西門子6SE6440-2UD31-5DB1

我公司經(jīng)營(yíng)西門子 PLC；S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 觸摸屏，變頻器，6FC，6SNS120 V10 V60 V80伺服數(shù)控備件：*電機(jī)（1LA7、1LG4、1LA9、1LE1），國(guó)產(chǎn)電機(jī)（1LG0，1LE0）大型電機(jī)（1LA8，1LA4，1PQ8）伺服電機(jī)（1P，1PM，1FT，1FK，1FS）西門子保內(nèi)產(chǎn)品‘質(zhì)保一年。一年內(nèi)因產(chǎn)品質(zhì)量問題免費(fèi)更換新產(chǎn)品；不收取任何費(fèi)。咨詢。

現(xiàn)場(chǎng)維修測(cè)試6SE70變頻器，除了知識(shí)、閱歷以外如果有趁手的工具也可以達(dá)到事半功倍的效果。
西門子有個(gè)測(cè)試盒，可測(cè)試IGBT的導(dǎo)通關(guān)斷和觸發(fā)板的基本情況，但價(jià)格也不算便宜；根據(jù)個(gè)人對(duì)這個(gè)測(cè)試盒的理解，就是向觸發(fā)板提供觸發(fā)信號(hào)和檢測(cè)反饋信號(hào)，而這些信號(hào)就是接口板與觸發(fā)板相連的九根光纖，于是本人做了一下設(shè)計(jì)：
1、做一個(gè)光纖信號(hào)發(fā)生器，可向觸發(fā)板提供測(cè)試用的光信號(hào)，測(cè)量觸發(fā)板的關(guān)斷和導(dǎo)通情況，本人認(rèn)為是靜態(tài)測(cè)量，關(guān)斷電壓-5V，導(dǎo)通觸發(fā)電壓16.5V，經(jīng)常出現(xiàn)的是觸發(fā)板上的5.6V穩(wěn)壓管和電阻損壞，對(duì)比法很容易測(cè)出來；
2、模擬運(yùn)行，西門子的測(cè)試盒不具備這個(gè)功能，可通過設(shè)置參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，但受限于低電壓、小電流；很多情況下小電流反應(yīng)不出問題，經(jīng)常遇到模擬運(yùn)行正常，上電依然炸機(jī)的問題；本人在光纖發(fā)生器的基礎(chǔ)上加入了三相逆變控制，可輸出六路三相逆變觸發(fā)信號(hào)，通過按鍵可控制啟停、改變輸出頻率；實(shí)際使用時(shí)外加可調(diào)直流電源，將三相逆變控制器的九根光纖對(duì)應(yīng)的插入到變頻器觸發(fā)板上的光纖口，就可以測(cè)試。
測(cè)試電路結(jié)構(gòu)與波形如圖所示

西門子6SE6440-2UD31-5DB1

電  話：（同號(hào)）

光纖發(fā)射器就按照脈沖板上的型號(hào)買的，我是編寫了一段程序，可以輸出六路觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)六路脈沖板轉(zhuǎn)換后的觸發(fā)電壓波形，這中間脈沖板上有幾個(gè)點(diǎn)的波形也需要測(cè)量一下，對(duì)比法可以很直觀的查找問題，我是把脈沖板的電路圖給抄了常用的部分，之所以設(shè)計(jì)這個(gè)東西，針對(duì)我們這種非西門子專業(yè)人員，可以提供一種檢測(cè)維修脈沖板的方法，在現(xiàn)場(chǎng)也可以多一種測(cè)量手段，我不是專業(yè)修變頻器的，實(shí)驗(yàn)電路元件也是臨時(shí)湊的，之所以沒有給你發(fā)詳細(xì)的電路圖，是希望論壇的各位工程師可以按照我的思路嘗試，也可以在這個(gè)思路上改進(jìn)，提出一種更好的方式

