變頻器技術(shù)及綜合應(yīng)用 課件 3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制

變頻器技術(shù)及綜合應(yīng)用Inverter

Technology

and

Comprehensive

Application項目3.4

PLC與變頻器通信連接的應(yīng)用3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制USS西門子自動化產(chǎn)品的小型變頻器與S7-200的PLC之間的通信可采用USS方式。利用

PLC與變頻器的USS協(xié)議通信，不僅接線少，而且傳輸信息量大，維護(hù)和擴展系統(tǒng)功能方便。USS協(xié)議是傳動產(chǎn)品（變頻器等）通信的一種協(xié)議，為主-從總線結(jié)構(gòu)。總線上的每個傳動裝置有一個從站號（在參數(shù)中設(shè)定），主站（PC，西門子PLC）依靠它識別每個傳動裝置。S7-200

SMART

PLC可以作為主站，用戶使用指令可以方便地實現(xiàn)對變頻器的控制，包括變頻器的起動、頻率設(shè)定、參數(shù)修改等操作。3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制1.控制要求本次的任務(wù)是利用USS協(xié)議（通用串行接口協(xié)議）進(jìn)行PLC與變頻器之間數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)變頻器的運行控制，控制要求為：利用PLC與變頻器通信，實現(xiàn)變頻器的起動、停止、正反轉(zhuǎn)等控制；利用PLC設(shè)置變頻器參數(shù)；通信波特率設(shè)置為19200bit/s，變頻器從站地址為1；變頻器有運行顯示、方向顯示、禁止運行顯示和故障顯示。3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制2．硬件電路CPU

SR40（1）主站與從站使用一根標(biāo)準(zhǔn)的Profibus電纜接在S7-200

SMART

CPU通信口的1、3、8端上，電纜

另一端是無插頭的，對應(yīng)的三根線分別接到變頻器的PE、29、30端子上。S7-200的CPU最多可以接31個變頻器，每個變頻器要有唯一的站址，通過變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。S7-200

SMART

PLC主站和MM440變頻器從站的通信接線如圖3-14所示。MM440變頻器1#接線端子接線端子MM440變頻器n#接線端子接線端子通信口M3~M3~U、V、WU、V、WProfibus電纜Profibus電纜3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制2．硬件電路（2）I/O分配及硬件電路根據(jù)控制要求，確定I/O分配如表3-12所示，硬件電路如圖3-15所示。輸入（I）輸出（O）輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件作用I0.0SB1起動按鈕Q0.0HL1運行指示I0.1SB2停止按鈕Q0.1HL2方向指示I0.2SB3急停按鈕Q0.2HL3禁止運行指示I0.3SB4故障復(fù)位按鈕Q0.3HL4故障指示I0.4SA1方向轉(zhuǎn)換開關(guān)I0.5SA2頻率設(shè)置開關(guān)表3-12

I/O分配表3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制2．硬件電路（2）I/O分配及硬件電路根據(jù)控制要求，確定I/O分配如表3-12所示，硬件電路如圖3-15所示。圖3-15基于USS協(xié)議控制變頻器運行的硬件電路3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制3．USS協(xié)議專用指令PLC提供的USS協(xié)議指令有USS_INIT和USS_CTRL。USS_INIT指令用于啟用和初始化或禁止變頻器通信，將例如端口0選擇USS通信協(xié)議或PPI通信協(xié)議。選擇USS協(xié)議與變頻器通信后，端口0將不能用于其他任何操作。在使用其他任何USS協(xié)議指令之前，必須執(zhí)行USS_INIT指令且無錯。一旦該指令完成，立刻置位“Done”位，才能執(zhí)行下一條指令。USS_INIT指令的梯形圖如圖3-16所示。指令說明如表3-13所示。圖3-16

