第8讲-PLC通过USS协议网络控制变频器的运行

SIEMENS,SIEMENS,S7-200 PLC,、变频器与触摸屏综合应用,主讲,:,阳胜峰,第,8,讲,PLC,通过,USS,协议网络,控制变频器的运行,一、,USS,通信及硬件连接,二、,USS,协议专用指令,三、,PLC,通过,USS,协议网络控制变频器的运行,一、,USS,通信及硬件连接,1,、使用,USS,协议的优点,使用,USS,协议的优点如下：,（,1,）,USS,协议对硬件设备要求低，减少了设备之间布线的数量。,（,2,）无需重新布线就可以改变控制功能。,（,3,）可通过串行接口设置来修改变频器的参数。,（,4,）可连续对变频器的特性进行监测和控制。,（,5,）利用,S7-200 CPU,组成,USS,通信的控制网络具有较高的性价比。,2,、,S7-200 CPU,通信接口的引脚分配,3,、,USS,通信硬件连接,（,1,）通信注意事项,a,、条件许可的情况下，,USS,主站尽量选用直流型的,CPU,。当使用交流型的,CPU22X,和单相变频器进行,USS,通信时，,CPU22X,和变频器的电源必须接成同相位的。,b,、一般情况下，,USS,通信电缆采用双绞线即可，如果干扰比较大，可采用屏蔽双绞线。,c,、在采用屏蔽双绞线作为通信电缆时，把具有不同电位参考点的设备互联后在连接电缆中形成不应有的电流，这些电流导致通信错误或设备损坏。要确保通信电缆连接的所有设备公用一个公共电路参考点，或是相互隔离以防止干扰电流产生。屏蔽层必须接到外壳地或,9,针连接器的,1,脚上。,d,、尽量采用较高的波特率，通信速率只与通信距离有关，与干扰没有直接关系。,e,、终端电阻的作用是用来防止信号反射的，并不用来抗干扰。如果通信距离很近，波特率较低或点对点的通信情况下，可不用终端电阻。,f,、不要带电插拔通信电缆，尤其是正在通信过程中，这样极易损坏传动装置和,PLC,的通信端口。,（,2,）,S7-200,与,MM440,变频器的连接,将,MM440,的通信端子为,P+,（,29,）和,N-,（,30,）分别接至,S7-200,通信口的,3,号与,8,号针即可。,二、,USS,协议专用指令,使用,USS,指令，首先要安装指令库，正确安装结束后，打开指令树中的“库”项，出现多个,USS,协议指令，如图所示，且会自动添加一个或几个相关的子程序。,1,、,USS_INT,指令,（,1,）仅限为通信状态的每次改动执行一次,USS_INIT,指令。使用边缘检测指令，以脉冲方式打开,EN,输入。欲改动初始化参数，执行一条新的,USS_INIT,指令。,（,2,）“,Mode”,输入数值选择通信协议：输入值,1,将端口分配给,USS,协议，并启用该协议；输入值,0,将端口分配给,PPI,，并禁止,USS,协议。,（,3,）“,Baud”,将波特率设为,1200,、,2400,、,4800,、,9600,、,19 200,、,38 400,、,57 600,或,115 200,。,（,4,）“,Active”,表示激活驱动器。某些驱动器仅支持地址,0,31,。每一位对应一台变频器，如图,22-3,所示。如第,0,位为,1,表示激活,0,号变频器，激活的变频器自动地被轮询，以控制其运行和采集其状态。,。,2,、,USS_CTRL,USS_CTRL,指令用于控制处于激活状态的变频器，每台变频器只能使用一条该指令。,指令说明：,（,1,）,USS_CTRL,（端口,0,）或,USS_CTRL_P1,（端口,1,）指令被用于控制,ACTIVE,（激活）驱动器。,USS_CTRL,指令将选择的命令放在通信缓冲区中，然后送至编址的驱动器,DRIVE,（驱动器）参数，条件是已在,USS_INIT,指令的,ACTIVE,（激活）参数中选择该驱动器。,（,2,）仅限为每台驱动器指定一条,USS_CTRL,指令。,（,3,）某些驱动器仅将速度作为正值报告。