PLC與變頻器聯(lián)合通信

1、張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)可編程控制器與變頻器聯(lián)合通信通信 課題名稱： 指導(dǎo)教師： 羅 振 成 專業(yè)班級(jí)： 2005級(jí)機(jī)電一體化（一班） 姓 名： 梁 海 濤 日 期： 2008年6月5日 28指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日答辯小組評(píng)語(yǔ) 答辯小組組長(zhǎng)簽字： 年 月 日評(píng)價(jià)等級(jí) 系部蓋章： 年 月 日任務(wù)書一課題的目的、意義利用變頻器與可編程控制器之間的通訊方法進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)速，降低成本，增大可靠性，豐富極指令，易于掌握、操作。因此由上位計(jì)算機(jī)與西門子可編程控制器、交流變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)在各種行業(yè)廣泛應(yīng)用。本課題對(duì)變頻器與可編程控制器之間的通訊方法進(jìn)行研究。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可使學(xué)生對(duì)變頻器與可

2、編程控制器的變頻調(diào)速理論有較深的理解，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析的能力。二課題的主要內(nèi)容及要求1.查閱有關(guān)可編程控制器與變頻器的通訊的參考文獻(xiàn)資料。2.深入學(xué)習(xí)、掌握變頻器與可編程控制器的理論知識(shí)。3.提出較好的設(shè)計(jì)方案，介紹研究方法，建立協(xié)議，完成安裝調(diào)試等工作。4.整理資料,畢業(yè)答辯。三成品要求1.完成對(duì)資料文獻(xiàn)的理解并整理，原文上不能涂改，語(yǔ)言規(guī)范，語(yǔ)意表達(dá)準(zhǔn)確流暢。2.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，包括研究方法、USS協(xié)議、連接、安裝、編程調(diào)試。要求格式規(guī)范，條理清楚，引用文獻(xiàn)資料注明出處。3.資料整理，裝訂成冊(cè)，提交。四課題的計(jì)劃進(jìn)度周 次設(shè) 計(jì) 各 階 段 內(nèi) 容日 期7認(rèn)真研究設(shè)計(jì)課題并

3、制定設(shè)計(jì)方案2008-04-132008-04-1989先上校園網(wǎng)查閱資料然后去圖書館借閱相關(guān)圖書最后整理資料2008-04-202008-05-031011開始設(shè)計(jì)并與老師交流、溝通多次修改設(shè)計(jì)并完善設(shè)計(jì)2008-05-042008-05-171213調(diào)試設(shè)計(jì)程序熟悉設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作調(diào)控不斷修改完善設(shè)計(jì)程序使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2008-05-182008-05-31摘要在機(jī)電一體化產(chǎn)品中經(jīng)常需要速度調(diào)節(jié)，通常是利用直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。在近些年，隨著微處理器技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子等技術(shù)的發(fā)展，具有矢量變換控制和直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻器克服了以往從電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)方程出發(fā)研究控制特性,靜動(dòng)態(tài)效果不理想的情

4、況,使得交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能可與直流電動(dòng)機(jī)相媲美。因此，在機(jī)電一體化產(chǎn)品中交流調(diào)速系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。可編程控制器是機(jī)電一體化產(chǎn)品中常用的控制器，通常具有通訊功能，利用可編程控制器的通訊功能與變頻器通訊來組成交流調(diào)速系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單、控制精度高、可靠性高的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)介紹了一種西門子可編程控制器與交流變頻器設(shè)備聯(lián)網(wǎng)組成的調(diào)速系統(tǒng),其采用基于RS- 485 / 232 接口的USS 協(xié)議實(shí)現(xiàn)了1臺(tái)可編程控制器和1臺(tái)交流變頻器的串行通信控制，可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、急停、慣性停止、正反轉(zhuǎn)。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明,該系統(tǒng)具有一定的控制精度、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞 USS 協(xié)議； 可編程； 變頻器； 通信目 錄

5、第一章 可編程控制器與變頻器聯(lián)合通信簡(jiǎn)介11.1引言11.2常用的可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）11.3 常用變頻器21.4 PLC通信方式31.5 聯(lián)合通信的方式51.6電動(dòng)機(jī)型號(hào)及參數(shù)6第二章USS協(xié)議指令72.1 USS協(xié)議的使用要求72.2 變頻器通信時(shí)間72.3 編程順序82.4 協(xié)議指令82.5 USS執(zhí)行錯(cuò)誤代碼16第三章 程序設(shè)計(jì)173.1編程環(huán)境173.2 USS庫(kù)安裝183.3編寫程序20第四章 安裝調(diào)試224.1檢驗(yàn)設(shè)備224.2系統(tǒng)連接224.3調(diào)試23第五章 結(jié)論與問題24第六章 心得體會(huì)25致 謝26參考文獻(xiàn)27第一章 可編程控制器與變頻器聯(lián)合通信簡(jiǎn)介1.1引言在可編程

