USS通讯协议介绍
USS通讯协议的功能,所有的西门子变频器都带有一个RS485通讯口,PLC作为主站,多允许31个变频器作为通讯连路中的从站,根据各变频器的地址或者采用广播方式,可以访问需要通讯的变频器,只有主站才能发出通讯请求报文,报文中的地址字符要传输数据的从站,从站只有在接到主站的请求报文后才可以向从站发送数据,从站之间不能直接进行数据交换。在使用USS协议之前,需要先安装西门子的指令库。USS协议指令在STEP7—MICRO/WIN32指令树的库文件夹中,STEP7—MICRO/WIN32指令库提供14个子程序、3个中断程序和8条指令来支持USS协议。调用一条指令时,将会自动地一个或几个子程序。
SIMATIC ET 200 为所有应用提供解决方案
SIMATIC ET 200 有丰富的分布式 I/O 系统可供选用,既可以用在控制柜中,也可以直接用在不带控制柜的机器上,还可用于危险区域。模块化的设计让您能够轻松、快速地调整和扩展 ET200 系统。已集成的附加模块可以降低成本,同时拓宽了应用范围。您可以从多种不同的组合方案中进行选择:数字量和模拟量输入/输出、带 CPU 的智能模块、安全系统、电机启动器、气动装置、变频器以及各种不同的技术模块(例如,计数、定位等)。
通过使用 PROFIBUS 和 PROFINET 进行通信、统一的工程组态、透明的诊断功能以及与 SIMATIC 控制器和 HMI 设备的接口,使得其可与全集成自动化系统进行特集成。
PROFIBUS
PROFIBUS 是工业现场级的标准 (IEC 61158/61784)。它是经认可的在加工制造和过程工业两种领域均可进行通讯的现场总线。
PROFIBUS 用于将现场设备(如分布式 I/O 设备或驱动器)连接到自动化系统(如 SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或 PC 机)。
PROFIBUS 是标准化的现场总线,符合 IEC 61158 规范,是功能强、开放式、坚固耐用、响应时间短的现场总线系统。PROFIBUS 有多种规格,可用于各种应用环境。
PROFIBUS DP(分布式 I/O)
PROFIBUS DP 用于连接分布式现场设备(如 SIMATIC ET 200)或响应时间快的驱动器。它用在传感器/执行器分布在机器或厂房内的情况(如,现场级别)。
PROFINET
PROFINET 是自动化领域的开放式、跨供应商的工业以太网标准 (IEC 61158/61784)。
PROFINET 基于工业以太网,实现了现场设备(IO 设备)和控制器(IO 控制器)之间的直接通讯,甚至能够用于运动控制领域的同步驱动控制解决方案。
按照 IEEE 802.3 标准,PROFINET 基于标准以太网技术,从现场级到管理级的任何设备都能够连接。
因此,PROFINET 支持系统范围内的通讯、工厂范围内的统一工程和 IT 标准,如上至 Web 服务器或 FTP,下至现场级设备。经过测试和试用的现场总线系统,如 PROFIBUS 或 AS-Interface,无需对现有设备进行任何更改即可轻松集成
可用的基本单元 (BU)
带有适当数目端子的基本单元可用来连接单芯或多芯电缆。
所有与所用 I/O 模块的基本单元类型相符的型号都可用作基本单元(参见“选型和订货数据”)。模块前面了可用于相应模块的基本单元。
电压分配模块
通过 SIMATIC ET 200SP 的新电压分配模块,可快速建立 ET 200SP 站内所需的额外电压,且十分节省空间。由于 PotDis-BU 和 PotDis-TB 可自由组合,因而可借助于电压分配模块实现各种设计形式,根据具体需要简单改动。在站内,现有电压可以加倍,甚至可形成新的电压组.由于每 15 mm 宽度上具有 36 个端子,PotDis 模块需要的空间很小,不会影响导体截面积(大 2.5 mm²).这些端子可以连接高 48 V DC 的电压(大载流能力 10 A),而 PotDis-TB-BR-W 甚至可连接高 230 V AC/10 A 电压,并能够连接保护导体
CPU的诊断报警标记有日期和时间。
•存储卡:
扩展集成的装载存储器。RAM和FEPROM卡(即使在零电压下也能保存FEPROM)。
•组合的MPI / DP接口和集成的PROFIBUS DP接口(带有CPU 416F-2):
PROFIBUS DP主站接口允许分布式自动化配置,提供速和易用性。从用户的角度来看,分布式I / O被视为I / O(相同的配置,寻址和编程)。
混合安装:SIMATIC S5和SIMATIC S7作为PROFIBUS主站。符合EN 50170。
CPU 416F-3 PN / DP还具有:
•子模块插座:
使用IF 964-DP接口模块,可以连接附加的PROFIBUS DP主站系统。
•带2个端口的PROFINET接(交换机):
oPROFINET IO,可以连接256个IO设备
oPROFINET CBA
故障I / O模块可以连接到所有集成接口,IF 964-DP和/或通过通信模块(CP443-5 Ext。和CP443-1 Advanced)。通过PROFIsafe配置文件在PROFIBUS DP上执行相关的通信
使用SIMODRIVE驱动器,可以使用“连续定位-正向”和“连续定位-负向”来实现在点动模式下,即便点动的命令一直处于激活状态,也能使轴在限开关处能自动受控的停止而不报错,
在这应用场合下不能使用 S7-1500 的 指令"MC_MoveJog"来实现该功能。使用S7-1500 SMC(SIMATIC运动控制)的点动模式,轴始终在位置控制下运行。换而言之,轴通常不会在软限位开关外运行,而是的定位到限开关的位置。这种情况下的报错需要被确认。
如果要实现和 SIMODRIVE一样的功能,需要利用"MC_MoveAbsolute" 和 "MC_Halt"指令来编写一个点动模式。
对"MC_MoveAbsolute" 指令,需要定义一个距离限开关1 到 3 mm以内的位置和一个点动速度
使用点动按钮的上升沿来触发"MC_MoveAbsolute" 指令.
