西門子EMAM06模塊

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(kāi)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(wèn)機(jī)制
? 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上較多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)（較多 31 個(gè)從站）
? 簡(jiǎn)單可靠的報(bào)文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效
? 容易實(shí)現(xiàn)，成本較低

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(méi)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(lái)說(shuō)，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(zhǎng)度，如表1所示：

表1：USS字符幀

USS 協(xié)議的報(bào)文簡(jiǎn)潔可靠，高效靈活。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(zhǎng)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(xiě)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(guò)程數(shù)據(jù)。控制參數(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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(wèn)所有對(duì) USS 通信開(kāi)放的參數(shù)；而 PZD 僅能訪問(wèn)特定的控制和過(guò)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(jiǎn)介

CM 1241 RS485 模塊通過(guò) RS485 端口與MM440進(jìn)行通信。 可使用 USS 庫(kù)控制MM440和讀/寫(xiě)MM440參數(shù)。該庫(kù)提供 1 個(gè) FB 和 3 個(gè) FC 來(lái)支持 USS 協(xié)議。 每個(gè) CM1241 RS485 通信模塊較多支持 16 個(gè)MM440。連接到一個(gè) CM 1241 RS485 的所有MM440（較多 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)?S7-1200較多支持三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶較多可建立三個(gè) USS 網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)較多 16 個(gè)MM440，總共支持 48 個(gè) USS MM440。各 USS 網(wǎng)絡(luò)使用各自一的數(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(guò)通信模塊CM1241 RS485來(lái)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。可以保護(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)的性能有較為重要的影響。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(shū)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。

3. 組態(tài)
我們通過(guò)下述的實(shí)際操作來(lái)介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和MM440變頻器的USS通信。

3.1. PLC 硬件組態(tài)

首先在Step7 Basic V10.5中建立一個(gè)項(xiàng)目，如圖3所示。

圖3： 新建S7 1200項(xiàng)目

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

圖4： S7 1200硬件配置

在CPU的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址，建立PG與PLC的連接，如圖5所示。

圖5： S7 1200 IP地址的設(shè)置

3.2. MM440參數(shù)設(shè)置

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 S7-1200 控制器連接相關(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 S7-1200 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。控制源參數(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)，如表5所示。

表5：控制源由參數(shù) P0700 設(shè)置

此參數(shù)有分組，在此僅設(shè)*一組，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），如表6所示。

表6：設(shè)定源由參數(shù) P1000 設(shè)置

此參數(shù)有分組，在此僅設(shè)*一組，即 P1000[0]。
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：
1. P0700： 設(shè)置 P0700[0] = 5，即控制源來(lái)自 COM Link 上的 USS 通信；
2. P1000： 設(shè)置 P1000[0] = 5，即設(shè)定源來(lái)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。

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

防止G120參數(shù)被誤修改的幾種辦法(三)

(四)  通過(guò)IOP面板激活G120的專有技術(shù)保護(hù)功能

        G120的專有技術(shù)保護(hù)功能，不僅能夠通過(guò)STARTER軟件來(lái)激活，還可以通過(guò)IOP面板來(lái)激活這個(gè)功能，保護(hù)我們?cè)O(shè)置的參數(shù)不被修改和查看，下面我們就來(lái)介紹下這個(gè)功能： 用IOP創(chuàng)建不屬于專有技術(shù)保護(hù)范圍的特列清單   首先我們使用IOP從主屏幕中選擇“Menu”菜單，接下來(lái)選擇“Parameters”

,選擇“Search  by  number”  ，然后輸入7763，點(diǎn)擊OK，進(jìn)入P 7763參數(shù)。通過(guò)修改參數(shù)P7763的值來(lái)確定特列清單所需的參數(shù)的數(shù)量。然后選擇參數(shù)P7764將特例的參數(shù)輸入到P7764中就可以了。

     

這里要特別注意：如果從特列清單中刪除了口令 p7766，則無(wú)法再輸入或修改專有技術(shù)保護(hù)的口令。必須恢復(fù)G120的出廠設(shè)置才可以再次訪問(wèn)G120的設(shè)置參數(shù)。恢復(fù)出廠設(shè)置時(shí)，G120中的配置會(huì)丟失，必須重新調(diào)試G120。 

1)     用IOP激活G120的專有技術(shù)保護(hù)功能

在我們完成G120的調(diào)試，并成功創(chuàng)建專有技術(shù)保護(hù)的特列清單后，我們就可以激活G120的專有技術(shù)保護(hù)功能了。

        第一步    完成專有技術(shù)保護(hù)的配置

         按照上面的方法按到參數(shù)P7765。關(guān)于參數(shù)P7765的含義見(jiàn)下表：

        

       如果G120配置并插入了SD卡，就可以選擇將位0置1，選擇帶有擴(kuò)展復(fù)制保護(hù)的功能（綁定存儲(chǔ)卡和控制單元）。也可以選擇將位1置1，選擇帶有基本復(fù)制保護(hù)的功能（僅綁定存儲(chǔ)卡）。如果想允許使用G120的診斷和監(jiān)控曲線的功能，就需要將位2置1。

 第二步    輸入一個(gè)新的口令

          按到參數(shù)P7767。P7767共有0-29, 30個(gè)下標(biāo)，在設(shè)置時(shí)按照ASC碼對(duì)照表（參見(jiàn)下圖）輸入。每個(gè)下標(biāo)中的默認(rèn)數(shù)值是42，代表*的意思，完成密碼輸入后需要將P7767[29]設(shè)置為0，表示口令輸入完畢。

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