企业信息

西门子V20变频器是西门子于2012年推出的一款适合基本应用的变频器，由西门子中、德、英三国工程师共同设计研发，并在西门子数控（南京）有限公司生产。凭借调试过程快捷、易于操作、稳定可靠及经济高效等优势，面市两年间，西门子V20变频器已经成为风机水泵、物料输送类及加工类设备等行业客户对驱动产品的可以选择，可以为他们提供简易、经济的驱动解决方案。

此前，西门子V20变频器有4种外形尺寸可供选择，最大功率为15kW。E尺寸模块的推出使西门子V20变频器适用的较高功率提升到30kW。该模块继承西门子20变频器可靠性高、故障率低等特点，结构设计更优化，且发布前在**多个国家进行应用测试，并得到了一致认可。

西门子根据**几十个国家和地区客户需求的调研结果，对所有SinamicsV20变频器的软件功能进行了全面的升级。增加了故障数据记录功能，使客户在处理故障报警的时候追踪到故障发生时刻的内部信息，更加清楚故障发生的原因，能够有的放矢地解决技术问题，减少故障处理时间。在新的软件版本中，调试工程师*做记录，也可以方便地查看自己修改的参数，调试变得更加简单顺手。这些改进使SinamicsV20家族能更好地满足客户的需求。

西门子V90变频器介绍：

西门子V90伺服驱动系统作为SINAMICS驱动系列家族的新成员，与SIMOTICS S-1FL6 **结合，组成较佳的伺服驱动系统，实现位置控制、速度控制和扭矩控制。通过优化的设计，SINAMICS V90确保了**的伺服控制性能，经济实用、稳定可靠。

西门子V90 单轴伺服驱动器

V90 设计用于运动控制以满足一般的伺服应用，充分考虑了机床制造商和系统集成商所面临的成本和市场挑战。V90 支持即插即用式调试，伺服性能充分优化，与 SIMATIC PLC 快速集成，具有值得信赖的可靠性。与全新的 SIMOTICS S-1FL6 伺服电机配套使用，形成较佳的伺服系统。

V90 支持内部设定值位置控制、外部脉冲位置控制、速度控制和扭矩控制，整合了脉冲输入、模拟量输入/输出、数字量输入/输出以及编码器脉冲输出接口。通过实时自动优化和自动谐振抑制功能，可以自动优化为一个兼顾高动态性能和平滑运行的系统。此外，脉冲输入较高支持 1 MHz，充分保证了高精度定位。

西门子 V90特点：

1成本低：集成所有控制模式：外部脉冲位置、内部设定值位置、速度和转矩控制；2、全功率驱动标配内置制动电阻；3、集成抱闸继电器。

2伺服性能优异：自动优化功能使设备获得更高的动态性能；2、自动抑制机械谐振频率；3、1 MHz 的高速脉冲输入；4、20 位分辨率的**值编码器；5、优化的系统性能：3 倍过载能力、电机低扭矩纹波以及驱动与电机的**整合；

3使用方便：快速便捷的伺服优化和机械优化；2、简单易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 调试工具；3、兼容 PLC 和运动控制器的双通道脉冲设定值；4、通用 SD 卡参数复制；5、电机电缆连接器可旋转，支持多角度旋转，可快速锁紧/释放；

4运用广泛：1、装卸机：如码垛机；2、包装机：如贴标机、枕式包装机；3、自动组装机；4、刀具切换机；5、印刷机：如丝网印花机；6、缠绕机；7、金属成型机：如折弯机等。

XMZ

西门子G120模块化变频器产品系列推出两款新型功率模块和一款新型控制单元。作为对整体系统加强的一部分，西门子全新推出的模块包括新一代PM240-2 FSA和PM230 IP20功率模块，这两款模块均在可实现更高功率密度的全新硬件平台上研发。由于支持穿墙式安装，这两款新型功率模块可以实现创新的冷却解决方案。CU240E-2控制单元支持自动化以太网标准的Profinet通信选型。这有利于实时执行基于以太网的创新系统设计。

