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咸寧西門子PLC代理商

西門子S7-1200 緊湊型PLC在當(dāng)前的市場(chǎng)中有著廣泛的應(yīng)用，作為經(jīng)常與SINAMICS G120系列變頻器共同使用的PLC，其USS通信協(xié)議的使用一直在市場(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G120變頻器的通信。

1．控制系統(tǒng)原理和接線圖

下圖是本例中所使用的原理和接線圖。

圖1:控制系統(tǒng)原理和接線圖

2．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(guò)通信模塊CM1241 RS485來(lái)實(shí)現(xiàn)S7-1200與G120變頻器的通信。

本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0xB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0xB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0xA0 )

本例中使用的G120變頻器硬件為：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)

3．軟件需求

1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．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G120變頻器的USS通信。

4. 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1所示。

圖2： 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2所示。

圖3： 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，如下圖所示。

圖4： S7 1200 IP地址的設(shè)置

4. 2 G120參數(shù)設(shè)置

變頻器的參數(shù)設(shè)置如下表所示。

表1 ：G120變頻器的參數(shù)設(shè)置

注意：表1中的17，18，19，20 這四項(xiàng)參數(shù)值的設(shè)置必須使PLC的參數(shù)值與變頻器的參數(shù)值相*。而19，20這兩個(gè)參數(shù)值必須設(shè)置成如表1中的值，否則有可能變頻器與S7-1200通信有如下問(wèn)題：可能不能讀出從變頻器反饋回來(lái)的參數(shù)值。

5．USS通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)

5. 1 S7 1200 PLC與G120 通過(guò)USS通信的基本原理

S7 1200提供了的USS庫(kù)進(jìn)行USS通信，如下圖所示：

圖5： S7 1200 的USS庫(kù)

        USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊，接受變頻器的信息和控制變頻器的指令都是通過(guò)這個(gè)功能快來(lái)完成的。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。
        USS_PORT功能塊是S7-1200與變頻器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(guò)USS通信讀取變頻器的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。
        USS_WPM功能塊是通過(guò)USS通信設(shè)置變頻器的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。

這些功能塊與變頻器之間的控制關(guān)系如下圖所示：

三、項(xiàng)目配置

1、 本例使用的設(shè)備描述

圖 10.

注意：S120支持兩個(gè)周期性通訊接口IF1和IF2，分別通過(guò)CU參數(shù)P8839.0和P8839.1來(lái)定義IF1和IF2的通訊方式，在默認(rèn)情況下P8839.0= P8839.1=99，就激活了這兩個(gè)接口的自動(dòng)模式，如下表所示：

在這種方式下無(wú)法實(shí)現(xiàn)PROFIBUS DP和PROFINET IO的并行通訊，因此為了實(shí)現(xiàn)其并行通訊，需要按如下方式設(shè)置：
? P8839[0]=1和P8839[1]=2：PROFIBUS DP 用于同步，PROFINET IO用于周期性通訊
? P8839[0]=2和P8839[1]=1：PROFINET IO用于同步，PROFIBUS DP用于周期性通訊（本例中的設(shè)置）

兩個(gè)周期性通訊接口IF1和IF2的特性如上表所示：
注意：IF2不支持TM41,TM15,TM17,TM/TB,CU與CPU之間的通訊。

五、通過(guò)PROFIBUS DP或PROFINET IO總線來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)的傳輸
S7-300/400PLC通過(guò)PROFINET IO或PROFIBUS DP周期性通訊方式將控制字1(CTW1)和主設(shè)定值(NSETP_B)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器。
(1) 控制字中Bit0做電機(jī)的起、停控制。
(2) 主設(shè)定值為速度設(shè)定值，參數(shù)P2000中的值為頻率設(shè)定值和實(shí)際值的參考頻率，* 對(duì)應(yīng)4000H(十六進(jìn)制)，發(fā)送的高頻率(大值)為7FFFH(200%)。
(3) 當(dāng)組態(tài)的報(bào)文結(jié)構(gòu) PZD=2或自由報(bào)文999時(shí)，在S7-300/400 中可用“MOVE" 指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；當(dāng)組態(tài)的報(bào)文結(jié)構(gòu)PZD >2，在S7-300/400 中需調(diào)用SFC14和SFC15系統(tǒng)功能塊。
? SFC14(“DPRD_DAT")用于讀驅(qū)動(dòng)裝置的過(guò)程數(shù)據(jù)。
? SFC15(“DPWR_DAT")用于將過(guò)程數(shù)據(jù)寫入驅(qū)動(dòng)裝置。
例子(PROFINET IO)：SERVO_02 控制字、主設(shè)定值的發(fā)送及狀態(tài)字、實(shí)際頻率的讀取程序見圖11。