使用点动按钮的下降沿来触发 "MC_Halt" 指令.
通过这种方式,按下点动按钮开始进行定位到限位开关之前的一个位置。当松开点动按钮,定位停止,轴也随之停止。可以使用这种方式来点动轴。当轴达到终点位置(限开关前1到3mm),轴自动停止,即便持续按下点动按钮也不会继续动作。
冗余系统中的ET 200M从站的组成
在S7-400H冗余系统中,通常配置冗余连接的ET 200M(双向I/O)。此时,需要配置两个IM 153-2接口模块、I/O模块、用于热插拔的总线模块BM(即有源底板,包括用于接口模块的总线模块和用于I/O模块的总线模块)、DIN深槽导轨等。
用于冗余连接的ET200M,必须包含以下组件:
IM 153-2高性能接口模块(PROFIBUS DP Link) 2块1)
IM/IM总线模块(有源底板),用于安装/连接2个IM 153-2高性能接口模块1)
I/O模块,按需配置,每个从站IO模块的多数量参考“一个ET200M能扩展多少个模块”
I/O总线模块,分为两种:BM 2×40用于安装/连接2个40mm宽的I/O模块;BM 1×80用于安装/连接1个80mm宽的I/O模块(普通I/O模块为40mm宽)
用于热插拔的DIN深槽导轨(有源导轨)
注1) :可订购IM 153冗余套件,包含2个IM 153-2接口模块和1个IM/IM总线模块
CPU 414-3 PN / DP配备以下设备:
•功能强大的处理器:
CPU可实现每条二进制指令低至0.045μs的命令执行时间。
•4 MB RAM(其中2 MB用于程序和数据);
快速RAM用于与执行相关的部分用户程序。
•灵活扩展:
多131072个数字输入和81932个模拟输入/输出。
•多点接口MPI:
使用MPI可以建立大的简单网络。32个站,数据传输速率达12 Mbit / s。CPU可以与通信总线(C总线)和MPI的站建立多达32个连接。
•模式选择开关:
设计为拨动开关。
•诊断缓冲区:
后一个错误和中断事件保留在环形缓冲区中以用于诊断目的。条目数可以参数化。
•实时时钟:
日期和时间附加到CPU的诊断消息中。
•存储卡:
用于扩展集成的装载存储器。除了程序之外,装载存储器中的信息还包括S7-400参数化数据,因此需要两倍的存储空间。结果是:
o用于大型程序的积分装载存储器是不够的,因此经常需要存储卡。可以使用RAM和FEPROM卡(用于保持性存储的FEPROM)。
•PROFIBUS DP接口和组合的MPI / DP接口:
PROFIBUS DP主站接口允许分布式自动化配置,提供速和易用性。从用户的角度来看,分布式I / O被视为I / O(相同的配置,寻址和编程)。
混合配置:根据EN 50170,SIMATIC S5和SIMATIC S7作为PROFIBUS主站。
•附加模块插槽:
可通过IF 964-DP接口模块连接附加的PROFIBUS DP主站系统。
•带2个端口的PROFINET接(交换机):
oPROFINET I / O,可连接256个IO设备
oPROFINET CBA
概述
•用于为具有更要求的工厂构建故障自动化系统
•性能CPU处于端性能范围
•符合SIL 3 acc的要求。符合IEC 61508和PL e acc。根据ISO 13849.1
•可以使用单个CPU执行标准和相关的任务
•可以使用多处理器模式
•通过PROFIBUS DP与PROFI配置文件的分布式I / O设备进行相关的通信
•故障I / O模块可通过集成接口(DP和PN与CPU416F-3 PN / DP)和/或通过通信模块
v/f控制方式,这种方式适用于风机、水泵类负载。这类负载的轴功率n近似地与转速n的3次方成正比。其转矩m近似地与转速n的平方成正比。对于这种负载,如果变频器的v/f特性是线性关系,则低速时电机的许用转矩远大于负载转矩,从而造成功率因数和效率的严重下降。为了适应这种负载的需要,使电压随着输出频率的减小以平方关系减小,从而减小电机的磁通和励磁电流,使功率因数保持在适当的范围内。 可以进一步通过设置参数使v/f控制曲线适合负载特性。将p1312在0至250之间设置合适的值,具有起动提升功能。将低频时的输出电压相对于线性的v/f曲线作适当的提高以补偿在低频时定子电阻引起的压降导致电机转矩减小的问题。适用于大起动转矩的调速对象。 变频器v/f控制方式驱动电机时,在某些频率段,电机的电流、转速会发生振荡,严重时系统无法运行,甚至在加速过程中出现过电流保护,使得电机不能正常启动,在电机轻载或转矩惯量较小时更为严重。可以根据系统出现振荡的频率点,在v/f曲线上设置跳转点及跳转频带宽度,当电机加速时可以自动跳过这些频率段,保证系统能够正常运行。