西門子模擬量輸入輸出模塊6ES7334-0CE01-0AA0

上海楚控自動化設(shè)備有限公司是西門子的合作伙伴，公司主要從事工業(yè)自動化產(chǎn)品的集成,銷售各維修。 致力于為您提供在食品、化工、水泥、電力、環(huán)保等領(lǐng)域的電氣及自動化技術(shù)的完整解決方案，包括自動化產(chǎn)品及系統(tǒng)、工程項目執(zhí)行及管理、主要過程控制領(lǐng)域技術(shù)支持，以及的售后服務(wù)、培訓(xùn)等。

line;color:#333333;"> 1. 概述
         通常情況下，要實現(xiàn)HMI設(shè)備與V20變頻器的通訊，需要一個支持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。

line;color:#333333;">

圖1 觸摸屏通過PLC與V20變頻器通訊

line;color:#333333;">          如果只需要對V2O變頻器做簡單的運行控制和變量監(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。

line;color:#333333;">
圖2 觸摸屏直接與V20變頻器通訊

line;color:#333333;"> 2. 硬件設(shè)備及其安裝
        下面用一個實例來介紹Smart Line觸摸屏與一臺V20變頻器通過MODBUS通訊的實現(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。

line;color:#333333;"> 表1 示例主要硬件設(shè)備bOU

line;color:#333333;">  

line;color:#333333;">          硬件安裝步驟如下：
1）將變頻器、電機、觸摸屏固定在安裝工位上。
2）連接變頻器到電機的動力電纜和接地電纜。
3）連接供電電源到變頻器的動力電纜和接地電纜。
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端子對應(yīng)關(guān)系：3對應(yīng)P+，8對應(yīng)N-。
5）連接24V直流電源的交流進線電纜和到觸摸屏的直流供電電纜。

line;color:#333333;"> 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：

line;color:#333333;"> 表2 Cn011對應(yīng)參數(shù)設(shè)置

line;color:#333333;">  

line;color:#333333;"> 3）修改MODBUS通訊參數(shù)，其它參數(shù)為Cn011連接宏默認參數(shù)：
P2014[0]=0 不監(jiān)控報文間隔時間，否則可能會報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）

line;color:#333333;"> 4. 觸摸屏組態(tài)bOU
        在WinCC Flexible 2008 SP4 China軟件中組態(tài)Smart 1000 IE觸摸屏。詳細步驟如下：
1）創(chuàng)建項目。
        創(chuàng)建一個空項目，如圖3所示。

line;color:#333333;">
圖3 創(chuàng)建空項目

line;color:#333333;">         選擇觸摸屏設(shè)備為Smart 1000 IE，如圖4所示。

line;color:#333333;">
圖4 選擇Smart 1000 IE觸摸屏

line;color:#333333;"> 2）設(shè)置連接。
        在連接畫面中新建一個連接，相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：
通訊驅(qū)動程序：Modicon 
        連接設(shè)置如圖5所示。

line;color:#333333;">
圖5 連接設(shè)置

line;color:#333333;"> 3）添加變量。
        添加與變頻器監(jiān)控相關(guān)的10個變量，如表3所示。

line;color:#333333;"> 表3 變量列表

line;color:#333333;">         變量地址參照V20變頻器操作手冊，添加完成后的變量畫面如圖6所示。

line;color:#333333;">
圖6 添加變量

line;color:#333333;">          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對應(yīng)-1500，+16384對應(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，如果出該限制值的范圍，則輸入不起作用。如圖8所示。

line;color:#333333;">
圖7 速度設(shè)定值變量線性轉(zhuǎn)換

line;color:#333333;">
圖8 速度設(shè)定值變量限制值

line;color:#333333;">         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對應(yīng)-1500，+16384對應(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

line;color:#333333;">
圖9 速度反饋值變量線性轉(zhuǎn)換

line;color:#333333;"> 4）添加畫面。
        項目生成時已經(jīng)有一個模板和一個畫面，此例僅用到一個畫面。修改畫面的名字為V20_Monitor，如圖10所示。

line;color:#333333;">
圖10 編輯之前的畫面V20_

line;color:#333333;"> 5）編輯模板。
        模板中的對象在選擇使用模板的畫面中會顯示出來，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。

line;color:#333333;">
圖11 編輯模板

line;color:#333333;">          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。

line;color:#333333;">
圖12 退出運行畫面按鈕事件設(shè)置

line;color:#333333;"> 6）編輯畫面。
        在V20_Monitor畫面中放置IO域、文本域、按鈕、棒圖、圓形等對象。在文本域中輸入相應(yīng)的文本，設(shè)置字號、顏色等，將相關(guān)對象分類排列整齊，完成后的V20_Monitor畫面如圖13所示。

