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西門子CPU1212C

6ES7212-1BE40-0XB0 SIMATIC S7-1200, CPU 1212C, COMPACT CPU, AC/DC/RLY, ONBOARD I/O: 8 DI 24V DC; 6 DO RELAY 2A; 2 AI 0 - 10V DC, POWER SUPPLY: AC 85 - 264 V AC AT 47 - 63 HZ, PROGRAM/DATA MEMORY: 75 KB

SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司

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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。

圖1 觸摸屏通過PLC與V20變頻器通訊

         如果只需要對V2O變頻器做簡單的運(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。

表1 示例主要硬件設(shè)備

         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(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連接宏對應(yīng)參數(shù)如表2所示。

表2 Cn011對應(yīng)參數(shù)設(shè)置

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*）

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)建項目。
        創(chuàng)建一個空項目，如圖3所示。

圖3 創(chuàng)建空項目

        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連接，相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：
通訊驅(qū)動程序：Modicon MODBUS
類型：RS485
波特率：9600
奇偶校驗：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個變量，如表3所示。

表3 變量列表

        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。

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*的。

圖9 速度反饋值變量線性轉(zhuǎn)換

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。

圖10 編輯之前的畫面V20_Monitor

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。

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。

圖13編輯完成的畫面V20_Monitor

        給10個IO域分別連接10個變量。

        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對應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置

         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。

圖15 實際轉(zhuǎn)速對應(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。

圖16 輸出電流對應(yīng)IO域常規(guī)設(shè)置

         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。

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，zui大值設(shè)為2000，zui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)行時顯示綠色，非運(yùn)行時顯示白色。其外觀動畫設(shè)置如圖21所示。

圖21 運(yùn)行指示及其外觀動畫設(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。

圖22 反轉(zhuǎn)指示及其外觀動畫設(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。

圖23 故障指示及其外觀動畫設(shè)置

         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(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。

圖24 啟動按鈕事件設(shè)置西門子CPU1212C

          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。

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)位一個上升沿，實現(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)行時觸摸屏顯示畫面如圖28所示。

圖28 變頻器運(yùn)行時觸摸屏顯示畫面

1 自引導(dǎo)方式介紹和準(zhǔn)備

1．1 自引導(dǎo)方式介紹
在下面的情況下，觸摸屏需要通過自引導(dǎo)的方式恢復(fù)為出廠設(shè)置。
（1） 當(dāng)觸摸屏不能進(jìn)入操作系統(tǒng)，例如觸摸屏啟動后顯示為白色的界面。
（2） 觸摸屏界面上彈出系統(tǒng)錯誤提示，例如找不到PDATA.F文件。
（3） 點擊裝載窗口上的按鈕無反應(yīng)或者報錯。
（4） 忘記觸摸屏的密碼，無法進(jìn)入觸摸屏的控制面板。
目前支持通過以太網(wǎng)連接恢復(fù)為出廠設(shè)置的面板類型為MP377和TP177B 4.3”( 訂貨號為6AV6 642-0BD01-3AX0)

注意：
OS更新與恢復(fù)為出廠設(shè)置區(qū)別
（1）恢復(fù)為出廠設(shè)置時，HMI 設(shè)備上的許可證密鑰將被刪除。如果不使用恢復(fù)為出廠設(shè)置來更新操作系統(tǒng)，則 HMI 設(shè)備上的許可證密鑰將會保留。
（2）恢復(fù)為出廠設(shè)置時，所有數(shù)據(jù)通道參數(shù)均會恢復(fù)。只有重新配置數(shù)據(jù)通道之后，傳送才能啟動。

1．2 下載準(zhǔn)備
以太網(wǎng)線，直通線或者交叉線均可。建議使用交叉線，因為直通線需要計算機(jī)的網(wǎng)卡支持直通線。
（1）交叉線：
一端使用T568B標(biāo)準(zhǔn)（橙白—1，橙—2，綠白—3，藍(lán)—4，藍(lán)白—5，綠—6，棕白—7，棕—8），另外一端使用T568A（綠白—1，綠—2，橙白—3，藍(lán)—4，藍(lán)白—5，橙—6，棕白—7，棕—8 ）。
（2）直通線：
兩端都使用T568B標(biāo)準(zhǔn)（橙白—1，橙—2，綠白—3，藍(lán)—4，藍(lán)白—5，綠—6，棕白—7，棕—8）。

注意：
上面的數(shù)值1，2，…,8 表示RJ45接頭的引腳序號。

2 下載設(shè)置

2.1 觸摸屏的下載設(shè)置
給觸摸屏斷電。

注意：
保持觸摸屏處于斷電狀態(tài)。

2.2 組態(tài)計算機(jī)上的下載設(shè)置

（1）設(shè)置PG/PC接口
打開組態(tài)計算機(jī)的控制面板，找到Set PG/PC接口圖標(biāo)，雙擊出現(xiàn)如下畫面界面，在應(yīng)用程序訪問點中選擇S7Online（Step 7）-->本地的以太網(wǎng)卡名稱。

