.4Q0.42#2#泵启动泵启动I0.2I0.21#1#变频变频Q0.5Q0.52#2#泵停止泵停止I0.3I0.32#2#工频工频Q0.6Q0.63#3#泵启动泵启动I0.4I0.42#2#变频变频Q0.7Q0.73#3#泵停止泵停止I0.5I0.53#3#工频工频Q1.0Q1.04#4#泵启动泵启动I0.6I0.63#3#变频变频Q1.1Q1.14#4#泵停止泵停止I0.7I0.74#4#工频工频Q1.2Q1.2变频故障变频故障I1.0I1.04#4#变频变频Q1.3Q1.3水池水
31、位低水池水位低I1.1I1.1 水池水位高水池水位高I1.2I1.2 手动手动/自动自动I1.5I1.5 自动启动自动启动I1.6I1.6 自动停止自动停止I1.7I1.7 表表10-15I/O地址分配表地址分配表2022-8-8372022-8-837 PLC的参考程序。恒压供水控制系统PLC主程序如图10-10所示。图图10-10 10-10 恒压供水主程序恒压供水主程序 2022-8-8382022-8-838 恒压供水控制系统PLC手动控制子程序如图10-11所示。图图10-11 恒压供水手动程序恒压供水手动程序2022-8-8392022-8-839 恒压供水控制系统PLC自动控制子
32、程序如图10-12图10-16所示。图图10-12 恒压供水自动子程序恒压供水自动子程序12022-8-8402022-8-840图图10-13 恒压供水自动子程序恒压供水自动子程序22022-8-8412022-8-841图图10-14 恒压供水自动子程序恒压供水自动子程序32022-8-8422022-8-842图图10-15 恒压供水自动子程序恒压供水自动子程序42022-8-8432022-8-843图图10-16 恒压供水自动子程序恒压供水自动子程序52022-8-8442022-8-844 按照图10-17所示的频率与时间关系，使用PLC与西门子MM440变频器实现变频器的多段速控
33、制。实训课题7 变频器的多段速运行控制图图10-17频率与时间关系的曲线频率与时间关系的曲线2022-8-8452022-8-845 1控制要求控制要求 按下启动按钮后，要求变频器所控制的电机按照图10-17频率与时间的曲线图运行，运行完毕后电动机自动停止。在运行过程中如果按下停止按钮电动机停止运行。PLC I/O分配如表10-16所示。2022-8-8462022-8-846地址地址名称名称地址地址名称名称I0.0I0.0启动按钮启动按钮Q0.2Q0.27 7（DIN3DIN3）I0.1I0.1停止按钮停止按钮Q0.3Q0.38 8（DIN4DIN4）Q0.0Q0.05 5（DIN1DIN1
34、）Q0.4Q0.41616（DIN5DIN5）Q0.1Q0.16 6（DIN2DIN2）表表10-16变频器多段速控制变频器多段速控制I/O分配表分配表2022-8-8472022-8-847 2变频参数设置及程序设计变频参数设置及程序设计（1）选择二进制编码选择+ON命令的方法来实现多段速控制，变频器参数号和设置值如表10-17所示，其余参数为出厂默认值。2022-8-8482022-8-848参数号参数号出厂值出厂值设置值设置值说说 明明P0003P00031 11 1设用户访问级为标准级设用户访问级为标准级P0004P00040 07 7命令和数字命令和数字I/OI/OP0700P070
35、02 22 2命令源选择由端子排输入命令源选择由端子排输入P0003P00031 12 2设用户访问级为拓展级设用户访问级为拓展级P0004P00040 07 7命令和数字命令和数字I/OI/OP0701P07011 11 1选择固定频率选择固定频率1 1P0702P07021 12 2选择固定频率选择固定频率1 1P0703P07031 11717选择固定频率选择固定频率1 1P0704P07041 11717ONON接通反转，接通反转，OFFOFF停止停止P0705P07051 11717ONON接通正转，接通正转，OFFOFF停止停止P0003P00031 12 2设用户访问级为拓展级设
36、用户访问级为拓展级P0004P00040 01010设定值通道和斜坡函数发生器设定值通道和斜坡函数发生器P1001P10010 01010选择固定频率选择固定频率1 1(Hz)(Hz)P1002P10025 52020选择固定频率选择固定频率2 2(Hz)(Hz)P1003P100310105 5选择固定频率选择固定频率3 3(Hz)(Hz)P1004P100415151515选择固定频率选择固定频率4 4(Hz)(Hz)P1005P100520203030选择固定频率选择固定频率5 5(Hz)(Hz)P1006P100625254040选择固定频率选择固定频率6 6(Hz)(Hz)P1007
37、P100730305050选择固定频率选择固定频率7 7(Hz)(Hz)P1020P102010106 6斜坡上升时间斜坡上升时间P1021P102110106 6斜坡下降时间斜坡下降时间表表10-17变频器变频器的的参数设定参数设定2022-8-8492022-8-849（2）PLC梯形图参考程序设计如图10-18所示。图图10-18 变频器多段速运行参考程序变频器多段速运行参考程序2022-8-8502022-8-850 3调试步骤调试步骤（1）按照要求连接好PLC与变频器。（2）按照表10-17对变频器进行参数设置。（3）启动STEP 7-Micro/WIN，将程序录入并下载到PLC主机中。（4）使PLC进入运行状态。（5）程序调试。2022-8-851THANKS!