圖11

通過(guò)讀取Servo_02的參數(shù)r2050和P2051可以判斷數(shù)據(jù)是否傳輸成功。

圖12

例子(PROFIBUS DP)：SERVO_02 "控制字、主設(shè)定值的發(fā)送及狀態(tài)字、實(shí)際頻率的讀取程序見圖13。

圖13

通過(guò)讀取Servo_02的參數(shù)r8850和P8051可以判斷數(shù)據(jù)是否傳輸成功。

圖14

注意通過(guò)通訊接口IF1和IF2可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)CPU與Servo_02的數(shù)據(jù)傳輸

六、驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的讀取及寫入

1.擴(kuò)展PROFIDRIVE功能(DPV1)
非周期性數(shù)據(jù)傳送模式允許：
? 交換大量的用戶數(shù)據(jù)
? 用DPV1的功能 READ 和 WRITE可以實(shí)現(xiàn)非周期性數(shù)據(jù)交換。傳輸數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容應(yīng)遵照 PROFIdrive參數(shù)通道(DPV1)數(shù)據(jù)集DS47（非周期參數(shù)通道結(jié)構(gòu)）。

2. 參數(shù)請(qǐng)求及參數(shù)應(yīng)答的結(jié)構(gòu)
參數(shù)請(qǐng)求包括三部分：請(qǐng)求標(biāo)題、參數(shù)地址及參數(shù)值。

表1.參數(shù)請(qǐng)求格式

表2.參數(shù)應(yīng)答格式

表3.參數(shù)請(qǐng)求及應(yīng)答描述

表4.在DPV1參數(shù)應(yīng)答中的錯(cuò)誤值描述

3. S7-300/400PLC通過(guò)PROFINET IO非周期性通訊方式讀取驅(qū)動(dòng)器參數(shù)。
請(qǐng)注意：PLC讀取驅(qū)動(dòng)器參數(shù)時(shí)必須使用兩個(gè)功能塊SFB52 / SFB53
舉例如下：
(1) 使用標(biāo)志位M0.0及功能塊SFB53將讀請(qǐng)求(數(shù)據(jù)集RECORD DB11)(圖16)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器。
將M0.0設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)讀請(qǐng)求，當(dāng)讀請(qǐng)求完成后必須將該請(qǐng)求置0，結(jié)束該請(qǐng)求。ERROR = 1: 表示執(zhí)行此功能塊時(shí)有錯(cuò)誤產(chǎn)生，而STATUS 指示功能塊執(zhí)行狀態(tài)或錯(cuò)誤信息 。
(2) 使用標(biāo)志位M1.0及功能塊SFB52讀取參數(shù)的請(qǐng)求響應(yīng)(響應(yīng)塊DB22)(參見圖17) 。
將M1.0設(shè)定為數(shù)值1讀取參數(shù)請(qǐng)求響應(yīng)，完成后必須將該位置0，結(jié)束該請(qǐng)求。ERROR = 1: 表示執(zhí)行此功能塊時(shí)有錯(cuò)誤產(chǎn)生，而STATUS 指示功能塊執(zhí)行狀態(tài)或錯(cuò)誤信息 。

圖15 PROFINET IO讀參數(shù)請(qǐng)求

圖16 PROFINET IO讀參數(shù)響應(yīng)

圖17 PROFINET IO讀參數(shù)變量表

4. S7-300/400PLC通過(guò)PROFINET IO非周期性通訊方式修改驅(qū)動(dòng)器參數(shù)P1216。
舉例如下：
PLC寫參數(shù)時(shí)只需使用SFB53，在本項(xiàng)目的Network 2中發(fā)送寫請(qǐng)求DB33 (參見圖19) 到驅(qū)動(dòng)器； PLC讀“寫參數(shù)"響應(yīng)時(shí)需使用SFB52，在本項(xiàng)目中讀取驅(qū)動(dòng)器返回的參數(shù)值數(shù)據(jù)塊為DB22 (參見圖20) 。
(1) 將M0.2設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)寫請(qǐng)求，當(dāng)寫請(qǐng)求完成后必須將該請(qǐng)求置0，結(jié)束該請(qǐng)求。ERROR = 1: 表示執(zhí)行此功能塊時(shí)有錯(cuò)誤產(chǎn)生，而STATUS 指示功能塊執(zhí)行狀態(tài)或錯(cuò)誤信息 。
(2) 將M1.0設(shè)定為數(shù)值1讀請(qǐng)求，完成后必須將該請(qǐng)求置0，結(jié)束該請(qǐng)求。ERROR = 1: 表示執(zhí)行此功能塊時(shí)有錯(cuò)誤產(chǎn)生，而STATUS 指示功能塊執(zhí)行狀態(tài)或錯(cuò)誤信息