6ES7221-1BH32-0XB0

SIMATIC S7-1200，數(shù)字輸入 SM 1221，16數(shù)字輸入，24V DC， 灌電流/拉電流

西門子S7-1200系列PLC

SIMATIC S7-1200 具有集成 PROFINET 接口,強(qiáng)大的集成工藝功能和靈活的可擴(kuò)展性等特點(diǎn),為各種工藝任務(wù)提供了簡(jiǎn)單的通信和SIMATIC S7-1200 小型可編程控制器充分滿足于中小型自動(dòng)化的系統(tǒng)需求。在研發(fā)過程中充分考慮了系統(tǒng),控制器,人機(jī)界面和軟件的無縫整合和高效協(xié)調(diào)的需求。SIMATIC S7-1200 系列的問世,標(biāo)志著西門子在原有產(chǎn)品系列基礎(chǔ)上拓展了產(chǎn)品版圖,代表了未來小型可編程控制器的發(fā)展方向,西門子也將一如既往開拓創(chuàng)新,自動(dòng)化潮流。有效的解決方案,尤其滿足多種應(yīng)用中*不同的自動(dòng)化需求。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動(dòng)化設(shè)備有限公司（西門子分銷商）

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西門子S7-1200 緊湊型PLC在當(dāng)前的市場(chǎng)中有著廣泛的應(yīng)用，作為經(jīng)常與SINAMICS G120系列變頻器共同使用的PLC，其USS通信協(xié)議的使用一直在市場(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G120變頻器的通信。

1．控制系統(tǒng)原理和接線圖

下圖是本例中所使用的原理和接線圖。

圖1:控制系統(tǒng)原理和接線圖

2．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G120變頻器的通信。

本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

本例中使用的G120變頻器硬件為：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)

3．軟件需求

1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．組態(tài)

我們通過下述的實(shí)際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和G120變頻器的USS通信。

4. 1 PLC 硬件組態(tài)

首先在Step7 Basic V10.5中建立一個(gè)項(xiàng)目，如圖1所示。

圖2： 新建S7 1200項(xiàng)目

在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241 RS485模塊，如圖2所示。

圖3： S7 1200硬件配置

在CPU的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址，建立PG與PLC的連接，如下圖所示。

圖4： S7 1200 IP地址的設(shè)置

4. 2 G120參數(shù)設(shè)置

變頻器的參數(shù)設(shè)置如下表所示。

表1 ：G120變頻器的參數(shù)設(shè)置

注意：表1中的17，18，19，20 這四項(xiàng)參數(shù)值的設(shè)置必須使PLC的參數(shù)值與變頻器的參數(shù)值相*。而19，20這兩個(gè)參數(shù)值必須設(shè)置成如表1中的值，否則有可能變頻器與S7-1200通信有如下問題：可能不能讀出從變頻器反饋回來的參數(shù)值。

5．USS通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)

5. 1 S7 1200 PLC與G120 通過USS通信的基本原理

S7 1200提供了的USS庫(kù)進(jìn)行USS通信，如下圖所示：

圖5： S7 1200 的USS庫(kù)

        USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊，接受變頻器的信息和控制變頻器的指令都是通過這個(gè)功能快來完成的。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。
        USS_PORT功能塊是S7-1200與變頻器USS通信的接口,主要設(shè)置通信的接口參數(shù)。可在主OB或中斷OB中調(diào)用。
        USS_RPM功能塊是通過USS通信讀取變頻器的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。
        USS_WPM功能塊是通過USS通信設(shè)置變頻器的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷OB中調(diào)用。

這些功能塊與變頻器之間的控制關(guān)系如下圖所示：

圖6： USS 通信功能塊與變頻器的控制關(guān)系

        USS_DRV功能塊通過USS_DRV_DB數(shù)據(jù)塊實(shí)現(xiàn)與USS_PORT功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送，而USS_PORT功能塊是S7-1200 PLC CM1241 RS485模塊與變頻器之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與變頻器的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的。

