西门子6ES7134-6FF00-0AA1

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上海朕锌电气设备有限公司

西门子6ES7134-6FF00-0AA1

6ES7134-6FF00-0AA1
SIMATIC ET 200SP, 模拟式输入端模块, 模拟输入 8XU 基础型, 适合用于 A0 类型的基座单元,A1, 颜色代码 CC02, 模块诊断,16 位
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概述

  • 模块化、可扩展通用系统,IP20 防护等级
  • 适用于离散自动化领域中各种自动化应用的系统解决方案
  • 具有较高性能和可用性
  • 可专门通过 Totally Integrated Automation Portal 平台中的 STEP 7 Professional V12 及更高的型号进行组态
性能
  • 提高性能
    • 高速指令执行:
    • 语言扩展
    • 新数据类型
    • 更快速的背板总线
    • 经过优化的代码生成
  • 功能强大的通信:
    • 以 PROFINET IO(双端口开关)作为标准接口;
      从 CPU 1515-2 开始支持,以一个或多个额外的集成 PROFINET 接口作为输入设备,用于网络隔离或用于连接更多的 PROFINET 设备或高速通信设备
    • OPC UA 数据访问作为运行时选件,可轻易将 SIMATIC S7-1500 连接至第三方设备/系统
    • 可针对总线系统和点到点连接,通过通信模块进行扩展
集成技术
  • *附加模块就可集成运动控制功能:
    • 通过标准化的块 (PLCopen) 来连接模拟驱动器和 PROFIdrive 驱动器
    • 运动控制功能支持速度控制轴、定位轴、相对同步操作(在没有位置同步规范的条件下实现同步)以及外部编码器、凸轮和探头。
    • CPU 技术中还集成了诸如**同步操作(利用位置同步规范进行同步)凸轮和和用于控制运动系统等扩展的运动控制功能。
  • 全面跟踪所有 CPU 标签,以进行实时诊断和间歇错误检测;
    拥有有效调试和快速优化驱动器和控制装置
  • 广泛的控制功能:
    例如,可轻松组态的块可进行控制参数的自动优化以实现较优控制质量
  • 通过提供的工艺模块获得附加功能:
    例如,高速计数、位置检测或高达 1 MHz 信号的测量
安全集成

保证人身安全和机器安全 – 在集成式完整系统框架内

  • 故障安全 SIMATIC S7-1500(T)F 控制器可在同一控制器上处理标准程序和安全程序。
    在 TIA Portal 中,使用相同的编辑器生成故障安全和标准用户程序;例如,这样就能向评估标准用户程序中的标准数据那样,评估故障安全数据。由于这种软件集成,故障安全应用也可利用 SIMATIC 的系统有点和全面功能。
集成安全功能
  • 通过密码进行知识保护,防止未经许可证读取和修改程序块
  • 通过复制保护来提高保护程度,防止未经授权而复制程序块:
    通过复制保护,可将 SIMATIC 存储卡上的程序块与其序列号绑定,以便只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时,该程序块才可运行。
  • 具有四个不同授权级别的权限:
    可向各个用户组分配不同访问权限。通过新的保护级别 4,还可以限制与 HMI 设备之间的通信。
  • 改进了操作保护:
    控制器将会检测到组态数据的更改或未授权传输。
  • 用于以太网通信处理器 (CP 1543-1):
    • 通过防火墙提供附加访问保护
    • 建立安全 * 连接
设计与操作
  • 配备显示器的 CPU,可显示纯文本信息(因特网上的显示仿真工具):
    • 可显示所有连接模块的订货号、固件版本和序列号信息
    • 直接在现场设置 CPU 的 IP 地址以及进行其它网络设置,*使用编程设备
    • 直接以普通文本形式显示错误消息,可缩短停机时间
  • 所有模块采用统一的前连接器,并具有用于灵活形成电压组的集成式电压桥接件,从而简化了库存,减少了布线
  • S7-1500 导轨上集成有 DIN 导轨:
    快速、方便地安装小型断路器、继电器等附加组件
  • 通过信号模块进行集中扩展:
    可根据任何应用的要求进行灵活调整
  • 数字量信号模块的系统电缆连接:
    可快速、清晰地进行安排,以连接至现场的传感器和执行器并在控制柜中进行简便接线
  • 电源:
    • 负载电源模块(电源模块)为模块提供 24 V 电源
    • 电源模块可通过背板总线向模块内部电路供电
    • 用于在控制器上*性存储整个工作存储器内容的系统电源模块
  • 分布式扩展:
    • 通过 PROFINET 接口模块 IM 155-5,可针对 ET 200MP I/O 系统使用较多 30 个信号模块、通信模块和工艺模块
    • 在集中和分布式运行的操作和系统功能方面没有差别
集成系统诊断
  • CPU 的集成系统诊断,默认情况下已激活:
    • 在显示屏上以及 TIA Portal、HMI 和 Web 服务器中以普通文本形式一致地显示系统诊断信息,甚至可显示变频器消息。即使 CPU 处于停止状态,也会更新消息。
    • 系统诊断功能集成在 CPU 固件中。*由用户进行组态。组态发生改变时,会自动对诊断信息进行更新。
对 SIMATIC ProDiag S7-1500 的支持能力
  • ProDiag 是一种便于创建机器设备诊断的工具它可以提高可用性,通过故障分析并在现场消除故障来提供支持。
数据记录(归档)和配方
  • SIMATIC 存储卡:
    • 插入式装载存储器
    • 可进行固件更新
    • STEP 7 项目(包括注释和符号)、附加文档或 csv/ASCII 文件(用于配方和归档)的存储选项
    • 通过 SD 读卡器并使用 Office 工具,可方便地访问与设备相关的运行数据和组态数据(与控制器之间的双向数据交换)
  • 集成 wed 服务器:
    - 便于访问工厂相关运行数据和组态数据、运动控制系统诊断并通过 Web 浏览器显示跟踪记录
认证

