西門子TP170B觸摸屏
如果只需要對(duì)V2O變頻器做簡(jiǎn)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(gè)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。
西門子TP170B觸摸屏
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(shí)現(xiàn)HMI設(shè)備與V20變頻器的通訊，需要一個(gè)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(gè)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(gè)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(guò)PLC與V20變頻器通訊
如果只需要對(duì)V2O變頻器做簡(jiǎn)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(gè)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(gè)實(shí)例來(lái)介紹Smart Line觸摸屏與一臺(tái)V20變頻器通過(guò)MODBUS通訊的實(shí)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
| 名稱 | 訂貨號(hào) | 數(shù)量 | 說(shuō)明 |
| 觸摸屏 | 6AV6648-0BE11-3AX0 | 1 | Smart 1000 IE |
| 24V電源 | 6EP1332-1SH51 | 1 | DC24V/4A |
| 變頻器 | 6SL3210-5BE17-5UV0 | 1 | V20 變頻器 0.75kW |
| 電機(jī) | 1LA9060-4KA10-Z | 1 | 1LA9 電機(jī) 0.12kW |
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(dòng)力電纜和接地電纜。
3）連接供電電源到變頻器的動(dòng)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(duì)應(yīng)關(guān)系：3對(duì)應(yīng)P+，8對(duì)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(duì)應(yīng)參數(shù)如表2所示。
表2 Cn011對(duì)應(yīng)參數(shù)設(shè)置
| 參數(shù) | 描述 | 工廠缺省值 | Cn011默認(rèn)值 | 備注 |
| P0700[0] | 選擇命令源 | 1 | 5 | RS485為命令源 |
| P1000[0] | 選擇速度給定 | 1 | 5 | RS485為速度設(shè)定值 |
| P2023[0] | RS485協(xié)議選擇 | 1 | 2 | MODBUS RTU協(xié)議 |
| P2010[0] | USS/MODBUS波特率 | 8 | 6 | 波特率為9600bps |
| P2021[0] | MODBUS地址 | 1 | 1 | 變頻器MODBUS地址為1 |
| P2022[0] | MODBUS應(yīng)答超時(shí)時(shí)間 | 1000 | 1000 | 向主站發(fā)回應(yīng)答的zui大時(shí)間 |
| P2014[0] | USS/MODBUS報(bào)文間斷時(shí)間 | 2000 | 100 | 監(jiān)控報(bào)文間斷時(shí)間 |
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(bào)文間隔時(shí)間，否則可能會(huì)報(bào)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(xiàng)目。
創(chuàng)建一個(gè)空項(xiàng)目，如圖3所示。
圖3 創(chuàng)建空項(xiàng)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(gè)連接，相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：
通訊驅(qū)動(dòng)程序：Modicon MODBUS
類型：RS485
波特率：9600
奇偶校驗(yàn)：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(gè)變量，如表3所示。
表3 變量列表
| 變量名 | MODBUS寄存器地址 | 說(shuō)明 |
| CtrlWord1 | 40100 | 控制字1 |
| SetPoint | 40101 | 速度設(shè)定值 |
| StsWord1 | 40110 | 狀態(tài)字1 |
| Feedback | 40111 | 速度實(shí)際值 |
| ActFreq | 40342 | 頻率實(shí)際值 |
| OutpVoltage | 40343 | 輸出電壓 |
| DCVol | 40344 | 直流電壓 |
| OutpCurrent | 40345 | 輸出電流 |
| OutpTorque | 40346 | 輸出轉(zhuǎn)矩 |
| OutpPower | 40347 | 輸出功率 |
變量地址參照V20變頻器操作手冊(cè)，添加完成后的變量畫面如圖6所示。
圖6 添加變量西門子TP170B觸摸屏
速度設(shè)定值變量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來(lái)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(duì)應(yīng)-1500，+16384對(duì)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(lái)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(duì)應(yīng)-1500，+16384對(duì)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(xiàng)目生成時(shí)已經(jīng)有一個(gè)模板和一個(gè)畫面，此例僅用到一個(gè)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(duì)象在選擇使用模板的畫面中會(huì)顯示出來(lái)，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(duì)象。在文本域中輸入相應(yīng)的文本，設(shè)置字號(hào)、顏色等，將相關(guān)對(duì)象分類排列整齊，完成后的V20_Monitor畫面如圖13所示。
