plc通过uss协议网络控制变频器.ppt

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1、S7-200 PLC、变频器与触摸屏综合应用 多媒体教学光盘,第8讲 PLC通过USS协议网络 控制变频器的运行,一、USS通信及硬件连接,二、USS协议专用指令,三、PLC通过USS协议网络控制变频器的运行,一、USS通信及硬件连接,1、使用USS协议的优点 使用USS协议的优点如下： （1）USS协议对硬件设备要求低，减少了设备之间布线的数量。 （2）无需重新布线就可以改变控制功能。 （3）可通过串行接口设置来修改变频器的参数。 （4）可连续对变频器的特性进行监测和控制。 （5）利用S7-200 CPU组成USS通信的控制网络具有较高的性价比。,2、S7-200 CPU通信接口的引脚分配,

2、3、USS通信硬件连接,（1）通信注意事项 a、 条件许可的情况下，USS主站尽量选用直流型的CPU。当使用交流型的CPU22X和单相变频器进行USS通信时，CPU22X和变频器的电源必须接成同相位的。 b、一般情况下，USS通信电缆采用双绞线即可，如果干扰比较大，可采用屏蔽双绞线。 c、在采用屏蔽双绞线作为通信电缆时，把具有不同电位参考点的设备互联后在连接电缆中形成不应有的电流，这些电流导致通信错误或设备损坏。要确保通信电缆连接的所有设备公用一个公共电路参考点，或是相互隔离以防止干扰电流产生。屏蔽层必须接到外壳地或9针连接器的1脚上。,d、尽量采用较高的波特率，通信速率只与通信距离有关，与干

3、扰没有直接关系。 e、终端电阻的作用是用来防止信号反射的，并不用来抗干扰。如果通信距离很近，波特率较低或点对点的通信情况下，可不用终端电阻。 f、不要带电插拔通信电缆，尤其是正在通信过程中，这样极易损坏传动装置和PLC的通信端口。,（2）S7-200与MM440变频器的连接 将MM440的通信端子为P+（29）和N-（30）分别接至S7-200通信口的3号与8号针即可。,二、USS协议专用指令,使用USS指令，首先要安装指令库，正确安装结束后，打开指令树中的“库”项，出现多个USS协议指令，如图所示，且会自动添加一个或几个相关的子程序。,1、USS_INT指令,（1）仅限为通信状态的每次改动执

4、行一次USS_INIT指令。使用边缘检测指令，以脉冲方式打开EN输入。欲改动初始化参数，执行一条新的USS_INIT指令。 （2）“Mode”输入数值选择通信协议：输入值1将端口分配给USS协议，并启用该协议；输入值0将端口分配给PPI，并禁止USS协议。 （3）“Baud”将波特率设为1200、2400、4800、9600、19 200、38 400、57 600或115 200。 （4）“Active”表示激活驱动器。某些驱动器仅支持地址031。每一位对应一台变频器，如图22-3所示。如第0位为1表示激活0号变频器，激活的变频器自动地被轮询，以控制其运行和采集其状态。,。,2、USS_CT

5、RL,USS_CTRL指令用于控制处于激活状态的变频器，每台变频器只能使用一条该指令。,指令说明： （1）USS_CTRL（端口0）或USS_CTRL_P1（端口1）指令被用于控制ACTIVE（激活）驱动器。USS_CTRL指令将选择的命令放在通信缓冲区中，然后送至编址的驱动器DRIVE（驱动器）参数，条件是已在USS_INIT指令的ACTIVE（激活）参数中选择该驱动器。 （2）仅限为每台驱动器指定一条USS_CTRL指令。,（3）某些驱动器仅将速度作为正值报告。如果速度为负值，驱动器将速度作为正值报告，但逆转D_Dir（方向）位。 （4）EN位必须为ON，才能启用USS_CTRL指令。该指

6、令应当始终启用。 （5）RUN表示驱动器是ON还是OFF。当RUN（运行）位为ON时，驱动器收到一条命令，按指定的速度和方向开始运行。为了使驱动器运行，必须符合以下条件： 1）DRIVE（驱动器）在USS_INIT中必须被选为ACTIVE （ 激活）。 2）OFF2和OFF3必须被设为0。 3）Fault（故障）和Inhibit（禁止）必须为0。,（6）当RUN为OFF时，会向驱动器发出一条命令，将速度降低，直至电动机停止。OFF2位被用于允许驱动器自由降速至停止。OFF2被用于命令驱动器迅速停止。 （7）Resp_R（收到应答）位确认从驱动器收到应答。对所有的激活驱动器进行轮询，查找最新驱动

