西門子IPC427C工控機  西門子IPC427C工控機

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問題

當V20變頻器出現A0501時該如何解決?

A0501

變頻器輸出電流限幅，當變頻器的輸出電流達到r0067參數的數值時，變頻器給出A0501報警，r0067的大小受P640（電動機過載倍數）、變頻器大輸出電流、電動機和變頻器熱保護功能影響。當出現A0501報警時，變頻器會啟動大電流控制器并保持或降低輸出頻率來抑制電流繼續增大。

常見原因

1.電機負載大，由負載大導致電機電流較大達到了電流限幅值，變頻器出現A0501

·           電動機過載

·           大慣量負載加速時間太短需要較大啟動轉矩的設備的啟動過程（包括電動機堵轉）

·           PID控制，反饋信號受到干擾波動較大，PI參數不合適

·           啟動正在旋轉的電機

2.變頻器過溫

·           變頻器過載（過溫），由變頻器過溫導致變頻器輸出能力下降。引起A0501

3.電機參數問題

·           電機參數不準確

常見處理辦法

1.由電機負載大引起的A0501請檢查以下幾點

·           檢查電動機是否過載，通過變頻器r0027查看電機當前電流是否已經超過電機額定電流

·           如果在大慣量負載加速過程中出現A0501，請適當延長斜坡上升時間P1120

·           需要較大啟動轉矩的重載應用時，啟動出現A0501電機不轉，請適當增大電壓提升P1310,P 1311,P 1312

·           PID控制經常出現A0501，請檢查模擬量反饋信號是否受到干擾波動很大，適當增大模擬量信號濾波時間，適當調整PI參數P2280和P2285

·           如果變頻器啟動本身就在旋轉的電機，啟動時有可能出現A0501，嚴重情況可能導致F0001，激活捕捉再啟動功能p1200

·           注意：潛水泵、壓縮機、羅茨風機不同于普通的供水泵和離心風機,屬于重負載應用

2.由變頻器過溫引起的A0501請檢查以下幾點

·           變頻器的輸出電流是否已經超過變頻器額定電流

·           變頻器工作環境溫度是否過高

·           變頻器風扇是否工作正常

3.由電機參數問題引起的A0501

·           檢查設置的電機銘牌數據與電機接線方式（星接/角接）是否*

案例集

注意

以上內容僅作為故障報警排查的指導，不具有性，導致變頻器故障報警的原因很多，情況也較復雜，本文只是對常見的故障報警原因和處理方法進行說明，供參考。

S7-200支持的通信協議

表1. S7-200系統支持的通信協議略表

 S7-200 CPU上的通信口（Port0，Port1）可以工作在“自由口”模式下。 所謂自由口就是建立在RS-485半雙工硬件基礎上的串行通信功能，其字節傳輸格式為：一個起始位、7位或8位數據、一個可選的奇偶校驗位、一個停止位。凡支持此格式的通信對象，一般都可以與S7-200通信。在自由口模式下，通信協議*由通信對象，或者用戶決定。

網絡通信

一些通信標準只支持一對一的通信方式；另一些支持網絡通信。S7-200支持多種網絡通信方式。

網絡通信協議要比一對一的通信更為復雜。網絡通信對網絡中的設備也有一定的要求，通信設備能否*符合網絡通信協議的要求會影響、制約實現整個網絡通信的完整功能。考察這些網絡通信協議的要求，對于項目的規劃、設計、調試具有重要的意義。選用適當的設備可以有目的地利用網絡通信要求的特點，做到經濟合理。

 在用戶的實際工作中，上述的制約更多地在使用了非西門子的第三方產品時出現。

 S7-200的特點就是支持網絡通信。連接到S7-200編程口的設備都可以認為是連接到了S7-200通信網絡上。一個典型的例子是安裝了編程軟件Micro/WIN的計算機，通過編程電纜與CPU通信口相連，這也可以認為是一個通信網絡。

通信主站和從站

通信協議規定了通信設備在網絡中的角色，可分為：

• 通信從站：從站不能主動發起通信數據交換，只能響應主站的訪問，提供或接受數據。從站不能訪問其他從站。在多數情況下，S7-200在通信網絡中作為從站，響應主站設備的數據請求。
• 通信主站：可以主動發起數據通信，讀寫其他站點的數據。
  S7-200 CPU在讀寫其他S7-200 CPU數據時（使用PPI協議）就作為主站（PPI主站也能接受其他主站的數據訪問）；S7-200通過附加擴展的通信模塊也可以充當主站。

