s7-200与变频器的uss通蠯.pdf

项目项目 11 S7 200 与变频器的与变频器的USS通信 通信 11 1 学习目标 通过本项目的学习与训练 使学生在了解自由口通信模式 USS 协议 自由口通信指令 USS 指令库的基础上 通过简单的实例训练 最终能够独立完成 S7 200 与 MM4 系列变频器 的 USS 通信连接 参数设置 系统调试 故障诊断等任务 并达到以下目标 11 1 1 知识目标 了解 S7 200 PLC 自由口通信模式 掌握 USS 通信协议的特点及应用情况 知道西门子 有哪些设备支持 USS 通信协议 理解 S7 200 PLC 的自由口通信协议控制字 SMB30 和 SMB130 各位的意义 知道如何将 S7 200 PLC 的通信端口设置为 USS 方式 知道如何设置 MM4 系列变频器的相关参数 使其能够通过 USS 协议与 S7 200 PLC 建立通信连接 理解 USS 通信指令的功能 掌握 USS 通信指令的使用步骤 11 1 2 技能目标 能够熟练使用 S7 200 PLC 的发送指令 XMT 接收指令 RCV 或 USS 指令 USS INT USS CTRL USS RPM x USS WPM x 通过合理设置通信端口的自由口通信模式 建 立 S7 200 PLC 与西门子变频器之间的通信连接 编写设备调试程序 最终能够实现用 S7 200 PLC 的通信端口控制变频器的运行 停止 改变输出频率等目的 11 2 知识准备 11 2 1 USS通信概述 1 USS协议简介 USS Universal Serial Interface Protocol 通用串行接口协议 协议是西门子公司为其变 频器所开发的通用通信协议 可以支持变频器与 PC 或 PLC 之间的通信连接 是一种基于串 行总线进行数据通信的协议 S7 200 PLC 可以将其通信端口设置为自由口模式的 USS 协议 以便实现 PLC 对变频器的控制 USS 协议是主 从结构协议 规定了在 USS 总线上可以有一个主站 PLC 和最多 31 个 从站 变频器 总线上的每个从站都有唯一的标识码 即站地址 在从站参数中设定 主 站依靠标识码识别各个从站 每个从站也只对主站发来的报文做出响应并回送报文 从站之 间不能直接进行数据通信 另外 还有一种广播通信方式 主站可以同时给所有从站发送报 文 从站在接收到报文并做出相应的响应后可不回送报文 1 USS 协议的波特率最高可达 187 5kbps 通信字符格式为 1 位起始位 1 位停止位 1 位 偶校验位和 8 位数据位 USS 通信的刷新周期与 PLC 的扫描周期是不同步的 一般完成一次 USS 通信需要几个 PLC 扫描周期 通信时间和链路上变频器的台数 波特率和扫描周期有关 例如 如果通信 的波特率设定为 19 2kbps 3 台变频器 经实际调试检测通信时间大约为 50ms 2 USS协议的数据报文结构 USS 协议中每一报文都是以字符 STX 02hex 开始 接着是长度的说明 LGE 和地址字节 ADR 随后是数据字符 1 n 报文以数据块的检验符 BCC 结束 其报文结构如图 11 1 所 示 STX LGE ADR 1 2 n BCC 数据字符 图11 1 USS协议数据报文结构 STX 区为 1 个字节的 ASCII 字符 固定为 02hex 表示一条信息的开始 LGE 区为 1 个字节 指明这一条信息中后跟的字节数目 报文的长度是可以变化的 其 长度必须在报文的第 2 个字节 即 LGE 中说明 总线上的各个从站节点可以采用不同长度 的报文 一条报文的最大长度是 256 个字节 LGE 是根据所采用的数据字符数 数量 n 地 址字节 ADR 和数据块检验字符 BCC 确定 显然 实际的报文总长度比 LGE 要多 2 个 字节 因为字节 STX 和 LGE 没有计算在 LGE 以内 ADR 区为一个字节 标志从站地址 Bit0 Bit4 表示变频器的地址 从站地址可以是 0 31 Bit5 是广播位标志位 如果这一位设置为 1 该报文就是广播报文 对串行链路上的所有节 点都有效 Bit6 表示镜像报文 如果这一位设置为 1 节点号需要判定 被寻址的从站将未 加更改的报文返回给主站 其余不用的位应设置为 0 BCC 区是长度为一个字节的校验和 用于检查该报文是否有效 它是该报文中 BCC 前 面所有字节 异或 运算的结果 数据区由参数标志值域 PKW 和过程数据域 PZD 组成 典型 USS 报文的数据区结 