Компактный ПЛК Siemens S7-1200 имеет широкий спектр применений. Как ПЛК, который часто используется вместе с преобразователями серии SINAMICS G120, использование его протокола связи USS нашло широкое применение на рынке. В этой статье описывается протокол связи USS для реализации связи между ПЛК S7-1200 и ПЧ G120.

1. Принцип работы системы управления и электрическая схема

На следующем рисунке показан принцип работы и электрическая схема, использованная в этом примере.

Рисунок 1: Принцип работы и электрическая схема системы управления

2. Требования к оборудованию
ПЛК S7-1200 в настоящее время имеет 3 типа ЦП:

1. S7-1211C CPU;
2. S7-1212C CPU;
3. S7-1214C CPU;
4. S7-1214C CPU;
5. S7-1215C CPU;
6. S7-1217C CPU;

Эти ЦПУ могут использовать протокол связи USS для реализации связи между S7-1200 и преобразователем G120 через коммуникационный модуль CM1241 RS485.

Аппаратное обеспечение ПЛК, используемое в этом примере:
1) Блок питания РМ1207 (6EP1 332-1sh71)
2) ЦПУ S7-1214C (6ES7 214-1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241-1CH30 -0XB0 )
4) Панель оператора KTP600 (6AV6647-0AC11-3AX0)

Аппаратное обеспечение инвертора G120, используемого в этом примере:
1) SINAMICS G120 PM240 (6SL3244-0BA20-1BA0）
2) SINAMICS G120 CU240S (6SL3224-0BE13-7UA0）
3) SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4) Панель управления (XAU221-001469)
5) Кабель связи USS (6XV1830-0EH10)

3. Требования к программному обеспечению

1) Программное обеспечение для программирования TIA portal V17

4. Конфигурация

Мы представляем, как настроить USS-связь для инверторов S7-1214C и G120 в Step7 Basic V10.5 с помощью следующих фактических операций.

4.1 конфигурация оборудования ПЛК

Создайте новый проект в TIA PORTAL, как показано на рисунке 2.

Рис.2: Новый проект S7 1200

В аппаратной конфигурации добавьте CPU1214C и модуль связи CM1241 RS485, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3: Конфигурация оборудования S7 1200

В свойствах CPU установите IP-адрес Ethernet и установите соединение между PG и PLC, как показано на рисунке ниже.

Рис.4: Настройка IP-адреса S7 1200

4.2 Настройка параметров ПЧ SIENAMICS G120

Настройки параметров инвертора показаны в таблице ниже.

Таблица 1: Настройка параметров инвертора G120

Примечание. Четыре значения параметров 17, 18, 19, 20 в таблице 1 должны быть установлены таким же образом, чтобы значения параметров ПЛК согласовывались со значениями инвертора. Два значения параметров 19 и 20 должны быть установлены на значения в таблице 1, в противном случае при обмене данными между инвертором и S7-1200 могут возникнуть проблемы: может быть невозможно прочитать значения параметров. Поступает обратно от инвертора.

5. Принцип связи USS и реализация программирования

5.1 Основной принцип связи между S7 1200 PLC и G120 через USS

S7 1200 предоставляет специальную библиотеку USS для связи USS, как показано на следующем рисунке 5:

Рис.5: Библиотека USS, предназначенная для S7 1200

Функциональный блок USS_DRV является основным функциональным блоком USS-связи S7-1200. Информация, полученная от инвертора, и команды для управления инвертором все передаются посредством этой функции. Он должен вызываться в главном OB и не может вызываться в OB циклических прерываний.
Функциональный блок USS_PORT - это интерфейс связи между S7-1200 и инвертором USS, который в основном устанавливает параметры интерфейса связи. Его можно вызвать в главном OB или OB прерываний.
Функциональный блок USS_RPM считывает параметры инвертора через связь USS. Он должен вызываться в главном OB и не может вызываться в OB циклических прерываний.
Функциональный блок USS_WPM предназначен для установки параметров инвертора через USS-связь. Он должен вызываться в главном OB и не может вызываться в OB циклических прерываний.

