SIEMENS西門子MM440操作面板

SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司

：鐘濤
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西門子標準傳動產品MM430、MM440, 為用戶提供三組命令數(shù)據組(CDS)與三組驅動數(shù)據組(DDS), 所謂命令數(shù)據組是指與命令源相關的參數(shù)，驅動數(shù)據組是指電機參數(shù)以及變頻器內的常用數(shù)據，參數(shù)表中會對兩種數(shù)據進行標示。

CDS數(shù)據在變頻器運行過程中是可以切換的，受參數(shù)P0810; P0811的影響。對應關系如下圖：
可以看出我們可以通過修改P0810; P0811來實現(xiàn)參數(shù)組的切換。一般情況下，我們在現(xiàn)場需要用數(shù)字輸入端子來控制變頻器參數(shù)組的切換，方法如下：首先設置：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； 就可以通過數(shù)字端子3來實現(xiàn)*、二組參數(shù)的切換，所謂的遠程與本地之間的切換即將*組參數(shù)設置成外圍端子控制，第二組參數(shù)設置成BOP面板控制。同時，我們可以進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（因為模擬輸入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

當數(shù)字端子7與9短接時，通過模擬通道2 （0-20mA）控制
當數(shù)字端子7與9斷開時，通過模擬通道1（電位計）控制

注意 對于MM430變頻器，第二組CDS參數(shù)專為BOP準備，不能設置為其他控制方式，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)。

西門子S7-1200 PLC在當前的市場中有著廣泛的應用，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)據傳輸靈活高效
• 容易實現(xiàn)，成本較低

USS 的工作機制是，通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據收到的指令，決定是否以及如何響應。從站永遠不會主動發(fā)送數(shù)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(fā)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(fā)回響應。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報文結構

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)據區(qū)由 PKW 區(qū)和 PZD 區(qū)組成，如表3所示：

表3：USS凈數(shù)據區(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：

• PKE： 參數(shù) ID。包括代表主站指令和從站響應的信息，以及參數(shù)號等
• 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

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?？刂茀?shù)按設定好的固定格式在主、從站之間對應往返。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/從站返回主站的實際反饋

根據傳輸?shù)臄?shù)據類型和驅動裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)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(jié)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(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；
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(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 S7-1200zui多支持三個 CM 1241 RS485 設備，所以用戶zui多可建立三個 USS 網絡，每個網絡zui多 16 個MM440，總共支持 48 個 USS MM440。各 USS 網絡使用各自*的數(shù)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(shù)據塊）。 同一USS 網絡相關的所有指令必須共享該數(shù)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(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 -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

SIEMENS西門子MM440操作面板                                       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?？梢员Ｗo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(huán)境下確保通信線上的電平在總線未被驅動時保持穩(wěn)定；終端電阻用于吸收網絡上的反射信號。一個*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(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。

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，設置以太網的IP地址，建立PG與PLC的連接，如圖5所示。

圖5： S7 1200 IP地址的設置

3.2. MM440參數(shù)設置

我們假定已經完成了驅動裝置的基本參數(shù)設置和調試（如電機參數(shù)辨識等等），以下只涉及與 S7-1200 控制器連接相關的參數(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，需要設置的主要有“控制源”和“設定源”兩組參數(shù)。要設置此類參數(shù)，需要“專家”參數(shù)訪問級別，即首先需要把 P0003 參數(shù)設置為 3。
控制源參數(shù)設置：
控制命令控制驅動裝置的啟動、停止、正/反轉等功能?？刂圃磪?shù)設置決定了驅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 設置

此參數(shù)有分組，在此僅設*組，即 P0700[0]。
設定源控制參數(shù)：
設定值控制驅動裝置的轉速/頻率等功能。設定源參數(shù)決定了驅動裝置從哪里接受設定值（即給定），如表6所示。

表6：設定源由參數(shù) P1000 設置

此參數(shù)有分組，在此僅設*組，即 P1000[0]。
控制源和設定源之間可以自由組合，根據工藝要求可以靈活選用。我們以控制源和設定源都來自 COM link 上的 USS 通信為例，簡介 USS 通信的參數(shù)設置。

主要參數(shù)有：
1. P0700： 設置 P0700[0] = 5，即控制源來自 COM link 上的 USS 通信；
2. P1000： 設置 P1000[0] = 5，即設定源來自 COM link 上的 USS 通信；
3. P2009： 決定是否對 COM link 上的 USS 通信設定值規(guī)格化，即設定值將是運轉頻率的百分比形式，還是頻率值。為0，不規(guī)格化 USS 通信設定值，即設定為MM440中的頻率設定范圍的百分比形式；為1，對 USS 通信設定值進行規(guī)格化，即設定值為的頻率數(shù)值；
4. P2010： 設置 COM link 上的 USS 通信速率。根據 S7-1200 通信口的限制，支持的通信波特率如表7所示。

表7：通信波特率

5. P2011： 設置 P2011[0] = 0 至 31，即驅動裝置 COM link 上的 USS 通信口在網絡上的從站地址；
6. P2012： 設置 P2012[0] = 2，即 USS PZD 區(qū)長度為 2 個字長；
7. P2013： 設置 P2013[0] = 4；
8. P2014： 設置 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；如設置為 0，則不進行此端口上的超時檢查；
9. P0971： 設置 P0971 = 1，上述參數(shù)將保存入MM 440 的 EEPROM 中。