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西門(mén)子6ES7314-6EH04-0AB0

SIMATIC S7-300,，CPU 314C-2PN/DP 緊湊型 CPU,，帶 192 KB 工作存儲(chǔ)器,， 24 DE/16 DA，4AE,，2AA,，1 Pt100， 4 個(gè)快速計(jì)數(shù)器(60 kHz),， 1 個(gè) MPI/DP 12MBit/s 接口,， 2 個(gè) 以太網(wǎng) PROFINET 接口， 帶雙端交換機(jī),， 集成電源 24V DC,， 前連接器（2x 40 極）和 需要微型存儲(chǔ)卡,。SIMATIC S7-300, CPU 314C-2PN/DP 緊湊型CPU帶有192 KB工作存儲(chǔ)區(qū), 24 數(shù)字量輸入/16 數(shù)字量輸出, 4模擬量輸入, 2模擬量輸出, 1 PT100, 4 快速計(jì)數(shù)器 (60 KHZ), 1. 接口 MPI/DP 12MBIT/S, 2. 接口以太網(wǎng) PROFINET, 含 2個(gè) PORT SWITCH, 集成 24V DC 電源, FRONT C。

診斷

通過(guò)診斷可以確定模板所獲取的信號(hào)(例如數(shù)字量模板)或模擬量處理(例如模擬量模板)是否正確,。在診斷評(píng)估中,，可參數(shù)化的診斷信息與不可參數(shù)化的診斷信息有區(qū)別。

• 可參數(shù)化的診斷信息：通過(guò)相應(yīng)的參數(shù)始能診斷信息的發(fā)送

• 不可參數(shù)化的診斷信息：不管是否參數(shù)化均可發(fā)送診斷信息

如果發(fā)送診斷信息(例如無(wú)編碼器電源),，則模板執(zhí)行一個(gè)診斷中斷,。此時(shí)CPU中斷執(zhí)行用戶程序，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)的中斷,，來(lái)處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB82),。

模塊的類(lèi)型決定了診斷信息的種類(lèi)：

2、過(guò)程中斷

通過(guò)過(guò)程中斷,，可以對(duì)過(guò)程信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視和響應(yīng),。

（1）數(shù)字量輸入模板

根據(jù)設(shè)置的參數(shù)，模板可以對(duì)每個(gè)通道組進(jìn)行過(guò)程中斷,，可以選擇信號(hào)變化的上升沿,、下降沿或兩個(gè)沿均可。CPU中斷執(zhí)行用戶程序,，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)的中斷，來(lái)處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB40),。信號(hào)模板可以對(duì)每個(gè)通道的一個(gè)中斷進(jìn)行暫存,。

（2）模擬量輸入模板

通過(guò)上限值和下限值定義一個(gè)工作范圍。模板將對(duì)測(cè)量值與這些限制值進(jìn)行比較,。如果超限,，則執(zhí)行過(guò)程中斷。CPU中斷執(zhí)行用戶程序,，或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)的中斷,，來(lái)處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB40)

數(shù)字化的信息傳遞，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平及運(yùn)行的可靠性,，解決了模擬信號(hào)傳輸所引起的干擾及漂移問(wèn)題,。

    (3)其通信介質(zhì)采用RS-485屏蔽雙絞線，遠(yuǎn)可達(dá)1000m,，因此可有效地減少控制電纜的數(shù)量,，原系統(tǒng)中需要20芯控制電纜一般在4根以上，現(xiàn)在只需工作電源就可以,，從而可以大大減少開(kāi)發(fā)和工程費(fèi)用,，提高可靠性。

    (4)通訊速率較高,，可達(dá)187.5kbps,。對(duì)于有5個(gè)變頻器,，每個(gè)調(diào)速器有六個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)需刷新的系統(tǒng)，PLC的典型掃描周期為幾百毫秒,。