Связь управления между этими специальными функциональными блоками и инвертором показана на следующем рисунке:

Рисунок 6: Управляющая взаимосвязь между функциональным блоком связи USS и инвертором

Функциональный блок USS_DRV реализует прием и передачу данных с помощью функционального блока USS_PORT через блок данных USS_DRV_DB, а функциональный блок USS_PORT является интерфейсом связи между модулем S7-1200 PLC CM1241 RS485 и инвертором. Связь между функциональным блоком USS_RPM и функциональным блоком USS_WPM и инвертором такая же, как и между функциональным блоком USS_DRV.

К каждому ЦП S7-1200 можно подключить до 3 коммуникационных модулей, а каждый коммуникационный модуль CM1241 RS485 поддерживает до 16 инверторов. Таким образом, возможно построить до 3 сетей USS в ЦП S7-1200, и каждая сеть USS поддерживает до 16 преобразователей частоты и всего до 48 преобразователей частоты USS.

5.2 ПЛК S7 1200 для программирования связи USS

1. Программирование функционального блока параметров интерфейса связи USS
Программирование функционального блока параметров интерфейса связи USS показано на рисунке ниже.

Рисунок 7: Программирование функционального блока параметров интерфейса связи USS

Функциональный блок USS_PORT используется для обработки связи в сети USS и служит оправданием для связи между CPU S71200 и инвертором. Каждый модуль CM1241 RS485 имеет и должен иметь функциональный блок USS_PORT.

ПОРТ: указывает, какой коммуникационный модуль используется для связи USS.
BAUD: Относится к скорости обмена данными с инвертором. Установите параметры инвертора P2010.
USS_DB: относится к блоку данных USS при обмене данными с инвертором. Каждый коммуникационный модуль может иметь до 16 блоков данных USS, а каждый ЦП может иметь до 48 блоков данных USS. Конкретная коммуникационная ситуация должна быть связана с реальной ситуацией на месте. Блок данных, с которым каждый инвертор связывается с S7-1200, уникален.
ОШИБКА: ошибка вывода.
СОСТОЯНИЕ: статус сканирования или инициализации.
Обмен данными между ПЛК S7-1200 и инвертором не синхронизирован с его собственным циклом сканирования.Перед завершением события коммуникации с инвертором S7-1200 обычно выполняет несколько сканирований.
Временной интервал связи USS_PORT - это время, необходимое S7-1200 для связи с инвертором. Различные скорости передачи данных соответствуют разным интервалам связи USS_PORT. На следующем рисунке показано минимальное время интервала связи USS_PORT, соответствующее разным скоростям передачи.

Рисунок 8: Минимальное время интервала связи USS_PORT, соответствующее разным скоростям передачи

Когда ошибка связи возникает в USS_PORT, обычно делается 3 попытки завершить событие связи.Тогда время связи между S7-1200 и инвертором - это временной интервал, когда происходит тайм-аут связи USS_PORT. Например: если скорость передачи данных составляет 57600 бод, то временной интервал между USS_PORT и инвертором должен быть больше минимального интервала между вызовами, то есть больше 36,1 мс и меньше 109 мс. По умолчанию количество попыток тайм-аута ошибки связи в библиотеке протоколов S7-1200 USS равно 2 раза.
Основываясь на описанной выше обработке времени связи USS_PORT, мы предлагаем вызвать функциональный блок связи USS_PORT в блоке OB циклических прерываний. При создании блока OB циклических прерываний мы можем установить время сканирования блока OB циклических прерываний в соответствии с требованиями связи. Установка времени сканирования блока OB циклических прерываний показана на рисунке ниже:

Рисунок 9: Установка времени сканирования блока OB циклических прерываний

2. Программирование функционального блока USS_DRV
Программирование функционального блока USS_DRV показано на рисунке ниже.

Рисунок 10: Программирование функционального блока USS_DRV

Функциональный блок USS_DRV используется для обмена данными с инвертором для чтения состояния инвертора и управления работой инвертора. Каждый инвертор использует уникальный функциональный блок USS_DRV, но все инверторы (до 16) в сети USS одного и того же модуля CM1241 RS485 используют один и тот же USS_DRV_DB.

USS_DRV_DB: укажите блок данных инвертора для связи USS.
RUN: укажите команду запуска инвертора блока DB.
ВЫКЛ2: аварийный останов и свободный останов. 
ВЫКЛ3: Быстрая остановка, остановка с тормозом. 
F_ACK: Подтвердите ошибку инвертора.
DIR: инвертор управляет направлением двигателя.
SPEED_SP: значение настройки скорости инвертора.