 安裝編程軟件Micro/WIN的計算機一定是通信主站；所有的HMI（人機操作界面）也是通信主站；與S7-200通信的S7-300/400往往也作為主站。

只有一個主站，其他通信設備都處于從站通信模式的網絡就是單主站網絡。單主站網絡的例子有：

• 一個S7-200 CPU和Micro/WIN（編程計算機）的通信
• 一個S7-200 CPU和一個HMI（如TD200）的通信
• 多個CPU聯網（但它們都處于PPI從站模式時），與Micro/WIN的通信
• 多個CPU聯網，網絡上只有一個HMI（如TP170B等）
• 一個CPU使用USS協議與一個或多個西門子驅動裝置通信
• 一個Modbus RTU主站與從站的通信

一個通信網絡中，如果有多個通信主站存在，就稱為多主站網絡。屬于多主站網絡的情況有：

• 一個S7-200 CPU連接一個HMI，同時需要Micro/WIN的編程通信
• S7-200 CPU聯網，有CPU做PPI主站訪問其他CPU的數據，同時需要Micro/WIN編程、監視
• CPU聯網，有兩個以上的CPU做PPI通信主站
• 一個S7-200 CPU連接多個HMI
• 聯網的多個CPU，連接多個HMI
• 上述情況的組合

單主站和多主站網絡的狀態并不總是不變的。例如一個僅包括一個CPU和一個TD200的單主站網絡，如果要與Micro/WIN進行編程通信，它就變成了多主站網絡。

 并不是所有的設備都支持多主站網絡通信！在多主站網絡中，主站要輪流控制網絡上的通信，這就要求它們有交換令牌的能力。不是所有的設備都有這個能力

 S7-200 CPU使用自由口通信模式時，既可以做主站，又可以做從站。如S7-200用USS協議控制西門子驅動裝置時是主站；使用Modbus RTU從站指令庫時它就是從站。這說明所謂主、從是由通信協議決定的，用戶在編制通信協議時自己定義各通信設備在通信活動中的角色。

服務器和客戶端

服務器（Server）與客戶端（Client）的關系有些像從站與主站的關系。服務器總是等待客戶端發起數據訪問。這個概念常常在以太網通信中使用。

一個通信對象是服務器還是客戶端取決于它們在通信活動中的具體作用。例如，CP243-1以太網模塊既可以配置為服務器等待客戶端來訪問，也可以配置為客戶端訪問其他服務器。CP243-1作為服務器時，運行在計算機上的PC Access軟件作為客戶端通過CP243-1訪問CPU的數據；而PC Access軟件本身是OPC Server，OPC Client軟件（如支持OPC的HMI軟件）可以訪問它。

 CP243-1/CP243-1 IT與S7-300/400的以太網模塊一樣，既可以做服務器，也可以做客戶端；S7-200的OPC Server——PC Access與CP243-1連接時是客戶端，同時對上位的監控軟件是服務器。

PPI, MPI和PROFIBUS

PPI，MPI和PROFIBUS都是基于OSI（開放系統互聯）的七層網絡結構模型，符合歐洲標準EN50170所定義的PROFIBUS標準，基于令牌的的網絡通信協議。這些協議是非同步的（串行的）基于字符的通信協議，字符格式包括一個起始位、8個數據位、一個偶校驗位和一個停止位。其通信幀包括特定的起始和結束字符、源和目的站的地址、幀長度和數據校驗和。

 在波特率*、各站地址不同的情況下，PPI，MPI和PROFIBUS可以同時在一個網絡上運行，并且互不干擾。

這就是說如果一個網絡上有S7-300、S7-200，S7-300之間可以通過MPI或PROFIBUS通信，而在同時在同一個網絡上的TP170 micro觸摸屏可以與一個S7-200 CPU通信。

CPU224 XP 高速I/O

S7-200 CPU支持6路高速數字量輸入（CPU224/226）和兩路高速數字量輸出（用于PTO/PWM）。

新產品CPU224 XP高速輸入中的兩路支持更加高的速度。用作單相脈沖輸入時，可以達到200KHz；用作雙相90°正交脈沖輸入時，速度可達100KHz。

CPU224 XP的兩路高速數字量輸出速率可以達到100KHz。

圖1. CPU224 XP數字量接線

圖中：

1. 高速輸出點Q0.0和Q0.1與Q0.2 - Q0.4成組支持5 - 24VDC電壓輸出
2. 特高速輸入點I0.3/I0.4/I0.5支持5 - 24VDC電壓的源型或漏型輸入；同組其他輸入點電壓可以仍然是24VDC，單要求兩者的電源的公共端在1M處連接