西門子S7-1200 PLC在當(dāng)前的市場(chǎng)中有著廣泛的應(yīng)用，作為常與變頻器共同使用的PLC，其與西門子MM440 變頻器的USS通信一直在市場(chǎng)上有著非常廣泛的應(yīng)用。本文將主要介紹如何使用USS通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)S7-1200與MM440變頻器的通信。

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(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)上zui多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)（zui多 31 個(gè)從站）
• 簡(jiǎn)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(gè)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(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時(shí)應(yīng)答：
-- 接收到的主站報(bào)文沒有錯(cuò)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(huì)做任何響應(yīng)。對(duì)于主站來說，從站必須在接收到主站報(bào)文之后的一定時(shí)間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯(cuò)。
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(zhǎng)度，如表1所示：

表1：USS字符幀

USS 協(xié)議的報(bào)文簡(jiǎn)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(gè)字符（字節(jié)）。其中：
STX： 起始字符，總是 02 h
LGE： 報(bào)文長(zhǎng)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(hào)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)?？刂茀?shù)按設(shè)定好的固定格式在主、從站之間對(duì)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(dòng)裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)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(dòng)控制任務(wù)時(shí)，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(gè)工作過程中不能隨意改變。
注意：
對(duì)于不同的驅(qū)動(dòng)裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長(zhǎng)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(duì) 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(dòng)裝置中是作為后臺(tái)任務(wù)處理，因此 PZD 的實(shí)時(shí)性要比 PKW 好。

1.2. S7-1200 USS通信簡(jiǎn)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(gè) FB 和 3 個(gè) FC 來支持 USS 協(xié)議。 每個(gè) CM1241 RS485 通信模塊zui多支持 16 個(gè)MM440。連接到一個(gè) CM 1241 RS485 的所有MM440（zui多 16 個(gè)）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(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶zui多可建立三個(gè) USS 網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)zui多 16 個(gè)MM440，總共支持 48 個(gè) 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(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個(gè) USS網(wǎng)絡(luò)需要三個(gè)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(hào) +，此信號(hào)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(hào) -，此信號(hào)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(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個(gè)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(duì)抑制有重要意義。
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(duì)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(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定；終端電阻用于吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射信號(hào)。一個(gè)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(gè)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(dòng)力線分開布線；緊貼金屬板安裝也能改善抗力。驅(qū)動(dòng)裝置的輸入/輸出端要盡量采用濾波裝置，并使用屏蔽電纜。
• 在 MM 440 的包裝內(nèi)提供了終端偏置電阻元件，接線時(shí)可按說明書直接壓在端子上。如果可能，可采用熱縮管將此元件包裹，并適當(dāng)固定。

F-22隱身戰(zhàn)機(jī)

2003年，對(duì)于中國(guó)說，是非常關(guān)鍵的一年。這一年，中國(guó)新一代機(jī)殲-10裝備*，而在此前，中國(guó)的國(guó)產(chǎn)機(jī)是殲-8F，然而這款機(jī)歷經(jīng)艱辛研發(fā)裝備，依舊集中了各種匪夷所思的低級(jí)錯(cuò)誤。同期，美軍*到*程度的F-22隱身戰(zhàn)機(jī)開始批量生產(chǎn)，F(xiàn)-35聯(lián)合攻擊機(jī)也已經(jīng)在設(shè)計(jì)。

但也正是這一年，國(guó)家給下一代國(guó)產(chǎn)機(jī)制定了具體的指標(biāo)，不僅僅是追趕F-22，而是追趕兩種戰(zhàn)機(jī)F-22和F-35。要求新機(jī)不僅具備F-22的隱身、超音速巡航、高超機(jī)動(dòng)性能，還要求航程接近蘇-27，能夠攜帶*的空空和空地，并且要有高可靠性和高性價(jià)比的維護(hù)保養(yǎng)性能?！匠毯途S護(hù)保養(yǎng)是作為五代戰(zhàn)機(jī)F-22和F-35的短板，在2003年，中國(guó)在提出殲-20的性能指標(biāo)時(shí)就有了明確要求。

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殲20機(jī)