如果速度为负值，驱动器将速度作为正值报告，但逆转,D_Dir,（方向）位。,（,4,）,EN,位必须为,ON,，才能启用,USS_CTRL,指令。该指令应当始终启用。,（,5,）,RUN,表示驱动器是,ON,还是,OFF,。当,RUN,（运行）位为,ON,时，驱动器收到一条命令，按指定的速度和方向开始运行。为了使驱动器运行，必须符合以下条件：,1,）,DRIVE,（驱动器）在,USS_INIT,中必须被选为,ACTIVE,（激活）。,2,）,OFF2,和,OFF3,必须被设为,0,。,3,）,Fault,（故障）和,Inhibit,（禁止）必须为,0,。,（,6,）当,RUN,为,OFF,时，会向驱动器发出一条命令，将速度降低，直至电动机停止。,OFF2,位被用于允许驱动器自由降速至停止。,OFF2,被用于命令驱动器迅速停止。,（,7,）,Resp_R,（收到应答）位确认从驱动器收到应答。对所有的激活驱动器进行轮询，查找最新驱动器状态信息。每次,S7-200,从驱动器收到应答时，,Resp_R,位均会打开，进行一次扫描，所有数值均被更新。,（,8,）,F_ACK,（故障确认）位被用于确认驱动器中的故障。当,F_ACK,从,0,转为,1,时，驱动器清除故障。,（,9,）,DIR,（方向）位用来控制电动机转动方向。,（,10,）,Drive,（驱动器地址）输入是,MicroMaster,驱动器的地址，向该地址发送,USS_CTRL,命令。有效地址：,0,31,。,（,11,）,Type,（驱动器类型）输入选择驱动器的类型。将,MicroMaster 3,（或更早版本）驱动器的类型设为,0,，将,MicroMaster 4,驱动器的类型设为,1,。,（,12,）,Speed_SP,（速度设定值）是作为全速百分比的驱动器速度。,Speed_SP,的负值会使驱动器反向旋转方向，其范围为,-200.0%,200.0%,。,（,13,）“,Fault”,表示故障位的状态（,0,无错误，,1,有错误），驱动器显示故障代码（有关驱动器信息，请参阅用户手册）。欲清除故障位，纠正引起故障的原因，并打开,F_ACK,位。,（,14,）,Inhibit,表示驱动器上的禁止位状态（,0,不禁止，,1,禁止）。欲清除禁止位，故障位必须为,OFF,，运行、,OFF2,和,OFF3,输入也必须为,OFF,。,（,15,）,D_Dir,表示驱动器的旋转方向。,（,16,）,Run_EN,（运行启用）表示驱动器是在运行（,1,）还是停止（,0,）。,（,17,）,Speed,是以全速百分比表示的驱动器速度，其范围为：,-200.0%,200.0%,。,（,18,）,Staus,是驱动器返回的状态字原始数值。,（,19,）,Error,是一个包含对驱动器最新通信请求结果的错误字节。,USS,指令执行错误主题定义了可能因执行指令而导致的错误条件。,（,20,）,Resp_R,（收到的响应）位确认来自驱动器的响应。对所有的激活驱动器都要轮询最新的驱动器状态信息。每次,S7-200,接收到来自驱动器的响应时，每扫描一次，,Resp_R,位就会接通一次并更新所有相应的值。,3,、,USS_RPM,USS_RPM,指令用于读取变频器的参数，,USS,协议有,3,条读指令：,（,1,）,USS_RPM_W,指令读取一个无符号字类型的参数。,（,2,）,USS_RPM_D,指令读取一个无符号双字类型的参数。,（,3,）,USS_RPM_R,指令读取一个浮点数类型的参数。,指令说明：,（,1,）一次仅限将一条读取（,USS_RPM_x,）或写入（,USS_WPM_x,）指令设为激活。,（,2,）,EN,位必须为,ON,，才能启用请求传送，并应当保持,ON,，直至设置“完成”位，表示进程完成。例如，当,XMT_REQ,输入为,ON,，在每次扫描时向,MicroMaster,传送一条,USS_RPM_x,请求。因此，,XMT_REQ,输入应当通过一个脉冲方式打开。