廣西西門子S7-200SMART模塊代理價格

西門子PLC控制變頻器的程序設(shè)計

    PLC通信程序采用子程序方式編制，主控程序?qū)ψ冾l器的控制通過調(diào)用有關(guān)子程序發(fā)送命令完成。數(shù)據(jù)接收由后臺中斷程序完成。

    發(fā)送命令子程序?qū)⒆冾l器目標(biāo)速度值和命令參數(shù)加工為USS協(xié)議格式，發(fā)送出去，并設(shè)置發(fā)送標(biāo)志，復(fù)位接收完成標(biāo)志，并開允許接收中斷和定時中斷。

    當(dāng)變頻器發(fā)送響應(yīng)報文時，激活后臺中斷程序接收變頻器的狀態(tài)值和當(dāng)前速度值，存入接收緩沖區(qū)，并復(fù)位發(fā)送標(biāo)志，設(shè)置接收完成標(biāo)志。

    1．主控程序

    按照采樣時問間隔，主控程序根據(jù)發(fā)送標(biāo)志和接收完成標(biāo)志，檢查變頻器接收緩沖區(qū)內(nèi)容，并進行相應(yīng)的處理。通信程序由通信口初始化、運行、停止、速度設(shè)定等5個子程序和一系列中斷服務(wù)子程序構(gòu)成。

    2．通信子程序

    通信子程序如下：

    3．中斷接收子程序

    中斷接收子程序由一系列中斷服務(wù)程序組成。中斷接收子程序包括以下幾種情況。

    ·判斷中斷接收的起始3個字符是否為字符，是將接收中斷指針指向下一個中斷程序，復(fù)位定時器，同時異或計算BCC值；否則將關(guān)閉接收中斷，等待定時中斷進行錯誤處理。

    ·對于數(shù)據(jù)塊的接收，采用計數(shù)方式控制，當(dāng)計數(shù)為零時，計算的BCC值應(yīng)為0，否則，關(guān)閉接收中斷。

    ·定時中斷激活時表示接收超時，重發(fā)次數(shù)值減1，如果不為0，則自動將發(fā)送緩沖區(qū)的內(nèi)容重新發(fā)送；為0，置位錯誤標(biāo)志。

    在變頻拖動工程應(yīng)用中，傳統(tǒng)的方法是采用開關(guān)量和模擬量信號對變頻器進行控制，信號容易受到干擾，出現(xiàn)控制上的錯誤。采用基于RS-485接口的USS通信協(xié)議對變頻器進行控制的方法，大大減少了系統(tǒng)布線，可以避免現(xiàn)場可能的各種電磁干擾對控制設(shè)備的影響，有效地提高系統(tǒng)的抗*力。

    可以看出，在調(diào)速控制系統(tǒng)中，通信技術(shù)的采用已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。USS協(xié)議作為一種小型自動化系統(tǒng)的解決方案，己成功地應(yīng)用于變頻器的控制，并顯示出所具有硬件邏輯簡單、抗*力強的特點。以此方式，可以實現(xiàn)車間級的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制。
計算機及通信技術(shù)已成為工業(yè)環(huán)境中大部分解決方案的核心部分，其在系統(tǒng)中的比重正在迅速增加。在工業(yè)控制中，交流電機的拖動控制越來越多地采用變頻器完成，而它也不僅僅作為一個單獨的執(zhí)行機構(gòu)，而是隨著其不斷的智能化，可以同上位計算機之間可以通過各種通信方式結(jié)合成一個有機的整體。

    在實際工程實施時，變頻器的啟動、停止、方向、告警、故障指示以及故障復(fù)位等控制通常為開關(guān)量控制方式，速度控制采用模擬量給定值控制方式來完成。由于變頻器的輸出端會產(chǎn)生強烈的干擾信號，控制器有時會造成誤動作的情況。

    隨著基于現(xiàn)場總線的底層控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，許多電氣傳動的生產(chǎn)廠家推出了具有數(shù)據(jù)通信功能的產(chǎn)品，可以采用基金會總線、LonWorks、PROFIBUS、CAN等現(xiàn)場總線技術(shù)，以方便系統(tǒng)的組態(tài)。但是，這些一般是作為附件，需要另外購置。很多情況下，可以采用RS485通信接口用于系統(tǒng)配置和監(jiān)控，這是一種低成本的連接方案。

    采用基于RS-485通信接口對有關(guān)拖動設(shè)備進行控制，無疑是具有吸引力的選擇，可以*地減少線路連接的復(fù)雜性，避免現(xiàn)場可能的各種電磁干擾對控制設(shè)備的影響。本例采用PLC通過RS-485接口，使用USS協(xié)議實現(xiàn)對SIEMENS變頻器進行控制，包括對變頻器的啟／停、故障檢測、故障復(fù)位、速度和轉(zhuǎn)向的控制。

    1．USS協(xié)議的特點

    USS是西門子公司為變頻器開發(fā)的通信協(xié)議，可支持變頻器同PC或PLC之間建立通信聯(lián)接，常常適用于規(guī)模較小的自動化系統(tǒng)。它以主從方式構(gòu)成工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)站，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有一個主站，1～31個從站，各站點由惟一的標(biāo)識碼識別。