构如图 11 2 所示 PKE IND PWE PZD1 PZDm PKW PZD 数据区 图11 2 USS报文的数据区结构 PKW 域由参数标志 PKE 参数标号 IND 和参数值 PWE 3 部分构成 PKE 为参数标志码 1 字长 PNU bit0 10 表示参数号 SP bit11 为参数改变标 志 由从站设置 AK Bit12 15 为报文类型 主站 从站和从站 主站各有 16 种不同的报 文类型 IND 为参数标号 1 字长 用来指定某些数组型设备参数的子参数号 PWE 为参数值 1 字长或 2 字长 是 PKE 区域中所指定参数的 IND 指定子参数的值 每个报文中只能有一个参数值被传送 PZD 区是为控制和监测变频器而设计的 在主站和从站中收到的 PZD 总是以最高的优 先级加以处理 处理 PZD 的优先级高于处理 PKW 的优先级 而且 总是传送接口上当前最 2 新的有效数据 PZD 区域的长度是由 PZD 元素的数量和它们的大小 单字或双字 决定的 每个报文中的最大 PZD 数量限制为 16 个字 最小为 0 个字 PZD1 在传送方向为主站至从 站时为控制字 传送方向为从站至主站时为状态字 3 使用USS协议的优点 传统的 PLC 与变频器之间多采用端口进行控制 依靠 PLC 的数字量输出来控制变频器 的启停 依靠 PLC 的模拟输出来控制变频器的速度给定 这样做存在以下问题 在设计控 制系统时需采用很多硬件 价格昂贵 现场的布线复杂 容易引起躁声和干扰 PLC 与 变频器之间传输的信息受硬件的限制 交换的信息量很少 在变频器的启停控制中由于继 电器 接触器等硬件的动作时间有延时 影响控制精度 通常变频器的故障状态由一个接 点输出 PLC 能得到变频器的故障状态 但不能准确判断当故障发生时 变频器是何种故障 如果使用 USS 协议 所有型号的西门子变频器均可通过网络方式与 PLC 或 PC 机进行信 息交换 数字化的信息传递 提高了系统的自动化水平及运行的可靠性 解决了模拟信号传 输所引起的干扰及漂移问题 USS 协议通信介质采用 RS 485 屏蔽双绞线 最远可达 1000m 因此可有效地减少电缆的数量 从而可以大大减少开发和工程费用 并极大地降低客户的启 动和维护成本 另外 通过网络 可以连续地对多台变频器进行监视和控制 实现多台变频 器之间的联动控制和同步控制 通过网络还可以实时调整变频器的参数 4 常用USS设备 西门子变频器都带有一个 RS 485 通信接口 PLC 作为主站 最多允许 31 个变频器作为 通信链路中的从站 USS 主站设备包括 S7 200 S7 1200 CPU 31xC PtP CP 340 CP341 CP 440 CP 441 等 常用 USS 主站设备性能对比如表 11 1 所列 表 11 1 常用USS主站设备的性能对比 主站设备 通信接口 最大通信波特率 CPU 22x 9 芯 D 型插头 115 2kbps CPU 31xC PtP 15 芯 D 型插头 19 2kbps CP 340 C 15 芯 D 型插头 9 6kbps CP 341 C 15 芯 D 型插头 19 2kbps USS 从站设备包括 MM3 MM4 G110 G120 6RA70 6SE70 等变频驱动装置及其 他第三方支持 USS 协议的设备 常用 USS 从站设备的性能对比如表 11 2 所列 表 11 2 常用USS从站设备的性能对比 从站设备 PKW 区 PZD 区 Bico 终端电阻通信接口 最大通信波特率 MM3 ECO 3 固定 2 固定 NO NO 9 芯 D 型插头或端子 19 2kbps MM410 420 0 3 4 127 0 4 YES NO 端子 57 6kbps MM430 440 0 3 4 127 0 8 YES NO 端子 115 2kbps Simoreg 6RA70 0 3 4 127 0 16 YES YES 9 芯 D 型插头或端子 115 2kbps Simovert 6SE70 0 3 4 127 0 16 YES YES 9 芯 D 型插头或端子 115 2kbps 3 11 2 2 自由口模式的通信指令 S7 200 PLC 为自由口通信模式提供了专用的通信指令 XMT 发送 和 RCV 接收 指令 通过这两条指令 在自由口通信模式下可以实现数据的发送和接收 当然也适合于自 由口通信模式的 USS 协议 1 XMT指令 发送指令 XMT 用于在自由口模式下 