如何通過USS協(xié)議實現(xiàn)西門子S7-1200PLC與G120變頻器的通信

如何通過USS協(xié)議實現(xiàn)西門子S7-1200PLC與G120變頻器的通信西門子S7-1200緊湊型PLC在當前的市場中有著廣泛的應用，作為經(jīng)常與SINAMICSG120系列變頻器共同使用的PLC，其USS通信協(xié)議的使用一直在市場上有著非常廣泛的應用。西門子S7-1200緊湊型plc在當前的市場中有著廣泛的應用，作為經(jīng)常與SINAMICSG120系列變頻器共同使用的PLC，其USS通信協(xié)議的使用一直在市場上有著非常廣泛的應用。本文將主要介紹如何使用USS通信協(xié)議來實現(xiàn)S7-1200與G120變頻器的通信。

1．控制系統(tǒng)原理和接線圖下圖是本例中所使用的原理和接線圖。

圖1:控制系統(tǒng)原理和接線圖

2．硬件需求

S7-1200PLC目前有3種類型的CPU：

1）S7-1211CCPU。

2）S7-1212CCPU。

3）S7-1214CCPU。

這三種類型的CPU都可以使用USS通信協(xié)議通過通信模塊CM1241RS485來實現(xiàn)S7-1200與G120變頻器的通信。本例中使用的PLC硬件為：

1）PM1207電源

(6EP1332-1SH71)

2）S7-1214C(6ES7214-1BE30-0XB0)

3)CM1241RS485(6ES7241-1CH30-0XB0)

4)模擬器(6ES7274-1XH30-0XA0)本例中使用的G120變頻器硬件為：

1）SINAMICSG120PM240（6SL3244-0BA20-1BA0）

2）SINAMICSG120CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）

3）SIEMENSMOTOR(1LA7060-4AB10)

4）操作面板(XAU221-001469)

5）USS通信電纜(6XV1830-0EH10)

3．軟件需求1)編程軟件Step7BasicV10.5(6ES7822-0AA0-0YA0)

4．組態(tài)我們通過下述的實際操作來介紹如何在Step7BasicV10.5中組態(tài)S7-1214C和G120變頻器的USS通信。4.1PLC硬件組態(tài)首先在Step7BasicV10.5中建立一個項目，如圖1所示。

圖2：新建S71200項目在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241RS485模塊，如圖2所示。

圖6：USS通信功能塊與變頻器的控制關(guān)系

USS_DRV功能塊通過USS_DRV_DB數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)與USS_PORT功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送，而USS_PORT功能塊是S7-1200PLCCM1241RS485模塊與變頻器之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與變頻器的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的。

每個S7-1200CPU最多可帶3個通信模塊，而每個CM1241RS485通信模塊最多支持16個變頻器。因此用戶在一個S7-1200CPU中最多可建立3個USS網(wǎng)絡，而每個USS網(wǎng)絡最多支持16個變頻器，總共最多支持48個USS變頻器。5.2S71200PLC進行USS通信的編程1．USS通信接口參數(shù)功能塊的編程

USS通信接口參數(shù)功能塊的編程如下圖所示。

圖7：USS通信接口參數(shù)功能塊的編程USS_PORT功能塊用來處理USS網(wǎng)絡上的通信，它是S71200CPU與變頻器的通信借口。每個CM1241RS485模塊有且必須有一個USS_PORT功能塊。PORT：指的是通過哪個通信模塊進行USS通信。

BAUD：指的是和變頻器進行通行的速率。變頻器的參數(shù)P2010種進行設置。

USS_DB：指的是和變頻器通信時的USS數(shù)據(jù)塊。每個通信模塊最多可以有16個USS數(shù)據(jù)塊，每個CPU最多可以有48個USS數(shù)據(jù)塊，具體的通信情況要和現(xiàn)場實際情況相聯(lián)系。每個變頻器與S7-1200進行通信的數(shù)據(jù)塊是唯一的。

ERROR：輸出錯誤。

STATUS：掃描或初始化的狀態(tài)。

S7-1200PLC與變頻器的通信是與它本身的掃描周期不同步的，在完成一次與變頻器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多個掃描。

USS_PORT通信的時間間隔是S7-1200與變頻器通信所需要的時間，不同的通信波特率對應的不同的USS_PORT通信間隔時間。下圖列出了不同的波特率對應的USS_PORT最小通信間隔時間。

圖8：不同的波特率對應的USS_PORT最小通信間隔時間

USS_PORT在發(fā)生通信錯誤時，通常進行3次嘗試來完成通信事件，那么S7-1200與變頻器通信的時間就是USS_PORT發(fā)生通信超時的時間間隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT與變頻器通信的時間間隔應當大于最小的調(diào)用時間間隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200USS協(xié)議庫默認的通信錯誤超時嘗試次數(shù)是2次。