        每個(gè)S7-1200 CPU多可帶3個(gè)通信模塊，而每個(gè)CM1241 RS485通信模塊多支持16個(gè)變頻器。因此用戶在一個(gè)S7-1200 CPU中多可建立3個(gè)USS網(wǎng)絡(luò)，而每個(gè)USS網(wǎng)絡(luò)多支持16個(gè)變頻器，總共多支持48個(gè)USS變頻器。

5. 2 S7 1200 PLC進(jìn)行USS通信的編程

1．USS通信接口參數(shù)功能塊的編程
USS通信接口參數(shù)功能塊的編程如下圖所示。

圖7： USS通信接口參數(shù)功能塊的編程

USS_PORT功能塊用來處理USS網(wǎng)絡(luò)上的通信，它是S71200 CPU與變頻器的通信借口。每個(gè)CM1241 RS485模塊有且必須有一個(gè)USS_PORT功能塊。

PORT：指的是通過哪個(gè)通信模塊進(jìn)行USS通信。
BAUD：指的是和變頻器進(jìn)行通行的速率。 變頻器的參數(shù)P2010種進(jìn)行設(shè)置。
USS_DB：指的是和變頻器通信時(shí)的USS數(shù)據(jù)塊。每個(gè)通信模塊多可以有16個(gè)USS數(shù)據(jù)塊，每個(gè)CPU多可以有48個(gè)USS數(shù)據(jù)塊，具體的通信情況要和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相。每個(gè)變頻器與S7-1200進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)塊是的。
ERROR：輸出錯(cuò)誤。
STATUS：掃描或初始化的狀態(tài)。
S7-1200 PLC與變頻器的通信是與它本身的掃描周期不同步的，在完成一次與變頻器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多個(gè)掃描。
USS_PORT通信的時(shí)間間隔是S7-1200與變頻器通信所需要的時(shí)間，不同的通信波特率對(duì)應(yīng)的不同的USS_PORT通信間隔時(shí)間。下圖列出了不同的波特率對(duì)應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時(shí)間。

圖8：不同的波特率對(duì)應(yīng)的USS_PORT小通信間隔時(shí)間

        USS_PORT在發(fā)生通信錯(cuò)誤時(shí)，通常進(jìn)行3次嘗試來完成通信事件，那么S7-1200與變頻器通信的時(shí)間就是USS_PORT發(fā)生通信超時(shí)的時(shí)間間隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT與變頻器通信的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)大于小的調(diào)用時(shí)間間隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 協(xié)議庫(kù)默認(rèn)的通信錯(cuò)誤超時(shí)嘗試次數(shù)是2次。
        基于以上的USS_PORT通信時(shí)間的處理，我們建議在循環(huán)中斷OB塊中調(diào)用USS_PORT通信功能塊。在建立循環(huán)中斷OB塊時(shí)，我們可以設(shè)置循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間，以滿足通信的要求。循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置如下圖所示：

圖9：循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置 

2．USS_DRV功能塊的編程
USS_DRV功能塊的編程如下圖所示。

圖10： USS_DRV功能塊的編程

USS_DRV功能塊用來與變頻器進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，從而讀取變頻器的狀態(tài)以及控制變頻器的運(yùn)行。每個(gè)變頻器使用的一個(gè)USS_DRV功能塊，但是同一個(gè)CM1241 RS485模塊的USS網(wǎng)絡(luò)的所有變頻器（多16個(gè)）都使用同一個(gè)USS_DRV_DB。

USS_DRV_DB：變頻器進(jìn)行USS通信的數(shù)據(jù)塊。
RUN：                 DB塊的變頻器啟動(dòng)指令。
OFF2：                 緊急停止，自由停車。 該位為0時(shí)停車。
OFF3：                 快速停車，帶制動(dòng)停車。 該位為0時(shí)停車。
F_ACK：             變頻器故障確認(rèn)。
DIR ：                 變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。
SPEED_SP：       變頻器的速度設(shè)定值。

ERROR：          程序輸出錯(cuò)誤。
RUN_EN：        變頻器運(yùn)行狀態(tài)指示。
D_DIR：           變頻器運(yùn)行方向狀態(tài)指示。
INHIBIT：        變頻器是否被禁止的狀態(tài)指示。
FAULT：           變頻器故障。
SPEED：           變頻器的反饋的實(shí)際速度值。