6、控制器出現(xiàn)以前，繼電器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域主導(dǎo)地位，由此構(gòu)成的控制系統(tǒng)都是按預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間或條件順序地工作，若改變控制的順序就必須改變控制系統(tǒng)的硬件接線，因此，其通用性和靈活性較差。6電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的。繼電器接觸器控制系統(tǒng)采用固定接線的，則無法滿足復(fù)雜的自動(dòng)控制要求，可編程控制器（Programmable Logic Controller,簡(jiǎn)稱PLC）應(yīng)運(yùn)而生。之后在工業(yè)控制和機(jī)電一體化產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)前的工業(yè)控制和機(jī)電一體化產(chǎn)品中需要自動(dòng)控制和較大范圍的調(diào)速。變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型

7、晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，它具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。變頻器既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中，具有較寬調(diào)速范圍，非常適合遠(yuǎn)程通信控制。作為工控行業(yè)的主流產(chǎn)品，PLC與變頻器在各種機(jī)械設(shè)置上的應(yīng)用可謂無處不在。常見的用法是使用模擬信號(hào)（一般是電壓）來完成對(duì)變頻器的控制。這種方法的缺點(diǎn)是成本高，易受干擾（電壓方式），控制精度也很難作得很高，而采用通信方式就可以很好地避免這個(gè)缺點(diǎn)?？删幊炭刂破鱏7-200如同由用戶程序控制那樣監(jiān)控輸入并改變輸出，可以包含布爾型邏輯計(jì)算、定時(shí)、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算和與其它智能設(shè)

8、備通訊。緊湊的設(shè)計(jì)、靈活的配置和功能強(qiáng)大的指令集組合在一起，使得S7-200成為控制多種應(yīng)用程序的理想解決方案。 1.2常用的可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）現(xiàn)在的PLC有好多的品牌有西門子、歐姆龍、LG、三菱、ABB、施耐德等，本設(shè)計(jì)主要用到西門子可編程控制器。6西門子可編程控制器具有聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能系統(tǒng)設(shè)備間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散設(shè)備的集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。1當(dāng)然，PLC之間的通信網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用

9、的，一些生產(chǎn)廠家在PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信上采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議靠攏，這將使不同的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間可以方便地通信與聯(lián)網(wǎng)。1SIMATIC S7系列的PLC是德國(guó)SIEMENS公司1996年推出的新產(chǎn)品，它包括小型PLC S7-200、中型PLC S7-300和PLC S7-400。由于設(shè)計(jì)試驗(yàn)現(xiàn)要求S7-200具有緊湊設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格和強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，它能近乎完美地滿足小規(guī)模的控制設(shè)計(jì)要求。1它的特點(diǎn)有：極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)大的通信能力，豐富的擴(kuò)展模塊。11.3 常用變頻器現(xiàn)在的變頻器有好多的

10、品牌有西門子、歐姆龍、LG、ABB、施耐德等。西門子MICROMASTER420是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。本系列有多種型號(hào)，從單相電源電壓，額定功率120W 到三相電源電壓，額定功率11KW 可供用戶選用。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保MICROMASTER420 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置。由于M

11、ICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。MICROMASTER 420 既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中。5 MICROMASTER 420 系列變頻器特點(diǎn)： （1）主要特性：易于安裝，易于調(diào)試，牢固的EMC 設(shè)計(jì)，可由IT（中性點(diǎn)不接地）電源供電，對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的，參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對(duì)廣泛的應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行配置，電纜連接簡(jiǎn)便，采用模塊化設(shè)計(jì)，配置非常靈活，脈寬調(diào)制的頻率高，因而電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪音低，詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和信息集成功能，有多種可選件供用戶選用：用于與PC 通訊的通訊模塊，基本操作

12、面板（BOP）高級(jí)操作面板（AOP），用于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線通訊的PROFIBUS 通訊模塊。5（2）性能特征：磁通電流控制（FCC），改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性，快速電流限制（FCL）功能，實(shí)現(xiàn)正常狀態(tài)下的無跳閘運(yùn)行，內(nèi)置的直流注入制動(dòng)，復(fù)合制動(dòng)功能改善了制動(dòng)特性，加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能，具有比例，積分（PI）控制功能的閉環(huán)控制，多點(diǎn)V/f 特性。（3）保護(hù)特性：過電壓/欠電壓保護(hù)，變頻器過熱保護(hù)，接地故障保護(hù)，短路保護(hù)，I2t 電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)，PTC 電動(dòng)機(jī)保護(hù)。51.4 PLC通信方式（1）選擇網(wǎng)絡(luò)通訊接口S7-200支持許多不同類型的通訊網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)選擇可在“設(shè)置PG/P