    (5)它采用與PROFIBUS相似的操作模式,，總線結(jié)構(gòu)為單主站、主從存取方式,。報(bào)文結(jié)構(gòu)具有參數(shù)數(shù)據(jù)與過(guò)程數(shù)據(jù),，前者用于改變調(diào)速器的參數(shù)，后者用于快速刷新調(diào)速器的過(guò)程數(shù)據(jù),，如啟動(dòng)停止,、邏輯鎖定、速度給定,、力矩給定等,。具有*的快速性與可靠性。

    2.2西門(mén)子USS通信協(xié)議[1]

    (1)協(xié)議概況

    ●Siemens驅(qū)動(dòng)器所定義的USS協(xié)議,，是Profibus通信協(xié)議的簡(jiǎn)化,，通過(guò)其總線可以連接31個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸速率可以達(dá)到19.2k比特率,，通過(guò)主站(PC,、PLC)進(jìn)行控制。

    ●USS總線上的每個(gè)傳動(dòng)裝置都有一個(gè)站號(hào),，主站通過(guò)它識(shí)別每個(gè)傳動(dòng)裝置,。

    ●USS可以是主從結(jié)構(gòu):從站回應(yīng)主站發(fā)來(lái)的報(bào)文并發(fā)送報(bào)文。也可以是廣播通訊方式:報(bào)文同時(shí)發(fā)送給所有的傳動(dòng)裝置,。

    (2)協(xié)議說(shuō)明

    所有數(shù)據(jù)報(bào)文都由14個(gè)字節(jié)組成,，是標(biāo)準(zhǔn)的異步報(bào)文格式:1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位,，一個(gè)偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位,。數(shù)據(jù)報(bào)文的結(jié)構(gòu)如下:

    主站到從站的報(bào)文格式:

    從站到主站的報(bào)文格式:

    (3)USS協(xié)議報(bào)文描述

    ●STXSTX是單字節(jié)的ASCⅡSTX字符(值為02),表示報(bào)文的開(kāi)始。

    ●LGELAE是單字節(jié)區(qū)域,，表示報(bào)文中LAE區(qū)域后的字節(jié)數(shù),。

    ●ADRADR是單字節(jié)區(qū)域，包含從站傳動(dòng)裝置的地址::

    其中位5是廣播位,。選擇是否將這報(bào)文以廣播方式發(fā)送給總線上的所有驅(qū)動(dòng)器,，位0~4是驅(qū)動(dòng)器總線地址。

    ●BCCBCC是單字節(jié)區(qū)域,，對(duì)報(bào)文中該區(qū)域以前所有的字節(jié)進(jìn)行異或校驗(yàn),。

    ●INDIND是16位的區(qū)域，通用傳動(dòng)裝置應(yīng)設(shè)為0,。

    ●PKEPKE是16位的區(qū)域,，用來(lái)控制傳動(dòng)裝置的參數(shù)讀寫(xiě),，定義如下:位0~10為參數(shù)號(hào)，位12~15為參數(shù)讀寫(xiě)控制,，如2038H,，2代表讀參數(shù)，38H表示十進(jìn)制ID為56的參數(shù),。

    ●VALVAL是16位的區(qū)域,，通過(guò)讀寫(xiě)參數(shù)命令將參數(shù)值寫(xiě)到對(duì)應(yīng)的參數(shù)ID中。