西门子G120模块化变频器系统的性能显着增强。PM240-2 FSA功率模块基于新型硬件平台开发，与以前的1.5kW LO的功率密度相比，该平台可在外形尺寸FSA中实现高达3kW LO的功率密度。其穿墙式安装适用于创新的冷却概念，能够适用于对控制柜散热有严格要求的应用。西门子还在这个新一代功率模块设计中配备了紧凑的集成滤波器。

西门子G120变频器介绍：

西门子在G120系列的平台上深入研发出CU240E-2控制单元。除了现有的Profibus DP、RS485、USS和Modbus RTU通信接口之外，CU240E-2控制单元还将提供适用于Profinet通信版本的新型控制单元。Profinet是Profibus DP现场总线的增强标准，在工业通信方面有更大的灵活性、效率和更高的性能。例如，现场总线和以太网通信可同时实现高数据速率传播。Profinet可实现高性能应用的快速数据交换。该控制单元也可以通过介质冗余实现替代通信通道，提高工厂在通信线路故障过程中的利用率。该控制单元可与所有G120功率模块配套使用，并标配STO（安全转矩截止）安全功能，F型则配备扩展的安全功能 SS1（安全停车1）和SLS（安全限速）。集成的USB接口使调试变得轻松。

西门子G120变频器系列是适应于整个工业和商业应用领域的通用变频器。它普遍适用于包括机械、汽车、纺织、印刷、包装和化工行业，以及材料处理等重要领域。

针对其模块化西门子G120变频器系列，西门子驱动技术集团又新推两款新型功率模块和一款新型控制单元。

关于西门子在中国：

西门子是**电子电气工程领域的良好企业，主要业务集中在工业、能源、医疗、基础设施与城市四大业务领域。140年来，西门子以其创新的技术、**的解决方案和产品坚持不懈地与中国开展全面合作，并以不断的创新、出众的品质和令人信赖的可靠性得到广泛认可。在2011财年（2010年10月1日到2011年9月30日），西门子在中国的总营收达到63.9亿欧元（不包括欧司朗和西门子IT解决方案和服务集团）。今天，西门子在中国拥有约30,000名员工，建立了16个研发中心、65家运营企业和65个地区办事处*，已经发展成为中国经济不可分割的一部分，并竭诚与中国携手合作，共同致力于实现可持续发展。

西门子工业业务领域:

作为**良好供应商之一，为工业客户提供创新环保的产品与解决方案。凭借完整的自动化技术与工业软件、扎实的行业市场以及以技术为基础的服务，工业业务领域帮助客户提高生产力、效率和灵活性。西门子工业业务领域能够提供**一**的自动化技术、工业控制和驱动技术以及工业软件，能够满足生产企业的所有需求，涵盖整个价值链——从产品设计和开发，到产品生产、销售和服务。同时，还能针对客户特有的市场和需求，提供专门的综合定制服务，以使客户获益较大化。通过采用先进的软件和自动化技术，能够缩短产品投放市场时间高达50%，同时大幅降低生产企业的能源和污水处理成本。因此，凭借其节能产品和解决方案，西门子工业业务领域能够大大提高客户的市场竞争力，并为环境保护事业做出重要贡献。工业业务领域由工业自动化集团、驱动技术集团、客户服务以及冶金技术部构成。

西门子工业业务领域驱动技术集团:

西门子工业业务领域驱动技术集团是电气和机械装设备整个驱动链的良好供应商。为客户提供创新、可靠、高效和高质量的产品、系统、解决方案。驱动技术集团广泛服务于制造和流程工业以及建筑和能源领域等行业市场。该集团用其先进的产品和解决方案帮助客户提高生产率，能源利用率以及产品生产的可靠性。

司凭借雄厚的技术实力及多年从事 SIEMENS 产品的销售经验，本着树立公司形象和对用户认真负责的精神开展业务，赢得了 SIEMENS 公司与广大用户的**及大力支持。但公司并未仅仅满足与现状：随着 SIMATIC S7 系列中小型 PLC 产品 S7200 、 S7300 及变频器 MM420 、 MM440 系列的成功推出，其优越的性能价格比受到众多配套生产厂商的关注，在纺织机械生产行业宁波信菱公司先后采用 S7 PLC 及 MM 、 MDV 变频器产品的电气控制系统的设计与编程，并在北京国际纺机展览会上获得了全面的成功；在其他行业如、宁波信菱装置的合作中也取得了良好的业绩，并在售后服务方面赢得了用户的一致**。热情周到为广大用户提供*的服务！

