6ES7 323-1BL00-0AA0 石家庄西门子模块代理商6ES7 323-1BL000AA0

    1．模拟量变送器

    生产过程中大量的连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制。有的是非电量，例如温度、压力、流量、液位、物体的成分和频率等。有的是强电电量，例如发电机组的电流、电压、有功功率和无功功率、功率因数等。变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的直流电流或直流电压信号，例如DC 0～10V和DC 4~20 mA。

    2．SM 331模拟量输入模块的基本结构

    模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成部分是A/D (Analog/Digit)转换器（见图2-49中的ADC）。模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器输出的标准量程的直流电压、直流电流信号。SM 331也可以直接连接不带附加放大器的温度传感器（热电偶或热电阻），这样可以省去温度变送器，不但节约了硬件成本，控制系统的结构也更加紧凑。

    一块SM 331模块中的各个通道可以分别或分组使用电流输入或电压输入，并选用不同的量程。大多数模块的分辨率（转换后的二进制数字的位数）可以在组态时设置，转换时间与分辨率有关。

    图2-49    模拟量输入模块示意图

    模拟量输入模块由多路开关、A/D转换器(ADC)、光隔离元件、内部电源和逻辑电路组成。各模拟量输入通道共用一个A/D转换器，用多路开关切换被转换的通道，模拟量输入模块各输入通道的A/D转换过程和转换结果的存储与传送是顺序进行的。

    各个通道的转换结果被保存到各自的存储器，直到被下一次的转换值覆盖。可以用装入指令“L PIW…”来访问转换的结果。

    3．传感器与模拟量输入模块的接线

    传感器与模拟量输入模块的连接分为下列各种情况：连接带电隔离的传感器、连接不带电隔离的传感器、连接电压传感器、连接电流传感器、连接电阻和热电阻、连接带内部补偿的热电偶、连接带外部补偿的热电偶。

    各种情况的接线方式和注意事项见随书光盘中的《S7 - 300模块数据设备手册》第4章。

    4．S7 -300模拟量输入模块的技术参数

    除了1KF01 - 0AB0，其余模块均用红色LED指示组故障。模块与背板总线之间有隔离，热电偶、热电阻输入时进行了线性化处理。

    使用屏蔽电缆时距离为200m，输入信号为50 mV或80 mV时，距离为50m。

    5．模拟量输入模块的扫描时间

    通道的转换时间由基本转换时间和模块的电阻测试和断线监控时间组成，基本转换时间取决于模拟量输入模块的转换方法（例如积分法和瞬时值转换法）。积分转换法的积分时间直接影响转换时间，可以在STEP 7中设置积分时间。

    扫描时间是指模拟量输入模块对所有被激活的模拟量输入通道进行转换和处理的时间的总和。如果模拟量输入通道进行了通道分组，还需要考虑通道组之间的转换时间。

    6．模拟量输入模块的量程卡

    模拟量输入模块的输入信号类型用量程卡（或称为量程模块）来设置。量程卡安装在模拟量输入模块的侧面，每两个通道为一组，共用一个量程卡，图2-50中的模块有8个通道，因此有4个量程卡。量程卡插入输入模块后，如果量程卡上的标记C与输入模块上的箭头标记相对，则量程卡被设置在C位置。各位置对应的测量类型和测量范围都印在模拟量模块上。

常规PID控制是过程控制中应用Z为广泛的一种控制规律，具有原理简单、使用方便和稳定等特点。但常规PID在控制过程中的参数都是固定不变的，若用于调节ZY空调这样具有非线性、不确定性、滞后性和干扰性等问题的系统，常规PID控制很难达到控制精度。

因此，本文针对ZY空调系统将PID和模糊控制相结合，提出了模糊自适应PID控制。模糊控制是用语言归纳操作人员的控制策略，运用语言变量和模糊集合理论形成控制算法的一种控制。模糊控制不需要建立对象的精确数学模型，只要求把现场操作人员的经验和数据总结成比较完善的语言控制规则，因此它能绕过对象的不确定性、不精确性、噪声、非线性、时变性以及时滞等影响。模糊控制系统的鲁棒性强，尤其适用于非线性、时变、滞后的系统的控制。但是传统的模糊自适应PID控制初始参数是人为给定的，不能从系统中自动得到，因此本文的创新点在于在传统模糊自适应PID控制基础之上增加辨识结构和Bang-Bang控制，对传统的模糊自适应PID控制初始值进行优化。

7-300的CPU用16位的二进制补码表示模拟量值。其中位为符号位S，“0”表示正值，“1”表示负值，被测值的精度可以调整，取决于模拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小于15位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用。

　　S7-300模拟量输入模块可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，而模拟量输出模块可以输出0～10 V、1～5 V、－10 V～10 V、0～20 mA、4～20 mA等模拟信号。

　　2、模拟量输入模块SM331

　　模拟量输入(简称模入(AI))模块SM331目前有三种规格型号，即8AI×l2位模块、2AI×l2位模块和8AI×l6位模块。

　　SM331主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。A/D转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法，被测模拟量的精度是所设定的积分时间的正函数，也即积分时间越长，被测值的精度越高。SM331可选四档积分时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和l00 ms，相对应的以位表示的精度为8、12、12和14。

西门子PM240-2功率模块6SL3210-1PE13-2UL1是三相交流 47-63Hz 重过载功率：0.75kW 当 200% 3S，150% 57S， 240S；环境温度 -10 至 +50°C；功率 轻过载：1.1kW 当 150% 3S，110% 57S， 240S；环境温度 -10 至 +40°C 196x 73x 165（高x宽x深）,FSA 防护等级 IP20 不带控制单元和 操作单元