13、C接口”屬性對(duì)話框中完成。所選網(wǎng)絡(luò)將作為接口引用。有不同類型的接口可用于訪問這些通訊網(wǎng)絡(luò)： PPI多臺(tái)主設(shè)備電纜 CP通訊卡 以太網(wǎng)通訊卡（2）要為STEP 7-Micro/WIN選擇通訊接口，可執(zhí)行下列步驟。雙擊通訊設(shè)置窗口中的刷新圖標(biāo)。圖1.1選擇STEP 7-Micro/WIN的接口參數(shù)。圖1.2（3）PPI多臺(tái)主設(shè)備電纜S7-200支持通過兩種不同類型的PPI多臺(tái)主設(shè)備電纜進(jìn)行通訊。這些電纜類型允許通RS-232或USB接口進(jìn)行通訊。（4）選擇PPI多臺(tái)主設(shè)備電纜類型很簡(jiǎn)單。請(qǐng)執(zhí)行下列步驟： 單擊“設(shè)置PG/PC接口屬性”頁(yè)面上的“屬性”按鈕。 單擊“屬性”頁(yè)面上的“本地連接”標(biāo)簽。

14、選擇USB或期望的COM端口。（5）RS-232/PPI多臺(tái)主設(shè)備電纜替換以前的PC/PPI電纜。使用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上的主設(shè)備和從屬裝置。圖1.3圖1.4S7-200支持主從設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，既可以用作主設(shè)備，也可以用作從屬裝置，而STEP7-Micro/WIN則始終作為主設(shè)備。主設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上作為主設(shè)備的設(shè)備可以啟動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上其它設(shè)備的請(qǐng)求。主設(shè)備也可以響應(yīng)來自網(wǎng)絡(luò)上其它主設(shè)備的請(qǐng)求。典型的主設(shè)備包括STEP 7-Micro/WIN、人機(jī)界面設(shè)備，例如TD 200、S7-300或S7-400PLC。S7-200從其它S7-200請(qǐng)求信息時(shí)用作主設(shè)備（對(duì)等通訊）。從屬裝置配

15、置為從屬裝置的設(shè)備只能響應(yīng)來自主設(shè)備的請(qǐng)求；從屬裝置永遠(yuǎn)不發(fā)出請(qǐng)求。對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)，S7-200都用作從屬裝置。作為從屬裝置，S7-200將響應(yīng)來自網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備的請(qǐng)求，例如操作員面板或STEP7-Micro/WIN的請(qǐng)求。1.5 聯(lián)合通信的方式（1）標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線制法PLC 作為一級(jí)PD 站，通過CPU內(nèi)置的PROFIBUSPD接口或通訊模板再與PROFIBUS總線連接，作為主設(shè)備，它負(fù)責(zé)讀取在總線上的所有分布式I/O模塊的變頻器狀態(tài)字（包括數(shù)字量和模擬量），同時(shí)進(jìn)行變頻器控制字（包括數(shù)字量和模擬量）的傳送。組態(tài)軟件WinCC作為二級(jí)PD主站，用于系統(tǒng)操作和監(jiān)視等。變頻器加上CBP通訊板（PROF

16、IBUS通訊模塊）作為從站，可帶這樣的從站)32個(gè)，如果加上中繼器，最多可達(dá)125 個(gè)從站。（2）PLC與變頻器聯(lián)合通信控制法采用RS232/485接口通過USS協(xié)議指令自由通訊來完成設(shè)計(jì)要求的功能。上位計(jì)算機(jī)和PLC與變頻器組成的通信控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線底層控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,許多電氣生產(chǎn)廠家推出了具有數(shù)據(jù)通信功能的產(chǎn)品，可以采LonWorks、PROF IBUS、CAN等進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，但需要另外購(gòu)置。德國(guó)西門子公司變頻器可采用基于RS485通信接口USS協(xié)議作為其串口通訊協(xié)議。由于該公司的USS協(xié)議是開放的，為開發(fā)用戶自己的基于USS協(xié)議的軟件提供了可行性。用戶可以直接利用USS控制協(xié)議對(duì)變

17、頻器進(jìn)行讀寫,無需購(gòu)置額外的附件進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)。 這樣不僅有利于降低成本，而且能充分滿足特定項(xiàng)目的需要?？偵纤觯谝环N標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線制法：需要另外購(gòu)置組態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)的功能也比較復(fù)雜。如果用于本設(shè)計(jì)則有些不太合適。第二種PLC與變頻器聯(lián)合通信控制法則很符合本設(shè)計(jì)要求。在1.2和1.3以說明所選用的PLC和變頻器的品牌與型號(hào)了，下面是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖1.5I0.0（啟動(dòng)）I0.1（慣性停止）I0.2（迅速停止）I0.3（反饋信號(hào)）I0.4（正反轉(zhuǎn)） I0.5（點(diǎn)動(dòng)頻率下降） I0.6（點(diǎn)動(dòng)頻率上升） I0.7（頻率設(shè)定50HZ） I1.0頻率復(fù)位通過RS-232/485電纜連接可編程控制器與變頻器。1