7、器状态信息。每次S7-200从驱动器收到应答时，Resp_R位均会打开，进行一次扫描，所有数值均被更新。 （8）F_ACK（故障确认）位被用于确认驱动器中的故障。当F_ACK从0转为1时，驱动器清除故障。 （9）DIR（方向）位用来控制电动机转动方向。 （10）Drive（驱动器地址）输入是MicroMaster驱动器的地址，向该地址发送USS_CTRL命令。有效地址：031。,（11）Type（驱动器类型）输入选择驱动器的类型。将MicroMaster 3（或更早版本）驱动器的类型设为0，将MicroMaster 4驱动器的类型设为1。 （12）Speed_SP（速度设定值）是作为全速百分比

8、的驱动器速度。Speed_SP的负值会使驱动器反向旋转方向，其范围为-200.0%200.0%。 （13）“Fault”表示故障位的状态（0无错误，1有错误），驱动器显示故障代码（有关驱动器信息，请参阅用户手册）。欲清除故障位，纠正引起故障的原因，并打开F_ACK位。,（14）Inhibit表示驱动器上的禁止位状态（0不禁止，1禁止）。欲清除禁止位，故障位必须为OFF，运行、OFF2和OFF3输入也必须为OFF。 （15）D_Dir表示驱动器的旋转方向。 （16）Run_EN（运行启用）表示驱动器是在运行（1）还是停止（0）。 （17）Speed是以全速百分比表示的驱动器速度，其范围为：-20

9、0.0%200.0%。 （18）Staus是驱动器返回的状态字原始数值。,（19）Error是一个包含对驱动器最新通信请求结果的错误字节。USS指令执行错误主题定义了可能因执行指令而导致的错误条件。 （20）Resp_R（收到的响应）位确认来自驱动器的响应。对所有的激活驱动器都要轮询最新的驱动器状态信息。每次S7-200接收到来自驱动器的响应时，每扫描一次，Resp_R位就会接通一次并更新所有相应的值。,3、USS_RPM,USS_RPM指令用于读取变频器的参数，USS协议有3条读指令： （1）USS_RPM_W指令读取一个无符号字类型的参数。 （2）USS_RPM_D指令读取一个无符号双字类

10、型的参数。 （3）USS_RPM_R指令读取一个浮点数类型的参数。,指令说明： （1）一次仅限将一条读取（USS_RPM_x）或写入（USS_WPM_x）指令设为激活。 （2）EN位必须为ON，才能启用请求传送，并应当保持ON，直至设置“完成”位，表示进程完成。例如，当XMT_REQ输入为ON，在每次扫描时向MicroMaster传送一条USS_RPM_x请求。因此，XMT_REQ输入应当通过一个脉冲方式打开。 （3）“Drive”输入是MicroMaster驱动器的地址，USS_RPM_x指令被发送至该地址。单台驱动器的有效地址是031。 （4）“Param”是参数号码。“Index”是需要

11、读取参数的索引值。“数值”是返回的参数值。必须向DB_Ptr输入提供16个字节的缓冲区地址。该缓冲区被USS_RPM_x指令用于存储向MicroMaster驱动器发出的命令结果。 （5）当USS_RPM_x指令完成时，“Done”输出ON，“Error”输出字节和“Value”输出包含执行指令的结果。 “Error”和“Value”输出在“Done”输出打开之前无效。,4、USS_WPM,USS_WPM指令用于写入变频器的参数，USS协议共有3种写入指令： （1）USS_WPM_W（端口0）或USS_WPM_W_P1（端口1）指令写入不带符号的字参数。 （2）USS_WPM_D（端口0）或US

12、S_WPM_D_P1（端口1）指令写入不带符号的双字参数。 （3）USS_WPM_R（端口0）或USS_WPM_R_P1（端口1）指令写入浮点。,指令说明： （1）一次仅限将一条读取（USS_RPM_x）或写入（USS_WPM_x）指令设为激活。 （2）当MicroMaster驱动器确认收到命令或发送一则错误条件时，USS_WPM_x事项完成。当该进程等待应答时，逻辑扫描继续执行。 （3）EN位必须为ON，才能启用请求传送，并应当保持打开，直至设置“Done”位，表示进程完成。例如，当XMT_REQ输入为ON，在每次扫描时向MicroMaster传送一条USS_WPM_x请求。因此，XMT_R

