西門子驅動裝置(SIMOVERT MasterDrives VC,MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master)除了具有與驅動基本應用有關的功能外,還具有強大的通訊功能。驅動通訊可以分為三種方式:
PROFIBUS DP和USS協(xié)議屬于主/從通訊,需要有PLC作為主站,驅動裝置作為從站。 USS協(xié)議的主要優(yōu)點是,其接口集成在基本裝置中,不需要額外費用;主要缺點是通訊速度慢,只有基本通訊功能(PKW+PZD),最多31個從站。 PROFIBUS DP協(xié)議的主要優(yōu)點是,通訊速度快,除了基本功能之外還有一些附加功能(例如:非循環(huán)通訊,交叉通訊),站點數(shù)更多;主要缺點是需要另外購買作為選件的通訊模板(例如:CBP2或PROFIBUS模板)。 SIMOLINK協(xié)議(代替Peer to Peer協(xié)議)主要用來實現(xiàn)驅動裝置與驅動裝置之間的通訊。SIMOLINK協(xié)議也可以是主/從通訊,主站是S7-400(FM458+EXM448)或SIMADYN D。 這里我們主要介紹S7 PLC與驅動裝置采用PROFIBUS DP協(xié)議進行通訊。 采用PROFIBUS DP協(xié)議通訊時,既可以利用STEP 7本身提供的功能,也可以使用TIA軟件Drive ES。 本文檔只介紹STEP 7本身提供的功能。有關Drive ES的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹。 (關于 DriveES,可以參加西門子自動化與驅動培訓中心的培訓課程D2403) 2. 必備條件 下面以S7-300 PLC與MasterDrives CUVC變頻器的通訊為例: 主站:S7-300 CPU315-2DP可編程序控制器 從站:MasterDrives CUVC變頻器 + CBP2 通訊模板 編程裝置:PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口(MPI Adapter 或CP5611卡) 裝有STEP 7 V5.4 的PC機用于S7 CPU315-2DP的硬件組態(tài)與編程,通過MPI電纜與CPU315-2DP的MPI接口連接,用于硬件組態(tài)數(shù)據(jù)及程序的下載。CPU315-2DP的DP接口通過PROBIBUS 電纜與CUVC 變頻器的CBP2 上的DP 接口連接,用于S7-300 與變頻器的通訊。 網(wǎng)絡連接如圖1 所示。 圖1:PC機、CPU315-2DP 與驅動裝置的連接 3. 硬件組態(tài) 3.1. 新建項目 在SIMATIC Manager 中新建一個項目,名稱為Drives_Comm。如圖2 所示。 圖2:新建項目,名稱為Drives_Comm 3.2. 插入一個S7-300 主站 在項目名稱Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station,如圖3 所示。 圖3:在項目下插入一個S7-300 站 接下來對該站進行硬件組態(tài):從硬件組態(tài)目錄中依次插入機架、電源、CPU,設置CPU上PROFIBUS DP 接口的網(wǎng)絡參數(shù)(可采用缺省設置,即:地址2,最高地址126,波特率1.5 Mbps,協(xié)議DP)。如圖4 所示。 圖4:設置CPU 上PROFIBUS DP 接口的參數(shù) 按OK 鍵確認后得到主站的組態(tài)結果,如圖5所示。 圖5:主站的組態(tài) 3.3 插入一個MASTERDRIVE 從站 在PROFIBUS(1): DP master system (1) 總線上掛上MasterDrives 從站。 從站路徑為:PROFIBUS DP > SIMOVERT > MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 或 MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 與MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的區(qū)別是,前者只能按照PPO 類型選擇報文結構(即CBP 功能:循環(huán)通訊),后者還能選擇更多的報文結構,以配合CBP2 的一些擴展功能(DPV1功能)。 (關于CBP2 模板的報文結構參見下面第7 部分) (關于MM4 PROFIBUS 模板的報文結構參見下面第8 部分) 選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為從站,地址設成3。如圖6 所示。 圖6:選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為3 號站 3.4. 在從站中插入“模板” 在驅動裝置從站中插入類似于ET 200M 從站中的模板,以確定報文結構。 將右邊窗口硬件目錄中MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD插入左下窗口中的第一行(Slot 1)。該選項共占兩行。意思是:PPO類型3,即:0個字參數(shù)數(shù)據(jù)(又叫PKW),2 個字過程數(shù)據(jù)(又叫PZD)。