Truyền thông PLC và biến tần Siemens

Mục Lục
DANH MỤC HÌNH VẼ ...........................................................................................2
DANH MUC BẢNG BIỂU ......................................................................................2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 VÀ BIẾN TẦN MM440.................3
I. PLC S7-200 ........................................................................................................3
1. Cấu trúc phần cứng của S7-200 .......................................................................3
2. Thực hiện chương trình ...................................................................................6
II. Biến tần MM440 ................................................................................................6
1. Các đầu dây điều khiển ....................................................................................7
2. Sơ đồ nguyên lý ...............................................................................................9
CHƯƠNG II: CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG VÀ GIAO THỨC USS .....10
I. Các giải pháp truyền thông PLC - Biến tần. ....................................................10
II. Cấu trúc giao thức USS ...................................................................................11
2.1. Điều kiện để sử dụng giao thức USS ..........................................................11
2.2. Thời gian yêu cầu cho việc truyền thông Biến tần .....................................12
2.3. Sử dụng các lệnh USS.................................................................................12
2.4.Các lệnh trong giao thức USS .....................................................................13
2.5. Kết nối và cài đặt biến tần...........................................................................22
CHƯƠNG III. KẾT LUẬN VÀ ỨNG DỤNG.......................................................25
I. Kết luận...........................................................................................................25
II. Ứng dụng ........................................................................................................25
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................27

1


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Hình dạng và cấu trúc bên ngoài của S7-200……………………………4

Hình 1.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200…………………………………………5
Hình 1.3 Các đầu dây điều khiển của MICROMASTER 440……………………8

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý MM440 ………………………………………………9
Hình 2.1 Sơ đồ kết nối PLC và biến tần…………………………………………10
Hình 2.2 Các bit thể hiện trạng thái biến tần …………………………………....16

Hình 2.3Kết nối S7-200 với MM440 bằng RS485…………………………….. 22
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống………………………………………………………… 26

DANH MUC BẢNG BIỂU
Bảng2.1 Quan hệ giữa tốc độ và thời gian hỏi vòng …………………………….12
Bảng2.2Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_INIT ……………………….14
Bảng2.3 Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_CTRLI ……………………17
Bảng 2.4Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_RPM_x…………………... 19
Bảng2.5 Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_WPM_x …………………..22
2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 VÀ BIẾN TẦN MM440
I. PLC S7-200
PLC S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemens (CHLB
Đức ), có cấu trúc kiểu module và có các module mở rộng. Các module này được
sử dụng để tăng tính chuyên môn hóa và dễ dàng cho lắp đặt, thay thế.
Toàn bộ chương trình cài đặt được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường
hợp dung lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương
trình và dữ liệu (Catridge ).
1. Cấu trúc phần cứng của S7-200
1.1. Hình dáng và cấu trúc bên ngoài
a. Các đầu vào/ra số:
- Đầu vào (Ix.x ): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor…với điện áp vào
tiêu chuẩn 24VDC.
- Đầu ra (Qx.x): kết nối với thiết bị điều khiển với các điện áp

24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ).
- Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ).
b. Đèn trạng thái:
- Đèn RUN (màu xanh): Chỉ báo PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.
- Đèn STOP (màu vàng): Chỉ báo PLC đang ở chế độ dừng và không thực
hiện chương trình, các đầu ra đều ở trạng thái “OFF”.
- Đèn SF/DIAG: Chỉ báo hệ thống bị hỏng tức do lỗi phần cứng hoặc hệ
điều hành.
- Đèn Ix.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu vào số(ON/OFF).
- Đèn Qx.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu ra số(ON/OFF).
c. Cổng truyền thông:
- Cổng truyền thông nối tiếp RS485: Giao tiếp với các thiết bị trong mạng
khác, biến tần…
- Cổng cho module mở rộng: Kết nối với module mở rộng.

3


d. Công tắc chuyển chế độ:
- RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình lỗi hoặc
gặp lệnh STOP thì PLC tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở
vị trí RUN ( quan sát đèn trạngthái ).
- STOP: Dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các đầu ra chuyển về
OFF.
- TERM: Cho phép người dùng chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ
xa, ngoài ra còn được dùng để download chương trình người dùng.
e. Vít chỉnh tương tự:
Mỗi PLC đều có từ một đến hai vít chỉnh tương tự có thể xoay được 270 độ
để thay đổi giá trị của vùng nhớ biến trong chương trình.

