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CPU單元設(shè)計(jì)
集成的24V負(fù)載電源:可鐘連接到傳感器和變送器(執(zhí)行器),CPU 221,222具有180mA輸出, CPU 224,CPU 224XP,CPU 226分別輸出280,400mA?捎米髫(fù)載電源。
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不同的設(shè)備類型
CPU 221~226各有2種類型CPU,具有不同的電源電壓和控制電壓。
本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)
CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn),CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn),CPU 224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn),CPU 224XP具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn),CPU 226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。
本機(jī)模擬量輸入/輸出點(diǎn)
CPU 224XP具有2個(gè)輸入點(diǎn),1個(gè)輸出點(diǎn)。
中斷輸入
允許以極快的速度對(duì)過程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。
高速計(jì)數(shù)器
-CPU 221/222
4個(gè)高速計(jì)數(shù)器(30KHz),可編程并具有復(fù)位輸入,2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同樹加、減計(jì)數(shù),可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器
-CPU 224/224XP/226
6個(gè)高速計(jì)數(shù)器(30KHz),具有CPU 221/222相同的功能。
模擬電位器
CPU 221/222 1個(gè)
CPU 224/224XP/226 2個(gè)
2路高頻率脈沖輸出(最大20KHz),用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘
例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記,記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^程進(jìn)行時(shí)間控制。
EEPROM存儲(chǔ)器模塊(選件)
可作為修改與拷貝程序的快速工具(無需編程器),并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。
西門子CPU222
本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通衍力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。
西門子CPU224
本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊,最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通衍力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。
西門子CPU224XP
本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn),2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn),可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊,最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器(100KHz),2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出,2個(gè)RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通衍力。本機(jī)還新增多種功能,如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性,自整定PID功能,線性斜坡脈沖指令,診斷LED,數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。
西門子CPU226
本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊,最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通衍力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng),具有更多的輸入/輸出點(diǎn),更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力,更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。