圖1

（2）打開ProSave軟件
ProSave軟件在安裝WinCC Flexible時默認(rèn)安裝。同時，ProSave也可以單獨安裝。下載鏈接如下：10347815

在開始—>所有程序—>SIMATIC—>ProSave下打開ProSave軟件，如下圖所示：

圖2

（3）ProSave軟件設(shè)置
在ProSave軟件中，在設(shè)備類型中選擇觸摸屏的型號，并將連接方式選擇為Ethernet，如下圖中的內(nèi)容1所示。同時，在IP地址中輸入一個IP地址，此IP地址與組態(tài)計算機(jī)處于同一個網(wǎng)段。，或者IP地址任意，且不與計算機(jī)本身的IP地址沖突。

圖3

（4）切換到OS更新界面
點擊圖3中的OS Update頁簽，切換到界面4。使能Reset to factory settings，并在MAC地址中輸入觸摸屏的MAC地址。MAC地址可以從觸摸屏的啟動界面或者觸摸屏的背面的標(biāo)簽上得到，如圖5。

圖4

圖5

（5）點擊OS更新按鈕并給觸摸屏上電
點擊Update OS按鈕，出現(xiàn)如下圖所示的提示畫面，點擊Yes，并立刻給觸摸屏上電。

圖6

注意：
點擊Yes后，給觸摸屏上電，上電的速度越快越好。如果時間間隔較長，會導(dǎo)致引導(dǎo)操作失敗。

（6）執(zhí)行恢復(fù)工廠設(shè)置的OS更新
當(dāng)成功引導(dǎo)后，會出現(xiàn)如下界面。請等待此操作結(jié)束。

圖7

1.3 錯誤排查
如果此過程不能正確完成，請檢查
（1） 網(wǎng)線連接是否正確。
（2） 中間有交換機(jī)的話，保證組態(tài)計算機(jī)與交換機(jī)處于同一個網(wǎng)段，組態(tài)計算機(jī)的IP地址不要使用xxx.xxx.xxx.1。
（3） 觸摸屏上電順序是否正確。觸摸屏開始處于斷電狀態(tài)，點擊OS更新之后，再改觸摸屏上電。
（4） 上電的時間間隔要盡可能短。
（5） 卸載或者關(guān)閉組態(tài)計算機(jī)上的殺毒軟件和防火墻，他們會阻止數(shù)據(jù)的傳送。

S7400電源模塊
6ES7 407-0DA02-0AA0
6ES7 407-0KA02-0AA0
6ES7 407-0KR02-0AA0
6ES7 407-0RA02-0AA0
6ES7 405-0DA02-0AA0
6ES7 405-0KA02-0AA0
6ES7 405-0RA01-0AA0
6ES7 971-0BA00
CPU
6ES7 412-3HJ14-0AB0
6ES7 414-4HM14-0AB0
6ES7 417-4HT14-0AB0
6ES7 400-0HR00-4AB0
6ES7 400-0HR50-4AB0
6ES7 412-1XJ05-0AB0
6ES7 412-2XJ05-0AB0
6ES7 414-2XK05-0AB0
6ES7 414-3XM05-0AB0
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6ES7 416-2XN05-0AB0
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6ES7 416-3ER05-0AB0
6ES7 416-2FN05-0AB0
6ES7 416-3FR05-0AB0
6ES7 417-4XT05-0AB0
內(nèi)存卡
6ES7 955-2AL00-0AA0
6ES7 955-2AM00-0AA0
6ES7 952-0AF00-0AA0
6ES7 952-1AH00-0AA0
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6ES7 952-1AL00-0AA0
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6ES7 952-1KL00-0AA0
6ES7 952-1KM00-0AA0
6ES7 952-1KP00-0AA0
6ES7 952-1KS00-0AA0
6ES7 952-1KT00-0AA0
6ES7 952-1KY00-0AA0
開關(guān)量輸入模板
6ES7 421-7BH01-0AB0
6ES7 421-1BL01-0AA0
6ES7 421-1EL00-0AA0
6ES7 421-1FH20-0AA0
6ES7 421-7DH00-0AB0
開關(guān)量輸出模板
6ES7 422-1BH11-0AA0
6ES7 422-1BL00-0AA0
6ES7 422-7BL00-0AB0
6ES7 422-1FH00-0AA0
6ES7 422-1HH00-0AA0
模擬量模塊
6ES7 431-0HH00-0AB0
6ES7 431-1KF00-0AB0
6ES7 431-1KF10-0AB0
6ES7 431-1KF20-0AB0
6ES7 431-7QH00-0AB0
6ES7 431-7KF00-0AB0
6ES7 431-7KF10-0AB0
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功能模板
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6ES7 451-3AL00-0AE0
6ES7 452-1AH00-0AE0
6ES7 453-3AH00-0AE0
6ES7 455-0VS00-0AE0
6ES7 455-1VS00-0AE0
6DD1 607-0AA2
6ES7 953-8LJ20-0AA0
6ES7 953-8LL20-0AA0
6ES7 953-8LM20-0AA0
6DD1 607-0CA1
6DD1 607-0EA0
6DD1 607-0EA2
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6DD1 684-0GC0
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通訊模板
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