DRIVE：           變頻器的USS站地址。變頻器參數(shù)P2011設(shè)置。
PZD_LEN：      變頻器的循環(huán)過程字。 變頻器參數(shù)P2012設(shè)置。

注意：變頻器的PKW的長(zhǎng)度在這里是特殊需要注意的，在使用USS通信時(shí)必須是4，如果改成3或者127都將不能讀取反饋回來的過程值。

圖11：USS_RPM功能塊的編程

USS_RPM功能塊用于通過USS通信從變頻器讀取參數(shù)。

REQ：         讀取參數(shù)請(qǐng)求。
DRIVE：     變頻器的USS站地址。
PARAM：   變頻器的參數(shù)代碼。
INDEX：     變頻器的參數(shù)索引代碼
USS_DB：  變頻器進(jìn)行USS通信的數(shù)據(jù)塊。

DONE：     讀取參數(shù)完成。
ERROR：  讀取參數(shù)錯(cuò)誤。
STATUS： 讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。
VALUE：   所讀取的參數(shù)的值。

注意：進(jìn)行讀取參數(shù)功能塊編程時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型一定要正確對(duì)應(yīng)。如果需要設(shè)置變量讀取參數(shù)時(shí)，注意該參數(shù)變量的初始值不能為0，否則容易產(chǎn)生通信錯(cuò)誤。

USS_WPM功能塊的編程如下圖所示。

圖12：USS_WPM功能塊的編程

USS_WPM    功能塊用于通過USS通信設(shè)置變頻器的參數(shù)。
REQ：         讀取參數(shù)請(qǐng)求。
DRIVE：     變頻器的USS站地址。
PARAM：   變頻器的參數(shù)代碼。
INDEX：     變頻器的參數(shù)索引代碼。
EEPROM：把參數(shù)存儲(chǔ)到變頻器的EEPROM。
VALUE：    設(shè)置參數(shù)的值。
USS_DB：   變頻器進(jìn)行USS通信的數(shù)據(jù)塊。

DONE：      讀取參數(shù)完成。
ERROR：   讀取參數(shù)錯(cuò)誤狀態(tài)。
STATUS：  讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。

注意：對(duì)寫入?yún)?shù)功能塊編程時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型一定要正確對(duì)應(yīng)。如果需要設(shè)置變量進(jìn)行寫入?yún)?shù)值時(shí)，注意該參數(shù)變量的初始值不能為0，否則容易產(chǎn)生通信錯(cuò)誤。

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S7-1200系列主機(jī)型號(hào)：

1211C型CPU：6ES7211-1BE31-0XB0（繼電器）；6ES7211-1AE31-0XB0（晶體管）

            6ES7211-1HE31-0XB0（繼電器）

1212C型CPU：6ES7212-1BE31-0XB0（繼電器）；6ES7212-1AE31-0XB0（晶體管）

            6ES7212-1HE31-0XB0（繼電器）

1214C型CPU：6ES7214-1BG31-0XB0（繼電器）；6ES7214-1AG31-0XB0（晶體管）

            6ES7214-1HG31-0XB0（繼電器）

1215C型CPU：6ES7215-1BG31-0XB0（繼電器）；6ES7215-1AG31-0XB0（晶體管）

            6ES7215-1HG31-0XB0（繼電器）

標(biāo)配:

1以太網(wǎng)口2路模擬量輸入（電壓型）

4軸100kHz脈沖輸出(晶體管型)

1215C型帶2路模擬量輸出（電壓型）

S7-1200系列可用擴(kuò)展型號(hào)：

數(shù)字量：

6ES7221-1BF30-0XB0（8點(diǎn)輸入）；6ES7221-1BH30-0XB0（16點(diǎn)輸）

6ES7222-1XF30-0XB0（8個(gè)切換繼電器）；6ES7222-1HF30-0XB0（8點(diǎn)繼電器輸出）

6ES7222-1BF30-0XB0（8點(diǎn)晶體管輸出）；6ES7222-1HH30-0XB0（16點(diǎn)繼電器輸出）

6ES7222-1BH30-0XB0（16點(diǎn)晶體管輸出）；6ES7223-1PH30-0XB0（8點(diǎn)輸入/8點(diǎn)繼電器輸出）

6ES7223-1BH30-0XB0（8點(diǎn)輸入/8點(diǎn)晶體管輸出）：

6ES7223-1PL30-0XB0（16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)繼電器輸出）