200系列CPU
BCD碼用于PLC的輸入、輸出,例如數(shù)碼管顯示,撥碼開關(guān)輸入,日期、時(shí)間的輸入、輸出。
應(yīng)該是當(dāng)時(shí)的臨殊決方案,現(xiàn)在的應(yīng)用越來越少了,未來估計(jì)會(huì)更少。
答:撥碼開關(guān)用得越來越少了,電梯的數(shù)碼管顯示還是需要BCD碼的,時(shí)間日期的顯示、輸入要要用BCD碼,BCD碼是二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù),PLC用十進(jìn)制數(shù)和用戶交流就需要BCD碼。BCD碼不會(huì)消亡。
8段碼數(shù)字顯示管都是用BCD碼顯示的。PLC中有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換程序,非常方便。
現(xiàn)在用屏非常多,一般不用數(shù)碼顯示管了。需要占PLC 4個(gè)輸出點(diǎn)。
電梯的樓層就是用數(shù)碼管顯示的,誰見過用屏顯示樓層的嗎?所以還是有不一般的情況。
使用BCD碼比整數(shù)的優(yōu)勢(shì)在哪呢?
以電梯的樓層顯示為例,需要用指令將PLC內(nèi)部的二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為兩位BCD碼(一個(gè)字節(jié)),然后將這兩位BCD碼(每一位用4位二進(jìn)制數(shù)表示)分別送給兩個(gè)數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng)鞋。沒BCD碼就干不了這件事。
lsy9202:BCD碼用于操作硬件,而硬件就是電路,電路是只能識(shí)別0和1的二進(jìn)制數(shù)的,所以整數(shù)123想讓電路認(rèn)識(shí)就要轉(zhuǎn)換為BCD碼W#16#123=2#0000_0001_0010_0011
這是什么理論?電路只能識(shí)別0和1,那關(guān)BCD碼*事?難道你的顯樹和顯卡通信時(shí)也都是BCD碼?
答:“BCD碼用于操作硬件”這個(gè)說法不準(zhǔn)確,準(zhǔn)確一點(diǎn)說,BCD碼用于輸入(例如撥碼開關(guān))、輸出設(shè)備(例如數(shù)碼管),它們是和人打交道的,輸入的和顯示的都是十進(jìn)制數(shù)。但是通過這些設(shè)備不能鐘輸入和顯示十進(jìn)制數(shù),所以要用BCD碼。BCD碼就是每一位用4位二進(jìn)制數(shù)表示的十進(jìn)制數(shù),例如要輸入十進(jìn)制數(shù)123,撥碼開關(guān)提供給PLC的BCD碼為W#16#123=2#0001_0010_0011,PLC就可以用12個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)來接收了?梢杂弥噶顚CD碼轉(zhuǎn)換為整數(shù)。
(1)格雷碼轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換指令 這類指令有2毯GRY (FNC170)和GBIN (FNC171),常用于處理光電碼盤編碼盤的數(shù)據(jù)。(D)GRN(P)指令的功能是將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼,(D)GBIn(P)指令則是GRY的逆變換。如圖3-89所示,GRY指令是將源操作數(shù)[S.]中的二進(jìn)制數(shù)變成格雷碼放入目標(biāo)操作數(shù)[D.]中,而GBIN指令與其相反。它們的源操作數(shù)可取任意數(shù)據(jù)格式,目標(biāo)操作數(shù)為KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。、16位操作時(shí)占5個(gè)程序步,32位操作時(shí)占9個(gè)程序步。
圖 格雷碼轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換指令的使用
(2)模擬量模塊讀寫指令 這類指令有2毯RD3A (FNC176)和WR3A (FNC177),其功能是對(duì)FXON-3A模擬量模塊輸入值讀取和對(duì)模塊寫入數(shù)字值。如圖3-90所示,[m1.]為特殊模塊號(hào)K0~K7,[m2.]為模擬量輸入通道K1或K2,[D.]為保存讀取的數(shù)據(jù),[S.]為指定寫入模擬量模塊的數(shù)字值。指令均為16位操作,占7個(gè)程序步。
圖 模擬量模塊讀寫指令的使用
1. 概述
通常情況下,要實(shí)現(xiàn)HMI設(shè)備與V20變頻器的通訊,需要一個(gè)支持USS通訊或MODBUS通訊的PLC,比如S7-200系列PLC。其通訊電纜連接如圖1所示。PLC的一個(gè)通訊端口與觸摸屏連接,可以采用PPI協(xié)議通訊。PLC的另一個(gè)通訊端口與V20的RS485通訊端口連接,采用MODBUS協(xié)議通訊,PLC上編寫MODBUS主站程序,V20為從站。

