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西門子IPC627D工業(yè)計算機 西門子IPC627D工業(yè)計算機
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1. USS通信介紹
1.1. USS協(xié)議特點
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議。USS 協(xié)議的基本特點如下：
? 支持多點通信（因而可以應用在 RS 485 等網(wǎng)絡上）
? 采用單主站的“主－從”訪問機制
? 每個網(wǎng)絡上多可以有 32 個節(jié)點（多 31 個從站）
? 簡單可靠的報文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效
? 容易實現(xiàn)，成本較低
USS 的工作機制是，通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否以及如何響應。從站永遠不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時應答：
-- 接收到的主站報文沒有錯誤，并且
-- 本從站在接收到主站報文中被尋址
上述條件不滿足，或者主站發(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應。對于主站來說，從站必須在接收到主站報文之后的一定時間內(nèi)發(fā)回響應。否則主站將視為出錯。
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 位長度，如表1所示：
表1：USS字符幀
USS 協(xié)議的報文簡潔可靠，高效靈活。報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報文結(jié)構(gòu)
每小格代表一個字符（字節(jié)）。其中：
STX： 起始字符，總是 02 h
LGE： 報文長度
ADR：從站地址及報文類型
BCC： BCC 校驗符
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的信息，以及參數(shù)號等
- 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、從站之間對應往返。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/從站返回主站的實際反饋
根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是固定的，它們可以靈活改變以適應具體的需要。但是，在用于與控制器通信的自動控制任務時，網(wǎng)絡上的所有節(jié)點都要按相同的設(shè)定工作，并且在整個工作過程中不能隨意改變。
注意：
對于不同的驅(qū)動裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長度可以按一定規(guī)律定義。 一旦確定就不能在運行中隨意改變 ；
PKW 可以訪問所有對 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)動裝置中是作為后臺任務處理，因此 PZD 的實時性要比 PKW 好。
1.2. S7-1200 USS通信簡介
CM 1241 RS485 模塊通過 RS485 端口與MM440進行通信。 可使用 USS 庫控制MM440和讀/寫MM440參數(shù)。該庫提供 1 個 FB 和 3 個 FC 來支持 USS 協(xié)議。 每個 CM1241 RS485 通信模塊多支持 16 個MM440。連接到一個 CM 1241 RS485 的所有MM440（多 16 個）是同一 USS 網(wǎng)絡的一部分。連接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 網(wǎng)絡的一部分。 因為 S7-1200多支持三個 CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶多可建立三個 USS 網(wǎng)絡，每個網(wǎng)絡多 16 個MM440，總共支持 48 個 USS MM440。各 USS 網(wǎng)絡使用各自一的數(shù)據(jù)塊進行管理（使用三個 CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個 USS網(wǎng)絡需要三個數(shù)據(jù)塊）。 同一USS 網(wǎng)絡相關(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)絡插頭和PROFIBUS電纜。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西門子網(wǎng)絡插頭。
PROFIBUS 電纜的紅色導線B 即 RS 485 信號 +，此信號應當連接到 MM 440 通信端口的 P+；綠色導線A 即 RS 485 信號 -，此信號應當連接到 MM 440 通信端口的 N-。
圖1： MM440接線端子 表4：MM440端子定義
因為MM 440 通信口是端子連接，所以 PROFIBUS 電纜不需要網(wǎng)絡插頭，而是剝出線頭直接壓在端子上。如果還要連接下一個驅(qū)動裝置，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個端子內(nèi)。PROFIBUS 電纜的紅色芯線應當壓入端子 29；綠色芯線應當連接到端子 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/保護接地母排，或可靠的多點接地。此連接對抑制干擾有重要意義。
b. PROFIBUS 網(wǎng)絡插頭，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，以下幾點對網(wǎng)絡的性能有極為重要的影響。幾乎所有網(wǎng)絡通信質(zhì)量方面的問題都與未考慮到下列事項有關(guān)：
? 偏置電阻用于在復雜的環(huán)境下確保通信線上的電平在總線未被驅(qū)動時保持穩(wěn)定；終端電阻用于吸收網(wǎng)絡上的反射信號。一個完善的總線型網(wǎng)絡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采用較粗的導線 ，而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽層，因為此連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。一個實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）。
? 通信線與動力線分開布線；緊貼金屬板安裝也能改善抗干擾能力。驅(qū)動裝置的輸入/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，并適當固定。
問題
當MM4系列變頻器出現(xiàn)A0703時該如何解決?