13、EQ输入应当通过一个脉冲方式打开。 （4）当驱动器打开时，EEPROM输入启用对驱动器的RAM和EEPROM的写入，当驱动器关闭时，仅启用对RAM的写入。请注意，该功能不受MM3驱动器支持，因此该输入必须关闭。 （5）其他参数的含义及使用方法参考USS_RPM指令。,三、PLC通过USS协议网络控制变频器的运行,1、项目要求 S7-200 PLC 通过USS协议网络控制MicroMaster MM440变频器，控制电动机的启动、制动停止、自由停止和正反转，并能够通过PLC读取变频器参数、设置变频器参数。,2、变频器的设置,在将变频器连至S7-200之前，必须确保变频器具有以下系统参数，即使用变

14、频器上的基本操作面板的按键设置参数。 （1）复位为出厂默认设置值（可选）：P0010=30（出厂的设定值），P0970=1（参数复位）。 （2）如果忽略该步骤，确保以下参数的设置：P2012=USS的PZD长度。常规的PZD长度是2个字长。这一参数允许用户选择不同的PZD长度，以便对目标进行控制和监测。例如，3个字的PZD长度时，可以有第2个设定值和实际值。实际值可以是变频器的输出电流（P2016或P2019下标3=r0027）。 P2013=USS的PKW长度。默认值设定为127（可变长度）。也就是说，被发送的PKW长度是可变的，应答报文的长度也是可变的，这将影响USS报文的总长度。如果要写

15、一个控制程序，并采用固定长度的报文，那么，应答状态字（ZSW）总是出现在同样的位置。MicroMaster4 变频器最常用的PKW固定长度是4个字长，因为它可以读写所有的参数。,（3）设置电动机参数如下： 1）P0003=3，用户访问级为专家级，使能读/写所有参数。 2）P0010=调试参数过滤器，=1快速调试，=0准备。 3）P0304=电动机额定电压（以电动机铭牌为准）。 4）P0305=电动机额定电流（以电动机铭牌为准）。 5）P0307=电动机额定功率（以电动机铭牌为准）。 6）P0308=电动机额定功率因数（以电动机铭牌为准）。 7）P0310=电动机额定频率（以电动机铭牌为准）。

16、8）P0311=电动机额定速度（以电动机铭牌为准）。,（4）设置本地/远程控制模式。 1）P0700=5，通过COM链路（经由RS485）进行通信的USS设置，即通过USS对变频器进行控制。 2）P1000=5，这一设置可以允许通过COM链路的USS通信发送频率设定值。 （5）设置RS-485串口USS波特率：P2010在不同值有不同的波特率，即P2010=4（2400 b/s）；P2010=5（4800 b/s）；P2010=6（9600 b/s）；P2010=7（19 200 b/s）；P2010=8（38 400 b/s）；P2010=9（57 600 b/s）；这一参数必须与PLC主站

17、采用的波特率相一致，如本项目中PLC和变频器的波特率都设为9600b/s。 （6）输入从站地址。P2011=USS节点地址（031），这是为变频器指定的唯一从站地址。,（7）斜坡上升时间（可选）：P1120=0650.00，这是一个以秒（s）为单位的时间，在这个时间内，电动机加速到最高频率。 （8）斜坡下降时间（可选）：P1121=0650.00，单位为秒（s），在这个时间内，电动机减速到完全停止。 （9）设置串行链接参考频率：P2000=1650，单位为Hz，默认值为50。 （10）设置USS的规格化：P2009=USS规格化（具有兼容性）。 设置值为0时，根据P2000的基准频率进行频率设

18、定值的规格化。设置值为1时，允许设定值以绝对十进制数的形式发送。如在规格化时设置基准频率为50.00Hz，则所对应的十六进制数是4 000，十进制数值是16 384。,（11）P2016和P2019：允许用户确定，在RS-232C和RS-485串行接口的情况下，答应报文PZD中应该返回哪些状态字和实际值，其下标参数设定如下： 下标0=状态字1（ZSW）（默认值=r0052=变频器的状态字）； 下标1=实际值1（HIW）（默认值=r0021=输出频率）； 下标2=实际值2（HIW2）（默认值=0）； 下标3=状态字2（ZSW2）（默认值=0）。 PZD控制字：信号047FH使变频器正向运行，而信号0C7FH使变频器反向运行。,3、电路图,PLC与变频器的接线图如图所示，其中I0.0为电动机运行启动开关，I0.1为电动机正反转切换开关，I0.7为向变频器写入参数开关，I1.0为电动机制动停止开关，I1.1为电动机自由停止开关。,4、PLC控制程序,