4


Hình 1.1 Hình dạng và cấu trúc bên ngoài của S7-200
1.2. Cấu trúc phần cứng:
Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau:
- Module nguồn.
- Module đầu vào.
- Module đầu ra.
- Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU).
- Module bộ nhớ.
- Module quản lý ghép nối vào ra.

5


Hình 1.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200

2. Thực hiện chương trình
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp gọi là một vòng
quét. Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào
vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng
quét chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc.
Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra
lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo
tới các cổng ra. Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh
không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng
trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các
giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ

cho dừng mọi công việc khác ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh
này một cách trực tiếp với cổng vào/ra. Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương
trình con tương ứng với các chế độ ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ
phận của chương trình. Chương trình ngắt chỉ được thực hiện khi có sự kiện báo
ngắt và có thể xảy ra bất kỳ lúc nào trong một vòng quét.
II. Biến tần MM440
MM440 là loại biến tần độc lập (biến tần gián tiếp), thay đổi điện áp hay
tốc độ cho động cơ xoay chiều bằng cách chuyển đổi dòng điện xoay chiều cung
6


cấp thành dòng điện một chiều trung gian sử dụng cầu chỉnh lưu. Sau đố điện áp
một chiều lại được nghịch lưu thành điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ với
giá trị tần số thay đổi. Nguồn cung cấp cho biến tần có thể sử dụng nguồn xoay
chiều một pha (cho công suất thấp), hay sử dụng nguồn xoay chiều 3 pha.
Trong thực tế, các bộ biến tần thường dùng để điều khiển tốc độ quay của
động cơ điện xoay chiều thay đổi trơn theo tần số.
Các bộ biến tần sử dụng trong sử dụng trong thực tế rất đa dạng, có chức
năng khác nhau tùy theo mục đích sử dụng, tính chất truyền động. MicroMaster
440 là bộ biến đổi tần số dùng điều khiển tốc độ động cơ 3 pha xoay chiều. Có
nhiều loại khác nhau từ 120W nguồn vào 1 pha đến 200kW nguồn vào 3 pha.
Biến tần MM440 với các thông số đặt mặc định của nhà sản xuất có thể phù hợp
với một số ứng dụng điều khiển động cơ đơn giản. Ngoài ra MM440 cũng được
dùng cho nhiều các ứng dụng điều khiển động cơ cấp cao nhờ danh sách các
thông số hỗn hợp của nó.
Ưu điểm của MM440:
- Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt
- Điều khiển vecto vòng kín (tốc độ/Moment)
- Có nhiều lựa chọn truyền thông: Profibus, Device Net, Can open
- Ba bộ tham số trong một nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động khác

nhau.
- Định mức theo tải moment không đổi hoặc bơm, quạt.
- Dự trữ động năng chống sụt áp
- 4 tần số ngắt cộng hưởng lên máy
- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay
- Khối chức năng logic tự do: AND, OR, định thời điểm
1. Các đầu dây điều khiển

7


Hình 1.3 Các đầu dây điều khiển của MICROMASTER 440

8


2. Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý MM440
9


CHƯƠNG II: CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG VÀ GIAO THỨC USS
I. Các giải pháp truyền thông PLC - Biến tần.
Để điều khiển Biền tần thông qua PLC người ta sử dụng cách sau:
1. Dùng đầu vào/ra số của PLC nhưng chỉ thực hiện được những chức năng
đơn giản như dừng, khởi động, đảo chiều còn việc thay đổi thời gian khởi động
hoặc đặt lại tốc độ không thể thực hiện được ở chế độ này.
2. Dùng các đầu vào/ra tương tự của PLC để thay đổi giá trị setpoint trong
điều khiển phản hồi, mỗi biến tần mất đi một đầu vào analog và một đầu ra