    STW是16位的控制字區(qū)域,，控制傳動(dòng)裝置的運(yùn)行,，如047F表控制電機(jī)正向運(yùn)行。

    ZSW是16位的狀態(tài)字區(qū)域,，表示傳動(dòng)裝置不同的運(yùn)行狀態(tài),。

    ●HSW/HIWHSW是設(shè)定電機(jī)速度的16位的區(qū)域。如4000H對(duì)應(yīng)額定速度的100%

    HIW是讀取電機(jī)速度的16位區(qū)域,，可以讀出電機(jī)速度,。如當(dāng)前轉(zhuǎn)速=(HIW×額定速度)/4000H。

    3自由口設(shè)定

    3.1鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備配置

    多年來(lái),，我國(guó)鉆機(jī)市場(chǎng)一直以機(jī)械鉆機(jī)為主,，通過(guò)柴油發(fā)電機(jī)帶動(dòng)變速齒輪箱來(lái)調(diào)節(jié)絞車(chē)和泥漿泵的轉(zhuǎn)速，率低下,，耗能高,，故障率高。隨著鉆機(jī)市場(chǎng)電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的推廣與普及,，我國(guó)的鉆機(jī)經(jīng)歷了購(gòu)買(mǎi)二手舊鉆機(jī)，進(jìn)口新鉆機(jī)到自主生產(chǎn)的過(guò)程,，在此基礎(chǔ)上,，鉆機(jī)也進(jìn)行了一次大的更新，從模擬電路控制直流傳動(dòng)到數(shù)字化的直流傳動(dòng)設(shè)備,，再到到高性能的具有通信功能的傳動(dòng)設(shè)備;在鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過(guò)程也經(jīng)歷了由繼電器到開(kāi)關(guān)量PLC再到高性能PLC(模擬量+總線通訊)的過(guò)程,，現(xiàn)階段鉆機(jī)設(shè)備配置以高性能PLC控制為主，通過(guò)通訊功能讀取數(shù)據(jù)和并根據(jù)工況改寫(xiě)驅(qū)動(dòng)器的相關(guān)數(shù)據(jù),，這樣*的控制理論(模糊控制,、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等)就很容易的通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，從而控制交直流驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)調(diào)速的智能化,。該系統(tǒng)通過(guò)S7-200CPU226作為主站,，五臺(tái)6SE71系列變頻器作為從站，其中650kW的變頻器帶動(dòng)絞車(chē)/鉆機(jī),，500kW的變頻器兩兩同步工作,，帶動(dòng)1300系列的泥漿泵,，參見(jiàn)圖1。

    圖1USS通訊系統(tǒng)配置

    3.2自由口用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器[3]

    在USS協(xié)議中,，用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分配如附表:

    附表

    驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定區(qū)VB0-VB39共40個(gè)字節(jié)

    發(fā)送/接受緩沖區(qū)從VB40開(kāi)始,，用戶自由分配

    系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)VB4022-VB4095共74個(gè)字節(jié)

    其中驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)定區(qū)主要完成從站數(shù)目(VB0)、每個(gè)從站LAE長(zhǎng)度設(shè)定(VB1-VB31),、廣播傳送方式LAE(VB33)長(zhǎng)度,、傳送時(shí)間(VW34)，初始化發(fā)送/接受緩沖區(qū)首地址(VD36)(設(shè)定值為VB40-VB4021),，其中V表示可變,、B為字節(jié)、W為字,、D為雙字,。

    3.3用戶數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)定

    在USS協(xié)議中每個(gè)從站需要44個(gè)字節(jié)，發(fā)送/接受緩沖區(qū)各占22個(gè)字節(jié)(對(duì)應(yīng)從站+USS協(xié)議(發(fā)送+接受)+狀態(tài)位),，其中狀態(tài)位表示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài),，在該系統(tǒng)中發(fā)送/接收首地址設(shè)為VB2000，用戶數(shù)據(jù)區(qū)以循環(huán)方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)分配如下:

    絞車(chē):從站1,，地址VB2000-2043

    泥漿泵1的A變頻器:從站2,，地址VB2044-2087

    泥漿泵1的B變頻器:從站3，地址VB2088-2131

    泥漿泵2的A變頻器:從站4,，地址VB2132-2175

    泥漿泵1的B變頻器:從站5,，地址VB2176-2219

    以廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)地址如下:

    只有發(fā)送緩沖區(qū):VB2220-2263，接受緩沖區(qū)同上

    定義完數(shù)據(jù)區(qū)后,，就可以根據(jù)每個(gè)地址的功能,，在PLC編程時(shí)寫(xiě)入相應(yīng)的控制字就可以完成控制功能