将数据缓冲区的数据从指定的通信端口发送出 去 用 XMT 指令一次可发送 1 255 字节数据 指令格式如图 11 3a 所示 XMT 指令的待发送数据缓冲区在指令中由 TBL 参数指定 其中的第一个字节说明要 发送的字节数 其他字节为要发送的消息 Message 发送数据缓冲区字符格式如图 11 3b 所示 通信端口由 Port 参数指定 a b 图11 3 发送指令格式及发送缓冲区格式 2 RCV指令 接收指令 RCV 用于在自由口模式下 从指定的通信端口启动或者终止接收消息 并 将接收到的消息存储在数据缓冲区中 用 RCV 指令一次可接收 1 255 个数据 指令格式如 图 11 4a 所示 RCV 指令的接收数据缓冲区在指令中由 TBL 参数指定 并由数据缓冲区的第一个数 据指明接收到的字节数 其他字节为所接收到的消息 Message 通信端口由 Port 参数 指定 指令格式如图 11 4b 所示 a b 图11 4 接收指令格式及接收缓冲区格式 接收指令允许选择消息的启始和结束条件 使用 SMB86 至 SMB94 对端口 0 进行设置 使用 SMB186 至 SMB194 对端口 1 进行设置 详细情况请参阅在线帮助或 SIMATIC S7 200 可变程序控制器系统手册 11 2 3 USS指令库 为简化 S7 200 PLC 一些高级功能的使用 西门子公司的工程师为用户编写了多种应用子 程序 并以指令库的形式提供给用户 如 USS 协议指令库 USS Protocol Modbus 协议指 令库 Modbus Master Modbus Slave 时钟读写指令库 Clock Integer EEPROM 操作指 令库 EEPROM 运算指令库 Scaling 等 其中的 USS 协议指令库是使用 USS 协议进行 通信编程的方便指令 使用该指令用户不需要详细了解 USS 协议格式 通过简单的调用即可 4 实现 USS 协议通信 在使用 USS 协议之前 需要先安装西门子的指令库 Toolbox V32 STEP 7 Micro WIN 32 Instruction Library 其下载地址为 Software Tbox V32 STEP7 zip 安装 USS 指令库以后 在 STEP7 Micro win 指令树的 指 令 库 USS Protool Port 0 和 指令 库 USS Protool Port 1 文件夹中分别出现 8 条指令 如 图 11 5 所示 PLC 将用这些指令来控制变频器的运行和参数的读写操作 图11 5 USS指令库 USS 协议需占用 PLC 的通信端口 0 或 1 使用 USS INIT 指令可以选择 PLC 的端口是使 用 USS 协议还是 PPI 协议 选择 USS 协议后 PLC 的相应端口不能在做其它用途 包括与 STEP 7 Wicro WIN 的通信 只有通过执行另外一条 USS 指令或将 CPU 的模式开关拨到 STOP 状 态 才能重新再进行 PPI 通信 当 PLC 与变频器通信中断时 变频器将停止运行 所以一般 建议选择 CPU 226 因为它有 2 个通信端口 当第一个口用于 USS 通信时 第二个端口可以 用于程序监控 1 初始化指令USS NIT 初始化指令 USS INIT 用于使能或禁止 PLC 和变频器之间的通信 在执行其他 USS 协议 前 必须先成功执行一次 USS INIT 指令 只有当该指令成功执行且其完成位 DONE 置 位后 才能继续执行下面的指令 USS INIT 指令格式及参数的意义如表 11 3 所列 表 11 3 USS INIT指令的参数说明 指令格式 端口名称数据格式 说明 EN BOOL 该位为 1 时 USS INIT 指令被执行 通常采用脉冲指令 Mode BYTE 用于选择 PLC 通信端口的通信协议 1 选择 USS 0 选择 PPI Baud INT 指定通信波特率 Active DINT 用于设定链路上的哪个变频器被激活 Active 共 32 位 位 0 31 分别对应通信 链路上的通信地址为 0 到 31 的变频器 例如 Active 的给定值为 16 0000 0000 0000 0010 时 表示链路上的通信地址为 1 的变频器被激活 Done BIT 当 USS INIT 指令正确执行完成后该位置 1 Error BYTE 在 USS INIT 指令执行有错误时该字节包含错误代码 5 2 控制指令USS CTRL USS CTRL 指令用于控制已经用 