变频器的联网运行(新)

第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录1第九章变频器的联网运行9.1USS协议9.2使用USS协议指令和变频器通信9.2使用PROFIBUS-DP模板和变频器通信第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录在造纸、皮革、电线电缆等生产线的驱动控制系统中，目前多采用基于变频器的交流传动系统，对变频器的控制多采用通过现场总线的网络控制方式。变频器的网络控制比起通过变频器的外部端子进行控制，可提高系统的控制精度，减少系统的布线，使电气控制系统在结构上更简洁明了，更易于安装和维护。通过变频器的总线接口，还可以实时监控变频器的运行状态，从而及时的发现和排除故障。本章以西门子变频器的USS通讯为例，介绍变频器联网运行的原理和方法。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录所有的标准西门子变频器都有一个串行接口，串行接口采用RS485双线连接，其设计标准适用于工业环境的应用对象。单一的RS485链路最多可以连接31台变频器，而且根据各变频器的地址或者采用广播信息都可以找到需要通讯的变频器。链路中需要有一个主控制器（主站），而各个变频器则是从属的控制对象（从站）。采用串行接口对变频器进行控制有很多优点：大大减少布线的数量，通过串行接口设置和修改变频器的参数，无需重新连线就可以改变控制功能，且可实时的监控传动系统。9.1USS协议第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录USS协议（UniversalSerialInterfaceProtocol通用串行接口协议）是SIEMENS公司所有传动产品的通用通讯协议，它是一种基于串行总线进行数据通讯的协议。USS协议是主-从结构的协议，规定了在USS总线上可以有一个主站和最多31个从站；总线上的每个从站都有一个站地址（在从站参数中设定），主站依靠它识别每个从站；每个从站也只对主站发来的报文做出响应并回送报文，从站之间不能直接进行数据通讯。此外，还有一种广播通讯方式，主站可以同时给所有从站发送报文，从站在接收到报文并做出相应的响应后可不回送报文。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录9.1.1USS协议通讯报文的结构每条报文都是以字符STX（=02hex）开始，接着是长度的说明（LGE）和地址字节（ADR）。然后是有效的数据字符。报文以数据块的检验符（BCC）结束。报文结构如图9-1所示。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录（1）STX：STX区是一个字节的ASCII字符（02hex），表示一条报文信息的开始。（2）LGE：LGE区是一个字节，指明这一条信息中后跟的字节数目。和地址字节（ADR）（3）ADR：ADR区是一个字节，是从站结点（即变频器）的地址。图9-2地址（ADR）字节的结构第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录图9-3有效的数据字符（4）PKW+PZD：有效的数据字符。（5）BCC：BCC区是长度为一个字节的校验和，用于检查该信息是否有效。它是该信息中BCC前面所有字节“异或”运算的结果。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录9.1.2PKW区PKW区说明参数识别ID-数值（PKW）接口的处理方式。PKW接口并非物理意义上的接口，而是一种机理，这一机理确定了参数在两个通讯伙伴之间（例如控制装置与变频器）的传输方式，例如参数数值的读和写。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录1.PKW区的信息内容PKW区前两个字（PKE和IND）的信息是关于主站请求的任务（任务识别标记ID）或应答报文的类型（应答识别标记ID），PKW区第1个字的结构见表9-1，PKW区第2个字的结构见表9-2。PKW区的第3、第4个字规定报文中要访问的变频器的参数号（PNU）。PNU的编号与MICROMASTER4的参数号相对应，例如，1082=P1082=Fmax，此参数用来设定变频器可输出的最高电动机频率。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-1PKW区第1个字的结构表9-2PKW区第2个字的结构第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-3完整的参数号产生机理第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-4PKW区第3个字的结构第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-5PKW区第4个字的结构第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录2.USS的任务和应答USS协议通讯报文中PKW区第1个字（PKE）的位15-12表示的是主站发送的任务代码（任务识别标记ID）或从站回传的数据类型代码（应答识别标记ID）。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-6任务识别标记ID的定义第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-7应答识别标记ID的定义第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录如果变频器的参数P2013选择PKW为固定长度（3或4），那么，主站必须在PKW区正确地发送3或4个字（否则，从站将不能对报文作出响应），从站的应答PKW也是3或4个字。如果MICROMASTER4采用固定长度，则应是4个字，因为3个字不足以支持很多参数（也就是双字长的参数）。对于可变长度的PKW（127），主站只发送PKW区任务所必需的字数，应答报文的长度也只是需要多长就多长。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录3.PKW实例（1）读出参数号在0002和1999之间的参数数值[例9-1]读出参数P0700（700=2BC（hex））的数值USS→MICROMASTER4：12BC000000000000//请求参数P0700的数值.MICROMASTER4→USS：12BC00000002应答报文告诉我们，P0700是一个单字长的参数，数值为0002（hex）。