CPU224 XP的高速數字量輸入

除了其他高速輸入端子外，CPU224 XP*的高速輸入端子為I0.3、I0.4、I0.5。

具體位置如圖1所示。

這些特高速輸入端可用作高速計數器輸入端，如表1所示：

表1. CPU224 XP高速輸入端子與計數器分配

根據上表可以看出：

• 要達到單相200KHz高速脈沖輸入，可以使用HSC4和HSC5，分別輸入到I0.3、I0.4
• 要實現雙相90°正交高速脈沖輸入，可以使用HSC4；此時HSC5因為I0.4被HSC4占用而不能使用
• HSC4可以工作在模式0、1、3、4、6、7、9、10
• HSC5可以工作在模式0

 支持特高速輸入的I0.3、I0.4、I0.5可以接受5 - 24VDC信號；它們既可以用于高速脈沖輸入，也可以用于普通輸入信號。它們與本組輸入點（I0.0 - I0.7）一起，

HMI
6AV6 640-0BA11-0AX0 OP 73 micro s7-200系列用
6AV6 640-0CA11-0AX1 TP177 micro 觸摸式 s7-200系列用
6AV6 640-0DA11-0AX0 K-TP 178 micro s7-200系列用
6AV6 641-0AA11-0AX0 OP 73  單色  3英寸  
6AV6641-0BA11-0AX0 OP 77A  單色 4.5英寸  
6AV6641-0CA01-0AX0 OP 77B  單色 4.5英寸  
6AV6642-0AA11-0AX1 TP 177A  單色 5.7英寸  
6AV6642-0BC01-1AX1 TP 177B DP 單色 5.7英寸
6AV6642-0BA01-1AX1 TP 177B PN/DP 彩色 5.7英寸
6AV6642-0DC01-1AX1 OP 177B DP 單色 5.7英寸
6AV6642-0DA01-1AX1 OP 177B PN/DP 彩色 5.7英寸
6AV6643-0BA01-1AX0 OP 277-6操作員面板,5.7寸彩色中文顯示
6AV6643-0AA01-1AX0 TP277-6 觸摸式面板,5.7寸彩色中文顯示
6AV6643-0CB01-1AX1 MP277-8 觸摸式面板，8寸64K色中文
6AV6643-0DB01-1AX1 MP277-8 按鍵式面板,8寸64K色中文顯示
6AV6643-0CD01-1AX1 MP277-10 觸摸式面板，10寸64K色中文
6AV6643-0DD01-1AX1 MP277-10 按鍵式面板,10寸64K色中文顯示
6AV6671-1CB00-0AX2  MMC 存儲卡 128 MB 用于 OP77B, OP/TP 177B, MOBILE PANEL 177 
6AV6671-1CB00-0AX1  MMC 存儲卡 64 MB 用于 OP77B, OP/TP 177B, MOBILE PANEL 177 
6AV6644-0AA01-2AX0 SIMATIC  MP 377 12" TOUCH      
6AV6644-0AB01-2AX0 SIMATIC  MP 377 15" TOUCH      
6AV6644-0AC01-2AX0 SIMATIC  MP 377 19" TOUCH
6AV6644-0BA01-2AX0 SIMATIC  MP 377 12" KEY
舊屏
6AV6 545-0BA15-2AX0 TP170A觸摸式面板
6AV6 545-0BB15-2AX0 TP170B觸摸式面板,5.7寸單色中文顯示
6AV6 545-0BC15-2AX0 TP170B觸摸式面板,5.7寸彩色中文顯示
6AV6 542-0BB15-2AX0 OP170B操作員面板,5.7寸單色中文顯示
6AV6 545-0CA10-0AX0 TP270-6觸摸式面板,5.7寸彩色中文顯示
6AV6 545-0CC10-0AX0 TP270-10觸摸式面板,10.4寸彩色中文顯示
6AV6 542-0CA10-0AX0 OP270-6操作員面板,5.7寸彩色中文顯示
6AV6 542-0CC10-0AX0 OP270-10操作員面板,10.4寸彩色中文顯示
6AV6 542-0AG10-0AX0 MP270B按鍵式面板,10.4寸彩色中文顯示
6AV6 545-0AH10-0AX0 MP270B-6 觸摸式面板，5.7寸彩色中文
6AV6 545-0AG10-0AX0 MP270B-10 觸摸式面板,10.4寸彩色中文顯示
6AV6 542-0DA10-0AX0 MP370按鍵式面板,12寸256色中文顯示
6AV6 545-0DA10-0AX0 MP370觸摸式面板,12寸256色中文顯示
6AV6 545-0DB10-0AX0 MP370觸摸式面板,15寸256色中文顯示
6AV6 574-2AC00-2AA1 CF 存儲卡 512 MB       


