ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・ 赫 浅析Ｓ７—１ ２００ＰＬＣ与Ｇ １ ２Ｏ变频器的自由报文格式通信 江阴职业技术学院电子信息工程系 吴繁红 【摘要】介绍ｓ７～ｌ２００ＰＬＣ以太网的自由报文通信方式，控制Ｇ１２｛）变频器，实现对电机的转速控制，电机的速度设定值和运行的状态参数通 过ＨＭＩ输入和显示，采用ＴＩＡ Ｐｏｒｔａｌ Ｖ１２开发平台，提高了设计效率 【关键词】ｓ７—１２０ＯＰＬＣ；Ｇ１２０变频器；自由报文通信 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｆｒｅｅ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｆｏｒｍａｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓ７－ｌ２００ＰＬＣ ａｎｄ Ｇ１２０ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ＷＵ Ｆａｎ—Ｈｏｎｇ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｊｉｎｇｙｉｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｎｇｙｉｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｅ ｆｒｅｅ ｍｅｓｓａｇｅ ｆｏｒｍａｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｎｅｔｗｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓ７—１ ２００ＰＬＣ ａｎｄ Ｇ ｌ ２０ ｃｏｎｖｅｒｔｃｒ，Ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｔａｔｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ｉｎｐｕｔ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｂｙ ＨＭＩ，Ｕｓｉｎｇ ＴＩＡ Ｐｏｒｔａｌ Ｖ１２ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓ７一ｌ２００ＰＬＣ：Ｇｌ２０ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；Ｆｒｅｅ ｍｅｓｓａｇｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ １引言 西门予Ｓ７一ｌ２００ＰＬＣ设计紧凑、组态灵活、扩展方便、功能 强大．ＣＰＵ模块集成了工业以太网通信接口和多种工艺功能，这 些特点的组合使它成为各种控制应用中完美的解决方案。由于ｓ７． １２００ＰＬＣ在西门子ＰＬＣ家族中的属于模块化小型ＰＬＣ， 此适用于 各种中低端式自动化系统中。西门子Ｇｌ２０系列变频器因具有 简洁的操作面板、良好的控制性能、优化的集成保护、完善的冷却 系统和强大的通信功能而自动控制领域得到， ‘泛的应用。