SIMATIC S7-1500 符合以下国家和国际标准:

  • cULus 认证
  • cULus HazLoc 认证
  • FM 认证
  • ATEX 认证**于 24 V,不适用于 230 V
  • CE
  • RCM(以前的 C-TICK)
  • KCC
  • IECEx(** 24 V;不适用于 230 V)
  • EN 61000-6-4
  • EN 60068-2-1/ -2/ -6/ -14/ -27/ -30/ -32
  • EN 61131-2

1. USS通信介绍

1.1. USS协议特点
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS 协议的基本特点如下:

? 支持多点通信(因而可以应用在 RS 485 等网络上)
? 采用单主站的“主-从”访问机制
? 每个网络上较多可以有 32 个节点(较多 31 个从站)
? 简单可靠的报文格式,使数据传输灵活高效
? 容易实现,成本较低

USS 的工作机制是,通信总是由主站发起,USS 主站不断循环轮询各个从站,从站根据收到的指令,决定是否以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答:
-- 接收到的主站报文没有错误,并且
-- 本从站在接收到主站报文中被寻址
上述条件不满足,或者主站发出的是广播报文,从站不会做任何响应。对于主站来说,从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。
USS 的字符传输格式符合 UART 规范,即使用串行异步传输方式。USS 在串行数据总线上的字符传输帧为 11 位长度,如表1所示:


表1:USS字符帧

USS 协议的报文简洁可靠,高效灵活。报文由一连串的字符组成,协议中定义了它们的特
定功能,表2所示:


表2:USS报文结构

每小格代表一个字符(字节)。其中:
STX: 起始字符,总是 02 h
LGE: 报文长度
ADR:从站地址及报文类型
BCC: BCC 校验符
净数据区由 PKW 区和 PZD 区组成,如表3所示:


表3:USS净数据区

PKW: 此区域用于读写参数值、参数定义或参数描述文本,并可修改和报告参数的改变 。其中:

  • PKE: 参数 ID。包括代表主站指令和从站响应的信息,以及参数号等
  • IND: 参数索引,主要用于与 PKE 配合定位参数
  • PWEm:参数值数据

PZD: 此区域用于在主站和从站之间传递控制和过程数据。控制参数按设定好的固定格式在主、从站之间对应往返。如:

  • PZD1:主站发给从站的控制字/从站返回主站的状态字
  • PZD2: 主站发给从站的给定/从站返回主站的实际反馈

根据传输的数据类型和驱动装置的不同,PKW 和 PZD 区的数据长度都不是固定的,它们可以灵活改变以适应具体的需要。但是,在用于与控制器通信的自动控制任务时,网络上的所有节点都要按相同的设定工作,并且在整个工作过程中不能随意改变。
注意:
对于不同的驱动装置和工作模式,PKW 和 PZD 的长度可以按一定规律定义。 一旦确定就不能在运行中随意改变 ;
PKW 可以访问所有对 USS 通信开放的参数;而 PZD 仅能访问特定的控制和过程数据;
PKW 在许多驱动装置中是作为后台任务处理,因此 PZD 的实时性要比 PKW 好。

1.2. S7-1200 USS通信简介

CM 1241 RS485 模块通过 RS485 端口与MM440进行通信。 可使用 USS 库控制MM440和读/写MM440参数。该库提供 1 个 FB 和 3 个 FC 来支持 USS 协议。 每个 CM1241 RS485 通信模块较多支持 16 个MM440。连接到一个 CM 1241 RS485 的所有MM440(较多 16 个)是同一 USS 网络的一部分。连接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 网络的一部分。 因为 S7-1200较多支持三个 CM 1241 RS485 设备,所以用户较多可建立三个 USS 网络,每个网络较多 16 个MM440,总共支持 48 个 USS MM440。各 USS 网络使用各自一的数据块进行管理(使用三个 CM 1241 RS485 设备建立三个 USS网络需要三个数据块)。 同一USS 网络相关的所有指令必须共享该数据块。 这包括用于控制网络上所有MM440的 USS_DRV、USS_PORT、USS_RPM 和USS_WPM 指令。


2. 硬件需求及接线

2.1. 硬件需求
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU:
1)S7-1211C CPU。
2)S7-1212C CPU。
3)S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与MM440变频器的通信。
本例中使用的PLC硬件为:
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变频器硬件为:
1) MM440 ( 6SE6440 - 2AB11 - 2AA1 )
2) MICROMASTER 4 ENCODER MODULE ( 6SE6400 - 0EN00 - 0AA0 )
3) SIEMENS MOTOR ( 1LA7060 - 4AB10 - Z )
4) USS 通信电缆 ( 6XV1830 - 0EH10 )

2.2. 接线
建议使用西门子的网络插头和PROFIBUS电缆。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西门子网络插头。
PROFIBUS 电缆的红色导线B 即 RS 485 信号 +,此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 P+;绿色导线A 即 RS 485 信号 -,此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 N-。

 
图1: MM440接线端子                                       表4:MM440端子定义

因为MM 440 通信口是端子连接,所以 PROFIBUS 电缆不需要网络插头,而是剥出线头直接压在端子上。如果还要连接下一个驱动装置,则两条电缆的同色芯线可以压在同一个端子内。PROFIBUS 电缆的红色芯线应当压入端子 29;绿色芯线应当连接到端子 30,如图1、表4所示。完整接线图如图2所示。


图2: S7-1200与MM440接线图

a. 屏蔽/保护接地母排,或可靠的多点接地。此连接对抑制干扰有重要意义。
b. PROFIBUS 网络插头,内置偏置和终端电阻。
c. MM 440 端的偏置和终端电阻。
d. 通信口的等电位连接。可以保护通信口不致因共模电压差损坏或通信中断。
e. 双绞屏蔽电缆(PROFIBUS)电缆,因是高速通信,电缆的屏蔽层须双端接地(接 PE)。
注意,以下几点对网络的性能有较为重要的影响。几乎所有网络通信质量方面的问题都与未考虑到下列事项有关:

? 偏置电阻用于在复杂的环境下确保通信线上的电平在总线未被驱动时保持稳定;终端电阻用于吸收网络上的反射信号。一个完善的总线型网络必须在两端接偏置和终端电阻。
? 通信口 M 的等电位连接建议单独采用较粗的导线 ,而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽层,因为此连接上可能有较大的电流,以致通信中断。
? PROFIBUS 电缆的屏蔽层要尽量大面积接 PE。一个实用的做法是在靠近插头、接线端子处环剥外皮,用压箍将裸露的屏蔽层压紧在 PE 接地体上(如 PE 母排或良好接地的裸露金属安装板)。
? 通信线与动力线分开布线;紧贴金属板安装也能改善抗干扰能力。驱动装置的输入/输出端要尽量采用滤波装置,并使用屏蔽电缆。
? 在 MM 440 的包装内提供了终端偏置电阻元件,接线时可按说明书直接压在端子上。如果可能,可采用热缩管将此元件包裹,并适当固定。


