西门子6ES7134-4FB52-0AB0

型号:6ES7134-4FB52-0AB0

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  • 发布日期:2019-04-15
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    西门子6ES7134-4FB52-0AB0

    6ES7134-4FB52-0AB0
    SIMATIC DP,电子模块 ET 200S:2 AI High Speed U, 15 位,15mm 结构宽度, 模块的循环时间:0.1ms, 利用 LED 集中报错(集中报错)      

    1 G120 PROFIBUS通信功能概述
    SINAMICS G120第二代控制单元CU240B-2 DP、CU240E-2 DP、CU240E-2 DP F支持基于PROFIBUS的周期过程数据交换和变频器参数访问。
    > 周期过程数据交换--通过该通信PROFIBUS主站可将控制字和主设定值等过程数据周期性的发送至变频器,并从变频器周期性的读取状态字和实际转速等过程数据。G120多可以接收和发送8个过程数据字。该通信使用周期性通信的PZD通道(过程数据区),变频器不同的报文类型定义了不同数量的过程数据字(PZD)。
    > 变频器参数访问--提供PROFIBUS主站访问变频器参数的接口,有两种方式能够访问变频器参数:

    1. 周期性通信的PKW通道(参数数据区):通过PKW通道主站可以读写变频器参数,每次只能读或写一个参数,PKW通道的长度固定为4个字。
    2. 非周期性通信:主站采用PROFIBUS-DPV1通信访问变频器数据记录区,每次可以读或写多个参数。

    本文通过示例介绍S7-1200与CU240E-2 DP F的PROFIBUS PKW通信,介绍如何通过PKW通信读P2902[5]参数值、写P1121参数值。

    2 参数通道(PKW)的数据结构
    PKW通信工作模式:主站发出请求,变频器收到主站请求后处理请求,并将处理结果应答给主站。


    图2-1 PKW通信原理

    PKW通信的请求和应答数据总是包含4个字,第1个字和第2个字传送参数号、索引以及任务类型(读或写),第3个和第4个字传送参数内容。


    图2-2 PKW参数通道的结构 

    > PKE:PKW第1个字

    ? AK:位 12~15 包含了任务ID 或应答ID,任务ID参考表2-1,应答ID参考表2-2 ;
    ? SPM:始终为0;
    ? PNU:参数号 < 2000 PNU = 参数号。 参数号 ≥ 2000 PNU = 参数号减去偏移,将偏移写入分区索引中
    ( IND 位 7 … 0 )。

     
    图2-3 PKW结构
     

    表2-1主站发送给变频器的任务ID

    表2-2变频器发送给主站的应答ID

    应答ID = 7 变频器会在参数值PWE1中将错误号发送给主站。

    表2-3 应答ID = 7时的错误编号

    注:更多错误编号描述请参考《CU240E-2操作手册》
    > 参数索引IND:PKW第2个字

    ? 子下标(参数下标):标识变频器参数的子索引(参数下标)值。例如P840[1]中括号中的“1”即为参数下标。
    ? 分区下标:变频器参数偏移量,配合PNU确定参数号。例如P2902的分区下标 = 0x80,分区下表查询请参考表
       2-1。



    图2-4 IND结构

    表2-4 分区下标设置,取决于变频器参数范围

    > 参数值PWE:PKW第3、4个字
    参数值PWE总是以双字方式( 32 位)发送,一条报文只能传送一个参数值。

    ? 32位的参数值由PWE1(第3个字)和PWE2(第4个字)两个字组成;
    ? 16位的参数值以PWE2表示,PWE1为0;
    ? 8位的参数值以PWE2中位0…7表示,高8位和PWE1为0;
    ? BICO参数:PWE1表示参数号,PWE2位10…15为1,PWE2位0…9表示参数的索引或位号。

    3 S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS PKW通信实例

    3.1 S7-1200组态
    CU240E-2 DP F控制单元支持两种PKW通信报文:353报文和354报文,它们的区别在于过程值通道PZD数量的不同,PKW通道功能完全相同。本示例以组态353报文为例。
    S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS通信基本组态过程以及变频器通信参数设置请参考《S7-1200与G120 CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信》文档,在此不做详细介绍。