analog. Ngoài ra còn phải dùng các đầu vào/ra số để điều khiển biến tần.
3. Điều khiển biến tần thông qua mạng Profibus, đối với loại MM3, MM4
của Siemens đã có sắn giao diện Profibus trên RS458 Port. Nhưng đối với các
ứng dụng nhỏ thì việc thiết kế một mạng Profibus sẽ đưa giá thành lên cao, do đó
không kinh tế.
4. Dùng Port 0 của PLC để kết nối tới các Port của biến tần, một PLC có thể
kết nối tối đa với một mạng 31 biến tần. Mạng này gọi là mạng USS. Dạng kết nối
điểm (Poin to Point). Ta có thể điều khiển toàn bộ chức năng của biến tần thông
qua mạng này, ngoài ra còn có thể giám sát được dòng điện, điện áp, tốc độ, chiều
quay.. dựa vào các vùng nhớ của PLC dành riêng cho mỗi biến tần.

Biến tần 1

PLC S7 200

Biến tần 2

Biến tần 31
Hình 2.1 Sơ đồ kết nối PLC và biến tần
10


II. Cấu trúc giao thức USS
+ Giao thức USS (Universal Serial Interface Protocol) định nghĩa là kỹ
thuật truyền thông giữa PLC và biến tần chỉ của Siemen, truy cập theo nguyên
tắc Master – Slave cho truyền thông qua 1 Bus nối tiếp và tối đa 31 slave có thể
được kết nối với Bus, ở phương pháp này 1 PLC có thể điều khiển tối đa mạng
gồm 31 biến tần, đây là dạng liên kết điểm-điểm. Ta có thể điều khiển toàn bộ
chức năng của biến tần thông qua mạng này. Ngoài ra có thể giám sát các thông
số của biến tần thông qua mạng này ví dụ : chiều quay, tốc độ các lỗi thường

gặp…vv. dựa vào các vùng nhớ của PLC dành cho mỗi biến tần.
+ Cho phép truyền thông trực tiếp giữa PLC và biến tần. Nghĩa là PLC
có thể đọc trực tiếp các tham số từ biến tần.
+ Thư viện USS cung cấp bởi Siemen, USS libraries gồm 4 khối chương
trình chính(USS_INIT; USS_CTRL; USS_RPM_X; USS_WPM_X).
+ Cấu trúc USS sử dụng 14 chương trình con và 3 chương trình ngắt.
+ Cấu trúc USS yêu cầu sử dụng 400-byte block miền nhớ V và 16-byte
đệm giao tiếp.Vì vậy khi lập trình cần tránh sử dụng lại những vùng nhớ nằm
trong khoảng vùng nhớ đã quy định cho USS
2.1. Điều kiện để sử dụng giao thức USS
+ Thư viện lệnh của Step 7 – Micro/Win cung cấp 14 chương trình con, 3
thủ tục ngắt và một tập lệnh (gồm 8 lệnh) hỗ trợ cho giao thức USS.
+ Cáp kết nối: cáp chuẩn 485 với 1 chân truyền 1 chân nhận
+ Giao thức USS sử dụng Cổng 0 (Port 0) cho truyền thông USS.
+ Sử dụng lệnh USS_INIT để lựa chọn Port 0 cho cả USS hoặc PPI. Sau khi
đã lựa chọn Port 0 cho truyền thông với chuẩn USS, không được sử dụng Port 0
cho bất kì mục đích khác bao gồm cả kết nối với Step 7 Micro/Win
+ Để phát triển các chương trình ứng dụng sử dụng giao thức USS, nên sử
dụng CPU 226, CPU 226XM hoặc module EM 277 PROFIBUS – DP kết nối đến
card PROFIBUS – CP ở máy tính.
11


2.2. Thời gian yêu cầu cho việc truyền thông Biến tần
+ Truyền thông với các Micro Master không đồng bộ với vòng quét của S7
– 200. S7 – 200 hoàn thành vài vòng quét trước khi một MM hoàn thành việc
truyền thông. Các yếu tố giúp xác định thời gian yêu cầu:
+ Số MM có trong mạng
+ Tốc độ baud
+ Thời gian vòng quét của S7 – 200.