18、.6電動(dòng)機(jī)型號(hào)及參數(shù)參照表1.1型號(hào)WDJ26電壓UN（V）380接法轉(zhuǎn)速1430功率PN（W）60電流IN（A）0.35頻率f（HZ）50絕緣等級(jí)E表1.1第二章USS協(xié)議指令2.1 USS協(xié)議的使用要求STEP 7-Micro/WIN指令庫(kù)提供了支持USS協(xié)議的14個(gè)子程序、3個(gè)中斷例行程序和8個(gè)指令。USS指令將使用S7-200中的下列資源：?jiǎn)⒂肬SS協(xié)議將使端口0專門用于USS通訊。可使用USS_INIT指令來選擇用于端口0的USS或PPI。（關(guān)于USS協(xié)議，請(qǐng)參見SIMOTIONMicroMaster變頻器的USS協(xié)議。）在選擇使用與變頻器進(jìn)行通訊的USS協(xié)議之后，不能再將端口0用于

19、任何其它的用途，包括與STEP 7-Micro/WIN的通訊。在使用USS協(xié)議開發(fā)應(yīng)用程序期間，應(yīng)使用計(jì)算機(jī)中與PROFIBUS CP卡相連接的CPU 226、CPU226XM或EM 277 PROFIBUS-DP模塊。第二個(gè)通訊端口將允許STEP 7-Micro/WIN在運(yùn)行USS協(xié)議時(shí)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行監(jiān)控。USS指令將影響與端口0上的自由端口通訊相關(guān)聯(lián)的所有SM單元。USS指令使用了14個(gè)子程序和3個(gè)中斷例行程序。USS指令將使應(yīng)用程序所需要的存儲(chǔ)空間最多達(dá)到3450個(gè)字節(jié)。根據(jù)所使用的特定USS指令，這些指令的支持程序?qū)⑹箍刂瞥绦虻呢?fù)荷至少增加2150個(gè)字節(jié)，最多可達(dá)到3450個(gè)字節(jié)。用于

20、USS指令的變量需要一個(gè)400字節(jié)的V存儲(chǔ)器塊。用戶可分配該字節(jié)塊的起始地址，并可為USS變量保留。某些USS指令還可能需要一個(gè)16字節(jié)的通訊緩沖區(qū)。至于指令參數(shù)，可為該緩沖區(qū)提供一個(gè)V存儲(chǔ)器中的起始地址。建議為USS指令的每個(gè)事例分配一個(gè)唯一的緩沖區(qū)。當(dāng)完成計(jì)算時(shí)，USS指令將使用AC0至AC3的累加器。也可在程序中使用累加器；然而，累加器中的值將由USS指令進(jìn)行修改。在中斷例行程序中，不能使用USS指令。52.2 變頻器通信時(shí)間變頻器的通訊與S7-200的掃描是不同步的。在完成一個(gè)變頻器通訊事務(wù)處理之前，S7-200通常將完成多次掃描。下列因素均有助于確定所需要的時(shí)間量：現(xiàn)有變頻器數(shù)目、波

21、特率以及S7-200的掃描時(shí)間。當(dāng)使用參數(shù)訪問指令時(shí)，某些變頻器將需要更長(zhǎng)的延遲。參數(shù)訪問所需要的時(shí)間量將取決于變頻器的類型以及正在訪問的參數(shù)。一旦USS_INIT指令指定端口0使用USS協(xié)議之后，S7-200就將按所示的周期定期輪詢所有有效的變頻器。必須設(shè)置每個(gè)變頻器的超時(shí)參數(shù)宜允許執(zhí)行該任務(wù)。52.3 編程順序使用USS協(xié)議指令的編程順序如下：（1）將USSINIT指令置于用戶程序會(huì)自動(dòng)將幾個(gè)隱含的子程序和中斷程序加到程序內(nèi)。只能通過一次掃描調(diào)用USS_INIT以啟動(dòng)或改變USS通信參數(shù)。（2）將一個(gè)V存儲(chǔ)器地址分配給USS全局表中的第一個(gè)存儲(chǔ)單元。所有其它地址都是自動(dòng)分配的?？偣残枰?0

22、0連續(xù)字節(jié)。（3）用戶程序內(nèi)每一個(gè)激活變頻器只能有一個(gè)USS_CTRL指令可以任意添加USS_RPM和USS_WPM指令，但每次只能激活其中的一個(gè)指令。（4）配置變頻器參數(shù)，以便與程序中所使用的波特率和地址相匹配。（5）連接CPU和變頻器之間的通訊電纜。非常重要的是，連接到變頻器的任何控制設(shè)備（如PLC），均需一根短、粗的電纜連接到與變頻器相同的地線或星形接線的終點(diǎn)。2.4 協(xié)議指令USS協(xié)議指令共有4條分別是USSINIT（初始化指令）、DRVCRTL（控制指令）、RPMx（讀取指令）、WPMx（寫入指令），下面分別詳細(xì)介紹這四條指令。（1）USSINIT（初始化指令）USS_INIT指令用