    ? 组态与CU240E-2 DP F通信报文

    1) 将硬件目录中“SIEMENS telegr 353, PKW+PZD-2/2”模块拖拽到“设备概览”视图的第1个插槽中,系统自动分配了输入输出地址,本示例中分配PKW的输入地址IB68~IB75,输出地址QB64~QW71,分配PZD的输入地址IW76、IW78,输出地址QW72、QW74;
    2)为方便编程将插槽1的PKW区重命名为“PKW”(在调用系统功能DPRD_DAT、DPWR_DAT时将用到此名字),将插槽2的PZD区重命名为“PZD”。


    图3-1组态与CU240E-2 DP F通信报文

    ? 编程:在S7-1200中调用扩展指令“DPRD_DAT”读取PKW区数据,调用扩展指令“DPWR_DAT”写入PKW数据。

    1) 双击项目树下的“Main(OB1)”打开OB1程序编辑窗口;
    2) 扩展指令目录中“分布式I/O -> 其它 -> 驱动器 -> DPRD_DAT和DPWR_DAT ”指令拖拽到程序编辑窗口中。


    图3-2 S7-1200编程

    ? 为系统功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配硬件标识:

    1) 单击块参数“LADDR”;
    2) 在下拉列表中选择“PKW[AI/AO]”。


    图3-3分配硬件标识符

    ? 为系统功能“DPRD_DAT”、“DPWR_DAT”分配其它参数:

    1) DPRD_DAT读取缓冲区从MB100开始的8个字节;
    2) DPRD_DAT发送缓冲区从MB200开始的8个字节;

    注意:也可以使用DB块作为缓冲区,创建DB时请将块访问模式定义为“标准-与S7-300/400兼容”模式。

    西门子6ES7134-4FB52-0AB0
    图3-4分配其它参数


    3.2示例1:读取参数P2902[5]数值
    将MB200~MB207的8个字节请求数据发送到变频器,变频器返回的响应数据保存在MW100~MB107的8个字节中。读取参数P2902[5]值的请求数据格式参考表2.2.1,变频器响应数据格式参考表2.2.2。
    P2902参数范围在2000…3999之间,根据表2-1设置分区索引值为0x80。
    PNU = 2902-2000 = 902(十进制)= 386 (十六进制)。
    通过变量表模拟程序读取参数P2902[5] = 100.0,参考图3-4。


    图3-4 S7-1200读P2902[5]参数

    表3-1读取参数P2902[5]值的请求数据格式,PLC -> 变频器

    PKW(第1个字)MW200

    MW200 IND(第2个字)MW202

    MW202 PWE(第3个和第4个字)MD204

    AK
    (4bit)

    (1bit)

    PNU(10bit)

    子索引(参数下标)
    (8bit)高字节

    分区索引
    (8bit)低字节

     PWE1
    (16bit)高字

    PWE2
    (16bit)低字

    0x1

    0x386

    0x05

    0x80

    0x0000

    0x0000

    表3-2读取参数P2902[5]值的响应数据格式,变频器 -> PLC

    PKW(第1个字)MW200

    IND(第2个字)MW202

     PWE(第3个和第4个字)MD204

    AK
    (4bit)

    (1bit)

    PNU(10bit)

    子索引(参数下标)
    (8bit)高字节

    分区索引
    (8bit)低字节

     PWE1
    (16bit)高字

    PWE2
    (16bit)低字

    0x2

    0x386

    0x05

    0x80

    100.0(浮点数)


    3.3示例2:修改参数P1121数值
    将MB200~MB207的8个字节请求数据发送到变频器,变频器返回的响应数据保存在MW100~MB107的8个字节中。修改参数P1121值的请求数据格式参考表2.3.1,变频器响应数据格式参考表2.3.2。
    P1121参数范围在0…1999之间,根据表2-1设置分区索引值为0x00。
    PNU = 1121(十进制)= 461 (十六进制)。
    通过变量表模拟程序修改参数P1121 = 5.0,参考图2-2。


    图3-5 S7-1200写P1121参数

    西门子MM4系列变频器都集成了串行接口,支持USS通信协议,通过USS协议可以对变频器进行控制和读写变频器参数。使用S7-300PLC有以下两种通讯方案:

    1. 按照USS协议要求编写通讯报文,计算BCC校验,适用于从站数量比较少,较简单的应用;
    2. 采用DriveES SIMATIC软件提供的S7-300库程序,自动生成从站轮询表程序,适用于从站数量比较多,较复杂的应用。

    本文主要介绍通过##种方案实现CPU314-2PtP与MM440的USS通讯。使用S7-300编写USS通讯程序分为以下几个步骤:

    1. 依据USS协议编写报文;
    2. 使用S7-300提供的串口数据发送程序发送USS报文;
    3. 使用S7-300提供的串口数据接收程序接收USS报文;
    4. 依据USS协议分析接收到的报文。

    本文根据这4个步骤编写了如下内容:第1节简单介绍USS协议内容,了解USS协议报文格式;第2节根据USS协议列举了4条报文;第3节介绍PLC和变频器USS通讯的硬件组态;第4节介绍通过调用PLC中的发送和接收功能块实现USS协议报文的发送和接收。

    1 USS协议介绍
    USS协议是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS的工作机制是,通信是由主站发起,USS主站不断循环轮询各个从站,从站根据收到的指令,决定是否响应主站。从站不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答主站:接收到主站报文没有错误,并且本从站在接收到主站的报文中被寻址,上述条件不满足或者主站发出的是广播报文,从站不会做任何响应。USS的字符传输格式为11位,其中1位起始位、8位数据位、1偶校验、1位停止位。如下表所示:

    起始位 数据位 校验位 停止位
    1 0 1 2 3 4 5 6 7 X1 1
    LSB MSB

    USS字符帧结构

    USS协议的报文由一连串的字符组成,协议中定义了它们的功能,如下表所示:

    STX LGE ADR 有效据区 BCC
    1 2 3 n

    USS报文结构

    ? STX:长度1个字节,总是为02(Hex),表示一条信息的开始;
    ? LGE:长度1个字节,表明在LGE后字节的数量,上表中黄色区域长度;
    ? ADR:长度1个字节,表明从站地址;
    ? BCC:长度1个字节,异或校验和,USS报文中BCC前面所有字节异或运算的结果;
    ? 有效数据区:由PKW区和PZD区组成,如下表所示。

    PKW区  PZD区
    PKE IND PWE1 PWE2 PWEm PZD1 PZD2 PZD1 PZDn

    USS有效数据区

    PKW区用于主站读写从站变频器参数:
    ? PKE:长度一个字,结构如下表,任务或应答ID请参考《MM440使用大全》第13章。
    Bit15- Bit 12 Bit 11 Bit 10-Bit 0

    Bit15- Bit 12 Bit 11 Bit 10-Bit 0
    任务或应答ID 0 基本参数号PNU

    PKW结构

    变频器参数号<2000时,基本参数号PNU=变频器参数号,例如P700的基本参数号PNU=2BC(Hex)(700(Dec)=2BC(Hex))。
    变频器参数号>=2000时,基本参数号PNU=变频器参数号-2000(Dec),例如P2155的基本参数号PNU=9B(Hex)(2155-2000=155(Dec)=9B(Hex))。

    ? IND:长度一个字,结构如下表。

    Bit15- Bit 12 Bit 11- Bit 8 Bit 7 - Bit 0
    PNU扩展 0Hex 参数下标

    IND结构

    变频器参数号<2000时,PNU扩展=0(Hex)。
    变频器参数号>=2000时,PNU扩展=8(Hex)。
    参数下标,例如P2155[2]中括号中的2表示参数下标为2。
    ? PWE:读取或写入参数的数值
    PZD区用于主站与从站交换过程值数据:
    ? PZD1: 主站?从站 控制字
    主站?从站 状态字
    ? PZD2: 主站?从站 速度设定值
    主站?从站 速度反馈值
    ? PZDn: MM430/440支持多8个PZD,MM420支持多4个PZD

