基于HMI的S7-200PLCUSS通信功能实现

1.控制要求

系统通过HMI来控制变频器的启动和停止状态，并通过HMI来改变变频器的运行频率。当按下HMI的启动按钮，变频器应根据所设定的频率运行；当改变HMI上的频率设定值，变频器的运行频率应随之改变；当按下HMI上的停止按钮，变频器停止运行。

2.控制系统硬件配置

根据控制要求，可选择CPU226 PLC、MM440变频器及TP177A HMI，设备之间采用RS-485屏蔽双绞线通信电缆连接，硬件连接如图5-34所示。

（1）MM440变频器介绍

MM440系列是德国西门子公司广泛用于工业场合的多功能标准变频器，是用于控制三相交流电机的速度和转矩的变频器。此系列有多种型号，额定功率为120W～250kW。变频器的站地址必须正确设置，并与USS主站配置的从站地址相一致。该种变频器常用操作模式有以下几种：

1）BOP面板操作。一般先设定P0010=30，P970=1，将其他参数复位，然后设定P0010=0，P0700=1，P1000=1。

2）外部（通过端子排）输入控制。一般先设定P0010=30，P970=1，将其他参数复位，然后设定P0010=0，P0700=2，P1000=2。

图5-34 电气原理图

3）USS总线控制。一般先设定P0010=30，P970=1，将其他参数复位，然后设定P0010=0，P0700=5，P1000=5。

4）PROFIBUS总线控制。一般先设定P0010=30，P970=1，将其他参数复位，然后设定P0010=0，P0700=6，P1000=6。

其中，参数P0010=0变频器才能运行，若为1可以修改电动机主要参数；P700为命令给定源选择；P1000为频率给定源选择。

本例中将变频器设置为USS总线控制状态，且波特率为9600bit/s（P2010.0=6）、站地址为0（P2011.0=0）

（2）HMI介绍

西门子HMI使用通用的软件工具SIMATIC WinCC flexible组态，适用于不同性能的面板，常见面板性能见表5-12。

表5-12 常见面板性能

（续）

SIMATIC面板操作模式可以用键盘也可以用触摸屏，通信接口默认情况下是PROFIBUS，还可以通过附加的接口如USB使得机器能与打印机等更多设备连接。

WinCC flexible是Protool和Protool/Pro的升级产品，现有的Protool项目与之兼容，而且可以很方便地移植到WinCC flexible的项目中使用。WinCC flexible具有以下特点：

1）功能块库：可自定义及重复使用各种功能块，并可集中更改。

2）动态面板。

3）组态智能工具，例如画面向导、运动对象及方便地组态批量数据（变量编辑器等）。

4）使用用户ID或密码进行访问保护。

5）配方管理。

6）报表系统。

7）可打开ProTool组态。

8）个性化扩展选项：包括Sm@rt客户端/服务器选件、网络服务和诊断选件、OPC服务器通信选件、过程诊断选件以及操作员操作行为和组态记录/跟踪选件等。

SIMATIC TP177A具有易于使用、灵活性好的特点，组态软件为WinCC flexible，通信方式有PPI/MPI/PROFIBUS等，本例采用PPI通信协议。

3.PLC程序设计

（1）PLC变量地址分配表

PLC变量地址分配表见表5-13。

表5-13 PLC的变量地址分配表

（2）程序的编写

编写PLC程序时，采用USS指令库提供的通信指令，如图5-35所示。

程序编写时一定要注意给USS指令分配库存储区，否则编译出现错误，操作步骤如图5-36所示。

图5-35 USS通信程序

(www.xing528.com)

图5-36 库存储区目录界面

出现如图5-37所示界面。

图5-37 库存储区地址分配

4.HMI界面设计

（1）创建工程

打开WinCCflexible软件，弹出界面如图5-38所示，单击“创建一个空项目”，弹出界面如图5-39所示。

图5-38 创建工程界面

图5-39 触摸屏型号选择

（2）设备选择

在图5-39中，进入“Panels→170”，选择HMI型号“TP177A 6”。

（3）建立连接设备

如图5-40所示界面，在“名称”一览输入HMI需要连接的设备，如图5-41所示。

图5-40 建立连接设备

图5-41 选择“通信驱动程序”

（4）HMI与PLC之间的通信设置

如图5-42所示，设置HMI与PLC通信参数。

图5-42 HMI与PLC之间的通信设置界面

（5）建立HMI控制变量

如图5-43所示，建立HMI与PLC之间的通信变量。

图5-43 HMI变量的建立

（6）建立主界面

设计并制作HMI操作主界面如图5-44所示。

图5-44 主界面的设计

（7）建立监控界面

设计并制作系统监控界面如图5-45所示。

图5-45 系统监控界面的设计

5.系统联调

1）使用PC/PPI电缆将PLC程序和HMI程序分别下载到PLC和HMI屏中。

2）连接PLC、变频器、HMI。

3）检查并确认变频器进行USS通信的参数设置情况。

4）将PLC调整为“RUN”运行状态。

5）操作HMI监控界面的启动（START）、停止（STOP）按钮，观察变频器运行情况；修改HMI监控界面的频率设定值，观察变频器运行时频率的变化情况。