參數(shù)數(shù)據(jù)用于PLC 讀/寫變頻器的參數(shù),過程數(shù)據(jù)用于PLC 控制和監(jiān)視生產(chǎn)過程。0 個字參數(shù)數(shù)據(jù)表示PLC 不能讀/寫驅動裝置的參數(shù),參數(shù)數(shù)據(jù)也不占用S7 的外設地址;2 個字過程數(shù)據(jù)表示PLC 和驅動裝置交換2 個字過程數(shù)據(jù),各占用S7-300 PLC 四個字節(jié)的外設地址。地址范圍是輸入字節(jié)256 - 259,輸出字節(jié)256 -259。如圖7 所示。 通常S7 傳送到驅動裝置的第1 個字是控制字,第2 個字是頻率設定值;驅動裝置傳送到S7的第1 個字是狀態(tài)字,第2 個字是頻率實際值。這是最簡單的應用。 (關于CBP2 模板的其他選項的含義參見下面第7 部分) (關于MM4 PROFIBUS 模板選項的含義參見下面第8 部分) 圖7:驅動裝置的輸入/輸出地址 3.5 查看從站中“模板”的屬性 雙擊左下窗口中的第二行(Slot 2),打開其屬性。如圖8 所示。 圖8:驅動裝置的輸入/輸出地址的屬性 屬性中給出驅動裝置占用S7-300 PLC 外設地址的情況,包括:輸出/輸入地址,長度,單位,連續(xù)性范圍。這里除了地址之外,其他屬性都是由PPO3 決定的,只能讀,不能改寫。 提示: 長度: MASTERDRIVES/DC MASTER:最大 16 個字 MICROMASTER 420:最大 4 個字 MICROMASTER 430/440:最大 8 個字單位: Words(字) 連續(xù)性范圍:Unit 以字為單位傳送 Total length 所有字一起傳送 當字長不大于 2 或選擇“以字為單位傳送”時:用 MOVE 指令(L/T 指令)編程 當字長大于 2 且選擇“所有字一起傳送”時:用 SFC14/15 編程 4. 編程 根據(jù)前面的組態(tài),由于輸入/輸出各占四個字節(jié),可以使用兩次MOVE 指令(L/T 指令)。由于程序簡單,程序可以直接編寫在OB1 中。數(shù)據(jù)從MB0 - MB3(即:MW0和MW2)寫入驅動裝置,從驅動裝置讀回的數(shù)據(jù)放入MB4 - MB7(即:MW4和MW6)。如圖9所示。 圖9:PLC程序 傳送到驅動裝置的第1 個字(MW0)是控制字(控制指令): 當 MW0 = 0000 0100 0000 0000 B = 0400 H 時,驅動裝置處于運行準備狀態(tài); 當 MW0 = 0000 0100 0000 0001 B = 0401 H 時,驅動裝置進入運行狀態(tài)1) 1) 相應于第5部分參數(shù)設置,PLC 只控制驅動裝置起/停。若要傳送所有指令應設置: MW0 = 1001 1100 0111 1110 B(9C7EH)<-> 運行準備 MW0 = 1001 1100 0111 1111 B(9C7FH)<-> 運行 同時設置:P555~P575 = 3101~3115 傳送到驅動裝置的第2 個字(MW2)是頻率設定值: 當MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D 時,相當于50Hz。 5. 參數(shù)設置 在驅動裝置側,驅動裝置應處于可以運行的狀態(tài)。為了實現(xiàn)與PLC 之間的通訊,以及從PLC 接收起/停指令和設定值,向PLC 傳送狀態(tài)字(驅動裝置狀態(tài))和實際值,應如下更改參數(shù): P918.01 = 3(缺省設置)驅動裝置地址(即:站號) P554.01 = 3100 起/停指令(ON/OFF1)P443.01 = 3002 頻率設定值(Setpoint) P734.01 = 32 狀態(tài)字1(Status Word1)P734.02 = 148 頻率實際值(Actual Value) 參數(shù)設置可以通過操作面板PMU,也可以通過DriveMonitor 軟件進行。 6. 測試 啟動STEP 7的Monitor/Modify Variables 功能,填寫變量。如圖10 所示。 圖10:用監(jiān)視和修改變量功能控制驅動裝置起動和調(diào)速 當控制字(Control Word1)為W#16#0400 時,驅動裝置應顯示O009,表示運行準備狀態(tài)。將控制字從W#16#0400 改成W#16#0401 時,驅動裝置起動。除了狀態(tài)字(Status Word1)會發(fā)生變化外,速度實際值(Actual Value)也會逐漸上升,上升速度取決于參數(shù)P462.01 的數(shù)值,最后達到W#16#4000(50Hz)。狀態(tài)字的含義如圖11 所示。其中Bit 2 表示運行狀態(tài)。將控制字改回W#16#0400 時,驅動裝置首先減速,減速時間取決于P464.01 的數(shù)值,然后停止運行。 驅動裝置起動后可以通過更改MW2 的數(shù)值更改速度。對應關系如下: MW2 = 0000 0000 0000 0000 B = 0000 H= 0 D ~ 0Hz MW2 = 0100 0000 0000 0000 B = 4000 H= 16384 D ~ 50Hz MW2 為整型,數(shù)值與頻率之間是線性關系。負數(shù)用補碼表示,對應反轉。 