    這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有以下特點。

    ·用單一的、*集成的系統(tǒng)來解決自動化問題。所有的西門子變頻器都可采用USS協(xié)議作為通信鏈路。

    ·數(shù)字化的信息傳遞，提高了系統(tǒng)的自動化水平及運行的可靠性，解決了模擬信號傳輸所引起的干擾及漂移問題。

    ·其通信介質(zhì)采用RS-485屏蔽雙絞線，遠可達1km，因此可有效地減少電纜的數(shù)量，從而可以大大減少開發(fā)和工程費用，并*地降低客戶的啟動和維護成本。

    ·通信速率較高，可達187.5Kbit/s。對于有10個調(diào)速器，每個調(diào)速器有6個過程數(shù)據(jù)需刷新的系統(tǒng)，PLC的典型掃描周期為幾百毫秒。

    ·它采用與PROFIBUS相似的操作模式，總線結(jié)構(gòu)為單主站、主從存取方式。報文結(jié)構(gòu)具有參數(shù)數(shù)據(jù)與過程數(shù)據(jù)，前者用于改變調(diào)速器的參數(shù)，后者用于快速刷新調(diào)速器的過程數(shù)據(jù)，如啟動停止、速度給定，力矩給定等。具有*的快速性與可靠性。

    ·西門子調(diào)速器的主機上大都提供USS接口，因此不需任何附加板，僅在上位機中插入一塊RS-485通信板，就可實現(xiàn)調(diào)速器數(shù)據(jù)的存取。所以采用USS，就能以低廉的成本實現(xiàn)一個小型的自動化系統(tǒng)。

    2．USS協(xié)議的通信數(shù)據(jù)格式

    USS協(xié)議的通信字符格式為一位起始位、一位停止位、一位偶校驗位和八位數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)報文大長度為256個字節(jié)，它包括3字節(jié)的頭部、一字節(jié)的校驗碼和主數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊按照字的方式組織，高字節(jié)在前。通信數(shù)據(jù)報文格式如圖10.34所示。

    圖10.34    USS協(xié)議的通信數(shù)據(jù)報文格式

    其中：

    ·STX:起始字符，為02Hex。

    ·LGE:報文長度，為n+2，其中3≤n≤254。

    ·ADR:從站地址碼，其中bit0~ bit4表示從站地址，bit5為1表示廣播發(fā)送，bit6為1表示鏡像發(fā)送，用于網(wǎng)絡(luò)測試，bit7為1表示特殊報文。

    ·BCC:校驗字符，為從STX開始所有字節(jié)的異或和。

    在一幀內(nèi)完成過程控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，可以通過參數(shù)號完成設(shè)備控制參數(shù)的讀寫。數(shù)據(jù)塊由參數(shù)值域(PKW)和過程數(shù)據(jù)域(PZD)組成，二者都為變長數(shù)據(jù)，其格式如圖10.35所示。

    圖10.35    數(shù)據(jù)塊的格式

    其中：

    ·PKW域：參數(shù)值域，由參數(shù)識別碼、子參數(shù)號和參數(shù)值構(gòu)成，參數(shù)個數(shù)根據(jù)設(shè)備的定義大可有124個字。

    ·PZD域：過程控制數(shù)據(jù)域，包括控制字／狀態(tài)字。設(shè)定值／實際值，不同的驅(qū)動產(chǎn)品定義不同，多可有16個字。

    ·PKE:參數(shù)標(biāo)識碼，PNU( bit0~ bit10)表示參數(shù)號，SP( bit11)為參數(shù)改變標(biāo)志，由從站設(shè)置；AK( bit12~ bit15)為報文類型，主站一從站和從站一主站各有16種不同的報文類型。例如，PKE='00010000000101101'(012DHex)表示讀變頻器工作方式（V/F、FCC、Vector等）命令，PKE='000100000000101101'(022DHex)設(shè)置變頻器工作方式命令，工作方式由PWE1的值。

    ·IND:用來某些數(shù)組型設(shè)備參數(shù)的子參數(shù)號。對于SIEMENS的MMV/MDV變頻器，協(xié)議有所簡化，如下所示。

    ·IND固定為0。

    ·PKW為3字格式，即只有PWE1。

    ·PZD域的PZD1是控制字／狀態(tài)字，用來設(shè)置和監(jiān)測變頻器的工作狀態(tài)，如運行／停止、方向、故障復(fù)位／故障指示。

    ·PZD域的PZD2為設(shè)定頻率，按有符號數(shù)設(shè)置，正數(shù)表示正轉(zhuǎn)，負數(shù)表示反轉(zhuǎn)。當(dāng)PZD2為4000Hex時，設(shè)置變頻器輸出頻率等于參數(shù)P013的值；為7FFFHex時，等于參數(shù)P013值的兩倍頻率輸出。當(dāng)PZD2為8000Hex~ FFFFHex時，是反向轉(zhuǎn)動，速度按P013值的0%～200%變化。

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