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【售后服务】质保一年，货到后有任何质量问题7天内包换（人为除外）

机械数据电线数量2屏蔽层规格重叠的铝胶合箔，包裹镀锡铜线制成的屏蔽编织层FastConnect是Outer diameter 内导体0.65 mm芯线绝缘2.55 mm电缆内部护套5.4 mm电缆护套8 mm外径的对称公差 / 电缆护套0.4 mm材料芯线绝缘PE电缆内部护套PVC电缆外皮的PVC颜色数据线的芯线绝缘红色 / 绿色电缆护套紫色弯曲半径一次性弯曲时 / 许可较小值37.5 mm多次弯曲时 / 许可较小值75 mm拉力负荷 / 较大值100 N单位长度重量80 kg/km?

　　西门子DP总线电缆逐渐在工业现场推广，不少设备不但具有传统仪表的功能，而且还具备现场总线的功能、在DCS中，西门子DP总线被广泛应用。现场总线在使用中需要注意以下几个问题：

1）通信距离。西门子DP总线电缆的通信距离一般有一定的要求，例如，PROFIBUS/DP在12Mbps速率时，采用标准电缆，可以达到200m，如果采用187.5kbps速率，可以达到1 000m。通信距离有两层含义，**个，是两个节点之间不通过中继器能够实现的距离，一般来说，距离和通信速率成反比；另一个，是整个网络较远的两个节点之间的距离。往往在厂家的介绍材料中对于此类的描述不够清楚，在实际使用中，必须考虑整个网络的范围，电磁波信号在电缆中传递是需要时间的，特别在—些高速的现场总线中，如果增大距离，就必须对一些通信参数进行修改；

2）线缆选择。现场的环境决定西门子DP总线电缆的通信速度和通信介质。一般而言，西门子DP总线电缆采用电信号传递数据，在传输的过程中不可避免地收到周围电磁环境的影响。大多数现场总线采用屏蔽双绞线。必须注意的是，不同种类现场总线要求的屏蔽双绞线可能是不同的。现场总线的开发者一般规定一种特制的线缆，在正确使用这种线缆的条件下才能实现规定的速率和传输距离。在电磁条件较度恶劣的条件下，光缆是合理的选择，否则局部的干扰，可能影响整个现场总线网络的工作；

3）隔离。一般来说，西门子DP总线电缆的电信号与设备内部是电气隔离的。现场总线电缆分布在车间的各个角落，一旦发生高电压串入，会造成整个网段所有设备的总线收发器损坏。如果不加以隔离，高电压信号会继续将设备内部其他电路损坏，导致严重的后果；

4）屏蔽。西门子DP总线电缆采用的屏蔽电缆的外层必须在一点良好接地，如果高频干扰严重，可以采用多点电容接地，不允许多点直接接地，避免产生地回路电流；

5）连接器。西门子DP总线电缆一般没有对连接器做严格的规定，但是如果处理不当，会影响整个系统通信。例如，现场总线一般采用总线型菊花链连接方式，在连接每一个设备时，必须注意如何不影响在现有通信的条件下，实现设备插入和摘除，这对连接器就有一定的要求；

6）终端匹配。西门子DP总线电缆信号和所有电磁波信号一样具有反射现象，在总线每一个网段的两个终端，都应该采用电阻匹配，**个作用可以吸收放射，*二个作用是在总线的两端实现正确的电平，保证通信。因此，现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化的要求。

西门子DP总线电缆应用领域

每种总线大都有其应用的领域，比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制领域；LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适用于楼宇、交通运输、农业等领域；DeviceNet、西门子DP总线适用于加工制造业，而这些划分也不是**的，每种现场总线都力图将其应用领域扩大，彼此渗透。

