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更新時間：2021-08-02 15:46:14瀏覽次數(shù)：246
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| 產(chǎn)地類別 | 進(jìn)口 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工,電子 |
|---|---|---|---|
| 產(chǎn)地類別 | 進(jìn)口 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工,電子 |
| 產(chǎn)地 | 德國 | 品牌 | 西門子 |
西門子變頻器6SE6440-2UD31-8DB1
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
• 每個網(wǎng)絡(luò)上zui多可以有 32 個節(jié)點(diǎn)（zui多 31 個從站）
• 簡單可靠的報(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)不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時應(yīng)答：
-- 接收到的主站報(bào)文沒有錯誤，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，從站不會做任何響應(yīng)。對于主站來說，從站必須在接收到主站報(bào)文之后的一定時間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯。
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，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)。控制參數(shù)按設(shè)定好的固定格式在主、從站之間對應(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控制任務(wù)時，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都要按相同的設(shè)定工作，并且在整個工作過程中不能隨意改變。
注意：
對于不同的驅(qū)動裝置和工作模式，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 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)動裝置中是作為后臺任務(wù)處理，因此 PZD 的實(shí)時性要比 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 FB 和 3 個 FC 來支持 USS 協(xié)議。 每個 CM1241 RS485 通信模塊zui多支持 16 個MM440。連接到一個 CM 1241 RS485 的所有MM440（zui多 16 個）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 CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶zui多可建立三個 USS 網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)zui多 16 個MM440，總共支持 48 個 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 CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個 USS網(wǎng)絡(luò)需要三個數(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 +，此信號應(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 -，此信號應(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驅(qū)動裝置，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個端子內(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)動時保持穩(wěn)定；終端電阻用于吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射信號。一個完善的總線型網(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)動裝置的輸入/輸出端要盡量采用濾波裝置，并使用屏蔽電纜。
控制功能 | ||
控制模式 |
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速度控制模式 | 轉(zhuǎn)速控制范圍 | 模擬量轉(zhuǎn)速命令：1:2000 內(nèi)部轉(zhuǎn)速命令：1:5000 |
模擬量轉(zhuǎn)速輸入 | -10 V DC ... +10 V DC/額定轉(zhuǎn)速 | |
轉(zhuǎn)矩限制 | 使用參數(shù)或模擬量輸入命令進(jìn)行設(shè)定 | |
脈沖串輸入位置控制 | 輸入脈沖頻率 | 高速差分線路驅(qū)動器 (5 V)，1 MHz |
倍數(shù) | 電子齒輪比 (A/B)，A：1-65535；B：1-65535；1/50 < A/B < 200 | |
就位范圍 | 0 ... ±1000 脈沖（命令脈沖單位） | |
轉(zhuǎn)矩限制 | 使用參數(shù)或模擬量輸入命令進(jìn)行設(shè)定 | |
轉(zhuǎn)矩控制 | 模擬量轉(zhuǎn)矩輸入 | -10 V DC ... +10 V DC/轉(zhuǎn)矩（輸入阻抗 >25 kΩ） |
轉(zhuǎn)速限制 | 使用參數(shù)或模擬量輸入命令進(jìn)行設(shè)定 | |