圖1 觸摸屏通過PLC與V20變頻器通訊
如果只需要對(duì)V2O變頻器做簡(jiǎn)單的運(yùn)行控制和變量監(jiān)視,那么上述配置中PLC的作用僅為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。這種情況下,觸摸屏直接和V20變頻器通訊,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控功能,而且可以少用一個(gè)PLC,節(jié)省成本。采用西門子的SMART LINE系列觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)與V20變頻器直接通訊的功能。通訊電纜連接如圖2所示。SMART LINE觸摸屏作為MODBUS主站,V20為從站。

圖2 觸摸屏直接與V20變頻器通訊
2. 硬件設(shè)備及其安裝
下面用一個(gè)實(shí)例來介紹Smart Line觸摸屏與一臺(tái)V20變頻器通過MODBUS通訊的實(shí)現(xiàn)方法。該例子中用到的主要硬件設(shè)備如表1所示,觸摸屏組態(tài)軟件為WinCC Flexible 2008 SP4 China。
表1 示例主要硬件設(shè)備
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名稱
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訂貨號(hào)
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數(shù)量
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說明
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觸摸屏
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6AV6648-0BE11-3AX0
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1
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Smart 1000 IE
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24V電源
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6EP1332-1SH51
|
1
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DC24V/4A
|
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變頻器
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6SL3210-5BE17-5UV0
|
1
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V20 變頻器 0.75kW
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電機(jī)
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1LA9060-4KA10-Z
|
1
|
1LA9 電機(jī) 0.12kW
|
硬件安裝步驟如下:
1)將變頻器、電機(jī)、觸摸屏固定在安裝工位上。
2)連接變頻器到電機(jī)的動(dòng)力電纜和接地電纜。
3)連接供電電源到變頻器的動(dòng)力電纜和接地電纜。
4)連接變頻器和觸摸屏的RS485通訊電纜。觸摸屏RS485的9針接口與 V20端子對(duì)應(yīng)關(guān)系:3對(duì)應(yīng)P+,8對(duì)應(yīng)N-。
5)連接24V直流電源的交流進(jìn)線電纜和到觸摸屏的直流供電電纜。
3. V20變頻器參數(shù)設(shè)置
V20變頻器要采用MODBUS通訊,可以做如下設(shè)置:
1)變頻器恢復(fù)出廠參數(shù):
P0010=30
P0970=21
2)變頻器快速調(diào)試,選擇Cn011-MODBUS通訊連接宏:
a)設(shè)置電網(wǎng)頻率和功率單位
b)輸入電機(jī)銘牌參數(shù)
c)選擇連接宏Cn011-MODBUS通訊
d)選擇應(yīng)用宏AP000
Cn011連接宏對(duì)應(yīng)參數(shù)如表2所示。
表2 Cn011對(duì)應(yīng)參數(shù)設(shè)置
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參數(shù)
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描述
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工廠缺省值
|
Cn011默認(rèn)值
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備注
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P0700[0]
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選擇命令源
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1
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5
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RS485為命令源
|
|
P1000[0]
|
選擇速度給定
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1
|
5
|
RS485為速度設(shè)定值
|
|
P2023[0]
|
RS485協(xié)議選擇
|
1
|
2
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MODBUS RTU協(xié)議
|
|
P2010[0]
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USS/MODBUS波特率
|
8
|
6
|
波特率為9600bps
|
|
P2021[0]
|
MODBUS地址
|
1
|
1
|
變頻器MODBUS地址為1
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|
P2022[0]
|
MODBUS應(yīng)答超時(shí)時(shí)間
|
1000
|
1000
|
向主站發(fā)回應(yīng)答的最大時(shí)間
|
|
P2014[0]
|
USS/MODBUS報(bào)文間斷時(shí)間
|
2000
|
100
|
監(jiān)控報(bào)文間斷時(shí)間
|
3)修改MODBUS通訊參數(shù),其它參數(shù)為Cn011連接宏默認(rèn)參數(shù):
P2014[0]=0 不監(jiān)控報(bào)文間隔時(shí)間,否則可能會(huì)報(bào)F72故障
P2021[0]=3 MODBUS設(shè)備地址為3(與觸摸屏組態(tài)軟件中設(shè)置的從站地址一致)
4. 觸摸屏組態(tài)
在WinCC Flexible 2008 SP4 China軟件中組態(tài)Smart 1000 IE觸摸屏。詳細(xì)步驟如下:
1)創(chuàng)建項(xiàng)目。
創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目,如圖3所示。

圖3 創(chuàng)建空項(xiàng)目
選擇觸摸屏設(shè)備為Smart 1000 IE,如圖4所示。

圖4 選擇Smart 1000 IE觸摸屏
2)設(shè)置連接。
在連接畫面中新建一個(gè)連接,相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下:
通訊驅(qū)動(dòng)程序:Modicon MODBUS
類型:RS485西門子6ES7211-0BA23-0XB0
波特率:9600
奇偶校驗(yàn):偶
數(shù)據(jù)位:8
停止位:1
組幀:RTU Standard
CPU類型:984
從站地址:3
連接設(shè)置如圖5所示。