23、于激活和啟用，或禁止MicroMaster變頻器通訊。在任何其它USS指令可使用之前，必須沒有錯(cuò)誤地執(zhí)行USS_INIT指令。指令完成后，將立即設(shè)置Done位，然后繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)指令。當(dāng)EN輸入處于接通狀態(tài)時(shí)，指令將在每次掃描時(shí)執(zhí)行。對(duì)于通訊狀態(tài)的每次變化，可只執(zhí)行一次USS_INIT指令。可使用邊沿檢測(cè)指令脈沖將EN輸入觸發(fā)為接通狀態(tài)。為改變初始化參數(shù)，可執(zhí)行新的USS_INIT指令。Mode的值選擇通訊協(xié)議：輸入值為1時(shí)表示將端口0分配給USS協(xié)議，并激活協(xié)議，而輸入值為0時(shí)表示將端口0分配給PPI，并禁止USS協(xié)議。Baud將波特率設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200

24、、38400、57600或115200。圖2.1Active將指示有效的變頻器是哪一個(gè)。某些變頻器只支持地址0至30。表2.1用于USS_INIT指令的參數(shù)輸入/輸出數(shù)據(jù)類型操作數(shù)ModeBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、常量、*VD、*AC、*LDBaud ActiveDWORDVD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、常量、ACDoneBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、LErrorBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD表2.1D31D30D29D28D19D18D17D16D3D2D1D0000001000000表

25、2.2其中D0D31代表有32臺(tái)變頻器，變頻器站點(diǎn)號(hào)不能相同，如果激活哪臺(tái)變頻器就使該位為1，現(xiàn)在激活18號(hào)變頻器，即為表二。四位為一組，構(gòu)成16進(jìn)位數(shù)得出Active即為0004000若同時(shí)有32臺(tái)變頻器須激活，則Altive為16FFFFFFFF，此外還有一條指令用到站點(diǎn)號(hào)，USS-CTRL中的Drive驅(qū)動(dòng)站號(hào)不同于USS-INIT中的Active激活號(hào)，Active激活號(hào)指定哪幾臺(tái)變頻器須要激活，而Drive驅(qū)動(dòng)站號(hào)是指先激活后的哪臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此程序中可以有多個(gè)USS-CTRC指令。（2） DRVCRTL（控制指令）USS_CTRL指令用于控制已激活的MicroMaster變頻器。U

26、SS_CTRL指令將所選的命令放置在通訊緩沖區(qū)中，它們隨后將被發(fā)送到已編址的變頻器（變頻器參數(shù)）中，前提是在USS_INIT指令的激活參數(shù)中已經(jīng)選擇了該變頻器。每個(gè)變頻器應(yīng)只分配一個(gè)USS_CTRL指令。某些變頻器將只報(bào)告正數(shù)值的速度。如果速度是負(fù)的，變頻器將仍把速度報(bào)告為正的，只是要將D_Dir（方向）位取反。EN位必須處于接通狀態(tài)，以激活USS_CTRL指令。該指令應(yīng)始終激活。RUN（RUN/STOP）將指示變頻器是接通（1），還是斷開（0）。圖2.2當(dāng)RUN位接通時(shí)，MicroMaster變頻器將接收到一條命令，以啟動(dòng)特定速度和方向下的運(yùn)行。為了變頻器的運(yùn)行，必須具備下列條件：（1）變頻

27、器必須選擇為USS_INIT中的激活： OFF2和OFF3必須設(shè)置為0。 Fault和Inhibit必須設(shè)置為0。（2）當(dāng)RUN處于斷開狀態(tài)時(shí)，將發(fā)送一條命令給MicroMaster變頻器，以緩慢降低速度，直到電機(jī)完全停止。OFF2位用于使MicroMaster變頻器能夠慢慢滑行到停止。OFF3位用于命令MicroMaster變頻器迅速停止。（3）Resp_R（所接收的響應(yīng)）位將確認(rèn)變頻器的響應(yīng)。將輪詢所有激活的變頻器，以獲得最新的變頻器狀態(tài)信息。每當(dāng)S7-200接收到變頻器的響應(yīng)時(shí)，就將接通Resp_R位以掃描一次，并更新以下數(shù)值。F_ACK（故障確認(rèn)）位用于確認(rèn)變頻器中的故障。當(dāng)F_ACK

28、從0跳轉(zhuǎn)到1時(shí)，變頻器將對(duì)故障（Fault）清零。DIR（方向）位將指示變頻器應(yīng)移動(dòng)的方向。Drive（變頻器地址）輸入是MicroMaster變頻器的地址，USS_CTRL命令將發(fā)送給該驅(qū)動(dòng)器。有效的地址：0到31Type（變頻器類型）輸入可選擇變頻器的類型。對(duì)于MicroMaster 4（或更早的）變頻器，將Type設(shè)置為0。對(duì)于MicroMaster 4變頻器，則將Type設(shè)置為1。表2.3 USS_CTRL指令的參數(shù)輸入/輸出數(shù)據(jù)類型操作數(shù)RUN、OFF 2、OFF 3、F_ACK、DIRBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、L、功率流Resp_R、Run_EN、D_Dir、Inh