西門子人機界面：
KTP400 精智面板 4.3 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，鍵控 + 觸摸，4 MB 用戶內存
KP400 精智面板 4.3 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，鍵控，4 MB 用戶內存
TP700 精智面板 7 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，觸摸屏，12 MB 用戶內存
KP700 精智面板 7 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，鍵控，12 MB 用戶內存
TP900 精智面板 9 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，觸摸屏，12 MB 用戶內存
KP900 精智面板 9 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，鍵控，12 MB 用戶內存
TP1200 精智面板12 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，觸摸屏，12 MB 用戶內存
KP1200 精智面板 12 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，鍵控，12 MB 用戶內存
TP1500 精智面板 15.4 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，觸摸屏，24 MB 用戶內存
KP1500 精智面板 15.4 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，鍵控，24 MB 用戶內存
TP1900 精智面板18.5 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，觸摸屏，24 MB 用戶內存
TP2200 精智面板 21.5 寸，1600 萬色 LED 背光，16:9 寬屏顯示，觸摸屏，24 MB 用戶內存
不銹鋼前面板TP700 INOX精智面板 ，7 寸顯示屏，前面板防護等級IP66K，1600 萬色 LED 背光，寬屏顯示，觸摸屏，12 MB 用戶內存
不銹鋼前面板TP1200 INOX精智面板 ，12 寸顯示屏，前面板防護等級IP66K，1600 萬色 LED 背光，寬屏顯示，觸摸屏，12 MB 用戶內存
 

1. USS通信介紹

1.1. USS協議特點
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅動裝置開發的通信協議。USS 協議的基本特點如下：

? 支持多點通信（因而可以應用在 RS 485 等網絡上）
? 采用單主站的“主－從”訪問機制
? 每個網絡上多可以有 32 個節點（多 31 個從站）
? 簡單可靠的報文格式，使數據傳輸靈活高效
? 容易實現，成本較低

USS 的工作機制是，通信總是由主站發起，USS 主站不斷循環輪詢各個從站，從站根據收到的指令，決定是否以及如何響應。從站永遠不會主動發送數據。從站在以下條件滿足時應答：
-- 接收到的主站報文沒有錯誤，并且
-- 本從站在接收到主站報文中被尋址
上述條件不滿足，或者主站發出的是廣播報文，從站不會做任何響應。對于主站來說，從站必須在接收到主站報文之后的一定時間內發回響應。否則主站將視為出錯。
USS 的字符傳輸格式符合 UART 規范，即使用串行異步傳輸方式。USS 在串行數據總線上的字符傳輸幀為 11 位長度，如表1所示：

表1：USS字符幀

USS 協議的報文簡潔可靠，高效靈活。報文由一連串的字符組成，協議中定義了它們的特
定功能，表2所示：

表2：USS報文結構

每小格代表一個字符（字節）。其中：
STX： 起始字符，總是 02 h
LGE： 報文長度
ADR：從站地址及報文類型
BCC： BCC 校驗符
凈數據區由 PKW 區和 PZD 區組成，如表3所示：

表3：USS凈數據區

PKW： 此區域用于讀寫參數值、參數定義或參數描述文本，并可修改和報告參數的改變 。其中：

• PKE： 參數 ID。包括代表主站指令和從站響應的信息，以及參數號等
• IND： 參數索引，主要用于與 PKE 配合定位參數
• PWEm：參數值數據

PZD： 此區域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數據。控制參數按設定好的固定格式在主、從站之間對應往返。如：

• PZD1：主站發給從站的控制字/從站返回主站的狀態字
• PZD2： 主站發給從站的給定/從站返回主站的實際反饋

根據傳輸的數據類型和驅動裝置的不同，PKW 和 PZD 區的數據長度都不是固定的，它們可以靈活改變以適應具體的需要。但是，在用于與控制器通信的自動控制任務時，網絡上的所有節點都要按相同的設定工作，并且在整個工作過程中不能隨意改變。
注意：
對于不同的驅動裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長度可以按一定規律定義。 一旦確定就不能在運行中隨意改變 ；
PKW 可以訪問所有對 USS 通信開放的參數；而 PZD 僅能訪問特定的控制和過程數據；
PKW 在許多驅動裝置中是作為后臺任務處理，因此 PZD 的實時性要比 PKW 好。