控制功能 | 實(shí)時自動調(diào)諧 | 估算機(jī)器特性并連續(xù)實(shí)時設(shè)定閉環(huán)控制參數(shù)（增益、積分等），無需用戶干預(yù) |
共振抑制 | 抑制機(jī)械共振，如工件和基礎(chǔ)的振動 | |
單按鈕調(diào)諧 | 只需按操作員面板或 SINAMICS V-ASSISTANT 上的一個按鈕，即可優(yōu)化控制參數(shù)，如位置環(huán)增益、轉(zhuǎn)速環(huán)增益、轉(zhuǎn)速環(huán)積分時間、機(jī)械共振頻率等 | |
增益開關(guān) | 使用外部信號或內(nèi)部操作條件在各種增益間切換，以降低噪音、縮短定位時間并提高伺服系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。 | |
PI/P 控制開關(guān) | 使用外部信號或內(nèi)部操作條件，從 PI 控制切換到 P 控制 | |
轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩限制 | 使用外部模擬量轉(zhuǎn)速限制命令 | |
DI/DO 參數(shù)化 | 將控制信號任意分配給 8 個數(shù)字量輸入和 6 個數(shù)字量輸出 | |
外部制動電阻 | 當(dāng)內(nèi)部制動電阻器不能處理再生能量時，可使用外部制動電阻器 | |
位置濾波 | 將來自脈沖串輸入設(shè)定值的位置特性轉(zhuǎn)換為具有設(shè)定的時間常數(shù)的 S 曲線 | |
測量機(jī)器功能 | 使用 SINAMICS V-ASSISTANT 分析機(jī)器頻率特性 | |
零轉(zhuǎn)速箝位信號 | 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值低于某一設(shè)置的閾值電平時，將電機(jī)停止并鎖死電機(jī)軸 | |
SD 卡 | 用于參數(shù)復(fù)制和固件更新的 SD 卡 | |
安全功能 | 通過端子實(shí)現(xiàn)安全扭矩?cái)嚅_ (STO) | |
?ЩЧчФ±Гж°е (OP) | 集成式 6 位/7 段顯示屏，5 個按鈕 | |
PC 工具 | SINAMICS V-ASSISTANT 組態(tài)工具，專門用于 SINAMICS V90 | |
西門子變頻器6SE6440-2UD31-8DB1
控制功能 | ||
控制模式 |
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速度控制模式 | 轉(zhuǎn)速控制范圍 | 模擬量轉(zhuǎn)速命令：1:2000 內(nèi)部轉(zhuǎn)速命令：1:5000 |
模擬量轉(zhuǎn)速輸入 | -10 V DC ... +10 V DC/額定轉(zhuǎn)速 | |
轉(zhuǎn)矩限制 | 使用參數(shù)或模擬量輸入命令進(jìn)行設(shè)定 | |
脈沖串輸入位置控制 | zui大輸入脈沖頻率 | 高速差分線路驅(qū)動器 (5 V)，1 MHz |
倍數(shù) | 電子齒輪比 (A/B)，A：1-65535；B：1-65535；1/50 < A/B < 200 | |
就位范圍 | 0 ... ±1000 脈沖（命令脈沖單位） | |
轉(zhuǎn)矩限制 | 使用參數(shù)或模擬量輸入命令進(jìn)行設(shè)定 | |
轉(zhuǎn)矩控制 | 模擬量轉(zhuǎn)矩輸入 | -10 V DC ... +10 V DC/zui大轉(zhuǎn)矩（輸入阻抗 >25 kΩ） |
轉(zhuǎn)速限制 | 使用參數(shù)或模擬量輸入命令進(jìn)行設(shè)定 | |
控制功能 | 實(shí)時自動調(diào)諧 | 估算機(jī)器特性并連續(xù)實(shí)時設(shè)定閉環(huán)控制參數(shù)（增益、積分等），無需用戶干預(yù) |
共振抑制 | 抑制機(jī)械共振，如工件和基礎(chǔ)的振動 | |
單按鈕調(diào)諧 | 只需按操作員面板或 SINAMICS V-ASSISTANT 上的一個按鈕，即可優(yōu)化控制參數(shù)，如位置環(huán)增益、轉(zhuǎn)速環(huán)增益、轉(zhuǎn)速環(huán)積分時間、機(jī)械共振頻率等 | |
增益開關(guān) | 使用外部信號或內(nèi)部操作條件在各種增益間切換，以降低噪音、縮短定位時間并提高伺服系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。 | |
PI/P 控制開關(guān) | 使用外部信號或內(nèi)部操作條件，從 PI 控制切換到 P 控制 | |
轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩限制 | 使用外部模擬量轉(zhuǎn)速限制命令 | |
DI/DO 參數(shù)化 | 將控制信號任意分配給 8 個數(shù)字量輸入和 6 個數(shù)字量輸出 | |
外部制動電阻 | 當(dāng)內(nèi)部制動電阻器不能處理再生能量時，可使用外部制動電阻器 | |
位置濾波 | 將來自脈沖串輸入設(shè)定值的位置特性轉(zhuǎn)換為具有設(shè)定的時間常數(shù)的 S 曲線 | |
測量機(jī)器功能 | 使用 SINAMICS V-ASSISTANT 分析機(jī)器頻率特性 | |
零轉(zhuǎn)速箝位信號 | 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值低于某一設(shè)置的閾值電平時，將電機(jī)停止并鎖死電機(jī)軸 | |
SD 卡 | 用于參數(shù)復(fù)制和固件更新的 SD 卡 | |
安全功能 | 通過端子實(shí)現(xiàn)安全扭矩?cái)嚅_ (STO) | |
?ЩЧчФ±Гж°е (OP) | 集成式 6 位/7 段顯示屏，5 個按鈕 | |
PC 工具 | SINAMICS V-ASSISTANT 組態(tài)工具，專門用于 SINAMICS V90 | |
產(chǎn)品名稱 | SINAMICS V90 | ||||||||