12背景

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大多数的现场总线都有一个或几个大型跨国公司为背景并成立相应的国际组织，力图扩大自己的影响、得到更多的市场份额。比如PROFIBUS以Siemens公司为主要支持，并成立了PROFIBUS国际用户组织。WorldFIP以Alstom公司为主要后台，成立了WorldFIP国际用户组织。

地区标准

为了加强自己的竞争能力，很多总线都争取成为国家或者地区的标准，比如PROFIBUS已成为德国标准，WorldFIP已成为法国标准等。

制造商

为了扩大自己产品的使用范围，很多设备制造商往往参与不止一个甚至多个总线组织。

协调

由于竞争激烈，而且还没有哪一种或几种总线能一统市场，很多重要企业都力图开发接口技术，使自己的总线能和其他总线相连，在国际标准中也出现了协调共存的局面。

工业自动化技术应用于各行各业，要求也千变万化，使用一种现场总线技术也很难满足所有行业的技术要求；现场总线不同于计算机网络，人们将会面对一个多种总线技术标准共存的现实世界。技术发展很大程度上受到市场规律、商业利益的制约；技术标准不仅是一个技术规范，也是一个商业利益的妥协产物。而现场总线的关键技术之一是彼此的互操作性，实现现场总线技术的统一是所有用户的愿望。

13主流总线

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下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。

1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）

这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。

基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。

2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）

较早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置**级来避免冲突，通讯距离较远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率较高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。

西门子DP总线电缆产品特点：?

　西门子DP总线是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术[2-3],可实现现场级到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案[4].ProfiBus系列由ProfiBus-DP/FMS/PA三个兼容部分组成。其中ProfiBus-DP和PA的特点如下[1,5]:

　　西门子DP总线是适用于自动控制系统与分散I/O 之间的高速通信；可取代24 V 或4~20 mA 的串联式信号传输；使用RS 485传输技术或光纤媒体。

　　西门子DP总线是专为过程自动化设计；可将变送器和执行器连接到一根公共总线，可用于本质安全领域；数据传输采用扩展的ProfiBus-DP协议，还具有PA行规。

　　本文将采用ProfiBus-DP和ProfiBus-PA通信协议来构建过程控制系统。

　　2 系统架构

　　本过程控制系统用于模拟对工业现场液位、温度等信息的采集、处理，PID 控制和控制工艺流程的实时监控。系统通过西门子DP总线进行数据传输和交换，采用MPI通信方式与上位机进行通信和远程控制，从而使整个控制系统实现网络化和数字化。控制系统结构图如图1所示。

　　系统主要包含上位监控机、CPU、以太网通信模块、DP链路、分布式I/O和变频器DP从站、温度和压力变送器、阀门定位器、电磁流量计等。CPU 采用Siemens 的S7300 315-2 DP,既具有多点通信功能的MPI 接口，又具有ProfiBus-DP通信功能[6].

　　3 系统组态

　　3.1 硬件组态

　　针对西门子S7-300 PLC 来说，其硬件组态是通过Step7 软件来实现的。组态过程主要包括以下几个步骤。

　　（1）新建项目

　　新建项目时需选择好存储路径和项目名称。

　　（2）添加工作站

　　右键点击新建的站点名字，选择插入SIMATIC300 Station.

　　（3）硬件配置[7]

　　双击Hardware 进入硬件配置界面，从右侧硬件列表中拖入机架，并按实际机架上模块的顺序依次添加电源、CPU（315-2DP）、AI/AO模块。DP/PA link等。根据每个测试系统的不同，有选择的在PA层挂入变频器、流量计、变送器和电磁阀等对象。图2是组态完的结果。

　　西门子DP总线电缆产品?注意事项：

　　① 硬件配置必须和实际PLC 上挂的模块一致，具体的设置参数要看模块左下方的订货号。

　　② CPU 地址设为2,其余模块地址从4 开始，且不能重复[8].

　　③ 设置ProfiBus网络参数为1.5 Mb/s（DP）。

　　④ 模块地址需记住，因为编程的时候要用到。尤其是AI/AO模块地址要记住，以保证数据的正确通信。

　　⑤ AI/AO模拟量模块的输入和输出通道信号类型此处设为两线制4~20 mA.