A0703
變頻器沒有收到來自DP主站的有效的控制字（控制字為0）。
常見原因
1. DP主站處于STOP狀態(tài)
2. DP主站發(fā)送的控制字為0
注意：查找A0703故障原因之前請查看故障時刻PROFIBUS模板指示燈的狀態(tài)，并根據(jù)指示燈狀態(tài)和DP主站指示燈狀態(tài)綜合分析報警原因。PROFIBUS模板指示燈狀態(tài)參考下表。
LED | 診斷信息 | 常見原因 |
滅 | PROFIBUS模板沒有輸入電壓 | 沒有輸入電壓或沒有連接外部24V電源 PROFIBUS模板安裝不正確 |
紅快閃 | 無效的ROFIBUS地址在DIP撥碼開關(guān)設(shè)置（地址設(shè)置為126或127） 硬件故障 軟件故障 | 無效PROFIBUS地址，請檢查P918參數(shù) PROFIBUS模板損壞 PROFIBUS模板安裝不正確，接插件接觸不良 PLC組態(tài)異常（例如沒有組態(tài)正確報文） |
紅常亮 | 啟動與變頻器連接時，或者沒有與變頻器連接，如果整個狀態(tài)是穩(wěn)定的，那么這個PROFIBUS模板是有缺陷的 | PROFIBUS模板損壞 PROFIBUS模板安裝不正確，接插件接觸不良 |
橙閃 | 模板已經(jīng)建立與變頻器通訊連接，但沒有與PROFIBUS的連接 | 沒有連接DP電纜，或DP電纜中斷 DP插頭接觸不良等 |
橙常亮 | 模板已經(jīng)建立與變頻器通訊連接，PROFIBUS通訊鏈路已經(jīng)建立，但還沒有周期數(shù)據(jù)交換 | 變頻器已經(jīng)連接到PROFIBUS網(wǎng)絡，但PLC組態(tài)中沒有組態(tài)該變頻器 硬件組態(tài)中的變頻器DP地址與時間變頻器DP地址不* |
綠閃 | 已經(jīng)建立周期性數(shù)據(jù)交換但是控制字為0，或PROFIBUS主站在STOP狀態(tài) | 變頻器已經(jīng)與PLC建立通訊，但控制字為0 變頻器已經(jīng)與PLC建立通訊，但PLC處于Stop狀態(tài) |
綠常亮 | 正在進行周期性數(shù)據(jù)交換 | 正常通訊 |
常見處理辦法
1. 使DP主站處于運行狀態(tài)
2. DP主站發(fā)送正確控制字
案例集
序號 | 故障現(xiàn)象描述 | 可能的故障原因及處理措施 |
1
| S7-300與MM440變頻器進行PROFIBUS通訊報F007*，復位F007*后，變頻器仍顯示A0703報警，并且無法消除 | 原因：由于變頻器沒有收到來自DP主站的有效的控制字，出現(xiàn)A0703報警。
措施：檢測以下兩點
|
注意
以上內(nèi)容僅作為故障報警排查的指導，不具有性，導致變頻器故障報警的原因很多，情況也較復雜，本文只是對常見的故障報警原因和處理方法進行說明，供參考。
電源模板
6ES7307-1BA00-0AA0 電源模塊(2A)
6ES7307-1EA00-0AA0 電源模塊(5A)
6ES7307-1KA01-0AA0 電源模塊(10A)
CPU
6ES7312-1AE13-0AB0 CPU312，32K內(nèi)存 MPI協(xié)議
6ES7312-5BE03-0AB0 CPU312C，32K內(nèi)存 10DI/6DO
6ES7313-5BF03-0AB0 CPU313C，64K內(nèi)存 24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7313-6BF03-0AB0 CPU313C-2PTP，64K內(nèi)存 16DI/16DO
6ES7313-6CF03-0AB0 CPU313C-2DP，64K內(nèi)存 16DI/16DO
6ES7314-1AG13-0AB0 CPU314,96K內(nèi)存
6ES7314-6BG03-0AB0 CPU314C-2PTP 96K內(nèi)存 24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7314-6CG03-0AB0 CPU314C-2DP 96K內(nèi)存 24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7315-2AG10-0AB0 CPU315-2DP, 128K內(nèi)存