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录[例9-2]读出参数P1082（1082=43A（hex））的数值USS→MICROMASTER4：143A000000000000//请求参数P1082的数值。MICROMASTER4→USS：243A000042480000应答报文告诉我们，这是一个双字长参数，数值为42480000（IEEE浮点数）。IEEE浮点数的格式如下：位31=符号，位23至位30=阶，位0至位22=尾数，用十进制数表示时是：数值=（（-1）的‘符号’次幂）Χ（2的（阶-127）次幂）Χ1.（尾数）。本例中：符号=0，阶=84（hex）=132尾数为：（1）.900000=[1+9/16+0/256...]数值等于：（1）Χ（32）Χ（1.5625）=50.00。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录（2）读出参数号在2000和3999之间的参数数值[例9-3]读出参数P2000（基准频率）的数值USS→MM4：1000800000000000//请求参数P2000的数值。MM4→USS：2000800042480000应答报文告诉我们，这是一个双字长参数，数值为42480000（IEEE浮点数）。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录（3）读出带下标参数的数值[例9-4]读出参数P2010[下标1]的数值USS→MM4：100A800100000000//请求参数P2010[1]的数值。MM4→USS：100080010006应答报文告诉我们，这是一个单字长参数，数值为6（hex）。注：在本例中，采用任务识别标志6也是可以的。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录（4）修改参数的数值[只改变RAM][例9-5]把参数P1082的数值修改为40.00第1步：通过USS读出参数数值USS→MM4：143A000000000000MM4→USS：243A000042480000应答识别标志2表明，这是一个双字长参数，所以我们必须采用任务识别标志3“修改参数数值（双字长）[只改变RAM]”。第2步：把参数数值修改为40.00（=42200000（IEEE浮点数））。USS→MM4：343A000042200000MM4→USS：243A000042200000确认这一参数的数值已修改完毕。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录（5）利用P2013来设定PKW的长度[例9-6]把P0700的数值设置为5（0700=2BC（hex））。P2013=127：USS→MM4：22BC000000050000MM4→USS：12BC00000005[例9-7]把P0700的数值设置为5（0700=2BC（hex））。P2013=4USS→MM4：22BC000000000005MM4→USS：12BC000000000005第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录注：在上面的例子中，如果把P2013设置为3，将不允许访问双字长（即非整数）的参数数值。在软件版本1.05中，当P2013设置为4时，单字长的参数数值出现在PWE1，而不是PWE2中。在以后的版本中，这一点进行了修正。如果用户的软件版本是1.05（参看参数r0018），并且试图通过PKW读/写单字长的参数数值（即非BiCo整数数值的参数，例如P0700等），建议不要采用P2013=4的设置，因为，后来的软件版本不支持上述的处理错误。如果PKW只用于读/写双字长参数（例如斜坡时间等），采用P2013=4的设置是没有问题的。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录9.1.3PZD区通讯报文的PZD(过程数据)区是为控制和监测变频器而设计的。在主站和从站中收到的PZD总是以最高的优先级加以处理。处理PZD的优先级高于处理PKW的优先级，而且，总是传送接口上当前最新的有效数据。PZD区的结构如表9-8所示。表9-8PZD(过程数据)区的结构第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录1.过程数据区的任务报文（主站→MICROMASTER4）⑴STW（变频器的控制字）PZD任务报文的第1个字是变频器的控制字（STW）。通过USS控制的变频器（参看参数P0700）所提供的控制字的含义如表9-9所示：第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-9变频器的控制字第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录1.过程数据区的任务报文（主站→MICROMASTER4）（2）HSW（主设定值）PZD任务报文的第2个字是主设定值（HSW）。这就是主频率设定值，是由主设定值信号源USS提供的（参看参数P1000）。有两种不同的方式（COM或BOP链路串行接口），按照P2009（“USS规格化”）的设置可以定义采用哪种方式。如果P2009设置为0，数值是以十六进制数的形式发送，即4000（hex）规格化为由P2000设定的频率。如果P2009设置为1，数值是以绝对十进制数的形式发送（即4000（十进制）（=0FA0hex）等于40.00Hz。）第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录2.应答报文（MICROMASTER4→主站）（1）ZSW（变频器的状态字）PZD应答报文的第1个字是变频器的状态字（ZSW）。变频器的状态字通常由参数r0052定义，其定义的含义如表9-10所示。（2）HIW（主要的运行参数实际值）PZD应答报文的第2个字是主要的运行参数实际值（HIW）。通常，把它定义为变频器的实际输出频率。通过P2009进行规格化，也适用于这一数值。第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录表9-10变频器的状态字（ZSW）第9章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片返回目录3.PZD实例[例9-8]正向运行，频率40.00Hz必须设定P0700为4或5（分别是USS经由RS232或RS485进行通讯），设定P1000为4或5（分别是USS经