6SL3210-5FE... | 10-4UA0 | 10-8UA0 | 11-0UA0 | 11-5UA0 | 12-0UA0 | 13-5UA0 | 15-0UA0 | 17-0UA0 | |
機(jī)座號 | FSAA | FSA | FSB | FSC | |||||
額定輸出功率 P額定 | kW (hp) | 0.40 (0.54) | 0.75 (1.02) | 1.00 (1.36) | 1.50 (2.04) | 2.00 (2.72) | 3.50 (4.76) | 5.00 (6.80) | 7.00 (9.52) |
輸出電流 | |||||||||
| A | 1.2 | 2.1 | 3.0 | 5.3 | 7.8 | 11.0 | 12.6 | 13.2 |
| A | 3.6 | 6.3 | 9.0 | 15.9 | 23.4 | 33.0 | 37.8 | 39.6 |
線路電源電壓 | V 3 AC | 380 ... 480, (-15 %/+10 %) | |||||||
線路頻率 | Hz | 50/60, (-10 %/+10 %) | |||||||
線路容量 | kVA | 1.7 | 3.0 | 4.3 | 6.6 | 11.1 | 15.7 | 18.0 | 18.9 |
冷卻 | 自然冷卻 | 冷卻風(fēng)機(jī) | |||||||
控制電源 | |||||||||
| V DC | 24 (-15 %/+20 %) | |||||||
| A | 1.6（不帶抱閘） | |||||||
進(jìn)線電源系統(tǒng) | TN、TT、IT、TT 接地線路 | ||||||||
過載能力 | 300 % x 額定電流 300 ms，每隔 10 s | ||||||||
控制系統(tǒng) | 侍服控制 | ||||||||
制動電阻器 | 集成 | ||||||||
環(huán)境溫度 | |||||||||
| °C (°F) | -40 ... +70 (-40 ... 158) | |||||||
| °C (°F) | 0 ... 45 (32 ... 113) 無功率降額， | |||||||
環(huán)境濕度 | |||||||||
| 90 %（無冷凝） | ||||||||
| < 90 %（無冷凝） | ||||||||
污染等級 | 2 | ||||||||
振動強(qiáng)度 | |||||||||
| ≤ 2 g (g = 9.81 m/s2) | ||||||||
| ≤ 1 g (g = 9.81 m/s2) | ||||||||
防護(hù)等級 | IP20 | ||||||||
安裝海拔高度 | m (ft) | ≤ 1000 (3281) 無功率降額， | |||||||
重量，約 | kg (lb) | 1.5 (3.3) | 2.1 (4.6) | 2.7 (5.9) | 5.9 (13) | ||||
尺寸 2) | |||||||||
| [mm] | 60 (2.36) | 80 (3.15) | 100 (3.94) | 140 (5.51) | ||||
| [mm] | 180 (7.09) | 180 (7.09) | 180 (7.09) | 260 (10.24) | ||||
| [mm] | 200 (7.87) | 200 (7.87) | 220 (8.66) | 240 (9.45) | ||||
標(biāo)準(zhǔn) | CE, cULus, c-tick | ||||||||
接口 | |||||||||
USB | 微型 USB | ||||||||
脈沖串輸入 | 2 個通道，一個只用于 5 V 差分信號，一個用于 24 V 單端信號 | ||||||||
脈沖串編碼器輸出 | 5 V 差分信號，相 A、B、Z | ||||||||
數(shù)字量輸入/輸出 | 10 個輸入，NPN/PNP；6 個輸出，漏型 | ||||||||
模擬量輸入 | 2 個模擬量輸入，輸入電壓范圍 ±10 V，13 位 | ||||||||
模擬量輸出 | 2 個模擬量輸出，輸出電壓范圍 ±10 V，10 位 | ||||||||
S7-200 SMART PLC 將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、運(yùn)動控制、RS-485 通訊口以及以太網(wǎng)通訊口組合到一個設(shè)計(jì)緊湊的外殼中形成了功能強(qiáng)大的控制器。S7-200 SMART PLC 集成的 RS-485 口支持 PPI、modbus RTU 、USS 等通訊協(xié)議，擴(kuò)展 SB CM01 RS485/232 通信板可以使用 RS-485 或 RS-232 連接方式。
SIMATIC RF200R 系列是一種緊湊型低成本讀寫裝置，尤其適合在工業(yè)小型裝配線和內(nèi)部系統(tǒng)中使用。通過 RF200R 極為經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn) HF 范圍（13.56 MHz，ISO 15693）內(nèi)的中等性能識別任務(wù)。RF200R 讀寫裝置可與 MOBY D 產(chǎn)品系列 (MDS Dxxx) 中的 ISO 數(shù)據(jù)載體一起使用。
S7-200 SMART PLC 使用 SB CM01 RS485/232 通信板可與 RF200R 讀寫器通過 RS-232 連接方式，采用 RFID_smart_library 指令庫實(shí)現(xiàn)與 RF200R 進(jìn)行通信來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)載體的讀寫。
本文以 ST40 CPU 和 RF260R 為例，具體講解了S7-200 SMART PLC 采用 RFID_smart_library 指令庫實(shí)現(xiàn)與 RF260R 的編程和調(diào)試過程。
圖01. S7-200 SMART 與RF260R 設(shè)備的基本連接 1. RF260R讀寫器
2. SB CM01 RS485/232 通信板
3. S7-200 SMART PLC
4. MDS DXX數(shù)據(jù)載體
5. 電源末端開路的RS-232連接電纜
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