Sau khi lệnh USS_INT ấn định Port 0 cho giao thức USS, S7 – 200 sẽ thực
hiện hỏi vòng tất cả các biến tần trong những khoảng thời gian sau:
Tốc độ MM440 (baud)

Thời gian hỏi vòng giữa các biến tần

1200

240 ms

2400

130 ms

4800

75 ms

9600

50 ms

19200

35 ms

38400

30 ms

57600

25 ms

115200

25 ms

Bảng 2.1 Quan hệ giữa tốc độ và thời gian hỏi vòng
PLC sẽ thực hiện quét tất cả các biến tần đang hoạt động với thời gian
lấy mẫu ở bảng bên trên.Ta phải set tham số time-out của mỗi drive phù hợp
với thời gian này.
2.3. Sử dụng các lệnh USS
Các bước sử dụng các lệnh trong chương trình điều khiển S7 – 200 , cần
phải theo các bước sau:
12


1. Đưa lệnh USS_ INT vào trong chương trình và thực hiện lệnh này cho
mỗi vòng quét. Có thể sử dụng lệnh này để thiết lập các giá trị hoặc thay đổi các
thông số truyền thông.
2. Cấp phát vùng nhớ V cho thư viện lệnh bằng cách kích chuột phải (lấy
từ
menu) trên Program Block trong cây thư mục.
3. Cài đặt tham số về địa chỉ và tốc độ được sử dụng trong chương trình
Drive.
4. Dùng cáp để kết nối truyền thông từ S7 – 200 đến các drive.
Lưu ý: Chỉ thực hiện một lệnh USS_INT trong chương trình cho mỗi
Drive. Có thể đưa vào nhiều lệnh USS_RPM_x hay USS_WPM_x khi được yêu
cầu, nhưng chỉ một lệnh được làm việc trong một thời điểm.

2.4.Các lệnh trong giao thức USS
1. Lệnh USS – INIT
Cấu trúc lệnh:

+ Lệnh USS_INIT được sử dụng để thiết lập hoặc các tham số truyền thông,
kích hoạt, khởi tạo giao thức USS. Trước khi bất kỳ một lệnh USS nào khác được
sử dụng, lệnh USS_INIT phải được thực hiện xong.
+ Lệnh này được thực hiện ở mỗi vòng quét đầu vào EN được tác động.
13


+ Khi thay đổi các giá trị ban đầu của tham số thì sẽ thực hiện một lệnh
USS_INIT mới.
EN: chân kích hoạt USS_INIT(chỉ gọi USS_INIT 1 lần duy nhất).
Mode: giá trị là 010 ấn định Port 0 dùng cho giao thức USS và chỉ cho
phép giao thức này. Nếu giá trị là 000 sẽ ấn định giao thức PPI cho Port 0 và
không cho phép thực hiện USS.
Baud: Tốc độ truyền thông: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400,
57600, 115200
Active: Xác định đầu địa chỉ của Drive. Địa chỉ những biến tần sẽ được kích
hoạt(mã hóa dưới dạng thanh ghi bit nhị phân).Số địa chỉ hỗ trợ từ 0 đến 31.
VD: Active có giá trị 3 thì 2 biến tần có địa chỉ 0 và 1 được kích hoạt.
Done: Khi USS_INIT hoàn thành bit Done sẽ được kích lên mức 1.
Error: Byte báo lỗi.

Ðầu vào/ra

Kiểu dữ

Toán hạng

liệu
Mode

Byte

VB,IB,QB,MB,SB,SMB,LB,AC,Constant,*VD,*AC, *LD

Baud,Active

Dword

VD,ID,QD,MD,SD,SMD,LD,Constant,AC, *VD,*AC,*LD

Done

Bool

I, Q, M, S, SM, T, C, V, L

Error

Byte

VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,*VD,*AC,*LD

Bảng2.2 Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_INIT

+ Khi lệnh USS_INIT kết thúc, đầu ra Done được set lên. Đầu ra Error
(kiểuByte) chứa kết quả thực hiện lệnh.