3. 组态
我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和MM440变频器的USS通信。

3.1. PLC 硬件组态

首先在Step7 Basic V10.5中建立一个项目,如图3所示。


图3: 新建S7 1200项目

在硬件配置中,添加CPU1214C和通信模块CM1241 RS485模块,如图4所示:


图4: S7 1200硬件配置

在CPU的属性中,设置以太网的IP地址,建立PG与PLC的连接,如图5所示。


图5: S7 1200 IP地址的设置

3.2. MM440参数设置

我们假定已经完成了驱动装置的基本参数设置和调试(如电机参数辨识等等),以下只涉及与 S7-1200 控制器连接相关的参数。
MM 440 的参数分为几个访问级别,以便于过滤不需要查看的部分。 与 S7-1200 连接时,需要设置的主要有“控制源”和“设定源”两组参数。要设置此类参数,需要“*”参数访问级别,即首先需要把 P0003 参数设置为 3。
控制源参数设置:
控制命令控制驱动装置的启动、停止、正/反转等功能。控制源参数设置决定了驱动装置从何种途径接受控制信号,如表5所示。


表5:控制源由参数 P0700 设置

此参数有分组,在此仅设**组,即 P0700[0]。
设定源控制参数:
设定值控制驱动装置的转速/频率等功能。设定源参数决定了驱动装置从哪里接受设定值(即给定),如表6所示。

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表6:设定源由参数 P1000 设置

此参数有分组,在此仅设**组,即 P1000[0]。
控制源和设定源之间可以自由组合,根据工艺要求可以灵活选用。我们以控制源和设定源都来自 COM Link 上的 USS 通信为例,简介 USS 通信的参数设置。

主要参数有:
1. P0700: 设置 P0700[0] = 5,即控制源来自 COM Link 上的 USS 通信;
2. P1000: 设置 P1000[0] = 5,即设定源来自 COM Link 上的 USS 通信;
3. P2009: 决定是否对 COM Link 上的 USS 通信设定值规格化,即设定值将是运转频率的百分比形式,还是**频率值。为0,不规格化 USS 通信设定值,即设定为MM440中的频率设定范围的百分比形式;为1,对 USS 通信设定值进行规格化,即设定值为**的频率数值;
4. P2010: 设置 COM Link 上的 USS 通信速率。根据 S7-1200 通信口的限制,支持的通信波特率如表7所示。

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

表7:通信波特率

5. P2011: 设置 P2011[0] = 0 至 31,即驱动装置 COM Link 上的 USS 通信口在网络上的从站地址;
6. P2012: 设置 P2012[0] = 2,即 USS PZD 区长度为 2 个字长;
7. P2013: 设置 P2013[0] = 4;
8. P2014: 设置 P2014[0] = 0 至 65535,即 COM Link 上的 USS 通信控制信号中断**时时间,单位为 ms;如设置为 0,则不进行此端口上的**时检查;
9. P0971: 设置 P0971 = 1,上述参数将保存入MM 440 的 EEPROM 中。


4. USS通信原理与编程的实现

4.1 S7 1200 PLC与MM440 通过USS通信的基本原理

S7 1200提供了**的USS库进行USS通信,如图6所示:


图6:S7 1200 **的USS库

USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送,而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与MM440之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与MM440的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。如图7所示。


图7:通信结构图

4.2. 功能块使用介绍
USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块,接受MM440的信息和控制MM440的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用。
USS_PORT功能块是S7-1200与MM440进行USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。
USS_RPM功能块是通过USS通信读取MM440的参数。必须在主 OB中调用。
USS_WPM功能块是通过USS通信设置MM440的参数。必须在主 OB中调用。

4.3. S7 1200 PLC进行USS通信的编程

4.3.1. USS_DRV功能块的编程

USS_DRV功能块的编程如图8所示。


图8: USS_DRV功能块的编程

USS_DRV功能块用来与MM440进行交换数据,从而读取MM440的状态以及控制MM440的运行。每个MM440使用一的一个USS_DRV功能块,但是同一个CM1241 RS485模块的USS网络的所有MM440(较多16个)都使用同一个USS_DRV_DB。