line;color:#333333;">
圖13編輯完成的畫面V20_

line;color:#333333;">         給10個IO域分別連接10個變量。

line;color:#333333;">         其中控制字1和狀態(tài)字1采用16進制顯示，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。

line;color:#333333;">
圖14 控制字1對應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置

line;color:#333333;">          轉(zhuǎn)速設(shè)定、實際轉(zhuǎn)速、輸出電壓、直流電壓采用帶符號整數(shù)顯示，轉(zhuǎn)速設(shè)定類型模式為輸入/輸出，其它三個變量類型模式為輸出，如圖15所示。

line;color:#333333;">
圖15 實際轉(zhuǎn)速對應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置

line;color:#333333;">          輸出頻率、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率采用帶符號整數(shù)顯示，并移動小數(shù)點2位，類型模式為輸出，如圖16所示。此處移動小數(shù)點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)送這些值時將實際值乘了100。

line;color:#333333;">
圖16 輸出電流對應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置

line;color:#333333;">          除了用IO域來顯示實際轉(zhuǎn)速的數(shù)值外，還采用棒圖這種圖形化的形式來顯示實際轉(zhuǎn)速，編輯完成的棒圖外觀如圖17所示。

line;color:#333333;">
圖17 編輯完成的棒圖外觀

line;color:#333333;">          設(shè)置棒圖的常規(guī)屬性，其中連接變量為Feedback，大值設(shè)為2000，小值設(shè)為-2000，如圖18所示。

line;color:#333333;">
圖18 棒圖常規(guī)屬性設(shè)置

line;color:#333333;">          設(shè)置棒圖的外觀，如圖19所示。

line;color:#333333;">
圖19 棒圖外觀屬性設(shè)置

line;color:#333333;">          設(shè)置棒圖刻度，如圖20所示。

line;color:#333333;">
圖20 棒圖刻度屬性設(shè)置

line;color:#333333;">           運行指示燈用來指示變頻器是否處于運行狀態(tài)，連接變量為StsWord1的第2位，運行時顯示綠色，非運行時顯示白色。其外觀動畫設(shè)置如圖21所示。

line;color:#333333;">
圖21 運行指示及其外觀動畫設(shè)置

line;color:#333333;">          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)時顯示綠色，非反轉(zhuǎn)時顯示白色。其外觀動畫設(shè)置如圖22所示

line;color:#333333;">
圖22 反轉(zhuǎn)指示及其外觀動畫設(shè)置

line;color:#333333;">          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，故障時顯示紅色，非故障時顯示綠色。其外觀動畫設(shè)置如圖23所示。

line;color:#333333;">
圖23 故障指示及其外觀動畫設(shè)置

line;color:#333333;">          接著設(shè)置4個按鈕的功能，此處在按鈕的單擊事件下添加不同的函數(shù)來實現(xiàn)不同的功能。
啟動按鈕：添加SetValue函數(shù)，變量為CtrlWord1，值為1150（16進制047E）。再添加SetBitInTag函數(shù)，變量仍為CtrlWord1，位為0，如圖24所示。每次按下啟動按鈕，觸摸屏將先發(fā)送047E，再發(fā)送047F給V20變頻器，實現(xiàn)啟動功能。

line;color:#333333;">
圖24 啟動按鈕事件設(shè)置bOU

line;color:#333333;">           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，實現(xiàn)OFF1停車功能。

line;color:#333333;">
圖25 停止按鈕事件設(shè)置bOU

line;color:#333333;">         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，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向反向功能。

line;color:#333333;">
圖26 反向按鈕事件設(shè)置

line;color:#333333;">          故障確認按鈕：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。每次按下故障確認按鈕，觸摸屏將先發(fā)送1狀態(tài)的故障確認位，再發(fā)送0狀態(tài)的故障確認位給V20變頻器，給故障確認位一個上升沿，實現(xiàn)故障確認功能。

line;color:#333333;">
圖27 故障確認按鈕事件設(shè)置

line;color:#333333;"> 5. 系統(tǒng)運行效果
        完成上述步驟之后，下載組態(tài)程序至觸摸屏中。實際運行效果證明：SMART LINE觸摸屏與V20變頻器通訊正常，觸摸屏可以通過四個按鈕控制變頻器運行、停止、反向以及故障確認；變頻器相關(guān)變量和狀態(tài)可以在觸摸屏上正確顯示。變頻器運行時觸摸屏顯示畫面如圖28所示

line;color:#333333;">
圖28 變頻器運行時觸摸屏顯示畫面

編程功能

   離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。

   五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標準（IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。

    (五)診斷功能

    PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。