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聯(lián)系我時，請告知來自 環(huán)保在線西門子變頻器6SE6440-2UC17-5AA1
MICROMASTER 440，不帶濾波器，1/3AC 200-240V，+10/-10% 47-63Hz，恒轉(zhuǎn)矩，額定輸出功率，0.75 KW 過載 150%，用于 60S，200% 3 S，平方轉(zhuǎn)矩，額定輸出功率，0.75 KW 173 x 73 x 149 （H x W x D），防護(hù)等級 IP20，環(huán)境溫度 -10 - +50 ℃，不帶 A
西門子變頻器6SE6440-2UC17-5AA1
西門子變頻器6SE6440-2UC17-5AA1
MICROMASTER 440，不帶濾波器，1/3AC 200-240V，+10/-10% 47-63Hz，恒轉(zhuǎn)矩，額定輸出功率，0.75 KW 過載 150%，用于 60S，200% 3 S，平方轉(zhuǎn)矩，額定輸出功率，0.75 KW 173 x 73 x 149 (H x W x D)，防護(hù)等級 IP20，環(huán)境溫度 -10 - +50 ℃，不帶 AOP/BOP
西門子S7-1200 PLC在當(dāng)前的市場中有著廣泛的應(yīng)用，作為常與變頻器共同使用的PLC，其與西門子MM440 變頻器的USS通信一直在市場上有著非常廣泛的應(yīng)用。本文將主要介紹如何使用USS通信協(xié)議來實現(xiàn)S7-1200與MM440變頻器的通信。
1. USS通信介紹
1.1. USS協(xié)議特點
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議。USS 協(xié)議的基本特點如下：
• 支持多點通信（因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）
• 采用單主站的“主－從”訪問機(jī)制
• 每個網(wǎng)絡(luò)上zui多可以有 32 個節(jié)點（zui多 31 個從站）
• 簡單可靠的報文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效
• 容易實現(xiàn)，成本較低
USS 的工作機(jī)制是，通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否以及如何響應(yīng)。從站永遠(yuǎn)不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時應(yīng)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(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應(yīng)。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(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯。
USS 的字符傳輸格式符合 UART 規(guī)范，即使用串行異步傳輸方式。USS 在串行數(shù)據(jù)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(xié)議的報文簡潔可靠，高效靈活。報文由一連串的字符組成，協(xié)議中定義了它們的特
定功能，表2所示：
表2：USS報文結(jié)構(gòu)
每小格代表一個字符（字節(jié)）。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(shù)據(jù)區(qū)由 PKW 區(qū)和 PZD 區(qū)組成，如表3所示：
表3：USS凈數(shù)據(jù)區(qū)
PKW： 此區(qū)域用于讀寫參數(shù)值、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本，并可修改和報告參數(shù)的改變 。其中：
PZD： 此區(qū)域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數(shù)據(jù)?？刂茀?shù)按設(shè)定好的固定格式在主、從站之間對應(yīng)往返。如：
根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是固定的，它們可以靈活改變以適應(yīng)具體的需要。但是，在用于與控制器通信的自動控制任務(wù)時，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點都要按相同的設(shè)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(qū)動裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長度可以按一定規(guī)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(shù)；而 PZD 僅能訪問特定的控制和過程數(shù)據(jù)；
PKW 在許多驅(qū)動裝置中是作為后臺任務(wù)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(jìn)行通信。 可使用 USS 庫控制MM440和讀/寫MM440參數(shù)。該庫提供 1 個 FB 和 3 個 FC 來支持 USS 協(xié)議。 每個 CM1241 RS485 通信模塊zui多支持 16 個MM440。連接到一個 CM 1241 RS485 的所有MM440（zui多 16 個）是同一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分。連接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分。 因為 S7-1200zui多支持三個 CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶zui多可建立三個 USS 網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)zui多 16 個MM440，總共支持 48 個 USS MM440。各 USS 網(wǎng)絡(luò)使用各自*的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行管理（使用三個 CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個 USS網(wǎng)絡(luò)需要三個數(shù)據(jù)塊）。 同一USS 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的所有指令必須共享該數(shù)據(jù)塊。 這包括用于控制網(wǎng)絡(luò)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(xié)議通過通信模塊CM1241 RS485來實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)插頭和PROFIBUS電纜。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西門子網(wǎng)絡(luò)插頭。