6ES7315-2EH13-0AB0 CPU315-2 PN/DP, 256K內(nèi)存
6ES7317-2AJ10-0AB0 CPU317-2DP,512K內(nèi)存
6ES7317-2EK13-0AB0 CPU317-2 PN/DP,1MB內(nèi)存
6ES7318-3EL00-0AB0 CPU319-3 PN/DP,1.4M內(nèi)存
內(nèi)存卡
6ES7 953-8LF20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡 64kByte(MMC)
6ES7 953-8LG11-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡128KByte(MMC)
6ES7 953-8LJ20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡4MByte(MMC)
6ES7 953-8LP20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡8MByte(MMC)
開關(guān)量模板
6ES7 321-1BH02-0AA0 開入模塊（16點，24VDC）
6ES7 321-1BH10-0AA0 開入模塊（16點，24VDC）
6ES7 321-1BH50-0AA0 開入模塊（16點，24VDC，源輸入）
6ES7 321-1BL00-0AA0 開入模塊（32點，24VDC）
6ES7 321-7BH01-0AB0 開入模塊（16點，24VDC，診斷能力）
6ES7 321-1EL00-0AA0 開入模塊（32點，120VAC）
6ES7 321-1FF01-0AA0 開入模塊（8點，120/230VAC）
6ES7 321-1FF10-0AA0 開入模塊（8點，120/230VAC）與公共電位單獨連接
6ES7 321-1FH00-0AA0 開入模塊（16點，120/230VAC）
6ES7 321-1CH00-0AA0 開入模塊（16點，24/48VDC）
6ES7 321-1CH20-0AA0 開入模塊（16點，48/125VDC）
6ES7 322-1BH01-0AA0 開出模塊（16點，24VDC）
6ES7 322-1BH10-0AA0 開出模塊（16點，24VDC）高速
6ES7 322-1CF00-0AA0 開出模塊（8點，48-125VDC）
6ES7 322-8BF00-0AB0 開出模塊（8點，24VDC）診斷能力
6ES7 322-5GH00-0AB0 開出模塊（16點，24VDC，獨立接點，故障保護）
6ES7 322-1BL00-0AA0 開出模塊（32點，24VDC）
6ES7 322-1FL00-0AA0 開出模塊（32點，120VAC/230VAC）
6ES7 322-1BF01-0AA0 開出模塊（8點，24VDC，2A）
6ES7 322-1FF01-0AA0 開出模塊（8點，120V/230VAC）
6ES7 322-5FF00-0AB0 開出模塊（8點，120V/230VAC，獨立接點）
6ES7 322-1HF01-0AA0 開出模塊（8點,繼電器,2A）
6ES7 322-1HF10-0AA0 開出模塊（8點,繼電器,5A，獨立接點）
6ES7 322-1HH01-0AA0 開出模塊(16點,繼電器)
6ES7 322-5HF00-0AB0 開出模塊（8點,繼電器,5A，故障保護）
6ES7 322-1FH00-0AA0 開出模塊（16點，120V/230VAC）
6ES7 323-1BH01-0AA0 8點輸入，24VDC；8點輸出，24VDC模塊
6ES7 323-1BL00-0AA0 16點輸入，24VDC；16點輸出，24VDC模塊
模擬量模板
6ES7 331-7KF02-0AB0 模擬量輸入模塊(8路，多種信號)
6ES7 331-7KB02-0AB0 模擬量輸入模塊(2路，多種信號)
6ES7 331-7NF00-0AB0 模擬量輸入模塊(8路，15位精度)
6ES7 331-7NF10-0AB0 模擬量輸入模塊(8路，15位精度)4通道模式
6ES7 331-7HF01-0AB0 模擬量輸入模塊(8路，14位精度，快速)
6ES7 331-1KF01-0AB0 模擬量輸入模塊(8路, 13位精度)