圖11:MasterDrives 驅動裝置的狀態(tài)字的含義 7. CBP2的其他選項 在“3.3. 插入一個 MASTERDRIVES 從站”和“3.4. 在從站中插入模板”章節(jié)中我們看到,除了 PPO 類型選項外硬件組態(tài)目錄中還有其他選項。如圖 12 所示。 圖12:硬件組態(tài)目錄中 MasterDrives 驅動裝置的選項 首先,我們也可以選擇 MASTERDRIVES CBP 和 MASTERDRIVES CBP2 文件夾中的選項(參見圖12)。這兩個選項是隨著 Drive ES 軟件一起安裝的,有關 Drive ES 的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹。 (關于 DriveES,可以參加西門子自動化與驅動培訓中心的培訓課程D2403) 其次,MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 中的選項基本包括MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 中的選項。事實上“options”下面的 PPO2 和PPO5 早已取代了上面的 PPO2 和 PPO5。那么什么是 PPO 呢? PPO = Parameter - Process data - Object,即參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象。它規(guī)定了 PLC 與驅動裝置通訊時報文中有效數(shù)據(jù)的結構,符合 PROFIBUS 補充協(xié)議“variable-speed drives profile”。共有 PPO1 - PPO5 五種類型,如圖 13 所示。 圖13:5種PPO類型 在 3.5. 節(jié)中我們曾查看過 PPO3 型從站中“模板”的屬性,所有 PPO 類型從站中“模板”的連續(xù)性范圍屬性都是一樣的,均為 Total length。由于 PPO3 總共只有 2 個字過程數(shù)據(jù)(PZD1 和 PZD2),所以我們?nèi)匀豢梢杂?MOVE 指令(L/T 指令)編寫程序;與此相同的還有 PPO1 中的過程數(shù)據(jù)。但如果選擇 PPO2、4、5,過程數(shù)據(jù)(PKW)分別為6 個、6 個和 10 個,則需要編寫 SFC14/15。對于 PPO1、2、5 中的參數(shù)數(shù)據(jù)(PKW)其屬性連續(xù)性范圍也為 Total length,也需要編寫 SFC14/15。 SFC14/15 為系統(tǒng)功能,其用法參見 SFC14/15 的在線幫助。 在圖 12 的硬件組態(tài)目錄中,各選項含義如下: 1. Std. Telegram 1: 2/2 PZD: 標準報文1:只有過程數(shù)據(jù),2 個字輸出/2 個字輸入,用 MOVE 指令(L/T 指令)編程; 2. Std. Telegram 2: 4/4 PZD: 標準報文 2:只有過程數(shù)據(jù),4 個字輸出/4個字輸入,用 SFC14/15 編程; 3. PCS7 Telegram 352: 6/6 PZD: PCS7 報文 352:只有過程數(shù)據(jù),6 個字輸出/6 個字輸入,用于 PCS7; 4. PKW module: PKW 模板(4 個字輸出/4 個字輸入):用 SFC14/15 編程; 5. PPO 1: 4 PKW, 2 PZD: PPO 1,4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用SFC14/15 編程;2 個字過程數(shù)據(jù),用 MOVE 指令(L/T 指 令)編程; 6. PPO 2: 4 PKW, 6 PZD: PPO 2,4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;6 個字過程數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程; 7. PPO 3: 0 PKW, 2 PZD: PPO 3,沒有參數(shù)數(shù)據(jù),2 個字過程數(shù)據(jù),用 MOVE 指令(L/T 指令)編程; 8. PPO 4: 0 PKW, 6 PZD: PPO 4,沒有參數(shù)數(shù)據(jù),6 個字過程數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程; 9. PPO 5: 4 PKW, 10 PZD: PPO 5,4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;10 個字過程數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程; 8. MM4 PROFIBUS模板的選項 MM420/430/440 變頻器通過 PROFIBUS 模板實現(xiàn) PROFIBUS-DP 通訊。PROFIBUS 模板與 CBP2 模板一樣,既有基本功能(循環(huán)通訊),也有擴展功能(DPV1功能)。MM4 PROFIBUS 模板的選項如圖 14 所示。前半段適合所有 3 種變頻器,后半段僅適合 MM430 和 MM440。 