　　⑥ 硬件配置好后可选择保存编译。

　　（4）程序编写PLC 程序是用于实现现场数据的采集、处理，及Wincc监控页面和PLC之间的互联通信。

　　PLC 程序主要包含主程序块，故障诊断组织块，功能函数块FB41（连续控制PID），DB数据块。FB41函数块的参数设置是程序编写的重点，主要针对MAN_ON、PVPER_ON、PV_FAC、PV_OFF、LMN_FAC、LMN_OFF、SP_INT、LMN_PER 等参数进行设置。具体的定义和设置要求可通过查阅帮助文件来获取。

　　3.2 通信组态

　　在Step7 软件的option 选项里选择Set PG/PC Inter-face,把通信协议改为CP5611（MPI），点击“Diagnostics”

　　按钮进入测试页面。点击“Test”按钮显示正常，然后点击“Read”按钮读到PLC地址为2表示通信成功。

　　软硬件均编译通过后，即可下载进PLC.

西门子DP总线电缆产品功能介绍：?

　　3.3 监控页面组态

　　本例中用Wincc 软件来驱动Step7 的变量，实现对程序的监控。

　　（1）新建项目和添加驱动程序

　　新建项目时需设置项目类型、名称和路径。

　　选择变量管理--新建驱动程序--插入SIMAT-IC S7 PROTOCOL SUITE.此通信驱动程序支持多种网络协议和类型，此处选择MPI（和PLC 的通信协议一致），并设置站地址为2.

　　（2）组态变量

　　Wincc 变量类型主要有过程变量和内部变量。其中过程变量是真实值，位于PLC的存储器中。内部变量表示在Wincc中用来计算或模拟的内部值，不与PLC之间进行通信。每个变量在组态时需定义变量名称和类型。过程变量还需选择PLC中地址和数据格式变换。

　　（3）创建过程画面

　　过程画面是由图形编辑器来完成的。在该界面中可添加全部欲在运行状态下显示的内容。Wincc 的图库中提供了丰富的图形，只需选择拖入画面即可。“对象选项板”的“标准板”中列出了线、静态文本、输入输出域等对象；“控件板”中列出了时钟、报警控件、在线表格控件、在线趋势控件等。图3 是组态完成后的一个监控画面。

　　注意事项：

　　① 画面中需动态显示的文本框、图形、按钮、输入/输出域、滚动条等一定要设置好连接的变量名，同时亦可在属性选项中更改显示方式等参数。

　　② 运行系统中如需采集、处理和归档工业现场的过程数据，并创建过程数据变化趋势曲线时，需先对数据进行归档处理，将其存储在归档数据库中，并用表格或趋势曲线的形式输出当前过程值或已归档过程值。

　　归档中要设置归档变量名、归档周期。图3 使用了Wincc Online Trend Control这个ActiveX 控件来显示过程数据变化趋势。

　　（4）创建脚本

　　Wincc 可以通过使用函数和动作使项目中的过程动态化，可自行建立项目函数，也可建立全局动作脚本来实现动态显示要求。

　　（5）设置系统运行属性和激活项目

　　在Wincc 资源管理器的左边子窗口中点击“计算机”进行设置。设置内容包括计算机的名称、运行画面的外观、起始画面、标题、画面大小等。

　　全部组态结束后，即可点击激活按钮，观看项目的动态可视化监控画面了。

　　注意事项：

　　① 若运行项目是从其他计算机上拷过来的，必须更改计算机名为当前计算机名。

　　② 选择在运行时需启动的组件，可选择图形运行系统、报警记录运行系统、变量记录运行系统等。

　　③ 热键在组态阶段不需屏蔽，当组态结束进入使用阶段，则须将所有热键屏蔽。

　　4 结语

　　通过这一过程控制系统的软硬件组态，可掌握PLC技术、组态技术和PID控制技术，具有一定的实用价值。本文是基于西门子DP总线、Siemens PLC和Wincc组态软件，构建了一个典型的工业过程运行和监控系统。在具体构建过程中，因项目的差异，可灵活选择不同的组网和通信方式。本文提供的仅是一个范例，只要掌握了基本方法，还可以将其进一步推广到其他控制领域。

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