PROFIBUS 電纜的紅色導(dǎo)線B 即 RS 485 信號 +，此信號應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 P+；綠色導(dǎo)線A 即 RS 485 信號 -，此信號應(yīng)當(dāng)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(wǎng)絡(luò)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(qū)動裝置，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個端子內(nèi)。PROFIBUS 電纜的紅色芯線應(yīng)當(dāng)壓入端子 29；綠色芯線應(yīng)當(dāng)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(hù)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(wǎng)絡(luò)插頭，內(nèi)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?？梢员Ｗo(hù)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(wǎng)絡(luò)的性能有極為重要的影響。幾乎所有網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量方面的問題都與未考慮到下列事項有關(guān)：
• 偏置電阻用于在復(fù)雜的環(huán)境下確保通信線上的電平在總線未被驅(qū)動時保持穩(wěn)定；終端電阻用于吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射信號。一個完善的總線型網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(huán)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*力。驅(qū)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(nèi)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(dāng)固定。
3. 組態(tài)
我們通過下述的實際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和MM440變頻器的USS通信。
3.1. PLC 硬件組態(tài)
首先在Step7 Basic V10.5中建立一個項目，如圖3所示。
圖3： 新建S7 1200項目
在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241 RS485模塊，如圖4所示：
圖4： S7 1200硬件配置
在CPU的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址，建立PG與PLC的連接，如圖5所示。
圖5： S7 1200 IP地址的設(shè)置
3.2. MM440參數(shù)設(shè)置
我們假定已經(jīng)完成了驅(qū)動裝置的基本參數(shù)設(shè)置和調(diào)試（如電機(jī)參數(shù)辨識等等），以下只涉及與 S7-1200 控制器連接相關(guān)的參數(shù)。
MM 440 的參數(shù)分為幾個訪問級別，以便于過濾不需要查看的部分。 與 S7-1200 連接時，需要設(shè)置的主要有“控制源”和“設(shè)定源”兩組參數(shù)。要設(shè)置此類參數(shù)，需要“專家”參數(shù)訪問級別，即首先需要把 P0003 參數(shù)設(shè)置為 3。
控制源參數(shù)設(shè)置：
控制命令控制驅(qū)動裝置的啟動、停止、正/反轉(zhuǎn)等功能。控制源參數(shù)設(shè)置決定了驅(qū)動裝置從何種途徑接受控制信號，如表5所示。
表5：控制源由參數(shù) P0700 設(shè)置
此參數(shù)有分組，在此僅設(shè)*組，即 P0700[0]。
設(shè)定源控制參數(shù)：
設(shè)定值控制驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速/頻率等功能。設(shè)定源參數(shù)決定了驅(qū)動裝置從哪里接受設(shè)定值（即給定），如表6所示。
表6：設(shè)定源由參數(shù) P1000 設(shè)置
此參數(shù)有分組，在此僅設(shè)*組，即 P1000[0]。
控制源和設(shè)定源之間可以自由組合，根據(jù)工藝要求可以靈活選用。我們以控制源和設(shè)定源都來自 COM Link 上的 USS 通信為例，簡介 USS 通信的參數(shù)設(shè)置。
主要參數(shù)有：
1. P0700： 設(shè)置 P0700[0] = 5，即控制源來自 COM Link 上的 USS 通信；
2. P1000： 設(shè)置 P1000[0] = 5，即設(shè)定源來自 COM Link 上的 USS 通信；
3. P2009： 決定是否對 COM Link 上的 USS 通信設(shè)定值規(guī)格化，即設(shè)定值將是運轉(zhuǎn)頻率的百分比形式，還是頻率值。為0，不規(guī)格化 USS 通信設(shè)定值，即設(shè)定為MM440中的頻率設(shè)定范圍的百分比形式；為1，對 USS 通信設(shè)定值進(jìn)行規(guī)格化，即設(shè)定值為的頻率數(shù)值；
4. P2010： 設(shè)置 COM Link 上的 USS 通信速率。根據(jù) S7-1200 通信口的限制，支持的通信波特率如表7所示。
| 4 | 2400 bit/s |
| 5 | 4800 bit/s |
| 6 | 9600 bit/s |
| 7 | 19200 bit/s |
| 8 | 38400 bit/s |
| 9 | 57600 bit/s |
| 12 | 115200 bit/s |
表7：通信波特率
5. P2011： 設(shè)置 P2011[0] = 0 至 31，即驅(qū)動裝置 COM Link 上的 USS 通信口在網(wǎng)絡(luò)上的從站地址；
6. P2012： 設(shè)置 P2012[0] = 2，即 USS PZD 區(qū)長度為 2 個字長；
7. P2013： 設(shè)置 P2013[0] = 4；
8. P2014： 設(shè)置 P2014[0] = 0 至 65535，即 COM Link 上的 USS 通信控制信號中斷超時時間，單位為 ms；如設(shè)置為 0，則不進(jìn)行此端口上的超時檢查；
9. P0971： 設(shè)置 P0971 = 1，上述參數(shù)將保存入MM 440 的 EEPROM 中。
4. USS通信原理與編程的實現(xiàn)
4.1 S7 1200 PLC與MM440 通過USS通信的基本原理
S7 1200提供了的USS庫進(jìn)行USS通信，如圖6所示：
圖6：S7 1200 的USS庫
USS_DRV功能塊通過USS_DRV_DB數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)與USS_PORT功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送，而USS_PORT功能塊是S7-1200 PLC CM1241 RS485模塊與MM440之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與MM440的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的。如圖7所示。
圖7：通信結(jié)構(gòu)圖
4.2. 功能塊使用介紹
USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊，接受MM440的信息和控制MM440的指令都是通過這個功能快來完成的。必須在主 OB中調(diào)用。
USS_PORT功能塊是S7-1200與MM440進(jìn)行USS通信的接口，主要設(shè)置通信的接口參數(shù)。可在主OB或中斷OB中調(diào)用。
USS_RPM功能塊是通過USS通信讀取MM440的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用。
USS_WPM功能塊是通過USS通信設(shè)置MM440的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用。
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