SIEMENS西門(mén)子MM440操作面板
SIEMENS西門(mén)子上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司
:鐘濤
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西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)產(chǎn)品MM430、MM440, 為用戶提供三組命令數(shù)據(jù)組(CDS)與三組驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組(DDS), 所謂命令數(shù)據(jù)組是指與命令源相關(guān)的參數(shù),驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組是指電機(jī)參數(shù)以及變頻器內(nèi)的常用數(shù)據(jù),參數(shù)表中會(huì)對(duì)兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)示。
CDS數(shù)據(jù)在變頻器運(yùn)行過(guò)程中是可以切換的,受參數(shù)P0810; P0811的影響。對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖:
可以看出我們可以通過(guò)修改P0810; P0811來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)組的切換。一般情況下,我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)需要用數(shù)字輸入端子來(lái)控制變頻器參數(shù)組的切換,方法如下:首先設(shè)置:P0703(例如數(shù)字輸入3)=99,然后將數(shù)字輸入3的狀態(tài)付給參數(shù)P0810, 即P0810=722.2; 就可以通過(guò)數(shù)字端子3來(lái)實(shí)現(xiàn)*、二組參數(shù)的切換,所謂的遠(yuǎn)程與本地之間的切換即將*組參數(shù)設(shè)置成外圍端子控制,第二組參數(shù)設(shè)置成BOP面板控制。同時(shí),我們可以進(jìn)行兩路模擬通道之間的切換。
舉例如下:
用數(shù)字端子7完成兩模擬輸入通道切換,其中模擬通道1 ,端子3,4接電位計(jì)的分量,模擬通道2 ,即端子10,11接0-20mA 電流
1. DIP 1 -> off 2. DIP 2 -> on 參數(shù)設(shè)置如下: P0003=3 P0004=0 P700.0=2 P700.1=2 P1000.0=2 P1000.1=7 P0756.0=0 P0756.1=2(因?yàn)槟M輸入2用電流輸入) P0759.0=10 P0759.1=20 | ![]() |
P0703.0=99 P0703.1=99 P0810=722.2 (用810參數(shù)進(jìn)行參數(shù)組切換,把703的狀態(tài)付給它) P0731.1=P0731.0 P0732.1=P0732.0 P0733.1=P0733.0 |
當(dāng)數(shù)字端子7與9短接時(shí),通過(guò)模擬通道2 (0-20mA)控制
當(dāng)數(shù)字端子7與9斷開(kāi)時(shí),通過(guò)模擬通道1(電位計(jì))控制
注意 對(duì)于MM430變頻器,第二組CDS參數(shù)專(zhuān)為BOP準(zhǔn)備,不能設(shè)置為其他控制方式,如果需要通訊與端子操作切換,必須用*組參數(shù)與第三組參數(shù)。
西門(mén)子S7-1200 PLC在當(dāng)前的市場(chǎng)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(mén)子MM440 變頻器的USS通信一直在市場(chǎng)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(lái)實(shí)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(diǎn)
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門(mén)子專(zhuān)為驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議。USS 協(xié)議的基本特點(diǎn)如下:
• 支持多點(diǎn)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(wèn)機(jī)制
• 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上zui多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)(zui多 31 個(gè)從站)
• 簡(jiǎn)單可靠的報(bào)文格式,使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效
• 容易實(shí)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(gè)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(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時(shí)應(yīng)答:
-- 接收到的主站報(bào)文沒(méi)有錯(cuò)誤,并且
-- 本從站在接收到主站報(bào)文中被尋址
上述條件不滿足,或者主站發(fā)出的是廣播報(bào)文,從站不會(huì)做任何響應(yīng)。對(duì)于主站來(lái)說(shuō),從站必須在接收到主站報(bào)文之后的一定時(shí)間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯(cuò)。
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(zhǎng)度,如表1所示:
表1:USS字符幀
USS 協(xié)議的報(bào)文簡(jiǎn)潔可靠,高效靈活。報(bào)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(bào)文結(jié)構(gòu)
每小格代表一個(gè)字符(字節(jié))。其中:
STX: 起始字符,總是 02 h
LGE: 報(bào)文長(zhǎng)度
ADR:從站地址及報(bào)文類(lèi)型
BCC: BCC 校驗(yàn)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(xiě)參數(shù)值、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本,并可修改和報(bào)告參數(shù)的改變 。其中:
- PKE: 參數(shù) ID。包括代表主站指令和從站響應(yīng)的信息,以及參數(shù)號(hào)等
- IND: 參數(shù)索引,主要用于與 PKE 配合定位參數(shù)
- PWEm:參數(shù)值數(shù)據(jù)
PZD: 此區(qū)域用于在主站和從站之間傳遞控制和過(guò)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(duì)應(yīng)往返。如:
- PZD1:主站發(fā)給從站的控制字/從站返回主站的狀態(tài)字
- PZD2: 主站發(fā)給從站的給定/從站返回主站的實(shí)際反饋
根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類(lèi)型和驅(qū)動(dòng)裝置的不同,PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)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(dòng)控制任務(wù)時(shí),網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都要按相同的設(shè)定工作,并且在整個(gè)工作過(guò)程中不能隨意改變。
注意:
對(duì)于不同的驅(qū)動(dòng)裝置和工作模式,PKW 和 PZD 的長(zhǎng)度可以按一定規(guī)律定義。 一旦確定就不能在運(yùn)行中隨意改變 ;
PKW 可以訪問(wèn)所有對(duì) USS 通信開(kāi)放的參數(shù);而 PZD 僅能訪問(wèn)特定的控制和過(guò)程數(shù)據(jù);
PKW 在許多驅(qū)動(dòng)裝置中是作為后臺(tái)任務(wù)處理,因此 PZD 的實(shí)時(shí)性要比 PKW 好。
1.2. S7-1200 USS通信簡(jiǎn)介
CM 1241 RS485 模塊通過(guò) RS485 端口與MM440進(jìn)行通信。 可使用 USS 庫(kù)控制MM440和讀/寫(xiě)MM440參數(shù)。該庫(kù)提供 1 個(gè) FB 和 3 個(gè) FC 來(lái)支持 USS 協(xié)議。 每個(gè) CM1241 RS485 通信模塊zui多支持 16 個(gè)MM440。連接到一個(gè) CM 1241 RS485 的所有MM440(zui多 16 個(gè))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?yàn)?S7-1200zui多支持三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備,所以用戶zui多可建立三個(gè) USS 網(wǎng)絡(luò),每個(gè)網(wǎng)絡(luò)zui多 16 個(gè)MM440,總共支持 48 個(gè) 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(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個(gè) USS網(wǎng)絡(luò)需要三個(gè)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(lèi)型的CPU:
1)S7-1211C CPU。
2)S7-1212C CPU。
3)S7-1214C CPU。
這三種類(lèi)型的CPU都可以使用USS通信協(xié)議通過(guò)通信模塊CM1241 RS485來(lái)實(shí)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 -0B0 )
2) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0B0 )
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(mén)子的網(wǎng)絡(luò)插頭和PROFIBUS電纜。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西門(mén)子網(wǎng)絡(luò)插頭。
PROFIBUS 電纜的紅色導(dǎo)線B 即 RS 485 信號(hào) +,此信號(hào)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(hào) -,此信號(hào)應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 N-。
圖1: MM440接線
SIEMENS西門(mén)子MM440操作面板 表4:MM440端子定義
因?yàn)镸M 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(gè)驅(qū)動(dòng)裝置,則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個(gè)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(diǎn)接地。此連接對(duì)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(diǎn)對(duì)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(wèn)題都與未考慮到下列事項(xiàng)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(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定;終端電阻用于吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射信號(hào)。一個(gè)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(dú)采用較粗的導(dǎo)線 ,而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽層,因?yàn)榇诉B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(gè)實(shí)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(dòng)力線分開(kāi)布線;緊貼金屬板安裝也能改善抗*力。驅(qū)動(dòng)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(shí)可按說(shuō)明書(shū)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(guò)下述的實(shí)際操作來(lái)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(gè)項(xiàng)目,如圖3所示。
圖3: 新建S7 1200項(xiàng)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(dòng)裝置的基本參數(shù)設(shè)置和調(diào)試(如電機(jī)參數(shù)辨識(shí)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(gè)訪問(wèn)級(jí)別,以便于過(guò)濾不需要查看的部分。 與 S7-1200 連接時(shí),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(lèi)參數(shù),需要“專(zhuān)家”參數(shù)訪問(wèn)級(jí)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(dòng)裝置的啟動(dòng)、停止、正/反轉(zhuǎn)等功能??刂圃磪?shù)設(shè)置決定了驅(qū)動(dòng)裝置從何種途徑接受控制信號(hào),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(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速/頻率等功能。設(shè)定源參數(shù)決定了驅(qū)動(dòng)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(lái)自 COM link 上的 USS 通信為例,簡(jiǎn)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(lái)自 COM link 上的 USS 通信;
2. P1000: 設(shè)置 P1000[0] = 5,即設(shè)定源來(lái)自 COM link 上的 USS 通信;
3. P2009: 決定是否對(duì) COM link 上的 USS 通信設(shè)定值規(guī)格化,即設(shè)定值將是運(yùn)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(duì) 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(dòng)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(zhǎng)度為 2 個(gè)字長(zhǎng);
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(hào)中斷超時(shí)時(shí)間,單位為 ms;如設(shè)置為 0,則不進(jìn)行此端口上的超時(shí)檢查;
9. P0971: 設(shè)置 P0971 = 1,上述參數(shù)將保存入MM 440 的 EEPROM 中。