29、ibit、FaultBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、LDrive、TypeBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD、常量ErrorBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LDStatusWORDVW、T、C、IW、QW、SW、MW、SMW、LW、AC、AQW、*VD、*AC、*LDSpeed_SPREALVD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD、常量SpeedREALVD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD表2.3Speed_SP（速度設(shè)定值）是

30、全速度百分比形式的變頻器速度。Speed_SP的值為負(fù)，將使變頻器倒轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)方向。范圍：-200.0%到200.0%Error是包含有變頻器最新通訊請(qǐng)求結(jié)果的錯(cuò)誤字節(jié)。表11-6定義了執(zhí)行指令時(shí)可能導(dǎo)致的出錯(cuò)條件。Speed是全速度百分比形式的變頻器速度。范圍：-200.0%到200.0%Run_EN（RUN激活）將指示變頻器是運(yùn)行（1），還是停止（0）。D_Dir將指示變頻器的旋轉(zhuǎn)方向。Inhibit將指示變頻器上的禁止位的狀態(tài)（0 - 未禁止、1 - 禁止）。為對(duì)Inhibit位清零，F(xiàn)ault位必須處于斷開狀態(tài)，且RUN、OFF2和OFF3輸入也必須斷開。Fault將指示故障位的狀態(tài)（0

31、 - 沒有故障、1 - 有故障）。變頻器將顯示故障的代碼。（參見驅(qū)動(dòng)器手冊(cè)）。為使故障位清零，可糾正故障的原因，并接通F_ACK位。圖2.3圖2.43. RPMx（讀取指令）USS_RPM_x指令存在USS協(xié)議的三種讀操作指令：1)USS_RPM_W指令將讀取無符號(hào)字參數(shù)。2)USS_RPM_D指令將讀取無符號(hào)雙字參數(shù)。3)USS_RPM_R指令讀取浮點(diǎn)型參數(shù)。每次只能有一個(gè)讀（USS_RPM_x）或?qū)懀║SS_WPM_x）指令是激活的。USS_RPM_x事務(wù)處理將在MicroMaster變頻器確認(rèn)已經(jīng)收到命令或錯(cuò)誤條件已發(fā)送時(shí)完成。當(dāng)該過程等待響應(yīng)時(shí)，邏輯掃描將繼續(xù)執(zhí)行。EN位必須接通，以便

32、激活請(qǐng)求的傳輸，并應(yīng)一直保持到設(shè)置Done位，發(fā)出該過程已經(jīng)完成的信號(hào)。例如，當(dāng)XMT_REQ輸入處于接通狀態(tài)時(shí)，USS_RPM_x請(qǐng)求將在每次掃描時(shí)發(fā)送給MicroMaster變頻器。因此，XMT_REQ輸入應(yīng)通過邊沿探測(cè)元素脈沖進(jìn)行觸發(fā)，該邊沿探測(cè)元素將在EN輸入每次進(jìn)行正向轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求。Drive輸入是MicroMaster變頻器的地址，USS_RPM_x命令將發(fā)送給該變頻器。各個(gè)變頻器的有效地址為0到31。Param為參數(shù)的數(shù)目。下標(biāo)是將要讀取的參數(shù)的下標(biāo)值。Value是所返回的參數(shù)值。16字節(jié)緩沖區(qū)的地址必須提供給DB_Ptr輸入。圖2.5USS_RPM_x指令將使用該緩沖區(qū)來

33、存儲(chǔ)發(fā)送給MicroMaster變頻器的命令的執(zhí)行結(jié)果。當(dāng)USS_RPM_x指令完成時(shí)，Done輸出將接通，且Error輸出字節(jié)和Value輸出均包含指令的執(zhí)行結(jié)果。表11-6定義了執(zhí)行指令時(shí)可能導(dǎo)致的出錯(cuò)條件。Error和Value輸出只有在Done輸出接通時(shí)才是有效的。4.USS_WPM_x指令存在USS協(xié)議的三種寫操作指令： USS_WPM_W指令將寫入無符號(hào)字參數(shù)。USS_WPM_D指令將寫入無符號(hào)雙字參數(shù)。USS_WPM_R指令將寫入浮點(diǎn)型參數(shù)。下表USS_RPM_x的有效操作數(shù)輸入/輸出數(shù)據(jù)類型操作數(shù)XMT_REQBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、L、由上升沿探測(cè)元素控制的

34、功率流DriveBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD、常量Param、IndexWORDVW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、AIW、*VD、*AC、常量DB_PtrDWORD&VBValueWORDDWORD、REALVW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、AQW、*VD、*AC、*LDVD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、*VD、*AC、*LDDoneBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、LErrorBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC。*VD、*AC、*LD表2.4每次