圖14:硬件組態(tài)目錄中 MICROMASTER 4 驅動裝置的選項 在圖 14 的硬件組態(tài)目錄中,各選項含義如下: 1. Standard Telegram 1: 標準報文 1:2 個字輸出/2 個字輸入,用 MOVE 指令(L/T 指令)編程; 2. 4 PKW,2 PZD (PPO 1): PPO 1,4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;2 個字過程數(shù)據(jù),用 MOVE 指令 (L/T 指令)編程; 3. 0 PKW,2 PZD (PPO 3): PPO 3,沒有參數(shù)數(shù)據(jù),2 個字過程數(shù)據(jù),用 MOVE 指令(L/T 指令)編程; 4. 4 PKW,4 PZD whole cons.: 4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;4 個字過程數(shù)據(jù),整體連續(xù),用 SFC14 /15 編程; 5. 4 PKW,4 PZD word cons.: 4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;4 個字過程數(shù)據(jù),字連續(xù),用 MOVE 指令編程; 6. 0 PKW,4 PZD whole cons.: 沒有參數(shù)數(shù)據(jù);4 個字過程數(shù)據(jù),整體連續(xù),用 SFC14 /15 編程; 7. 0 PKW,4 PZD word cons.: 沒有參數(shù)數(shù)據(jù);4 個字過程數(shù)據(jù),字連續(xù),用 MOVE 指令(L/T 指令)編程; -- MM430/440 only:PZD > 4 -- 僅對 MM430/440:PZD 大于 4 個字 8. 4 PKW,6 PZD (PPO 2): PPO 2,4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;6 個字過程數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程; 9. 4 PKW,6 PZD word cons.: 4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;6 個字過程數(shù)據(jù),字連續(xù),用 MOVE 指令編程; 10. 0 PKW,6 PZD (PPO 4): PPO 4,沒有參數(shù)數(shù)據(jù);6 個字過程數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程; 11. 0 PKW,6 PZD word cons.: 沒有參數(shù)數(shù)據(jù);6 個字過程數(shù)據(jù),字連續(xù),用 MOVE 指令(L/T 指令)編程; 12. 4 PKW,8 PZD whole cons.: 4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;8 個字過程數(shù)據(jù),整體連續(xù),用 SFC14 /15 編程; 13. 4 PKW,8 PZD word cons.: 4 個字參數(shù)數(shù)據(jù),用 SFC14/15 編程;8 個字過程數(shù)據(jù),字連續(xù),用 MOVE 指令(L/T 指 令)編程; 14. 0 PKW,8 PZD whole cons.: 沒有參數(shù)數(shù)據(jù);8 個字過程數(shù)據(jù),整體連續(xù),用 SFC14/15 編程; 15. 0 PKW,8 PZD word cons.: 沒有參數(shù)數(shù)據(jù);8 個字過程數(shù)據(jù),字連續(xù),用 MOVE 指令(L/T 指令)編程; MM4 變頻器上參數(shù)設置:P0700[0] = 6控制字1 P1000[0] = 6頻率設定值 P2051[0] = 52*狀態(tài)字1 P2051[1] = 21*頻率實際值 *) 默認值 參數(shù)設置可以通過操作面板BOP/AOP,也可以通過 Starter 軟件進行。 附加說明: 今后的發(fā)展趨勢是取消 PPO 類型,代之以標準報文或自由組態(tài)。因為在 PPO 類型中不論是過程數(shù)據(jù)還是參數(shù)數(shù)據(jù)都采用循環(huán)方式傳送。而參數(shù)數(shù)據(jù)是不需要采用循環(huán)方式訪問的。 參數(shù)數(shù)據(jù)可以采用非循環(huán)方式訪問(DPV1功能)。CBP2 模板和 MM4 PROFIBUS 模板既支持循環(huán)方式訪問又支持非循環(huán)方式訪問。非循環(huán)訪問不需要組態(tài),用 SFC58/59以讀/寫數(shù)據(jù)包的形式讀/寫參數(shù)。也可以調(diào)用 Drive ES SIMATIC 中的標準功能塊,而且可以實現(xiàn)更復雜的功能,比如:同時讀取或改寫多個參數(shù),甚至在 CPU 的 DB 塊中對驅動裝置的所有參數(shù)進行備份。新一代驅動裝置 SINAMICS 只支持參數(shù)數(shù)據(jù)的非循環(huán)訪問。 ->-> |
|