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西門子IPC347D工控機 西門子IPC347D工控機
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西門子數(shù)控伺服系統(tǒng)：802C S、802D SL、810D DE、820D SL、840C CE、840D DE、840D SL、840Di SL、S120數(shù) 控 系 統(tǒng)、數(shù) 控 伺 服 驅(qū) 動 模 塊、控制 模 塊、電 源模 塊、備 品 備 件 等。
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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(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）
? 采用單主站的“主－從”訪問機制
? 每個網(wǎng)絡(luò)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(yīng)。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(yīng)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(yīng)。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(yīng)。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(yīng)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)。控制參數(shù)按設(shè)定好的固定格式在主、從站之間對應(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(yīng)具體的需要。但是，在用于與控制器通信的自動控制任務(wù)時，網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(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(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)多 16 個MM440，總共支持 48 個 USS MM440。各 USS 網(wǎng)絡(luò)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(luò)需要三個數(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 電纜的紅色導線B 即 RS 485 信號 +，此信號應(yīng)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(yīng)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(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(yīng)當壓入端子 29；綠色芯線應(yīng)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(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(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(luò)上的反射信號。一個完善的總線型網(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(luò)，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。
CPU
6ES7211-0AA23-0B0 CPU221 DC/DC/DC,6輸入/4輸出
6ES7211-0BA23-0B0 CPU221 繼電器輸出,6輸入/4輸出
6ES7212-1AB23-0B8 CPU222 DC/DC/DC,8輸入/6輸出
6ES7212-1BB23-0B8 CPU222 繼電器輸出,8輸入/6輸出
6ES7214-1AD23-0B8 CPU224 DC/DC/DC,14輸入/10輸出
6ES7214-1BD23-0B8 CPU224 繼電器輸出,14輸入/10輸出
6ES7214-2AD23-0B8 CPU224XP DC/DC/DC,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7214-2BD23-0B8 CPU224XP 繼電器輸出,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7216-2AD23-0B8 CPU226 DC/DC/DC,24輸入/16輸出
6ES7216-2BD23-0B8 CPU226 繼電器輸出,24輸入/16輸出
擴展模塊
6ES7 221-1BH22-0A8 EM221 16入 24VDC，開關(guān)量
6ES7 221-1BF22-0A8 EM221 8入 24VDC，開關(guān)量
6ES7 221-1EF22-0A0 EM221 8入 120/230VAC，開關(guān)量
6ES7 222-1BF22-0A8 EM222 8出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 222-1EF22-0A0 EM222 8出 120V/230VAC，0.5A 開關(guān)量
6ES7 222-1HF22-0A8 EM222 8出 繼電器
6ES7 222-1BD22-0A0 EM222 4出 24VDC 固態(tài)－MOSFET
6ES7 222-1HD22-0A0 EM222 4出 繼電器 干觸點
6ES7 223-1BF22-0A8 EM223 4入/4出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1HF22-0A8 EM223 4入 24VDC/4出 繼電器
6ES7 223-1BH22-0A8 EM223 8入/8出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1PH22-0A8 EM223 8入 24VDC/8出 繼電器
6ES7 223-1BL22-0A8 EM223 16入/16出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1PL22-0A8 EM223 16入 24VDC/16出 繼電器
6ES7 223-1BM22-0A8 EM223 32入/32出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1PM22-0A8 EM223 32入 24VDC/32出 繼電器
6ES7 231-0HC22-0A8 EM231 4入*12位精度，模擬量
6ES7 231-7PB22-0A8 EM231 2入*熱電阻，模擬量
6ES7 231-7PD22-0A8 EM231 4入*熱電偶，模擬量
6ES7 232-0HB22-0A8 EM232 2出*12位精度，模擬量
6ES7 235-0KD22-0A8 EM235 4入/1出*12位精度，模擬量
6ES7 277-0AA22-0A0 EM277 PROFIBUS-DP接口模塊
6GK7 243-2AX01-0A0 CP243-2 AS-i接口模塊
6ES7 253-1AA22-0A0 EM253 位控模塊
6ES7 241-1AA22-0A0 EM241 調(diào)制解調(diào)器模塊
6GK7 243-1EX00-0E0 CP243-1工業(yè)以太網(wǎng)模塊
6GK7 243-1GX00-0E0 CP243-1IT 工業(yè)以太網(wǎng)模塊
化工儀器網(wǎng)