,（,3,）“,Drive”,输入是,MicroMaster,驱动器的地址，,USS_RPM_x,指令被发送至该地址。单台驱动器的有效地址是,0,31,。,（,4,）“,Param”,是参数号码。“,Index”,是需要读取参数的索引值。“数值”是返回的参数值。必须向,DB_Ptr,输入提供,16,个字节的缓冲区地址。该缓冲区被,USS_RPM_x,指令用于存储向,MicroMaster,驱动器发出的命令结果。,（,5,）当,USS_RPM_x,指令完成时，“,Done”,输出,ON,，“,Error”,输出字节和“,Value”,输出包含执行指令的结果。“,Error”,和“,Value”,输出在“,Done”,输出打开之前无效。,4,、,USS_WPM,USS_WPM,指令用于写入变频器的参数，,USS,协议共有,3,种写入指令：,（,1,）,USS_WPM_W,（端口,0,）或,USS_WPM_W_P1,（端口,1,）指令写入不带符号的字参数。,（,2,）,USS_WPM_D,（端口,0,）或,USS_WPM_D_P1,（端口,1,）指令写入不带符号的双字参数。,（,3,）,USS_WPM_R,（端口,0,）或,USS_WPM_R_P1,（端口,1,）指令写入浮点。,指令说明：,（,1,）一次仅限将一条读取（,USS_RPM_x,）或写入（,USS_WPM_x,）指令设为激活。,（,2,）当,MicroMaster,驱动器确认收到命令或发送一则错误条件时，,USS_WPM_x,事项完成。当该进程等待应答时，逻辑扫描继续执行。,（,3,）,EN,位必须为,ON,，才能启用请求传送，并应当保持打开，直至设置“,Done”,位，表示进程完成。例如，当,XMT_REQ,输入为,ON,，在每次扫描时向,MicroMaster,传送一条,USS_WPM_x,请求。因此，,XMT_REQ,输入应当通过一个脉冲方式打开。,（,4,）当驱动器打开时，,EEPROM,输入启用对驱动器的,RAM,和,EEPROM,的写入，当驱动器关闭时，仅启用对,RAM,的写入。请注意，该功能不受,MM3,驱动器支持，因此该输入必须关闭。,（,5,）其他参数的含义及使用方法参考,USS_RPM,指令。,三、,PLC,通过,USS,协议网络控制变频器的运行,1,、项目要求,S7-200 PLC,通过,USS,协议网络控制,MicroMaster MM440,变频器，控制电动机的启动、制动停止、自由停止和正反转，并能够通过,PLC,读取变频器参数、设置变频器参数。,2,、变频器的设置,在将变频器连至,S7-200,之前，必须确保变频器具有以下系统参数，即使用变频器上的基本操作面板的按键设置参数。,（,1,）复位为出厂默认设置值（可选）：,P0010=30,（出厂的设定值），,P0970=1,（参数复位）。,（,2,）如果忽略该步骤，确保以下参数的设置：,P2012=USS,的,PZD,长度。常规的,PZD,长度是,2,个字长。这一参数允许用户选择不同的,PZD,长度，以便对目标进行控制和监测。例如，,3,个字的,PZD,长度时，可以有第,2,个设定值和实际值。实际值可以是变频器的输出电流（,P2016,或,P2019,下标,3=r0027,）。,P2013=USS,的,PKW,长度。默认值设定为,127,（可变长度）。也就是说，被发送的,PKW,长度是可变的，应答报文的长度也是可变的，这将影响,USS,报文的总长度。如果要写一个控制程序，并采用固定长度的报文，那么，应答状态字（,ZSW,）总是出现在同样的位置。,MicroMaster4,变频器最常用的,PKW,固定长度是,4,个字长，因为它可以读写所有的参数。,（,3,）设置电动机参数如下：,1,）,P0003=3,，用户访问级为专家级，使能读,/,写所有参数。,2,）,P0010=,调试参数过滤器，,=1,快速调试，,=0,准备。,3,）,P0304=,电动机额定电压（以电动机铭牌