    根据传输的数据类型和驱动装置的不同,PKW和PZD区的数据长度不是固定的,可以通过P2012、P2013 设置。本例采用4PKW,2PZD报文格式。

    2 USS协议报文定义
    本文通过发送4个不同功能的报文来演示自定义USS报文的方法,USS协议详细说明请参照《MM440使用大全》第13章。
    例1.把参数P2155[2]的数值修改为40.00Hz

    字节数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
    发送报文 2 0E 1 30 9B 80 2 42 20 0 0 4 7E 0 0 3C
    应答报文 2 0E 1 20 9B 80 2 42 20 0 0 FB 31 0 0 9C

    报文解释:

    STX Byte1 起始字符
    LGE Byte2 报文长度(字节3到字节1614个字节)
    ADR Byte3 从站地址
    PKW Byte4-5 PKE内容:
    Bit15- Bit 12(任务ID =3Hex),修改参数数值双字
    Bit15- Bit 12(应答ID =2Hex),传送参数数值双字
    Bit10- Bit 0(基本参数号PUN=2155-2000Dec=9BHex
    Byte6-7 IND内容:
    Bit15- Bit 12PNU扩展) =8Hex),参数号大于2000
    Bit7- Bit 0(参数下标)=2Hex),P2155[2]
    Byte8-11 参数值,42 20 00 00Hex=40.0(浮点数)
    PZD Byte12-13 PZD1
    Byte14-15 PZD2
    BCC Byte16 异或校验和

    注:黄色标记表示应答报文中的内容

    例2.读取参数P0700[0]的数值

    字节数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
    发送报文 2 0E 1 12 BC 0 0 0 0 0 0 4 7E 0 0 D9
    应答报文 2 0E 1 12 BC 0 0 0 0 0 5 FB 31 0 0 6C

    报文解释:

    STX Byte1 起始字符
    LGE Byte2 报文长度(字节3到字节1614个字节)
    ADR Byte3 从站地址
    PKW Byte4-5 PKE内容:
    Bit15- Bit 12(任务ID =1Hex),读取参数数值
    Bit15- Bit 12(应答ID =1Hex),传送参数数值单字
    Bit10- Bit 0(基本参数号PUN=700Dec=2BCHex
    Byte6-7 IND内容:
    Bit15- Bit 12PNU扩展) =0Hex),参数号小于2000
    Bit7- Bit 0(参数下标)=0Hex),P700[0]
    Byte8-11 参数值,5Hex=5Dec
    PZD Byte12-13 PZD1
    Byte14-15 PZD2
    BCC Byte16 异或校验和

    注:黄色标记表示应答报文中的内容

    例3.不需要读写参数只发送停止变频器报文

    字节数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
    发送报文 2 0E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 4 7E 0 0 77
    应答报文 2 0E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 FB 31 0 0 C7

    例4.不需要读写参数只送启动变频器、设定频率50Hz报文

    字节数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
    发送报文 2 0E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 4 7F 40 0 36
    应答报文 2 0E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 FF 34 3F FF 6

    例3、4报文比较简单只需要定义PZD中的内容,PKW区内容可以设置为0。
    请注意:如果按照以上4个例子发送报文可能会收到与例子中不一样的应答报文,这并不代表报文存在问题,可能由于变频器状态不同或参数设置不同造成。例子报文中已经计算了BCC校验的值,如果使用其他的报文需要自己计算BCC校验。

    3 硬件组态
    MM4系列变频器提供的串行接口为RS485接口,S7-300 PLC有3种通讯模块支持RS485接口:

    1. 采用带有集成RS485接口的CPU例如CPU31X-2PtP;
    2. RS485接口的CP340通讯模块;
    3. RS485接口的CP341通讯模块;

    以上三种模块都可以通过下表中的接线方式与MM4变频器连接,本文中采用1台CPU314-2PtP与1台MM440通讯。

    信号 CPU314-2PtP    MM430/MM440 MM420
    RS485接口针脚 端子 端子
    P+ 11 29 14
    N- 4 30 15

