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S7-200 SMART 和驅(qū)動(dòng)裝置的 USS 通信接線
支持 USS 通信的驅(qū)動(dòng)裝置可能有不止一個(gè) USS 通信端口,，以 MicroMaster 系列的 MM 440 為例，它在操作面板 BOP 接口上支持 USS 的 RS 232 連接,，在端子上支持 USS 的 RS 485 連接,。
S7-200 SMART 本體集成的通信端口就是 RS 485 規(guī)格的，因此將 S7-200 SMART的本體集成的通信端口與驅(qū)動(dòng)裝置的 RS 485 端口連接,，在 RS 485 網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn) USS 通信無(wú)疑是方便經(jīng)濟(jì)的,。
S7-200 SMART 與 MM440、SINAMICS V20 組成的網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑需要滿足 RS 485 網(wǎng)絡(luò)的通用要求,。但是仍然有一些需要特別注意的地方,。
S7-200 CPU 和 MM 440、V20 通信端口都是非隔離型的,，故西門子承諾的網(wǎng)絡(luò)連接距離為 50 米,。如果有必要，也可以外接通信端口的信號(hào)隔離,、放大器件,，注意西門子RS-485中繼器不支持 USS通信。
S7-200 SMART 本體集成的RS485通信端口(Port0)
通信口引腳定義:
關(guān)于S7-200 SMART本體集成的通信端口和可選信號(hào)板通信端口引腳定義,，詳情請(qǐng)參考《S7-200 SMART系統(tǒng)手冊(cè)》,。
在這里只是列出了一些需要注意，或者用戶感興趣的要點(diǎn),。
表1. S7-200 SMART 本體集成的RS485通信端口引腳定義：
| CPU插座(9針母頭) | 引腳號(hào) | 信號(hào) | 集成的 RS485 端口 （端口 0）引腳定義 |
 | 1 | 屏蔽 | 機(jī)殼接地 |
| 2 | 24V返回 | 邏輯公共端 | |
| 3 | RS-485信號(hào) B | RS-485信號(hào) B 或TxD/RxD + | |
| 4 | 發(fā)送請(qǐng)求 | RTS （TTL） | |
| 5 | 5V返回 | 邏輯公共端 | |
| 6 | + 5V | +5 V,，100 Ω 串聯(lián)電阻 | |
| 7 | +24V | +24 V | |
| 8 | RS-485信號(hào) A | RS-485信號(hào) A 或TxD/RxD - | |
| 9 | 不適用 | 10位協(xié)議選擇（輸入） | |
| 連接器外殼 | 屏蔽 | 機(jī)殼接地 |
上表中，3和8為RS-485信號(hào),，它們的背景顏色與PROFIBUS電纜,、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)插頭上的顏色標(biāo)記*。通信端口可以從2和7向外供24V直流電源,。
注意：
- CPU通信口上的2,、5針在內(nèi)部是連通的，并且它們和CPU上的傳感器電源（＋24V）的M也是連通的
- 通信口插座的金屬外殼,、1號(hào)針,，與CPU接線端子上的電源部分的PE導(dǎo)通,，而與上述的M不通
在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時(shí),，S7-200 SMART 既可以放在整個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)的一端，也可以放在網(wǎng)絡(luò)的中間,。
我們建議使用西門子的網(wǎng)絡(luò)插頭和 PROFIBUS 電纜,。在 S7-200 SMART通信口上使用西門子網(wǎng)絡(luò)插頭,，可以利用插頭上的終端和偏置電阻。
PROFIBUS 電纜的紅色導(dǎo)線連接到 S7-200 SMART 通信口的 3 針（B 即 RS 485 信號(hào) +）,，此信號(hào)應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440,、V 20變頻器通信端口的 P+；綠色導(dǎo)線連接到 S7-200 SMART 通信口的 8 針（A 即 RS 485 信號(hào) -）,，此信號(hào)應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440,、V 20變頻器通信端口的 N-。
MM 440 通信端口
圖 1. MM 440 的端子
表 2. MM 440 的 USS 通信相關(guān)端子
| 端子號(hào) | 名稱 | 功能 |
|---|---|---|
| 1 | - | 電源輸出 10 V |
| 2 | - | 電源輸出 0 V |
| 29 | P+ | RS 485 信號(hào) + |
| 30 | N- | RS 485 信號(hào) - |
因 MM 440 通信口是端子連接,，故 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,。
一個(gè)示例接線圖如下：
圖 2. S7-200 SMART與 MM 440 的 USS 通信接線
圖中：西門子模塊售后維修中心
- 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,。
- PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)插頭,，內(nèi)置偏置和終端電阻。
- MM 440 端的偏置和終端電阻,，隨包裝提供,。
- 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,。M 未必需要和 PE 連接。
- 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干擾能力,。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。
V 20 通信端口
圖 3. V 20 的端子布局說(shuō)明
因 V 20通信口是端子連接,，故 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 6；綠色芯線應(yīng)當(dāng)連接到端子 7,。
一個(gè)示例接線圖如下：
圖 4. S7-200 SMART與 V 20 的 USS 通信接線
圖中：
- 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,。
- PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)插頭,，內(nèi)置偏置和終端電阻。
- V 20變頻器的偏置和終端電阻,。
- 通信口的等電位連接,。可以保護(hù)通信口不致因共模電壓差損壞或通信中斷,。M 未必需要和 PE 連接,。
- 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干擾能力,。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。
脈沖編碼器模板
脈沖編碼器模板用于MM440變頻器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量控制和閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制功能,，只適用于MM440變頻器,，是編碼器的接口模塊。該模塊可以與HTL(高電壓晶體管邏輯,，24V)或TTL（晶體管邏輯,，5V）脈沖編碼器一起使用，可以接受單電平信號(hào)與差分信號(hào)兩種類型編碼器,。
訂貨號(hào)：6SE6400-0EN00-0AA0
注：安裝編碼器模板后仍可安裝1塊通訊模板,。
配合編碼器：
- 推薦使用推挽輸出（HTL電平）和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)（TTL電平）類型的編碼器；
- 不推薦使用集電極開(kāi)路NPN或PNP類型,、或電壓輸出類型的編碼器,，使用該種類型的編碼器還需增加上拉或下拉電阻編碼器模板才能采集到編碼器信號(hào)，上拉或下拉電阻的阻值與編碼器的參數(shù)有很大關(guān)系,，需用戶自行確認(rèn),。
如何使用MM440編碼器模板
- 接線
在MM440變頻器只能連接A（AN）、B（BN）脈沖,，無(wú)法連接Z（ZN）零脈沖信號(hào),。
例1：長(zhǎng)線線驅(qū)動(dòng)（TTL電平）編碼器，編碼器供電采用編碼器模塊5V電源供電
例2：推挽輸出（HTL電平）編碼器,，如果編碼器沒(méi)有AN和BN信號(hào),，僅連接A和B信號(hào)即可，編碼器供電采用編碼器模塊24V電源供電
例3：長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)或推挽輸出編碼器,，編碼器供電采用外部電源供電
編碼器接線注意事項(xiàng)和指導(dǎo)原則：
- 編碼器模板與編碼器之間的連線只能采用具有雙絞線的屏蔽電纜,；
- 電纜的屏蔽層必須與壓在編碼器模板的屏蔽夾上，如下所示,；
- 信號(hào)電纜的安裝位置一定不要緊靠動(dòng)力電纜,；
編碼器模板的屏蔽夾
編碼器模板的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置
編碼器模板上的DIP開(kāi)關(guān)是供用戶正確地選擇與編碼器模板連接的編碼器的設(shè)定值(單端輸入或差動(dòng)輸入)。
撥碼開(kāi)關(guān)撥到上面為ON
例如使用HTL電平單端輸入編碼器設(shè)置的撥碼開(kāi)關(guān)位置為：上,、下,、上,、下,、上,、下
MM 440 的參數(shù)設(shè)置
參數(shù)集是對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行調(diào)試和控制的基礎(chǔ)，幾乎所有的功能都需要對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行訪問(wèn),、設(shè)定和修改。西門子驅(qū)動(dòng)裝置的參數(shù)功能更為突出，龐大繁多的參數(shù)選項(xiàng),，保證了西門子產(chǎn)品的高性能應(yīng)用和*的定制能力。
驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)試和控制都依賴于對(duì)參數(shù)的設(shè)置,，與 S7-200 SMART配合使用時(shí)也不例外,。一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目，往往把驅(qū)動(dòng)裝置和自動(dòng)控制器（PLC）分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立,、又有聯(lián)系的子系統(tǒng),，它們的調(diào)試也一般也可以分開(kāi)進(jìn)行。這樣做不但可以提高效率,，而且能夠保證控制關(guān)系清晰明了,。