14


2. Lệnh USS_CTRIL

Chức năng: Được sử dụng để điều khiển hoạt động của biến tần. Mỗi chương
trình con USS_CTRL chỉ điều khiển 1 địa chỉ biến tần duy nhất . Lệnh này được
gửi tới địa chỉ của biến tần, địa chỉ được xác định tham số Active trong lệnh
USS_INIT.
Các thông số:
EN: bit phải ON trong quá trình điều khiển biến tần mới cho phép lệnh
USS_CTRIL hoạt động. Lệnh này luôn thực hiện ở mức cao.
Run (Run/Stop): cho thấy drive là on hoặc off. Khi bit RUN ở mức cao,
MM440 nhận lệnh khởi động ở tốc độ danh định và theo chiều đã chọn trước.
1(ON) / 0 (OFF)
Để Drive làm việc, các điều kiện phải theo đúng như sau:
+ Địa chỉ Drive phải được lựa chọn từ đầu vào Active trong lệnh USS_INIT.
+ Đầu vào OFF2 và OFF3 phải được set về 0
+ Các đầu ra Failt và Inhibit phải là 0.
Khi đầu vào RUN là _OFF_ một lệnh được chuyển đến MM để điều khiển
giảm tốc độ động cơ xuống cho đến khi động cơ dừng.
OFF2: được sử dụng để cho phép điều khiển MM440 dừng với tốc độ chậm.
OFF3: được sử dụng để cho phép điều khiển MM440 dừng với tốc độ nhanh.
15


F_ACK(Fault Acknowledge): được sử dụng để báo lỗi từ Drive, khi có lỗi
xảy ra fix lỗi sau đó nhấn F_ACK để clear lỗi Các lỗi từ Drive được xóa thì
F_ACK được chuyển từ 0 lên 1.

Dir : Direction xác định hướng quay mà MM440 sẽ điều khiển.
Drive(Drive address): là địa chỉ của MM mà lệnh USS_CTRIL điều
khiển tới. Địa chỉ hợp lệ từ 0 đến 31 (1 cấu trúc USS_CTRL chỉ điều khiển 1 biến
tần).
Type: dùng để lựa chọn kiểu MM440. Đối với thế hệ MM3 (hoặc sớm hơn)
đầu vào Type được đặt 0; còn dối với MM440 giá trị đặt là 1.
Speed – SP (Speed setpoint) : là tốc độ cần đặt theo tỷ lệ phần trăm. Các
giá trị âm sẽ làm động cơ quay chiều ngược lại. Phạm vi đặt: -200% -> +200%.
Resp_R (response received): báo nhận phản hồi từ drive. Tất cả các hoạt
động của MM được thăm dò thông tin trạng thái. Tại mỗi thời điểm S7-200 nhận
được một phản hồi từ drive, bit Resp_R được set lên và tất cả các giá trị tiếp theo
được cập nhật.
Error: là một byte lỗi chứa kết quả mới nhất của yêu cầu truyền thông Drive
(là byte chứa kết quả của lần truyền thông cuối cùng.
Status: thông báo trạng thái biến tần.

Hình 2.2 Các bit thể hiện trạng thái biến tần
16


Speed: là tốc độ động cơ theo tỉ lệ phần trăm tốc độ full set. Phạm vi : 200% -> +200%
Run_EN:bit thông báo trạng thái động cơ(chạy=1,ngừng=0)
D- Dir: cho biết hướng quay.
Inhibit: cho biết trạng thái hãm của động cơ (0- not inhitbit, 1 - inhitbit). Để
xóa bit inhitbit, bit Fault phải trở về off, và các đầu vào RUN, OFF2, OFF3 cũng
phải trờ về off.
Fault: cho biết tình trạng của bit lỗi (0 – không có lỗi, 1 – lỗi). Drive sẽ
hiển thị mã lỗi, tra bảng error code ở trên để biết chi tiết lỗi. Để xóa bit Fault cần
phải sửa lỗi và turn on bit F_ACK.