    S7-300 RS485接口与MM440 USS接线

    3.1 PLC硬件组态
    1) 首先打开STEP7新建项目并插入CPU314-2PtP。

    2) 双击CPU314-2PtP的X2端口PtP,打开PTP属性对话框General栏,Protocol复选框中选择“ascii ”协议。

    3) Addresses栏中记录起始地址“1023”,在后面的编程中使用。

    4) Transfer栏中设置通讯速率“9600bps”,报文格式:“8”位数据位,“1”位停止位,“Even”偶校验,数据流控制选择“None”。

    5) End Delimiter栏中设置接收报文结束方式“After character delay time elapses”利用两个报文的间隔时间来判断报文是否结束,并设置字符延时时间“4ms”(该时间可使用默认设置,默认设置时间随通讯速率不同时间也不同)。

    6) Signal Assignment栏中设置串行通信接口信号模式为“Half Duplex(RS-485)Two-wire Mode”半双工两线制RS485模式,空闲状态信号状态“R(A)0v、R(B)5V”。

    通过以上步骤完成对CPU314-2PtP串行接口的基本设置,如需更详细的信息请参照CPU314-2PtP手册。

    3.2 变频器参数设置
    与通信有关的变频参数:

    参数 设置值 功能说明 
    P0700 5 命令源选择:com链路USS通讯 
    P1000 5 频率设定源选择:com链路USS通讯 
    P2009 0 USS规格化:不规格化 
    P2010 6 USS波特率:9600bps 
    P2011 1 USS地址:1 
    P2012 2 PZD长度:2个字 
    P2013 4 PKW长度:4个字 
    r2024~r2031 只读 USS诊断数据 

    以上参数只对与变频器USS通讯相关的参数进行介绍,变频器其他参数设置请参照《MM440使用大全》。

    4 USS通讯编程

    4.1 CPU314-2PtP串行接口发送和接收程序
    CPU314-2PtP调用系统功能块SFB60和SFB61进行串行通讯接口数据的发送和接收,SFB60与SFB61系统功能块已经包含在CPU中,只需在OB1中直接调用并分配背景数据块即可。在本例中分配DB60为SFB60的背景数据块,在OB1中调用程序:

    在SFB60发送通信块中需要对下列参数进行赋值:

    REQ: 发送请求,每个上升沿发送一帧数据。
    R: 终止发送。
    LADDR: PtP串口的起始地址,请查看PLC硬件配置中,PtP属性对话框Addresses栏址中显示的数值,本例中为“1023”,转化为16进制数为W#16#3FF。
    DONE: 发送完成输出一个脉冲。
    ERROR: 发送错误输出1。
    STATUS: 发送块状态字。
    SD_1: 发送数据区起始地址,发送数据区定义为DB1.DBB0开始的n个字节。
    LEN: 发送字节的长度。

    分配DB61为SFB61的背景数据块,在OB1中调用程序:

    在SFB61接收通信块中需要对下列参数进行赋值:

    EN_R: 接收使能。
    R: 终止接收。
    LADDR: PtP串口的起始地址,请查看PLC硬件配置中,PtP属性对话框Addresses栏址中显示的数值,本例中为“1023”,转化为16进制数为W#16#3FF。
    NDR: 接收到新数据输出一个脉冲。
    ERROR: 接收错误输出1。
    STATUS: 接收块状态字。
    RD_1: 接收数据区起始地址,接收数据区定义为DB2.DBB0开始的n个字节。
    LEN: 接收到数据的长度。

    4.2 通过发送程序发送定义好的USS报文
    将例子中的报文按字节顺序传送到从DB1.DBB0开始的16个字节中,设置MW104=16,当M100.0上升沿时PLC即发送一帧USS报文。如果变频器接收到的报文无误就会返回一条响应报文,需要将M200.0置1 PLC就会接收到响应报文,并把报文存储到从DB2.DBB0开始的16个字节中。

    4.3使用S7-300 PLC编写BCC校验程序
    在USS通讯中变频器在收到主站发送的报文后会重新计算报文的BCC校验,如果计算结果与报文传送的BCC校验不一致,那么表明变频器接收到的信息是无效的,变频器将丢弃这一信息,并且不向主站发出应答信号。所以正确计算BCC校验尤为重要。前面提到的4个例子报文中已经计算好了BCC校验,下面给出利用S7-300 PLC编程计算15个字节的BCC校验的程序。

    15字节的BCC校验程序
    程序中将DB1.DBB0到DB1.DBB14中的内容依次进行异或计算,并把计算结果保存到DB1.DBB15中。


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