从p1091至p1094可以设定4个不同的跳转点,设置p1101确定跳转频带宽度。 有些负载在特定的频率下需要电机提供特定的转矩,用可编程的v/f控制对应设置变频器参数即可得到所需控制曲线。设置p1320、p1322、p1324确定可编程的v/f 特性频率座标,对应的p1321、p1323、p1325为可编程的v/f 特性电压座标。 参数p1300设置为20,变频器工作于矢量控制。这种控制相对完善,调速范围宽,低速范围起动力矩高,精度高达0.01%,响应很快,高精度调速都采用svpwm矢量控制方式。 参数p1300设置为22,变频器工作于矢量转矩控制。这种控制方式是目前上的控制方式,其他方式是模拟直流电动机的参数,进行保角变换而进行调节控制的,矢量转矩控制是直接取交流电动机参数进行控制,控制简单,度高。
快速调试 在使用变频器驱动电机前,必须进行快速调试。参数p0010设为1、p3900设为1,变频器进行快速调试,快速调试完成后,进行了必要的电动机数据的计算,并将其它所有的参数恢复到它们的缺省设置值。在矢量或转矩控制方式下,为了正确地实现控制,非常重要的一点是,必须正确地向变频器输入电动机的数据,而且,电动机数据的自动检测参数p1910必须在电动机处于常温时进行。当使能这一功能 (p1910 =1)时,会产生一个报警信号a0541,给予警告,在接着发出on 命令时,立即开始电动机参数的自动检测
加减速时间调整 加速时间就是输出频率从0上升到大频率所需时间,减速时间是指从大频率下降到0所需时间。加速时间和减速时间选择的合理与否对电机的起动、停止运行及调速系统的响应速度都有重大的影响。加速时间设置的约束是将电流限制在过电流范围内,不应使过电流保护装置动作。电机在减速运转期间,变频器将处于再生发电制动状态。传动系统中所储存的机械能转换为电能并通过逆变器将电能回馈到直流侧。回馈的电能将导致中间回路的储能电容器两端电压上升。因此,减速时间设置的约束是防止直流回路电压过高。加减速时间计算公式为:
加速时间:ta=(jm+jl)n/9.56(tma-tl) 减速时间:tb=(jm+jl)n/9.56(tmb-tl)
在新的全局数据块中,添加使用以下计数器数据类型之一的新静态变量。务必要考虑到想要用于预设值和计数值的类型。
– 在“保持性"(Retain) 列中,选中相应框以使该结构具有保持性。
– 重复此为要存储在该数据块中的所有计数器创建结构。
可以将每个计数器结构放置在的全局数据块中,也可以将多个计数器结构放置在同一个全局数据块中。
除计数器外,还可以将其它静态变量放置在该全局数据块中。 将多个计数器结构放置在同一个全局数据块中可总的块数。
– 可根据需要重命名计数器结构。
3. 打开程序块来选择保持性计数器的放置位置(OB、FC 或 FB)。
4. 将计数器指令放置在所需位置。
5. 在调用选项对话框出现后,单击“取消"按钮。
您现在应该看到新的计数器指令,在指令名称的上面和下面均显示“???"。
6. 在新的计数器指令上方,输入上面所创建全局数据块和计数器结构的名称(请勿使用助手浏览)(例如:“Data_block_3.Static_1")。
该选项仅对于将计数器放置在 FB 中有效。
该选项取决于 FB 属性是否“块访问"(Optimized block
access)(仅允许符号访问)。 要检查现有 FB
访问属性的组态情况,请在项目树中右键单击该
FB,选择“属性"(Properties),然后选择“特性"(Attributes)。
如果 FB “块访问"(Optimized block access)(仅允许符号访问):
1. 打开 FB 进行编辑。
2. 将计数器指令 FB 中的所需位置。
3. “调用选项"(Call options) 对话框出现后,单击“多重背景"(Multi instance) 图标。仅在将该指令放置于 FB 中后,“多重背景"(Multi instance) 选项才可用。
4. 如有需要,请在“调用选项"(Call options) 对话框中重命名计数器。
5. 单击“确定"(OK)
8. 在“静态"(Static) 下,找到刚刚创建的计数器结构。
9. 在此计数器结构的“保持性"(Retain) 列中,改为选择“保持性"(Retain)。此后只要从另一程序块调用此
FB,都将利用此接口定义(包含标有保持性的计数器结构)创建背景数据块。
如果 FB 未“块访问"(Optimized block
access),则块访问类型为访问,访问与 S7-300/400
组态兼容,且允许符号访问和直接访问。 要将多重背景分配给块访问
FB,请按以下步骤操作:
1. 打开 FB 进行编辑
2. 将计数器指令 FB 中的所需位置。
