西門子變頻器6SE6440-2UC31-8EA1

INAMICS G120C是專門為滿足OEM用戶對(duì)于高性價(jià)比和節(jié)省空間的要求而設(shè)計(jì)的變頻器,，同時(shí)它還具有操作簡單和功能豐富的特點(diǎn),。這個(gè)系列的變頻器與同類相比相同的功率具有更小的尺寸，并且它安裝快速,，調(diào)試簡便,，以及它友好的用戶接線方式和簡單的調(diào)試工具都使它與眾不同。
三組參數(shù)切換功能,?？刂乒δ埽?線性v/f控制，平方v/f控制,，可編程多點(diǎn)設(shè)定v/f控制,，磁通電流控制免測速矢量控制,，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制,，節(jié)能控制模式,；
標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件,；
數(shù)字量輸入6個(gè),，模擬量輸入2個(gè)，模擬量輸出2個(gè),，繼電器輸出3個(gè),；
獨(dú)立I/O端子板，方便維護(hù),；
采用BiCo技術(shù),，實(shí)現(xiàn)I/O端口自由連接；

它采用高性能的矢量控制技術(shù),，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性,，同時(shí)具備**的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合,。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有*的靈活性,。

西門子變頻器MicroMaster430是全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器中的風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。功率范圍7.5kW至250kW,。它按照要求設(shè)計(jì),，并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（BiCo）技術(shù)，具有高度可靠性和靈活性,?？刂栖浖梢詫?shí)現(xiàn)功能：多泵切換、手動(dòng)/自動(dòng)切換,、旁路功能,、斷帶及缺水檢測、節(jié)能運(yùn)行方式等,。

要特征：
200V-240V ±10%,，單相/三相，交流,，0.12kW-45kW,； 380V-480V±10%，三相,，交流,，0.37kW-250kW；
矢量控制方式,，可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制,，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制,；
西門子變頻器MicroMaster420是全新一代模塊化設(shè)計(jì)的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它友好的用戶界面,，讓你的安裝,、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術(shù),、強(qiáng)大的通訊能力,、的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂趣,。
操作控制和調(diào)試可以快速簡單地采用PC機(jī)通過USB接口,，或者采用BOP-2（基本操作面板）或IOP（智能操作面板）來實(shí)現(xiàn)

西門子變頻器6SE6440-2UC31-8EA1  

如何使用USS通信協(xié)議來實(shí)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(diǎn)
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動(dòng)裝置開發(fā)的通信協(xié)議,。USS 協(xié)議的基本特點(diǎn)如下：

• 支持多點(diǎn)通信（因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）
• 采用單主站的“主－從"訪問機(jī)制
• 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上zui多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)（zui多 31 個(gè)從站）
• 簡單可靠的報(bào)文格式,，使數(shù)據(jù)傳輸靈活效
• 容易實(shí)現(xiàn)，成本較低

西門子6SE6440-2UC31-8EA1   

USS 的工作機(jī)制是,，通信總是由主站發(fā)起,，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個(gè)從站，從站根據(jù)收到的指令,，決定是否以及如何響應(yīng),。從站永遠(yuǎn)不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時(shí)應(yīng)答：
-- 接收到的主站報(bào)文沒有錯(cuò)誤,，并且
-- 本從站在接收到主站報(bào)文中被尋址

上述條件不滿足,，或者主站發(fā)出的是廣播報(bào)文，從站不會(huì)做任何響應(yīng),。對(duì)于主站來說,，從站必須在接收到主站報(bào)文之后的一定時(shí)間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯(cuò),。
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(jù)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(bào)文簡潔可靠,，效靈活。報(bào)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(bào)文結(jié)構(gòu)

每小格代表一個(gè)字符（字節(jié)）,。其中：
STX： 起始字符,，總是 02 h
LGE： 報(bào)文長度
ADR：從站地址及報(bào)文類型
BCC： BCC 校驗(yàn)符
凈數(shù)據(jù)區(qū)由 PKW 區(qū)和 PZD 區(qū)組成，如表3所示：

表3：USS凈數(shù)據(jù)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(bào)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(yīng)的信息,，以及參數(shù)號(hào)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(jù)

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(jù)?？刂茀?shù)按設(shè)定好的固定格式在主,、從站之間對(duì)應(yīng)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(shí)際反饋

根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動(dòng)裝置的不同,，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是固定的,，它們可以靈活改變以適應(yīng)具體的需要。但是,，在用于與控制器通信的自動(dòng)控制任務(wù)時(shí),，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都要按相同的設(shè)定工作，并且在整個(gè)工作過程中不能隨意改變,。
注意：
對(duì)于不同的驅(qū)動(dòng)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(yùn)行中隨意改變 ,；
PKW 可以訪問所有對(duì) 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(jù)；
PKW 在許多驅(qū)動(dòng)裝置中是作為后臺(tái)任務(wù)處理,，因此 PZD 的實(shí)時(shí)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(jìn)行通信。 可使用 USS 庫控制MM440和讀/寫MM440參數(shù),。該庫提供 1 個(gè) FB 和 3 個(gè) FC 來支持 USS 協(xié)議,。 每個(gè) CM1241 RS485 通信模塊zui多支持 16 個(gè)MM440。連接到一個(gè) CM 1241 RS485 的所有MM440（zui多 16 個(gè)）是同一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分,。連接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分,。 因?yàn)?S7-1200zui多支持三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶zui多可建立三個(gè) USS 網(wǎng)絡(luò),，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)zui多 16 個(gè)MM440,，總共支持 48 個(gè) USS MM440。各 USS 網(wǎng)絡(luò)使用各自*的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行管理（使用三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個(gè) USS網(wǎng)絡(luò)需要三個(gè)數(shù)據(jù)塊）,。 同一USS 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的所有指令必須共享該數(shù)據(jù)塊,。 這包括用于控制網(wǎng)絡(luò)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(shí)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 -0XB0 )
2) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
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(wǎng)絡(luò)插頭和PROFIBUS電纜。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西門子網(wǎng)絡(luò)插頭,。
PROFIBUS 電纜的紅色導(dǎo)線B 即 RS 485 信號(hào) +,，此信號(hào)應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 P+；綠色導(dǎo)線A 即 RS 485 信號(hào) -,，此信號(hào)應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 N-,。

 
圖1： MM440接線端子                                       表4：MM440端子定義

因?yàn)镸M 440 通信口是端子連接，所以 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，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(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。
b. PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)插頭,，內(nèi)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(hù)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,。

主要參數(shù)有：
1. P0700： 設(shè)置 P0700[0] = 5,，即控制源來自 COM Link 上的 USS 通信；
2. P1000： 設(shè)置 P1000[0] = 5,，即設(shè)定源來自 COM Link 上的 USS 通信,；
3. P2009： 決定是否對(duì) COM Link 上的 USS 通信設(shè)定值規(guī)格化，即設(shè)定值將是運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的百分比形式,，還是頻率值,。為0，不規(guī)格化 USS 通信設(shè)定值,，即設(shè)定為MM440中的頻率設(shè)定范圍的百分比形式,；為1，對(duì) USS 通信設(shè)定值進(jìn)行規(guī)格化,，即設(shè)定值為的頻率數(shù)值,；
4. P2010： 設(shè)置 COM Link 上的 USS 通信速率。根據(jù) 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(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,；
6. P2012： 設(shè)置 P2012[0] = 2,，即 USS PZD 區(qū)長度為 2 個(gè)字長；
7. P2013： 設(shè)置 P2013[0] = 4,；
8. 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；
9. P0971： 設(shè)置 P0971 = 1，上述參數(shù)將保存入MM 440 的 EEPROM 中