USS INIT 激活的变频器 每台变频器只能使用 1 条这 样的指令 该指令将用户命令放在通信缓冲区内 如果指令参数 Drive 指定的变频器已经激 活 缓冲区内的命令将被发送到指定的变频器 USS CTRL 格式及参数的意义如表 11 4 所列 表 11 4 USS CTRL指令的参数说明 指令格式 端口名称数据格式 说明 EN BOOL 该位为 1 时 USS CTRL 指令被执行 通常该指令总是处于使能状态 RUN BOOL 该命令用于控制变频器的启动停止状态 RUN 1 OFF2 0 OFF3 0 时变频器启 动 RUN 0 变频器停止 OFF2 BOOL 停车信号 2 此信号为 1 时 变频器将封锁主回路输出 电机自由停车 OFF3 BOOL 停车信号 3 此信号为 1 时 变频器将快速制动停车 F ACK BOOL 故障确认 当变频器发生故障后 将通过状态字向 USS 主站报告 如果造成故障 的原因排除 可以使用此输入端清除变频器的报警状态 即复位 DIR BOOL 该命令用于控制变频器的运行方向 1 正转 0 反转 Drive BYTE 该命令用于设定变频器的站地址 指定该指令的命令要发送到那台变频器 Type BYTE 变频器的类型 1 MM4 或 G110 变频器 0 MM3 或更早的产品 Speed SPREAL 速度设定值 速度设定值必须是一个实数 给出的数值是变频器的频率范围百分 比还是绝对的频率值取决于变频器中的参数设置 如 MM440 的 P2009 Resp R BOOL 从站应答确认信号 主站从 USS 从站收到有效的数据后 此位接通一个扫描周期 表明以下的所有数据都是最新的 Error BYTE 当变频器产生错误时该字节包含错误代码 Status WORD 状态字 此状态字直接来自变频器的状态字 表示了当时的实际运行状态 Speed REAL 变频器返回的实际运行速度 Run EN BOOL 变频器返回的运行状态信号 1 正在运行 0 已停止 D Dir BOOL 变频器返回的运行方向信号 1 正转 0 反转 Inhibit BOOL 变频器返回的禁止状态信号 1 禁止 0 开放 Fault BOOL 故障指示位 0 无故障 1 有故障 表示变频器处于故障状态 变频器上会显 示故障代码 如果有显示装置 要复位故障报警状态 必须先消除引起故障的 原因 然后用 F ACK 或者变频器的端子 或操作面板复位故障状态 其中 对应 MM3 系列变频器的 Status 参数的意义如图 11 6 所示 对应 MM4 系列变 频器的 Status 参数的意义如图 11 7 所示 图 11 6 对应MM3 系列变频器的 Status 参数的意义 6 图 11 7 对应MM4 系列变频器的 Status 参数的意义 3 读取变频器参数的USS RPM x指令 读取变频器参数的指令 包括 USS RPM W USS RPM D USS RPM R 共 3 条指令 分别用于读取变频器的一个无符号字参数 一个无符号双字参数和一个实数类型的参数 USS RPM x 指令的格式及参数的意义如表 11 5 所列 表 11 5 USS RPM x指令的参数说明 指令格式 端口名称 数据格式 说明 EN BOOL 位为 1 时启动请求的发送 并且要保持该位为 1 直到 Done 位为 1 标志着整个参 数读取过程完成 XMT REQBOOL 该位为 1 时读取参数指令的请求发送给变频器 该位和 EN 位通常用一个信号 但该请求通常用脉冲信号 Drive BYTE 被读变频器的站地址 Param WORD 被读变频器参数的编号 Index WORD 被读变频器参数的下标 DB Ptr DWORD 该参数指定 16 字节的存储空间 用于存放向变频器发送的命令 Done BOOL 该指令执行完成标志位 Error BYTE 当指令执行错误时该字节包含错误代码 Value W D R 由变频器返回的参数值 WORD DWORD 或 REAL 类型 4 写变频器参数的USS WPM x指令 写变频器参数的指令包括 USS WPM W USS WPM D USS WPM R 共 3 条指令 分 别用于向指定变频器写入一个无符号字 一个无符号双字和一个实数类型的参数 该指令的 格式及参数的意义如表 11 6 所列 11 2 4 USS指令库的使用步骤 为了保证在 S7 200 程序中能够使用 USS 协议指令实现对变频器的控制 必须按以下步 骤对 USS 指令进行编程调用 