1.2. S7-1200 USS通信簡介

CM 1241 RS485 模塊通過 RS485 端口與MM440進行通信。 可使用 USS 庫控制MM440和讀/寫MM440參數。該庫提供 1 個 FB 和 3 個 FC 來支持 USS 協議。 每個 CM1241 RS485 通信模塊多支持 16 個MM440。連接到一個 CM 1241 RS485 的所有MM440（多 16 個）是同一 USS 網絡的一部分。連接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 網絡的一部分。 因為 S7-1200多支持三個 CM 1241 RS485 設備，所以用戶多可建立三個 USS 網絡，每個網絡多 16 個MM440，總共支持 48 個 USS MM440。各 USS 網絡使用各自一的數據塊進行管理（使用三個 CM 1241 RS485 設備建立三個 USS網絡需要三個數據塊）。 同一USS 網絡相關的所有指令必須共享該數據塊。 這包括用于控制網絡上所有MM440的 USS_DRV、USS_PORT、USS_RPM 和USS_WPM 指令。

2. 硬件需求及接線

2.1. 硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用USS通信協議通過通信模塊CM1241 RS485來實現S7-1200與MM440變頻器的通信。
本例中使用的PLC硬件為：
1） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
2) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
3) CSM 1277 ( 6GK7 277 -1AA00 - 0AA0)
本例中使用的MM440變頻器硬件為：
1） MM440 （ 6SE6440 - 2AB11 - 2AA1 ）
2） MICROMASTER 4 ENCODER MODULE （ 6SE6400 - 0EN00 - 0AA0 ）
3） SIEMENS MOTOR （ 1LA7060 - 4AB10 - Z ）
4） USS 通信電纜 ( 6XV1830 - 0EH10 )

2.2. 接線
建議使用西門子的網絡插頭和PROFIBUS電纜。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西門子網絡插頭。
PROFIBUS 電纜的紅色導線B 即 RS 485 信號 +，此信號應當連接到 MM 440 通信端口的 P+；綠色導線A 即 RS 485 信號 -，此信號應當連接到 MM 440 通信端口的 N-。

 
圖1： MM440接線端子                                       表4：MM440端子定義

因為MM 440 通信口是端子連接，所以 PROFIBUS 電纜不需要網絡插頭，而是剝出線頭直接壓在端子上。如果還要連接下一個驅動裝置，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個端子內。PROFIBUS 電纜的紅色芯線應當壓入端子 29；綠色芯線應當連接到端子 30，如圖1、表4所示。完整接線圖如圖2所示。

圖2： S7-1200與MM440接線圖

a. 屏蔽/保護接地母排，或可靠的多點接地。此連接對抑制干擾有重要意義。
b. PROFIBUS 網絡插頭，內置偏置和終端電阻。
c. MM 440 端的偏置和終端電阻。
d. 通信口的等電位連接。可以保護通信口不致因共模電壓差損壞或通信中斷。
e. 雙絞屏蔽電纜（PROFIBUS）電纜，因是高速通信，電纜的屏蔽層須雙端接地（接 PE）。
注意，以下幾點對網絡的性能有極為重要的影響。幾乎所有網絡通信質量方面的問題都與未考慮到下列事項有關：

? 偏置電阻用于在復雜的環境下確保通信線上的電平在總線未被驅動時保持穩定；終端電阻用于吸收網絡上的反射信號。一個完善的總線型網絡必須在兩端接偏置和終端電阻。
? 通信口 M 的等電位連接建議單獨采用較粗的導線 ，而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽層，因為此連接上可能有較大的電流，以致通信中斷。
? PROFIBUS 電纜的屏蔽層要盡量大面積接 PE。一個實用的做法是在靠近插頭、接線端子處環剝外皮，用壓箍將裸露的屏蔽層壓緊在 PE 接地體上（如 PE 母排或良好接地的裸露金屬安裝板）。
? 通信線與動力線分開布線；緊貼金屬板安裝也能改善抗干擾能力。驅動裝置的輸入/輸出端要盡量采用濾波裝置，并使用屏蔽電纜。
? 在 MM 440 的包裝內提供了終端偏置電阻元件，接線時可按說明書直接壓在端子上。如果可能，可采用熱縮管將此元件包裹，并適當固定。