圖5 連接設(shè)置
3)添加變量。
添加與變頻器監(jiān)控相關(guān)的10個(gè)變量,如表3所示。
表3 變量列表
|
變量名
|
MODBUS寄存器地址
|
說明
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CtrlWord1
|
40100
|
控制字1
|
|
SetPoint
|
40101
|
速度設(shè)定值
|
|
StsWord1
|
40110
|
狀態(tài)字1
|
|
Feedback
|
40111
|
速度實(shí)際值
|
|
ActFreq
|
40342
|
頻率實(shí)際值
|
|
OutpVoltage
|
40343
|
輸出電壓
|
|
DCVol
|
40344
|
直流電壓
|
|
OutpCurrent
|
40345
|
輸出電流
|
|
OutpTorque
|
40346
|
輸出轉(zhuǎn)矩
|
|
OutpPower
|
40347
|
輸出功率
|
變量地址參照V20變頻器操作手冊(cè),添加完成后的變量畫面如圖6所示。

圖6 添加變量
速度設(shè)定值變量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉(zhuǎn)速,此處采用變量的線性轉(zhuǎn)換屬性,將-16384對(duì)應(yīng)-1500,+16384對(duì)應(yīng)+1500,如圖7所示。再采用變量的限制值屬性,將變量的輸入值限制在-1600和+1600之間,如果超出該限制值的范圍,則輸入不起作用。如圖8所示。

圖7 速度設(shè)定值變量線性轉(zhuǎn)換

圖8 速度設(shè)定值變量限制值
速度反饋值變量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉(zhuǎn)速,此處也采用變量的線性轉(zhuǎn)換屬性,將-16384對(duì)應(yīng)-1500,+16384對(duì)應(yīng)+1500,如圖9所示。注意,圖9和圖7所示的線性轉(zhuǎn)換是一致的。

圖9 速度反饋值變量線性轉(zhuǎn)換
4)添加畫面。
項(xiàng)目生成時(shí)已經(jīng)有一個(gè)模板和一個(gè)畫面,此例僅用到一個(gè)畫面。修改畫面的名字為V20_Monitor,如圖10所示。

圖10 編輯之前的畫面V20_Monitor
5)編輯模板。
模板中的對(duì)象在選擇使用模板的畫面中會(huì)顯示出來,此處把西門子的LOGO和退出Runtime的按鈕放置在模板中,如圖11所示。

圖11 編輯模板
然后在按鈕的事件屬性中添加函數(shù)。在按鈕STOP RT事件屬性的單擊事件下添加StopRuntime函數(shù),如圖12所示。

圖12 退出運(yùn)行畫面按鈕事件設(shè)置
6)編輯畫面。
在V20_Monitor畫面中放置IO域、文本域、按鈕、棒圖、圓形等對(duì)象。在文本域中輸入相應(yīng)的文本,設(shè)置字號(hào)、顏色等,將相關(guān)對(duì)象分類排列整齊,完成后的V20_Monitor畫面如圖13所示。

圖13編輯完成的畫面V20_Monitor
給10個(gè)IO域分別連接10個(gè)變量。
其中控制字1和狀態(tài)字1采用16進(jìn)制顯示,控制字1類型模式為輸入/輸出,狀態(tài)字1類型模式為輸出,如圖14所示。

圖14 控制字1對(duì)應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置
轉(zhuǎn)速設(shè)定、實(shí)際轉(zhuǎn)速、輸出電壓、直流電壓采用帶符號(hào)整數(shù)顯示,轉(zhuǎn)速設(shè)定類型模式為輸入/輸出,其它三個(gè)變量類型模式為輸出,如圖15所示。

圖15 實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置
輸出頻率、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率采用帶符號(hào)整數(shù)顯示,并移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)2位,類型模式為輸出,如圖16所示。此處移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)2位的作用是將通訊接收到的值除以100并顯示在觸摸屏上,這樣做的理由是V20變頻器在發(fā)送這些值時(shí)將實(shí)際值乘了100。

圖16 輸出電流對(duì)應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置
除了用IO域來顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速的數(shù)值外,還采用棒圖這種圖形化的形式來顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速,編輯完成的棒圖外觀如圖17所示。