35、只能有一個(gè)讀（USS_RPM_x）或?qū)懀║SS_WPM_x）指令激活。USS_WPM_x事務(wù)處理將在MicroMaster變頻器確認(rèn)已經(jīng)收到命令或錯(cuò)誤條件已發(fā)送時(shí)完成。在該過程等待響應(yīng)時(shí)，邏輯掃描將繼續(xù)執(zhí)行。EN位必須接通，以便激活請(qǐng)求的傳輸，并應(yīng)一直保持到設(shè)置Done位，發(fā)出該過程已經(jīng)完成的信號(hào)。例如，當(dāng)XMT_REQ輸入接通時(shí)，USS_WPM_x請(qǐng)求將在每次掃描時(shí)發(fā)送給MicroMaster變頻器。因此，XMT_REQ輸入應(yīng)通過邊沿探測(cè)元素脈沖進(jìn)行觸發(fā)，該元素將在EN輸入每次進(jìn)行正向轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求。Drive輸入是MicroMaster驅(qū)動(dòng)器的地址，USS_WPM_x命令將發(fā)送給該變頻

36、器。各個(gè)驅(qū)動(dòng)器的有效地址為0到31。Param為參數(shù)數(shù)目。下標(biāo)是將要寫入的參數(shù)的下標(biāo)值。Value是將要寫入到變頻器RAM中的參數(shù)值。對(duì)于MicroMaster 3變頻器，也可基于配置P971（EEPROM存儲(chǔ)器控件）的方式，將該數(shù)值寫入變頻器的EEPROM中。16字節(jié)緩沖區(qū)的地址必須提供給DB_Ptr輸入。USS_WPM_x指令將使用該緩沖區(qū)來存儲(chǔ)發(fā)送給MicroMaster變頻器的命令的執(zhí)行結(jié)果。當(dāng)USS_WPM_x指令完成時(shí)，Done輸出將接通，且Error輸出字節(jié)將包含指令的執(zhí)行結(jié)果。表11-6定義了執(zhí)行指令時(shí)可能導(dǎo)致的出錯(cuò)條件。當(dāng)EEPROM輸入接通時(shí)，指令將同時(shí)寫入變頻器的RAM和

37、EEPROM中。當(dāng)輸入斷開時(shí)，指令將只寫入變頻器的RAM中。因?yàn)镸icroMaster 4變頻器不支持該功能，必須確保該輸入斷開，以便MicroMaster 4變頻器使用該指令。圖2.6下表2.5是USS_WPM_x指令的有效操作數(shù)輸入/輸出數(shù)據(jù)類型操作數(shù)XMT_REQBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、L、由上升沿探測(cè)元素控制的功率流EEPROMBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、L、功率流DriveBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD、常量Param、IndexWORDVW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、AIW、

38、*VD、*AC、*LD、常量DB_PtrDWORD&VB數(shù)值WORDDWORD、REALVW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、AQW、*VD、*AC、*LD VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、*VD、*AC、*LDDoneBOOLI、Q、M、S、SM、T、C、V、LErrorBYTEVB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC。*VD、*AC、*LD表2.52.5 USS執(zhí)行錯(cuò)誤代碼下表2.6是USS指令的執(zhí)行錯(cuò)誤代碼錯(cuò)誤代碼描述錯(cuò)誤代碼描述0無錯(cuò)1 驅(qū)動(dòng)器沒有響應(yīng)2 檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)中出現(xiàn)檢驗(yàn)和錯(cuò)誤3 檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)中出現(xiàn)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤4 由用戶

39、程序干擾所導(dǎo)致的錯(cuò)誤5 試圖運(yùn)行非法的命令6 提供了非法的驅(qū)動(dòng)器地址7 未設(shè)置用于USS協(xié)議的通訊端口8 通訊端口正在忙于處理指令9 驅(qū)動(dòng)器速度輸入超出了輸入范圍10 驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)的長(zhǎng)度不正確11 驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)的第一個(gè)字符不正確12 驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)中的長(zhǎng)度字符，USS指令不支持13 響應(yīng)了錯(cuò)誤的驅(qū)動(dòng)器14 所提供的DB_Ptr地址不正確15 所提供的參數(shù)數(shù)目不正確16 選擇了無效的協(xié)議17USS已激活；不允許進(jìn)行改變18指定了非法的波特率19無任何通訊：驅(qū)動(dòng)器未設(shè)置為ACTIVE20驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)中的參數(shù)或數(shù)值不正確或包含錯(cuò)誤代碼21用返回雙字類型的數(shù)值代替所請(qǐng)求的字類型的數(shù)值22用返回的字類型的數(shù)值代替