3. “调用选项"(Call options) 对话框出现后,单击“多重背景"(Multi instance) 图标。仅在将该指令放置于 FB 中后,“多重背景"(Multi instance) 选项才可用
4. 如有需要,请在“调用选项"(Call options) 对话框中重命名计数器
5. 单击“确定"(OK)。 计数器指令将出现在编辑器中并且预设值和计数值的类型为
INT,而 IEC_COUNTER 结构将出现在“FB 接口"(FB Interface) 的“静态"(Static) 下
6. 如有需要,请在计数器指令中将类型从 INT 更改为其它类型之一。计数器结构将相应更改
西门子PLC程序调试方法西门子PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程,在此之前先对PLC外部接线作仔细检查,这一个环节很重要。外部接线一定要准确无误。也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。不过,为了安全考虑,将主电路断开。当确认接线无误后再连接主电路,将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试,直到各部分的功能都正常,并能协调*地完成整体的控制功能为止。
将设计好的程序写入PLC后,先逐条仔细检查,并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试,实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟,各输出量的通/断状态用PLC上有关的发光二管来显示,一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。可以根据功能表图,在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号,如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序,调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定,即在某一转换条件实现时,是否发生步的活动状态的正确变化,即该转换所有的前级步是否变为不活动步,所有的后续步是否变为活动步,以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化
西门子PLC的地址的分配方式
根据不同的PLC配置情况确定I/O地址是PLC编程的前提与基础,程序中的地址必须与实际物理连接点一一对应,才能确保动作的正确执行。
当选择了PLC之后,先需要确定的是系统中各I/O点的地址。在西门子S7系列PLC中I/O地址的分配方式共有固定地址型、自动分配型、用定义型3种。实际所使用的方式决定于所采用的PLC的CPU型号、编程软件、软件版本、编程人员的选择等因素。
1.固定地址型
固定地址分配方式是一种对PLC安装机架上的每一个安装位置(插槽)都规定地址的分配方式。其特点如下:
①PLC的每一个安装位置都按照该系列PLC全部模块中可能存在的I/O点数分配地址。
例如:S7-300系列I/O模块中开关量输入/输出为32点,因此,每一个安装位置都必须分配32点地址:如果实际安装的模块只有16点输入,那么剩余的I/O地址将不可以再作为物理输入点使用。
②对于输入或输出来说,I/O地址是间断的,而且,在输入与输出中不可以使用相同的二进制字节与位。
例如:S7-300系列I/O模块的第1安装位中安装了32点输入模块,地址数据中的0.0~3.7就被该模块所占用,地址固定为I0.0~13.7;即使第2安装位中安装了32点输出模块,其输出地址也只能是Q4.O~Q7.7,而不可以是QO.O~Q3.7,在实际编程时QO.O~Q3.7就变成了不存在的输出。同样,如果在第3安装位中接着安装了16点输入模块,其地址将为I8.0~19.7,在实际编程时I4.0~17.7就变成了不存在的输入
①PLC的每一个安装位置的I/O点数量无规定,PLC根据模块自动分配地址。
例如:当每一个安装位置安装了32点模块后,PLC自动分配给该模块0.0~3.7的地址:如果实际安装的模块只有16点输入,那么PLC自动分配给该模块的地址就成为0.0~1.7。
②输入与输出的地址均从0.0起连续编排、自动识别,I/O地址连续、有序。
例如:PLC的第1安装位中安装了32点输入模块,地址为I0.0~13.7;当第2安装位中安装了32点输出模块后,其输出地址自动分配为QO.O~Q3.7。