西门子公 司推出的ＴＩＡ Ｐｏｒｔａｌ全集成自动化系统解决方案采用统一的平台， 将ＳＩＭＡＴＩＣ ＳＴＥＰ ７、ＳＩＭＡＴＩＣ ＷｉｎＣＣ￣ｌ Ｓ１ＮＡＴｌＣ Ｓｔａｒｔｄｒｉｖｅ ＴＩＡ构 ＤＣ／ＤＣ。变频器Ｇｌ２０，和触摸屏ＫＴＰ６００ ＰＮ，对应的订货号一次 为ＣＰＵ：６ＥＳ７２１４—１ＡＧ３１．０ＸＢ０：ＫＴＰ６００ ＰＮ：６ＡＶ６６４７．０ＡＤｌ１． ３Ａｘ０以及Ｇ１２０变频器。在硬件组态过程中，由于要构建小型局域 网，故设置三个设备的ＩＰ地址时前三位必须相旧，分别为：ＣＰＵ： １９２．１６８．０．１：触摸屏：１９２．１６８．０．２；Ｇ１２Ｏ：１９２．１６８．０．３。 （２）报文的组态与定义 建成统一的整体集成开发平台，可以把控制器、人机界面和驱动器 的组态集中在一个开发平台上，给用户带来全新的设计体验。本文 借助触摸屏实现电动机的起停以及正反转控制，并在触摸屏上显 示电动机的实际运行参数和运行状态这一基本应用实例，分析Ｓ７— １２００ＰＬＣ与Ｇ１２Ｏ变频器的自由报文格式通信设计方法。 将项目树中展开Ｇｌ２０ ｌ，双击“设备组态”，在Ｇ１２０ １的“属 性”选项卡中，选择循环数据交换一项，此项目选用自 报文，因 此，在报文一栏的下拉菜单中选择Ｓｔａｎｄｒｄａ ｔｅｌｅｇｒａｍ ９９９，即自巾报文， 然后将扩展长度改为７，即ＰＬｃ将与Ｇ１２０周期性发送长度为８／８字节的数 据，数据存放在ＰＬＣ的数据区Ｉ２５６＇－ｏｉ２７１＊ＮＱ２５６￣Ｑ２７１中，而ＧＩ２０端的 通讯数据结构的结构分配见Ｇ１２０手册（参数９２２为报文类型￣１１２０５１为发 送数据），两者相互对应，完成报文的周期性通讯，见图ｌ所示。 ｛ｌ■ 。— －－ 。一 ｊ ｌ，ｆｌ・ …＿ 熏础“ …ｌｌ ｌ一ｌ■■哺 一一 ～｜ 、 一． 一—— 一…■■村●■● ｒ● ●‘●■●■ ●－ｌＥ ・■■■『● １ 龋＿ ｘ 、 －■ ■一自一＇…＿～ ＾＿’ … ｛ 一……… …～ｔ 一一 ２ Ｇ１２０变频器参数设置 选用的Ｇ ｌ ２０变频器必须具有以太网接口，控制单元类型为 ＣＵ２４０Ｅ．２ＰＮ—Ｆ，订货号为６ＳＬ３２４４．ＯＢＢｌ３—１ＦＡ０，功率模块为ＰＭ２４０． ２ ＩＰ２０，订货号６ＳＬ３２１０－ｌＰＥ２３．３ＵＬＸ，为了实现变频器对电机的转速 控制和与ＰＬＣ的通信，必须设置变频器的参数，其具体步骤入下： （１）首先变频器上电，待其上电完成后，通过旋转滚轮将光 标指到“Ｗｉｚａｒｄｓ”选项，并点击“０Ｋ”进入向导菜单； （２）选第一项“Ｂａｓｉｃ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ”进入，将弹出是否进 行“Ｆａｃｔｏｒｙ Ｒｅｓｅｔ”界面，选择“ＹＥＳ”点击“ＯＫ”进入，在保存 基本调试过程中所做的所有参数变更之前恢复出厂设置； （３）在“Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｄｅ”一栏选择电机的控制模式，此处选择“Ｕ／Ｆ ｌｈ ｌｉｎｅａｒＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ”并点击ＯＫ； 图１设置报文 自由报文９９９通讯中，ＰＬＣ发送的数据为控制字１和转速设定 值，接收的数据状态字１３１１变频器参数ｐ２０５１单元的数据，即报文的 结构见表１所示： 表１自由报文定义 控制字 控制字ｌ 设定转速 状态字 状态字１ 实际转速 实际电流 实际电压 实际功牢 实际温度 另外在组态完成后，首先应该上载驱动当前的所有参数组，选择 Ｇ１２０，选择设备上载，将变频器中的参数设置值ｔ传到组念软件中。 ４软件设计 整个ＰＬＣ控制程序包括四部分：初始化程序（ＯＢ１００）；功能 ＦＣ１：将设定值转化为变频器能够接收的标定值：功能Ｆｃ２：读取 到的变频器的标定值转化为实际值以及主程序（ＯＢ１）下面具体阐 述各部分程序的设计思路和功能 （１）速度值转化为标定值（ＦＣ１） 电机的转速设定值是一个实数，而输入到变频器的设定值单元必 须是整数，范围在０～４０００（十六进制）之间，十六进制４０００对应的十 进制数值为１６３８４。因此，ＦＣ１的功能就是将一个实际的物理量转换为 数值范围在０～４０００（十六进制）的标定值，其转换公式如下： （４）选择“Ｅｕｒｏｐｅ ５ＯＨｚ Ｋｗ”，并点击０Ｋ： （５）设置电机参数，根据铭牌来填写，本实例中参数为５０Ｈｚ，３８０Ｖ， 】．４０Ａ，１４２５ｒ／ｍ，０．５５ＫＷ－ （６）在“ＭｏｔｏｒＤａｔａＩｄ”一栏选择Ｄｉｓａｂｌｅ； （７）在“Ｍａｃｒｏ Ｓｏｕｒｃｅｓ”里面设置宏参数，此处选择“Ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｗｉｔｈ Ｆｅ￣ｄｂｕｓ”，此后采用默认设置。 （８）重新进入主画面，选择“Ｍｅｎｕ”选项卡 （９）进入“Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅａｒｃｈ Ｂｙ Ｎｕｍｂｅｒ”后输入“９２２”进 入后选择“９９９：Ｆｒｅｅ ｃｏｎｆｉｇ ＢＩＣＯ”： （１０）完成后再次进入“Ｍｅｎｕ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅａｒｃｈ Ｂｙ Ｎｕｍｂｅｒ” 选择２０５１，设置Ｐ２０５１．１为２１（转速），Ｐ２０５１．２为２７（读取实际电 流），Ｐ２０５１＿３为２５（读取电压值），Ｐ２０５１．４为３２（读功率）， Ｐ２０５１．５为３５（读电机温度）。 （１１）然后同样方法设置，Ｐ２０００＝１４２５ｒ／ｍｉｎ（额定转速）， Ｐ２００１＝３８０Ｖ（额定电压），Ｐ２００２＝１．４０Ａ（额定电流），Ｐ２００３＝３．６９ （９．５５＊功率７５Ｏｗ／转速１４２５）。 标定值＝‘设定值。’ 蠡大值 （２）读取值转换为实际值功能（ＦＣ２） 从变频器输出的是一个标定值，必须转换为实际的物理值，再 显示在触摸屏上，其功能与ＦＣ１相反。如果电机反转，则输出的转 速为负值，因此，功能中需增加了负数的符号处理。 （３）主程序 ３硬件组态及报文定义 （１）硬件组态 在ＴＩＡ Ｐｏｒｔａｌ Ｖ１２开发平台创建项目并组态ＣＰＵ ｓ７．１２１４Ｃ Ｄｅ／ 主程序一方面要与变频器通信，将变频器的命令字和转速的设定值 写入变频器并从变频器读取状态字和实际的转速、电压、电流等实际数 值：另一方面要与触摸屏通信，接收触摸屏的控制命令，并将实际数据 显示在触摸屏上。前者主要通过编写控制程序完成，后者主要通过ＰＬＣ中 的全局变量与触摸屏的控件建立联系来完成。其梯形图见２所示。 电－￣ＷＩ９・１６３・ ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣＳ Ｗ０ＲＬＤ・ 程序段ｌ：将转速的设定值转化为标定值 游 程序段ｌ１：从变频器中读取电压标定值，并转化为实际电压 程序段２：写入启动命令控制字 广Ｉ ｌ —— ’ ＿ ｌ毽耋＿ｌ ｌ一 ：擗｜｜ 啪 程序段ｌ２：从变频器中读取功率标定值，并转化为实际功率 程序段３：写入停止命令控制字 程序段ｌ３：从变频器中读取温度标定值，并转化为实际温度 程序段４：写入复位命令控制字，ＭＷ２０为变频器的状态字， ￣ＪＪＭ２１．