USS_INIT指令3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制3．USS協(xié)議專用指令EN使能輸入端Mode選擇通信協(xié)議：USS＝1，激活USS協(xié)議；USS＝0，禁止USS協(xié)議。Baud設(shè)置USS通信波特率（bit）：1200，2400，4800，9600、19200、38400、57600、115200bit/s。此參數(shù)要和變頻器的參數(shù)設(shè)置一致。Port設(shè)置物理通信端口（0=CPU中集成的RS485，1=可選CM01信號板上的RS485或RS232）。Active指出與之通信的變頻器的站地址。該參數(shù)為一個雙字，D0～D30的每一位對應(yīng)一個站，該位為1時的數(shù)值即該站的ACTIVE值。如0號站的Active＝1，1號站的Active＝2，2號站的Active＝4，3號站的Active＝8。Done初始化完成標(biāo)志。當(dāng)USS初始化指令執(zhí)行完畢，該參數(shù)被置為1。ERR初始化錯誤代碼。該參數(shù)為一個字節(jié)。表3-13

USS_

INIT指令說明3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制3．USS協(xié)議專用指令USS_CTRL

指令用于控制Active（起動）變頻器，每臺變頻器只能使用一條該指令。USS_CTRL指令的梯形圖如圖3-17所示。指令說明如表3-14所示。3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制3．USS協(xié)議專用指令表3-14

USS_CTRL指令說明EN使能輸入端，該位必須為ON，才能啟用USS_CTRL指令。RUNRUN＝1，起動變頻器，按制定的速度和方向運行；RUN＝0，變頻器停止。OFF2變頻器自由停車。OFF3變頻器快速停車。F_ACK確認(rèn)變頻器故障。當(dāng)該位從0變?yōu)?時，變頻器清除錯誤。DIR控制電動機運行方向：DIR＝1，順時針旋轉(zhuǎn)；DIR＝0，逆時針旋轉(zhuǎn)。Drive指出與這通信的變頻器的站地址。該參數(shù)有效值為0～31。Type選擇變頻器類型。MM3變頻器類型設(shè)置為0，MM4或SINAMICSG110變頻器設(shè)置為1。Speed_SP速度設(shè)定值。該數(shù)值是變頻器的頻率范圍百分比還是絕對頻率值取決于變頻器的參數(shù)設(shè)置。Speed_SP為負(fù)值將使變頻器反轉(zhuǎn)。如MM440，當(dāng)P2009=0時，該數(shù)值為全速的百分比，范圍為（-200%～+200%）。當(dāng)P2009=1時，該數(shù)值為絕對頻率值。Resp_R刷新位，確認(rèn)來自變頻器的響應(yīng)。對所有起動變頻器要輪詢變頻器的最新狀態(tài)信息。每次PLC接收到來自變頻器的響應(yīng)時，Resp_R位就會接通一次掃描，并更新一次所有相應(yīng)的值。ERR錯誤返回代碼，該參數(shù)為一個字節(jié)。Status變頻器返回的狀態(tài)字的原始值。Speed速度回饋，變頻器返回的實際運轉(zhuǎn)速度值。D_Dir運行方向回饋，表示變頻器的旋轉(zhuǎn)方向。Run

_EN運行模式回饋，表示變頻器運行還是停止:Run

_EN=1，運行；Run

_EN=0，停止。Fault表示故障位的狀態(tài)（0＝無錯誤，1＝有錯誤），變頻器顯示故障代碼。要清除故障位，需要糾正故障原因，并接通F_ACK位。Inhibit表示變頻器的禁止位狀態(tài)（0＝不禁止，1＝禁止）。欲清除禁止位，F(xiàn)ault位必須為OFF，RUN、OFF2、OFF３輸入3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制5.PLC程序定義USS內(nèi)部變量起動SETP7-Mmicro/WIN32

SMART編程軟件，在項目的符號表中，單擊USS協(xié)議，打開USS協(xié)議符號表，在USS協(xié)議地址列的第一行輸入起始地址，如VB1000，其他符號的地址則自動生成。編寫程序編寫程序并裝到S7-200

SMART

PLC的CPU中，程序如下：變頻器驅(qū)動控制，當(dāng)I0.0＝1時，起動變頻器；當(dāng)I0.1＝1時，為自由停車；當(dāng)I0.2＝1時，為快速停車；I0.3為故障應(yīng)答信號；I0.4控制方向，0為逆時針轉(zhuǎn)動，1為順時針轉(zhuǎn)動；對站號為1的變頻器進(jìn)行通信控制；由MD20設(shè)置控制速度。程序如圖3-18所示。3.4.1基于USS協(xié)議的變頻器運行控制5.PLC程序圖3-18

PLC與站號為1的變頻器通信控制梯形圖3.