從2009年首架技術(shù)驗(yàn)證機(jī)下線到2011年1月首飛，再到2016年小批量交付*，到2017年正式入役20架左右，殲-20展現(xiàn)的性能已經(jīng)*達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，而且有很大一部分的技術(shù)要求突破了之前的設(shè)計(jì)。而且除了具備F-22的性能，殲20機(jī)，內(nèi)油多航程遠(yuǎn)，超音速阻力小，彈倉巨大，掛載超遠(yuǎn)程空空，可對(duì)敵方預(yù)警機(jī)、加油機(jī)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

zui近十來年，中工科技特別是電子工業(yè)的*發(fā)展，碩果累累，這也讓殲-20在機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)、*傳感器遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)初的技術(shù)指標(biāo)，因?yàn)槿渴亲杂屑夹g(shù)，這些*部件的造價(jià)并非外界傳言的那么高企，而是非常親民。

按照殲-20機(jī)總師楊偉院士的話說，中國(guó)同美國(guó)在機(jī)的研發(fā)制造上已經(jīng)處在同一起跑線上。而在2003年，中國(guó)至少落后25年。

殲-20機(jī)

現(xiàn)在，殲-20機(jī)從西南方向的機(jī)場(chǎng)起飛，可以覆蓋整個(gè)南亞大陸。從廣東海南起飛可以覆蓋整個(gè)東南亞和南海。從東北起飛可以覆蓋日本、琉球、東海。殲-20至少1500公里的半徑，讓中國(guó)疆域防線向外拓展至少1000公里。

針對(duì)中國(guó)殲-20的研發(fā)成功，美國(guó)評(píng)價(jià)非常高，因?yàn)檫@是美國(guó)之外*服役的五代戰(zhàn)機(jī)，而且對(duì)美軍在部署的遠(yuǎn)程軍事力量如遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)、預(yù)警機(jī)和航母群都會(huì)造成致命威脅。美國(guó)高官曾稱：在隱身戰(zhàn)機(jī)方面美軍對(duì)中隊(duì)沒有了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在僅剩擁有的優(yōu)勢(shì)是美軍有使用了40年隱身戰(zhàn)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，而中國(guó)還是剛開始。

以下設(shè)備可作為從站連接：

ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
S7-300，通過 CP 342-5
CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通過 PROFINET IO 進(jìn)行過程通信
SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡(jiǎn)化。

從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進(jìn)行連接：

SIMATIC S7-300
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
SIMATIC ET 200
（使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
SIMATIC S7-400
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進(jìn)行連接：

ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
SIMATIC S7-300
（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
通過 AS-Interface 進(jìn)行過程通信
S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（AS-Interface 從站）。

更多信息，請(qǐng)參見通信處理器。

通過 CP 或集成接口（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經(jīng)濟(jì)有效地建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議：

20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
RS 422/RS 485
可以連接以下設(shè)備：

SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動(dòng)化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
打印機(jī)
機(jī)器人控制
掃描器，條碼閱讀器，等
特殊功能塊包括在通信功能手冊(cè)的供貨范圍之內(nèi)。

使用多點(diǎn)接口 (MPI) 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
MPI（多點(diǎn)接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。

MPI 可以同時(shí)連接多個(gè)配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
全局?jǐn)?shù)據(jù)：
“全局?jǐn)?shù)據(jù)通信"服務(wù)可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 一個(gè) S7-300 CPU 可與多達(dá) 4 個(gè)數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時(shí)有 16 個(gè) CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）。
例如，可以允許一個(gè) CPU 訪問另一個(gè) CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)通信。
內(nèi)部通信總線(C-bus)：
CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。
功能強(qiáng)大的通信技術(shù)：
多達(dá) 32 個(gè) MPI 節(jié)點(diǎn)。
使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
靈活的組態(tài)選項(xiàng)：
可靠的組件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O"系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的*化調(diào)整。例如，任意兩個(gè)MPI節(jié)點(diǎn)之間zui多可以開啟10個(gè)中繼器，以橋接更大的距離。
通過 CP 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信

SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通信處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。