圖17 編輯完成的棒圖外觀
設(shè)置棒圖的常規(guī)屬性,其中連接變量為Feedback,最大值設(shè)為2000,最小值設(shè)為-2000,如圖18所示。

圖18 棒圖常規(guī)屬性設(shè)置
設(shè)置棒圖的外觀,如圖19所示。

圖19 棒圖外觀屬性設(shè)置
設(shè)置棒圖刻度,如圖20所示。

圖20 棒圖刻度屬性設(shè)置
運(yùn)行指示燈用來指示變頻器是否處于運(yùn)行狀態(tài),連接變量為StsWord1的第2位,運(yùn)行時(shí)顯示綠色,非運(yùn)行時(shí)顯示白色。其外觀動(dòng)畫設(shè)置如圖21所示。

圖21 運(yùn)行指示及其外觀動(dòng)畫設(shè)置
反轉(zhuǎn)指示燈用來指示變頻器是否處于反轉(zhuǎn)狀態(tài),連接變量為StsWord1的第14位,反轉(zhuǎn)時(shí)顯示綠色,非反轉(zhuǎn)時(shí)顯示白色。其外觀動(dòng)畫設(shè)置如圖22所示。

圖22 反轉(zhuǎn)指示及其外觀動(dòng)畫設(shè)置
故障指示燈用來指示變頻器是否處于故障狀態(tài),連接變量為StsWord1的第3位,故障時(shí)顯示紅色,非故障時(shí)顯示綠色。其外觀動(dòng)畫設(shè)置如圖23所示。

圖23 故障指示及其外觀動(dòng)畫設(shè)置
接著設(shè)置4個(gè)按鈕的功能,此處在按鈕的單擊事件下添加不同的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同的功能。
啟動(dòng)按鈕:添加SetValue函數(shù),變量為CtrlWord1,值為1150(16進(jìn)制047E)。再添加SetBitInTag函數(shù),變量仍為CtrlWord1,位為0,如圖24所示。每次按下啟動(dòng)按鈕,觸摸屏將先發(fā)送047E,再發(fā)送047F給V20變頻器,實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)功能。

圖24 啟動(dòng)按鈕事件設(shè)置
停止按鈕:添加ResetBitInTag函數(shù),變量為CtrlWord1,位為0,如圖25所示。每次按下停止按鈕,控制字1的第0位將被復(fù)位為0,觸摸屏將發(fā)送047E給V20變頻器,實(shí)現(xiàn)OFF1停車功能。

圖25 停止按鈕事件設(shè)置
反向按鈕:添加InvertBitInTag函數(shù),變量為CtrlWord1,位為11,如圖26所示。每次按下反向按鈕,控制字1的第11位將做非運(yùn)算,觸摸屏將相應(yīng)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)指令發(fā)送給V20變頻器,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向反向功能。

圖26 反向按鈕事件設(shè)置
故障確認(rèn)按鈕:添加SetBitInTag函數(shù),變量為CtrlWord1,位為7。再添加ResetBitInTag函數(shù),變量仍為CtrlWord1,位為7,如圖27所示。每次按下故障確認(rèn)按鈕,觸摸屏將先發(fā)送1狀態(tài)的故障確認(rèn)位,再發(fā)送0狀態(tài)的故障確認(rèn)位給V20變頻器,給故障確認(rèn)位一個(gè)上升沿,實(shí)現(xiàn)故障確認(rèn)功能。

圖27 故障確認(rèn)按鈕事件設(shè)置
5. 系統(tǒng)運(yùn)行效果
完成上述步驟之后,下載組態(tài)程序至觸摸屏中。實(shí)際運(yùn)行效果證明:SMART LINE觸摸屏與V20變頻器通訊正常,觸摸屏可以通過四個(gè)按鈕控制變頻器運(yùn)行、停止、反向以及故障確認(rèn);變頻器相關(guān)變量和狀態(tài)可以在觸摸屏上正確顯示。變頻器運(yùn)行時(shí)觸摸屏顯示畫面如圖28所示。

圖28 變頻器運(yùn)行時(shí)觸摸屏顯示畫面
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