基于以上的USS_PORT通信時間的處理，我們建議在循環(huán)中斷OB塊中調(diào)用USS_PORT通信功能塊。在建立循環(huán)中斷OB塊時，我們可以設置循環(huán)中斷OB塊的掃描時間，以滿足通信的要求。循環(huán)中斷OB塊的掃描時間的設置如下圖所示：

圖9：循環(huán)中斷OB塊的掃描時間的設置

2．USS_DRV功能塊的編程

USS_DRV功能塊的編程如下圖所示。

圖10：USS_DRV功能塊的編程USS_DRV功能塊用來與變頻器進行交換數(shù)據(jù)，從而讀取變頻器的狀態(tài)以及控制變頻器的運行。每個變頻器使用唯一的一個USS_DRV功能塊，但是同一個CM1241RS485模塊的USS網(wǎng)絡的所有變頻器（最多16個）都使用同一個USS_DRV_DB。USS_DRV_DB：指定變頻器進行USS通信的數(shù)據(jù)塊。

RUN：

指定DB塊的變頻器啟動指令。

OFF2：

緊急停止，自由停車。該位為0時停車。

OFF3：

快速停車，帶制動停車。該位為0時停車。

F_ACK：

變頻器故障確認。

DIR

：

變頻器控制電機的轉(zhuǎn)向。

SPEED_SP：

變頻器的速度設定值。ERROR：

程序輸出錯誤。

RUN_EN：

變頻器運行狀態(tài)指示。

D_DIR：

變頻器運行方向狀態(tài)指示。

INHIBIT：

變頻器是否被禁止的狀態(tài)指示。

FAULT：

變頻器故障。

SPEED：

變頻器的反饋的實際速度值。DRIVE：

變頻器的USS站地址。變頻器參數(shù)P2011設置。

PZD_LEN：

變頻器的循環(huán)過程字。變頻器參數(shù)P2012設置。注意：變頻器的PKW的長度在這里是特殊需要注意的，在使用USS通信時必須是4，如果改成3或者127都將不能讀取反饋回來的過程值。

3．USS_RPM功能塊的編程USS_RPM功能塊的編程如下圖所示。

圖11：USS_RPM功能塊的編程USS_RPM功能塊用于通過USS通信從變頻器讀取參數(shù)。REQ：

讀取參數(shù)請求。

DRIVE：

變頻器的USS站地址。

PARAM：

變頻器的參數(shù)代碼。

INDEX：

變頻器的參數(shù)索引代碼

USS_DB：

指定變頻器進行USS通信的數(shù)據(jù)塊。DONE：

讀取參數(shù)完成。

ERROR：

讀取參數(shù)錯誤。

STATUS：讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。

VALUE：

所讀取的參數(shù)的值。注意：進行讀取參數(shù)功能塊編程時，各個數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型一定要正確對應。如果需要設置變量讀取參數(shù)時，注意該參數(shù)變量的初始值不能為0，否則容易產(chǎn)生通信錯誤。

4．USS_WPM功能塊的編程USS_WPM功能塊的編程如下圖所示。

圖12：USS_WPM功能塊的編程USS_WPM

功能塊用于通過USS通信設置變頻器的參數(shù)。

REQ：

讀取參數(shù)請求。

DRIVE：

變頻器的USS站地址。

PARAM：

變頻器的參數(shù)代碼。

INDEX：

變頻器的參數(shù)索引代碼。

EEPROM：把參數(shù)存儲到變頻器的EEPROM。

VALUE：

設置參數(shù)的值。

USS_DB：

指定變頻器進行USS通信的數(shù)據(jù)塊。DONE：

讀取參數(shù)完成。

ERROR：

讀取參數(shù)錯誤狀態(tài)。

STATUS：

讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。注意：對寫入?yún)?shù)功能塊編程時，各個數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型一定要正確對應。如果需要設置變量進行寫入?yún)?shù)值時，注意該參數(shù)變量的初始值不能為0，否則容易產(chǎn)生通信錯誤。

5.3S71200PLC進行USS通信的調(diào)試S7-1200PLC通過CM1241RS485模塊與變頻器進行USS通信時，需要注意如下幾點：當同一個CM1241RS485模塊帶有多個（最多16個）USS變頻器時，這個時候通信的USS_DB是同一個，USS_DRV功能塊調(diào)用多次，每個USS_DRV功能塊調(diào)用時，相對應的USS站地址與實際的變頻器要一致，而其它的控制參數(shù)也要一致。當同一個S7-1200PLC帶有多個CM1241RS485模塊（最多3個）時，這個時候通信的