USS_DRV_DB          *MM440进行USS通信的数据块。  
RUN                          *DB块的MM440启动指令。    
OFF2                        紧急停止,自由停车。     该位为0时停车。  
OFF3                        快速停车,带制动停车。该位为0时停车。  
F_ACK                      MM440故障确认。    
DIR                           MM440控制电机的转向。    
SPEED_SP               MM440的速度设定值。    
NDR                          新数据就绪。      
ERROR                     程序输出错误。      
RUN_EN                    MM440运行状态指示。    
D_DIR                       MM440运行方向状态指示。    
INHIBIT                      MM440是否被禁止的状态指示。  
FAULT                      MM440故障。      
SPEED                      MM440的反馈的实际速度值。    
DRIVE                       MM440USS站地址。MM440参数P2011设置。
PZD_LEN                PZD数据的字数,有效值2468个字。MM440参数P2012设置。
       

4.3.2. USS通信接口参数功能块的编程
USS通信接口参数功能块的编程如图9所示。


图9: USS通信接口参数功能块的编程

USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信,它是S71200 CPU与MM440的通信接口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。
PORT: 通信模块标识符:在默认变量表的“常量”(Constants) 选项卡内引用的常量。
BAUD: 指的是和MM440进行通行的速率。 MM440的参数P2010种进行设置。
USS_DB: 引用在用户程序中放置 USS_DRV 指令时创建和初始化的背景数据块。

ERROR: 输出错误。
STATUS:扫描或初始化的状态。
USS_PORT 功能通过RS485通信模块处理 CPU 和变频器之间的实际通信。 每次调用此功能可处理与一个变频器的一次通信。 用户程序必须尽快调用此功能以防止与变频器通信**时。 可在主 OB 或任何中断 OB 中调用此功能。通常从循环中断 OB 调用USS_PORT 以防止变频器**时以及使 USS_DRV 调用的 USS 数据保持较新。
S7-1200 PLC与MM440的通信是与它本身的扫描周期不同步的,在完成一次与MM440的通信事件之前,S7-1200通常完成了多个扫描。
USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与MM440通信所需要的时间,不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。表8列出了不同的波特率对应的USS_PORT较小通信间隔时间。


表8:不同的波特率对应的USS_PORT较小通信间隔时间

USS_PORT在发生通信错误时,通常进行3次尝试来完成通信事件,那么S7-1200与MM440通信的时间就是USS_PORT发生通信**时的时间间隔。例如:如果通信波特率是9600,那么USS_PORT与MM440通信的时间间隔应当大于较小的调用时间间隔,即大于116.3毫秒而小于349毫秒。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误**时尝试次数是2次。
基于以上的USS_PORT通信时间的处理,建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时,我们可以设置循环中断OB块的扫描时间,以满足通信的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置如图10所示:


图10:循环中断OB块的扫描时间的设置

4.3.3. USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块的编程 如图11所示。


图11:USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块用于通过USS通信从MM440读取参数。

REQ       读取参数请求。    
DRIVE   MM440USS站地址。  
PARAM MM440的参数代码。  
INDEX   MM440的参数索引代码  
USS_DB:*MM440进行USS通信的数据块。
       
DONE    读取参数完成。    
ERROR  读取参数错误。    
STATUS读取参数状态代码。  
VALUE  所读取的参数的值。  

注意:进行读取参数功能块编程时,各个数据的数据类型一定要正确对应。

4.3.4. USS_WPM功能块的编程

USS_WPM功能块的编程如图12所示。


图12:USS_WPM功能块的编程

USS_WPM功能块用于通过USS通信设置MM440的参数。

REQ       写参数请求。    
DRIVE    MM440USS站地址。  
PARAM  MM440的参数代码。  
INDEX    MM440的参数索引代码。  
EEPROM:把参数存储到MM440EEPROM
VALUE   设置参数的值。    
USS_DB*MM440进行USS通信的数据块。
       
DONE    读取参数完成。    
ERROR  读取参数错误状态。  

注意:对写入参数功能块编程时,各个数据的数据类型一定要正确对应。

4.3.5. 常见错误

如果读写同时使能,则报错818A:参数请求通道正在被本变频器的另一请求占用。如图13所示。


图13:读写同时使能报错

如果通信断开,则PORT报错818B,如图14所示。


图14:通信断开报错

如果速度设定值不正确,则报错8186,如图15所示。


图15:速度设定值错误

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