　　如何通过USS协议实现西门子S7-1200与G120变频器的通信

　　西门子S7-1200 紧凑型PLC在当前的市场中有着广泛的应用，作为经常与SINAMICS G120系列变频器共同使用的PLC，其USS通信协议的使用一直在市场上有着非常广泛的应用。本文将主要介绍如何使用USS通信协议来实现S7-1200与G120变频器的通信。

　　1．控制系统原理和接线图

　　下图是本例中所使用的原理和接线图。

　　图1 控制系统原理和接线图

　　2．硬件需求

　　S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：

　　1）S7-1211C CPU。

　　2）S7-1212C CPU。

　　3）S7-1214C CPU。

　　这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与G120变频器的通信。

　　本例中使用的PLC硬件为：

　　1）PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )

　　2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )

　　3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )

　　4) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

　　本例中使用的G120变频器硬件为：

　　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 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)

　　3．软件需求

　　1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

　　4．组态

　　我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和G120变频器的USS通信。

　　4. 1 PLC 硬件组态

　　首先在Step7 Basic V10.5中建立一个项目，如图2所示。

　　图2： 新建S7 1200项目

　　在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模块CM1241 RS485模块，如图3所示。

　　图3： S7 1200硬件配置

　　在CPU的属性中，设置以太网的IP地址，建立PG与PLC的连接，如下图所示。

　　图4： S7 1200 IP地址的设置

　　4. 2 G120参数设置

　　变频器的参数设置如下表所示。

　　表1 ：G120变频器的参数设置

　　注意：表1中的17，18，19，20 这四项参数值的设置必须使PLC的参数值与变频器的参数值相一致。而19，20这两个参数值必须设置成如表1中的值，否则有可能变频器与S7-1200通信有如下问题：可能不能读出从变频器反馈回来的参数值。

　　5．USS通信原理与编程的实现

　　5. 1 S7 1200 PLC与G120 通过USS通信的基本原理

　　S7 1200提供了专用的USS库进行USS通信，如下图所示：

　　图5： S7 1200 专用的USS库

　　USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块，接受变频器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

　　USS_PORT功能块是S7-1200与变频器USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。

　　USS_RPM功能块是通过USS通信读取变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

　　USS_WPM功能块是通过USS通信设置变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

　　这些专用功能块与变频器之间的控制关系如下图所示：

　　图6： USS 通信功能块与变频器的控制关系

　　USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送，而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。

　　每个S7-1200 CPUZ多可带3个通信模块，而每个CM1241 RS485通信模块Z多支持16个变频器。因此用户在一个S7-1200 CPU中Z多可建立3个USS网络，而每个USS网络Z多支持16个变频器，总共Z多支持48个USS变频器。

　　5. 2 S7 1200 PLC进行USS通信的编程

　　1．USS通信接口参数功能块的编程

　　USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。

　　图7： USS通信接口参数功能块的编程

　　USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信，它是S71200 CPU与变频器的通信借口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。

　　PORT：指的是通过哪个通信模块进行USS通信。

　　BAUD：指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数P2010种进行设置。

　　USS_DB：指的是和变频器通信时的USS数据块。每个通信模块Z多可以有16个USS数据块，每个CPUZ多可以有48个USS数据块，具体的通信情况要和现场实际情况相联系。每个变频器与S7-1200进行通信的数据块是的。

　　ERROR：输出错误。

　　STATUS：扫描或初始化的状态。

　　S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与变频器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多个扫描。石家庄西门子模块代理商6ES7 323-1BL000AA0石家庄西门子模块代理商6ES7 323-1BL000AA0

　　USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与变频器通信所需要的时间，不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORTZ小通信间隔时间。

　　图8：不同的波特率对应的USS_PORTZ小通信间隔时间

　　USS_PORT在发生通信错误时，通常进行3次尝试来完成通信事件，那么S7-1200与变频器通信的时间就是USS_PORT发生通信超时的时间间隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT与变频器通信的时间间隔应当大于Z小的调用时间间隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误超时尝试次数是2次。

　　基于以上的USS_PORT通信时间的处理，我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时，我们可以设置循环中断OB块的扫描时间，以满足通信的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置如下图所示：

　　图9：循环中断OB块的扫描时间的设置

　　2．USS_DRV功能块的编程

　　USS_DRV功能块的编程如下图所示。

　　图10： USS_DRV功能块的编程

　　5. 3 S7 1200 PLC进行USS通信的调试

　　S7-1200 PLC 通过CM1241 RS485模块与变频器进行USS通信时，需要注意如下几点：

　　当同一个CM1241 RS485 模块带有多个（Z多16个）USS变频器时，这个时候通信的USS_DB是同一个，USS_DRV功能块调用多次，每个USS_DRV功能块调用时，相对应的USS站地址与实际的变频器要一致，而其它的控制参数也要一致。

　　当同一个S7-1200 PLC 带有多个CM1241 RS485模块（Z多3个）时，这个时候通信的USS_DB相对应的是3个，每个CM1241 RS485模块的USS网络使用相同的USS_DB,不同的USS网络使用不同的USS_DB。

　　当对变频器的参数进行读写操作时，注意不能同时进行USS_RPM和USS_WPM的操作，并且同一时间只能进行一个参数的读或者写操作，而不能进行多个参数的读或者写操作。

　　在S7-1200 PLC 与变频器的USS通信的实际使用过程中，需要根据网络的现场情况，对问题进行具体的解决。