ОШИБКА: ошибка вывода программы.
RUN_EN: Индикация рабочего состояния инвертора.
D_DIR: Индикация направления вращения инвертора.
БЛОКИРОВКА: Индикация того, запрещен ли инвертор.
НЕИСПРАВНОСТЬ: инвертор неисправен.
СКОРОСТЬ: обратная связь фактического значения скорости от инвертора.

ПРИВОД: адрес USS-станции инвертора. Установлен параметр инвертора P2011.
PZD_LEN: слово процесса цикла преобразователя. Установлен параметр инвертора P2012.

Примечание: Здесь необходимо уделить особое внимание длине PKW инвертора. При использовании связи USS она должна быть 4. Если она изменена на 3 или 127, значение процесса обратной связи не может быть прочитано.

3. Программирование функционального блока USS_RPM

Программирование функционального блока USS_RPM показано на рисунке ниже.

Рисунок 11: Программирование функционального блока USS_RPM

Функциональный блок USS_RPM используется для чтения параметров из инвертора через связь USS.

REQ: чтение запроса параметра.
ПРИВОД: адрес USS-станции инвертора.
PARAM: код параметра инвертора.
ИНДЕКС: индексный код параметра преобразователя.
USS_DB: укажите блок данных инвертора для связи USS.

ГОТОВО: Считывание параметров завершено.
ОШИБКА: Ошибка чтения параметров.
СОСТОЯНИЕ: считывание кода состояния параметра.
ЗНАЧЕНИЕ: значение считываемого параметра.

Примечание. При программировании функционального блока параметров чтения тип данных для каждого типа данных должен правильно соответствовать. Если вам нужно установить переменную для чтения параметра, обратите внимание, что начальное значение переменной параметра не может быть 0, в противном случае легко вызвать ошибки связи.

4. Программирование функционального блока USS_WPM

Программирование функционального блока USS_WPM показано на рисунке ниже.

Рисунок 12: Программирование функционального блока USS_WPM

Функциональный блок USS_WPM используется для установки параметров инвертора через связь USS.
REQ: чтение запроса параметра.
ПРИВОД: адрес USS-станции инвертора.
PARAM: код параметра инвертора.
ИНДЕКС: индексный код параметра преобразователя.
EEPROM: сохраните параметры в EEPROM инвертора.
ЗНАЧЕНИЕ: Установите значение параметра.
USS_DB: укажите блок данных инвертора для связи USS.

ГОТОВО: Считывание параметров завершено.
ОШИБКА: чтение состояния ошибки параметра.
СОСТОЯНИЕ: Считайте код состояния параметра.

Примечание: При программировании функционального блока параметров записи, тип данных для всех данных должен правильно соответствовать. Если вам нужно установить переменную для записи значения параметра, обратите внимание, что начальное значение переменной параметра не может быть 0, иначе могут возникнуть ошибки связи.

5.3 ПЛК S7 1200 для отладки связи USS

Когда ПЛК S7-1200 обменивается данными с инвертором через модуль CM1241 RS485 для связи USS, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

1. Когда один и тот же модуль CM1241 RS485 имеет несколько (до 16) инверторов USS, USS_DB для связи в это время одинаков, а функциональный блок USS_DRV вызывается несколько раз. Когда вызывается каждый функциональный блок USS_DRV, соответствующий адрес станции USS Он должен соответствовать реальному инвертору, и другие параметры управления также должны быть согласованы.
2. Когда один и тот же ПЛК S7-1200 имеет несколько модулей CM1241 RS485 (до 3), USS_DB для связи в это время соответствует 3, а сеть USS каждого модуля CM1241 RS485 использует тот же USS_DB, но разные сети USS. Используйте разные сети. USS_DB.
3. При чтении и записи параметров инвертора обратите внимание, что операции USS_RPM и USS_WPM не могут выполняться одновременно, и только один параметр может быть прочитан или записан одновременно, а несколько параметров не могут быть прочитаны или записаны.

При фактическом использовании связи USS между ПЛК S7-1200 и инвертором необходимо детально решить проблему в соответствии с ситуацией в локальной сети.

Перепечатано по адресу: https://www.cnblogs.com/kdp0213/p/9018775.html