對(duì)于 S7-200 SMART與西門子驅(qū)動(dòng)裝置配合的項(xiàng)目，我們建議分為三個(gè)階段調(diào)試：
- 驅(qū)動(dòng)裝置和 PLC 相對(duì)獨(dú)立,，調(diào)試各自的基本功能,；
- 調(diào)試出驅(qū)動(dòng)裝置和 PLC 之間相互控制、反饋功能,；
- 進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的綜合調(diào)試,，達(dá)成一個(gè)完整的控制任務(wù)。
驅(qū)動(dòng)裝置的基本調(diào)試相對(duì)比較獨(dú)立,，好能夠在嘗試與控制器連接之前完成,。
具體驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)試請(qǐng)參考相關(guān)產(chǎn)品的操作手冊(cè)等資料。
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 S7-200 SMART控制器通訊相關(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 S7-200 SMART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)置此類參數(shù),，需要“專家”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),。
控制源由參數(shù) P0700 設(shè)置：
表 1. 控制源參數(shù)
| 取值 | 功能說(shuō)明 |
|---|---|
| 0 | 工廠缺省設(shè)置 |
| 1 | BOP（操作鍵盤）控制 |
| 2 | 由端子排輸入控制信號(hào) |
| 4 | BOP Link 上的 USS 控制 |
| 5 | COM Link （端子 USS 接口）上的 USS 控制 |
| 6 | COM Link 上的 CB（通信接口板）控制 |
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）。
設(shè)定源由參數(shù) P1000 設(shè)置：
表 2. 設(shè)定源參數(shù)（部分）
| 取值 | 功能說(shuō)明 |
|---|---|
| 0 | 無(wú)主設(shè)定 |
| 1 | MOP 設(shè)定值 |
| 2 | 模擬量輸入設(shè)定值 |
| 3 | 固定頻率 |
| 4 | BOP Link 上的 USS 設(shè)定 |
| 5 | COM Link 上的 USS 設(shè)定 |
| 6 | COM Link 上的 CB 設(shè)定 |
| 7 | 模擬量輸入 2 設(shè)定值 |
此參數(shù)有分組,，在此僅設(shè)*組,，即 P1000[0]。
USS 通信控制的參數(shù)設(shè)置
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：
- P0700： 設(shè)置 P0700[0] = 5，即控制源來(lái)自 COM Link 上的 USS 通信
- P1000： 設(shè)置 P1000[0] = 5,，即設(shè)定源來(lái)自 COM Link 上的 USS 通信
- P2009： 設(shè)置P2009 = 5,，即設(shè)定值為額定頻率的百分比。
- P2010： 設(shè)置 COM Link 上的 USS 通信速率,。根據(jù) S7-200 通信口的限制,，支持的通信波特率有：
= 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 - 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,。 USS 網(wǎng)絡(luò)上不能有任何兩個(gè)從站的地址相同,。
- P2012： 設(shè)置 P2012[0] = 2，即 USS PZD 區(qū)長(zhǎng)度為 2 個(gè)字長(zhǎng),。
- P2013： 設(shè)置 P2013[0] = 127,，即 USS PKW 區(qū)的長(zhǎng)度可變。
- 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,。
此通信控制信號(hào)中斷，指的是接收到的對(duì)本裝置有效通信報(bào)文之間的大間隔,。如果設(shè)定了超時(shí)時(shí)間,，報(bào)文間隔超過(guò)此設(shè)定時(shí)間還沒(méi)有接收到下一條信息，則會(huì)導(dǎo)致 F0072 錯(cuò)誤,，變頻器將會(huì)停止運(yùn)行,。通信恢復(fù)后此故障才能被復(fù)位。
根據(jù) USS 網(wǎng)絡(luò)通信速率和站數(shù)的不同,，此超時(shí)值會(huì)不同,。 - P0971： 設(shè)置 P0971 = 1，上述參數(shù)將保存入MM 440 的 EEPROM 中。
USS 通信是由 S7-200 SMART和驅(qū)動(dòng)裝置配合,，因此相關(guān)參數(shù)一定要配合設(shè)置,。如通信速率設(shè)置不一樣，當(dāng)然無(wú)法通信,。
化工儀器網(wǎng)