6ES7223-1BL30-0XB0（16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)晶體管輸出）

6ES7223-1QH30-0XB0（8點(diǎn)輸入（AC）/8點(diǎn)繼電器輸出）

模擬量：

6ES7231-4HD30-0XB0（4路模擬量輸入）；6ES7231-4HF30-0XB0（8路模擬量輸入）

6ES7232-4HB30-0XB0（2路模擬量輸出）；6ES7232-4HD30-0XB0（4路模擬量輸出）

6ES7234-4HE30-0XB0（4路模擬量輸入/2路模擬量輸出）

6ES7231-5ND30-0XB0（4路熱電阻溫度輸入）；6ES7231-5PD30-0XB0（4路熱電阻溫度輸入）

6ES7231-5QD30-0XB0（4路熱電偶溫度輸入）；6ES7231-5PF30-0XB0（8路熱電阻溫度輸入）

6ES7231-5QF30-0XB0（8路熱電偶溫度輸入）

信號(hào)板數(shù)字量：

6ES7221-3BD30-0XB0（DC 200kHz，4點(diǎn)輸入）；6ES7221-3AD30-0XB0（DC 200kHz，4點(diǎn)輸入）

6ES7223-0BD30-0XB0（2點(diǎn)輸入/2點(diǎn)輸出）

6ES7222-1BD30-0XB0（DC 200kHz，4點(diǎn)輸出，0.1A）

6ES7222-1AD30-0XB0（DC 200kHz，4點(diǎn)輸出，0.1A）

6ES7223-3BD30-0XB0（2點(diǎn)24V輸入/2點(diǎn)24V輸出，0.1A）

6ES7223-3AD30-0XB0（2點(diǎn)5V輸入/2點(diǎn)5V輸出，0.1A）

信號(hào)板模擬量：

6ES7231-4HA30-0XB0（1路模擬量輸入）；6ES7232-4HA30-0XB0（1路模擬量輸出）

6ES7231-5PA30-0XB0（1路熱電阻溫度輸入）；6ES7231-5QA30-0XB0（1路熱電偶溫度輸入）

通訊板：

6ES7241-1CH31-0XB0（RS485/422）；6ES7241-1AH30-0XB0（RS232）

6ES7241-1CH30-1XB0（RS485）

通訊模塊：

6GK7243-5DX30-0XE0（Profibus-DP主站模塊）

6GK7242-5DX30-0XE0（Profibus-DP從站模塊）；6GK7242-7KX30-0XE0（GPRS模塊）

TS模塊：

6ES7972-0EB00-0XA0（TS Adapter IE Basic）；6ES7972-0MM00-0XA0（TS Module Modem）

6ES7972-0MD00-0XA0（TS Module ISDN）；6ES7972-0MS00-0XA0（TS Module RS232）

模擬器：

6ES7274 1XH30 0XA0（1214C模擬器（14位）

6ES7274 1XF30 0XA0（1211C/1212C模擬器（8位））

存儲(chǔ)卡：

6ES7954-8LB01-0AA0（SIMATIC MC 2MB）；6ES7954-8LE01-0AA0（SIMATIC MC 12MB）

6ES7954-8LF01-0AA0（SIMATIC MC 24MB）

其他：

6EP1332-1SH71（PM 1207，DC24V，2.5 CPU電源）

6ES7290-6AA30-0XA0（I/O擴(kuò)展電纜，2米）；6ES7297-0AX30-0XA0（S7-1200電池板）

6ES7298-2DS23-0XA0（SIMATIC/SINAMICS V60接線電纜）

6GK7277-1AA10-0AA0（CSM 1277以太網(wǎng)交換機(jī)，4端口）

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流程六：6、我公司財(cái)務(wù)查到款后，業(yè)務(wù)員安排發(fā)貨并通知客戶跟蹤運(yùn)單