Ðầu vào/ra
RUN, OFF2, OFF3,
F_ACK, DIR
Resp_R, Run_EN, D_Dir,

Kiểu dữ liệu
BOOL
BOOL

Toán hạng
I, Q, M, S, SM, T, C, V, C, L, Power
Flow
I, Q, M, S, SM, T, C, V, C, L

Inhibit, Fault
VB, IB, QB, MB, SB, SMB,
Drive, Type
Error

Status

BYTE
BYTE

WORD

LB, AC, *VD, *AC, *LD, Constant
VB, IB, QB, MB, SB, SMB,
LB, AC, *VD, *AC, *LD
VW, T, C, IW, QW, SW, MW, SMW,

LW, AC, AQW, *VD, *AC, *LD
VD, ID, QD, MD, SMD,

Speed_SP
Speed

REAL
REAL

LD, AC, *VD, *AC, *LD, Constant
VD, ID, QD, MD, SMD,
LD, AC, *VD, *AC, *LD

Bảng 2.3 Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_CTRLI

17


3. Lệnh USS_RPM_x
Cấu trúc lệnh:

Có 3 lệnh đọc giao thức USS:
- USS_RPM_W: là lệnh đọc một tham số Word.
- USS_RPM_D : là lệnh đọc mọt tham số Douple Word.
- USS_RPM_R: là lệnh đọc một tham số thực.
Chỉ một lệnh đọc (USS_RPM_x) hoặc ghi (USS_WPM_x) có thể làm việc
một thời điểm.
Lệnh USS_RPM_x hoàn thành việc thực hiện lệnh khi MM nhận biết cách
thức của lệnh, hoặc khi một lỗi trạng thái được thông báo. Vòng quét vẫn tiếp tục
thực hiện trong khi quá trình chờ sự phản hồi.

EN: phải ON trong quá trình truyền thông để cho phép truyền đi các yêu
cầu, và nên giữ lại ở trạng thái đó cho dến khi bit Done được set lên – tín hiệu
hoàn thành quá trình.
XMT_REQ: ở dạng xung trong vòng quét yêu cầu truyền thông giữa PLC và
biến tần.
Drive: là địa chỉ của MM mà lệnh USS_RPM_x được chuyển tới. Địa chỉ
hợp lệ là 0 đến 31.
18


Param: là địa chỉ tham số (là giá trị cần đọc từ MM440). Vd: P2000
Index: giá trị danh mục của tham số trong biến tần vd P0004 có 5 index:
0,8,10,12,21
DB_Ptr: được cung cấp bởi địa chỉ của bộ đệm 16 byte. Trong lệnh
USS_RPM_x, bộ đệm này dùng để chứa kết quả của lệnh đưa đến từ
MM440.
Done: bit báo khi hoàn thành.
Error: vùng nhớ dạng byte dùng để thông báo lỗi của quá trình truyền
thong.
Value: vùng nhớ dùng để lưu giá trị của tham số cần đọc.

Ðầu vào/ra

Kiểu dữ liệu

Toán hạng

XMT-REQ

BOOL

I, Q, M, SM, T, C, V, L

Drive

BYTE

VB, IB, QB, MB, SB, SMB,
LB, AC, *VD, *AC, *LD, Constant

Param, Index

WORD

VW, IW, QW, MW, SW,
SMW, LW, T, C, AC, AIW,
*VD, *AC, *LD, Constant

DB-Ptr

DWORD

&VB

Value

WORD

VW, IW, QW, MW, SW,
SMW, LW, T, C, AC, AQW,

DWORD,REAL
Done

BOOL

VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD,
*VD,
I, Q, M, S, SM, T, C, V, L

19


Error

BYTE

VB, IB, QB, MB, SB, SMB,
LB, AC, *VD, *AC, *LD

Bảng 2.4 Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_RPM_x
Khi lệnh USS_RPM_x đã hoàn tất, đầu ra Done được set lên và đầu ra
Error (Kiểu byte) và đẩu ra Value chứa các kết quả của việc thực hiện lệnh. Đầu
Error và Value sẽ hông hợp lệ cho đến khi đầu ra Done được set lên
4. Lệnh USS_WPM_x
Cấu trúc lệnh:

Các lệnh ghi giao thức USS:
- USS _WPM_W: là lệnh ghi một tham số Word.
- USS_WPM_D: là lệnh ghi một tham số Double Word.

- USS_WPM_R: là lệnh ghi một tham số thực.
Chỉ một lệnh đọc(USS_RPM_x) hoặc ghi (USS_WPM_x) có thể làm việc
tại cùng một thời điểm.
Lệnh USS_WPM_x hoàn thành việc thực hiện lệnh khi MM440 nhận biết
cách thức của lệnh, hoặc khi một lỗi trạng thái lỗi được thông báo. Vòng quét vẫn
tiếp tục thực hiện trong quá trình chờ sự phản hồi.