6ES7 331-7PF01-0AB0 8路模擬量輸入,16位,熱電阻
6ES7 331-7PF11-0AB0 8路模擬量輸入,16位,熱電偶
6ES7 332-5HD01-0AB0 模擬量輸出模塊(4路)
6ES7 332-5HB01-0AB0 模擬輸出模塊(2路)
6ES7 332-5HF00-0AB0 模擬輸出模塊(8路)
6ES7 332-7ND02-0AB0 模擬量輸出模塊(4路，15位精度)
6ES7 334-0KE00-0AB0 模擬量輸入(4路RTD)/模擬量輸出（2路）
6ES7 334-0CE01-0AA0 模擬量輸入(4路)/模擬量輸出（2路）
2017年5月，次接觸西門子。聽起來好笑，隨便叫個人也會S7-200是吧。以前只是大概知道，從來沒用過西門子產(chǎn)品，仿西門子的國內(nèi)產(chǎn)品倒是擺弄過一次。因為給美國人做產(chǎn)品，所以一直用AB的PLC。結(jié)果去年開始要進軍歐洲，歐洲客戶的反映是他們習慣用西門子的產(chǎn)品。只好還是學了。
次就是從 S7-1200 + TP1200 Comfort開始的。從淘寶買來東西，接好線，開始學習，翻寫之前的各種程序，研究西門子的*用法，還算順利。零零散散用了3個月時間，個入門階段算是過去了，工作的各種應用，都能實現(xiàn)了。有不少地方，因為博途的特點，學了一些新的考慮方式。我向來對HMI動畫效果是隔外重視的，絕不屈就。所以又自學了用CorelDrawX7制作矢量圖片。有了這個就不用受到Wincc的局限了。PLC和HMI的各種存儲卡買了，也都玩一遍。
期間發(fā)現(xiàn)，西門子支持中心的應用范例，特別好，不僅可以學習如何具體應用，尤其西門子程序員的手法風格頗有啟發(fā)。手冊幫助這些東西是必看的，但都是比較基礎(chǔ)的東西。
去年底偶然大家提起，以后有可能用伺服電機在我們的產(chǎn)品中，以前我沒用過伺服。只好繼續(xù)學習，選擇了V90，看了一些手冊和范例之后，在淘寶訂貨。
伺服驅(qū)動器和電纜先到的，伺服電機和濾波器還得等兩月。我對屏蔽和接地的事情有點擔憂，臥室里沒有地線，就買了一捆6平方地線，從門口總閘盒跑兩路地線到臥室。
賣我電纜的公司提供的電機動力電纜都是國內(nèi)自己組裝的，沒有屏蔽層，只好買編織屏蔽套給電纜套上。編碼器電纜還好是原裝產(chǎn)品有屏蔽。手頭的網(wǎng)線都是普通的，就買來屏蔽6類網(wǎng)線和屏蔽水晶頭，還有電源線都要是屏蔽的。還有雙面導電的銅箔膠帶。一樣一樣買吧，各種都得嘗試。我是打算把手冊中提到的和我知道的所有屏蔽和接地手段全都動手做一遍
看了EPOS的簡單應用，還好不難。就等著電機來貨上手調(diào)試了。
-------------------------------2018-02-07-----------------------------
在淘寶上買了個示波器，想看看EMI。
關(guān)于花錢的問題。只要行動，事情就簡單了，花多了也就習慣了。而且這些器件都不白瞎，如果需要，都可以在工程用上。每個人都會受限于自己的資源平臺約束?；ㄥX提高效率，可以節(jié)約不少歲月的浪費，減少猶豫不決。隨著年紀和經(jīng)歷的變化，如果自己不要求著，很多可能也就擦肩而過了。所以這些體現(xiàn)在瑣碎細節(jié)中的日積月累的選擇，造成的差別其實蠻大的。
----------------------------2018-04-09-----------------------------
今天供貨商總算通知我伺服電機到貨了，剛結(jié)了尾款。整整11個星期，德國訂貨，尼瑪，都靠干了。一個星期后去美國，一去就是兩個月，等回來再繼續(xù)折騰了。訂的是值編碼器的小功率伺服電機，無抱閘，帶鍵。還有個濾波器。
接好線，打開24DCV和220ACV電源，啟動有一小會兒。打開V-Assistant，編碼器自動識別，使能，點動正反轉(zhuǎn)。還行，轉(zhuǎn)得挺順溜。集中看資料是2個月前了，還得重新看一遍。好在EPOS的控制界面并不復雜，編程不是大問題。至于電機本身的工藝應用，這個應該需要很多時間磨合，很多參數(shù)，各種負載情形，要用到得心應手，這才剛剛開始。
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