３为变频器的故障标志位。 ・ ＿ －『 一 ＂ 圈２主程序梯形图 …… — ｌｊ ， １ 赫一蔷 器 。． － ． ５ ＨＭＩ画面设计 ＨＭＩ的画面组态见图３，整个画面分为两个区，画面上方为状 态区，画面下方为控制器。在控制区，有文本域“速度设定值”、 ｒ／ｍ”：输入／输出（Ｉ／Ｏ）域，用于输入速度的设定值：以及四个 命令按钮，分别为“正转”、“反转”、“复位”和“停止”。在 状态区，若干个文本域，显示转速、温度以及对应的单位等信息； 同时还有五个输入／输出域，用于显示电机的转速、电流、电压、 功率和温度：两个图形元素圆，显示是运行状态和故障错误状态。 “’ｌＩ谩状ｉ鑫Ｈ啊 程序段５：ＭＷ２０为变频器的状态！字，则Ｍ２１．２为运行状态标志位 程序段６：写入反转命令控制字 图３ ＨＭｌ控制界面 程序段７：将变频器的控制命令字和速度标准值写入变频器 ６结语 借助ＴＩＡ Ｐｏｒｔａｌ集成开发平台可以直观、高效、可靠地实现系 统的集成开发，基于触摸屏、Ｓ７．１２００ＰＬＣ控￣ＩＪＧ１２０变频器，实现 对电机的速度控制广泛应用于自动化生产线中，实际运行表明：系 统工作性能稳定可靠，故障率低，调整方便，提高了生产线的作业 率，完全满足了低成本、高质量、快节奏的生产工艺要求。 参考文献 Ｉ１］Ｓｉｅｍｅｎｓ．ＳＩＭＡＴＩＣ ｓ７ ｓ７—１２００可编程控制器系统手册【ｓ１＿２０１２，４ 【２］Ｓｉｅｍｅｎｓ．ｓＴＡＰＡＯ２：ｓＩＭＡＴＩｃ ｓ７—１２０（）西门子学生认证培训专 用教材【ｚＪ．２０１４． 程序段８：读取变频器的状态字 摆９翟！ｉ一丛挛龋餐 薅取砖婆 宴值！．．＿并抟 塞 蹙逮 Ｉ３］Ｓｉｅｍｅｍ．ＳＩＮＡＭＩＣＳ Ｇ１２０－ｆ２＇－＠］，单－ＧＣＵ２４０Ｂ／Ｅ－２￣手册【Ｓ］．２０１ １，１ 程序段１０：从变频器中读取电流标定值，并转化为实际电流 Ｉ４］Ｓｉｅｍｅｎｓ．ＳＩＮＡＭＩＣＳ ＩＯＰ智能型操作面板［Ｓ１．２０１ ４，２． ｆ５］Ｓｉｅｍｅｎｓ．Ｇ１２０－ｆ２￣］单．－，￣ＣＵ２４０ＥＡ．门指南ｆｓｌｌ２００９，７． （上接第１６２页） 管的开关频率，因此在模块关断情况下ＴＰ１，１Ｐ２两点均为直流电平。 在末级射频功放模块变压器的次级是串联输出的电压，决定 着要暂停功放就要为功放提供导电通路。次级电流感应到初级的电 压时左负右正，也就是说与变压器初级相连的低阻抗通路隔直电容 ｃｌ５与Ｑ２／Ｑ４并联的反向二极管、旁路电容Ｃｌ、Ｃ２、ＱＩ／Ｑ３等。当 有一边ＭＯＳ开关断开时，另一边由导通变为截至，在输出端将会感 应出高压电压，这个电压对功放模块有着很大的影响，在实际中需 要加强注意。 定的困难，本文对其展开了全面的分析与研究，结合笔者的经验 对其故障检查做了较为详细的分析，希望通过本文的介绍对读者有 着一定的帮助。 一参考文献 …金勇南，奇龙男．ＤＸ２００全固态数字调幅中波发射机高低压联 锁电路 科技风，２０１３（１０）：５５—５７． 【２】冯磊，朱明霞，罗珊．中波发射机的故障处理及维护ＵＩｌ西部广播 电视．２０１６（１０）：３３—３４． ｆ３】张雯，ＤＸ－２００中波发射机调制编码板电源故障浅析及应急处 理ｌｌ１．通讯世界，２０１５（０４）：２２—２３． ４结论 通过本文的介绍可知中波发射机射频功放模块的故障的诊断有 ・１６４・电子世界