20


EN: phải được set để cho phép truyền đi các yêu cầu và nên giữ lại cho đến
khi
bit Done được set lên – tín hiệu hoàn thành quá trình.
Ví dụ: một lệnh USS-WPM-x truyền đến MM440 ở mỗi vòng quét khi đầu
vào XMT_REQ là on). Do đó, đầu vào XMT-REQ nên được kích xung khi
nhận được sườn xung lên để truyền một yêu cầu cho mỗi chuyển tiếp dương của
đầu vào EN.
Drive: là địa chỉ của MM mà lệnh USS_WPM_x được chuyển tới. Ðịa chỉ
hợp lệ là 0 đến 31.
Param: là số tham số.
Index: là biến chỉ vào giá trị đọc
Value: là giá trị của thông số cần ghi đến bộ nhớ RAM trong biến tần.
Đối với MM3 cũng có thể ghi giá trị này vào EEPROM, bằng cách cài đặt ở
tham số P971.
DB-Ptr: được cung cấp bởi địa chỉ của bộ đệm 16 byte. Trong lệnh
USS_WPM_x, bộ đệm này dùng chứa kết quả của lệnh đưa đến từ MM440.
Khi lệnh USS_WPM_x đã hoàn tất, đầu ra Done được set lên và đầu ra
Error(kiểu byte) chứa các kết quả của việc thực hiện lệnh.
Khi lệnh EEPROM được set lên, lệnh sẽ ghi vào cả bộ nhớ RAM và
EEPROM của biến tần. Khi đầu vào EEPROM không được set thì lệnh này

sẽ chỉ ghi vào bộ nhớ RAM vì MM3 không hỗ trợ chức năng này, do đó, cần
phải chắc chắn rằng đầu vào không được set để lệnh chỉ làm việc với MM3.

Ðầu vào/ra

Kiểu dữ liệu Toán hạng

XMT-REQ

BOOL

I, Q, M, SM, T, C, V, L

EEPROM

BOOL

I, Q, M, S, SM, T, C, V, L

21


Drive

BYTE

VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,
*VD, *AC, *LD, Constant

Param, Index WORD

VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C,
AC, AIW, *VD, *AC, *LD, Constant

DB-Ptr

DWORD

&VB

Value

WORD

VW, IW, QW, MW, SW,
SMW, LW, T, C, AC, AQW,

DWORD,
REAL

*VD, *AC, *LD

Done

BOOL

I, Q, M, S, SM, T, C, V, L

Error

BYTE

VB, IB, QB, MB, SB,

VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, *VD, *AC

SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD
Bảng 2.5 Kiểu dữ liệu và toán hạng trong lệnh USS_WPM_x
2.5. Kết nối và cài đặt biến tần
1. Kết nối MM440
Để kết nối với MM4, ta sử dụng cáp RS485 nối trực tiếp S7200 với MM440.
Ngoài ra, còn có thể dùng cáp chuẩn PROFIBUS và các đầu nối để kết nối.

22


Hình 2.3 Kết nối S7-200 với MM440 bằng RS485

+ Chú ý:
Các thiết bị kết nối với điện áp khác nhau có thể là nguyên nhân phát sinh
dòng điện không mong muốn chạt trong cáp nối kết nối. Dòng điện này sẽ gây ra
các lỗi truyền thông, hoặc là làm hỏng thiết bị.
Cần phải chắc chắn rẳng tất cả các thiết bị được kết nối vào một cáp truyền
thông đều có cùng dòng điện định mức hoặc được cách ly để ngăn ngừa dòng
điện phát sinh không mong muốn.
Nếu S7 – 200 là điểm nút cuối trong mạnh, hoặc là nếu kết nối là
điểm- điểm (point to point).
2. Cài đặt biến tần MM440
Trước khi kết nối đến S7-200, cần phải chắc chắn rằng có đủ các thông số
của MM. Sử dụng các keypad có sẵn trên biến tần để cài đặt như sau:

1. Reset để cài đặt lại cho hệ thống (tuỳ chọn): P0010 = 30, P0970 = 1
2. Cho phép truy nhập đọc/ghi các thông số: P0003 = 3
3. Kiểm tra cài dặt thông số động cơ cho biến tần:
23


P0304 = điện áp động cơ (V)
P0305 = dòng điện động cơ (A)
P0307 = công suất động cơ (W)
P0310 = tần số động cơ (Hz)
P0311 = tốc độ động cơ (RPM)
Các thông số cài đặt này có thể thay đổi tuỳ thuộc vào loại động cơ được
sử dụng. Trước khi cài đặt các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311,
cần thiết phải set thông số P0010 lên 1 trước. Sau khi kết thúc việc cài đặt, đặt
thông số P0010 về 0. Các thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311 chỉ có
thể thay đổi trong chế độ quick commissioning.
4. Ðịnh chế độ điều khiển từ xa hay tại chỗ (Local/Remove): P0700 Index0 = 5
5. Ðặt lựa chọn tần số setpoint cho USS ở cổng COM: P1000 Index0 = 5
6. Ðịnh thời gian tăng tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ tăng tốc đến tốc
độ max: P1120 = 0 đến 650,00 (s).
7. Ðịnh thời gian giảm tốc (tuỳ chọn), là thời gian để động cơ giảm dần
tốc độ cho đến khi dừng: P1121 = 0 đến 650,00 (s).
8. Ðặt tần số tham chiếu:P2000 = 1 đến 650 Hz
9. Tiêu chuẩn hoá USS: P2009 Index0 = 0
10. Ðặt giá trị tốc độ baud cho chuẩn RS485:
P2010 Index0 = 4 (2400 baud)
5 (4800 baud)
6 (9600 baud)
7 (19200 baud)
8 (38400 baud)

9 (57600 baud)
24


10 (115200 baud)
11. Nhập địa chỉ Slave: P2011 Index = 0 đến 31
12. Ðặt thời gian trống giữa hai bức điện, đây là khoảng thời gian cho phép giữa
hai lần truy nhập dữ liệu bức điện. Nó được sử dụng để cắt biến tần trong
khoảng thời gian xảy ra lỗi truyền thông. Thời gian này tính từ lúc sau khi một
dữ liệu hợp lệ của bức điện được nhận. Nếu có một dữ liệu không được nhận,
biến tần sẽ ngắt và hiển thị mã lỗi F0070. Ðặt giá trị 0 để ngừng điều khiển.
P2014 Index0 = 0 đến 65,535 ms
13. Chuyển dữ liệu từ RAM đến EEPROM: P0971 = 1 (bắt đầu chuyển).Lưu cài
đặt sự thay đổi các thông số vào EEPROM.

CHƯƠNG III. KẾT LUẬN VÀ ỨNG DỤNG
I. Kết luận
Với sự phát triển của nền công nghiệp và đặc biệt là ngành công nghệ thông
tin đang góp sức rất lớn cho sự phát triển của truyền thông trong lĩnh vực công
nghiệp. Điều đó đã làm thay đổi các cấp, cấu trúc và các quá trình trong lĩnh
vực tự động hoá, điều khiển quá trình, tự động hóa xí nghiệp. Nhưng giao thức
truyền thông USS vẫn là lựa chọn đáng tin cậy. Nó đảm bảo khả năng truyền
thông giữa thiết bị và đường truyền thông tin được trong suốt, liên tục, an toàn
và độ tin cậy cao, dề dàng cho lắp đặt, thay thế, sửa chữa và mở rộng hệ thống.
Chi phí cho mạng này là thấp và tối ưu cho các ứng dụng vừa và nhỏ.
II. Ứng dụng
- Ghép nối thiết bị, trao đổi thông tin gữa các thiết bị là một trong những vấn
đề cơ bản trong bất cứ một giải pháp tự động hóa nào. Sự ứng dụng các
mạng truyền thông công nghiệp ngày càng rộng rãi, đặc biệt là các hệ thống
bus trường. Giao thức truyền thông USS là một trong số đó được sử dụng ở

cấp độ bus trường (bus thiết bị) nối giữa thiết bị điều khiển và các cơ cấu
châp hành.
- Ví dụ sử dụng giao thức USS để truyền thông:
25