40、所請(qǐng)求的雙字類型的數(shù)值表2.6第三章 程序設(shè)計(jì)3.1編程環(huán)境STEP 7-Micro/WIN提供了三個(gè)程序編輯器，以便方便有效地為應(yīng)用開發(fā)控制程序。STEP 7-Micro/WIN提供了豐富的聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)和文檔光盤（包含該手冊(cè)的電子版本、應(yīng)用提示和其它有用信息）來幫助您找到所需的信息。計(jì)算機(jī)要求STEP 7-Micro/WIN在個(gè)人計(jì)算機(jī)或西門子編程設(shè)備（例如PG 760）上運(yùn)行。計(jì)算機(jī)或編程設(shè)備應(yīng)該滿足下列最低要求：操作系統(tǒng)：Windows 95、Windows 98、Windows2000、Windows Me、Windows NT 4.0（或更新版本）、Windows XP Profes

41、sional；至少100MB空閑的硬盤空間；鼠標(biāo)。（1）打開STEP7-Micro/WIN，單擊STEP7-Micro/WIN的圖標(biāo)，如圖3.1所示。圖3.1（2）進(jìn)入STEP7-Micro/WIN，打開一個(gè)新的項(xiàng)目，如圖3.2所示。標(biāo)題欄 菜單 工具欄引導(dǎo)條 指令樹 編輯結(jié)果 編輯窗口圖3.23.2 USS庫(kù)安裝（1）在我的電腦中找到梁海濤（I）打開，找到STEP7-Micro/WIN V32指令庫(kù)圖標(biāo)，雙擊打開，如下圖所示。圖3.3（2）打開后，雙擊安裝圖標(biāo)，安裝庫(kù)指令，如圖所示。圖3.4 （3）把庫(kù)指令安裝在STEP 7-Micro/WIN目錄下即可圖3.5（4）下圖顯示的是庫(kù)指令打開后

42、的畫面，如圖所示。圖3.63.3編寫程序下面是程序的梯形圖I0.0運(yùn)行，I0.1慣性停止，I0.2迅速停止，I0.3故障確定，I0.4運(yùn)轉(zhuǎn)方向。第四章 安裝調(diào)試4.1檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)PLC、變頻器、電動(dòng)機(jī)的基本功能檢驗(yàn)，PLC的指令、上下載功能等是否可用，變頻器控制面板上按鈕控制，電動(dòng)機(jī)是否符合要求。以上檢查如果有問題應(yīng)立即調(diào)換。4.2系統(tǒng)連接可使用標(biāo)準(zhǔn)RS232/485電纜和連接器將S7-200連接到MicroMaster系列4（MM4）變頻器。參見關(guān)于互連電纜正常電纜偏置和終端的圖4.2。圖4.1圖4.24.3調(diào)試（1）正確完成接線，根據(jù)樣例程序編制梯形圖并下載本實(shí)驗(yàn)程序到PLC中，下載完畢后切

43、換到“RUN”位置。（2）由于此程序是在另一種編程模式編制的（IEC 1131-3）故在打開時(shí)會(huì)出現(xiàn)提示窗口，只有更改模式才能繼續(xù)編程。在“工具”菜單中選“選項(xiàng)”“一般”在編程模式下選中IEC 1131-3，再點(diǎn)確定，然后退出，再重新打開就使用了。（3）參數(shù)不僅要對(duì)變頻器P0700和P1000進(jìn)行修改為5，還要對(duì)其站點(diǎn)號(hào)和波特率進(jìn)行修改，其中P2011為18， P2010為6。另外在程序段中，也要將波特率和站點(diǎn)號(hào)設(shè)置的與變頻器設(shè)置相一致，在主程序MAIN的USS-INIT網(wǎng)絡(luò)段中，Baud設(shè)置一定要和所要激活的變頻器所設(shè)置的波特率一致都為9600，還有Active參數(shù)為所要激活的變頻器的站點(diǎn)號(hào)

44、，可以是單臺(tái)也可以是多臺(tái)，但不超過32臺(tái)范圍，其中設(shè)置值可參看（系統(tǒng)手冊(cè)中USS通訊章節(jié)）。5初始化P0010=30P0970=1顯示“-”后顯示P0970為正?，F(xiàn)象，斷電保存。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置P0003=3P0010=1P0304=380P0305=0.65P0307=60P0310=50P0311=1430P0010=0通訊口設(shè)置P0700=5 （允許RS485控制變頻器的狀態(tài)）P1000=5 （允許RS485改變變頻器的頻率）P2009=0 （USS標(biāo)準(zhǔn)化）P2016=6 （通訊速率9600）P2011=0 （通訊地址）P0971=1（4）上電運(yùn)行觀察運(yùn)行過程。第五章 結(jié)論與問題工廠電氣控制系統(tǒng)的快速發(fā)展將逐漸取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，它將更適合于工廠綜合自動(dòng)化的要求，通訊技術(shù)的采用已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。特別是采用可變成控制器與變頻器聯(lián)合通信控制系統(tǒng)