并建立与变频器的通信连接 7 表 11 6 USS WPM x指令的参数说明 指令格式 端口名称 数据格式 说明 EN BOOL 该位为 1 时启动请求的写操作 并且要保持该位为 1 直到 Done 位为 1 标志着整 个参数的写操作过程完成 XMT REQBOOL 该位为 1 时写参数指令的请求发送给比变频器 该位和 EN 位通常用一个信号 但该请求通常用脉冲信号 EEPROM BOOL 该参数为 1 时写入到变频器的参数同时存储在变频器的 EEPROM 和 ROM 当中 该参数为 0 时写入到变频器的参数只存储在变频器的 ROM 当中 Drive BYTE 该指令要写的那台变频器的站地址 Param WORD 该指令要写的变频器参数的编号 Index WORD 该指令要写的变频器参数的下标 Value W D R 写入到变频器中的参数值 DB Ptr DWORD 该参数指定 16 字节的存储空间 用于存放向变频器发送的命令 Done BOOL 该指令执行完成标志位 Error BYTE 当指令执行错误时该字节包含错误代码 1 设定USS通信参数 调用 USS INIT 启动或改变 USS 的通信参数 且只需要调用一次即可 在用户程序中每 一个被激活的变频器只能用一条 USS CTRL 指令 可以使用多条 USS RPM x 或 USS WPM x 指令 但是每次只能激活其中的一条指令 2 分配库存储区 为 USS 指令分配库存储区 在用户程序中调用 USS 指令后 用鼠标点击指令树中的 程 序块 库 图标 在弹出的快捷菜单中执行 库存储区 命令 为 USS 指令库所使用的 397 个字节 V 存储区指定起始地址 如图 11 8 所示 单击 建议地址 按钮由系统分配地址 执行 库存储区 命令 图11 8 指定库存储区地址 8 3 设置变频器的通信参数 用变频器的操作面板设置变频器的通信参数 使之与用户程序中所用的波特率和从站地 址相一致 对于 MM3 系列变频器 使用 USS 协议时 在将 MM3 系列变频器接入 PLC 之前 必须 先设置 MM3 系列变频器的以下参数 1 将变频器恢复为出厂设置 可选 按 P 键 显示 P000 按 向上 或 向下 键直至显示 P944 按 P 键输入参数 使 P944 1 2 使能对所有参数的读 写访问 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示 P009 按 P 键输入参数 使 P009 3 3 检查变频器的电机设置 这些设置因使用的电机而不同 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示变频器 的电机设置 按 P 键输入下列参数 P081 电机的标识频率 Hz P082 电机的标识速度 RPM P083 电机的标识电流 A P084 电机的标识电压 V P085 电机的标识功率 kW HP 4 设置本地 远程控制模式 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示 P910 按 P 键输入参数 使 P910 1 即远程控制模式 5 设置 RS 485 串口的波特率 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示 P092 按 P 输入参数 按 向上 或 向下 键直至显示 RS 485 串口波特率的数值 按 P 输入 其中 P092 3 表示 1200bps P092 4 表示 2400bps P092 5 表示 5800bps P092 6 表示 9600bps 缺省 P092 7 表示 19200bps 6 输入从站地址 每个变频器 最多 31 都可通过总线操作 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至 显示 P091 按 P 键输入参数 按 向上 或 向下 键直至显示您想要的从站地址 0 31 按 P 输入 7 斜坡上升时间 可选 这是一个以秒为单位的时间 在这个时间内 电机加速至最高频率 按 P 键 按向 上 或 向下 键直至 P002 显示 按 P 键输入参数 按 向上 或 向下 键直至显示 想要的斜坡加速时间 0 650 00 单位为 ms 按 P 键输入 8 斜坡下降时间 可选 这是一个以秒为单位的时间 在这个时间内 电机减速至完全停止 P 键 按 向上 9 或 向下 键至 P003 显示 按 P 键输入参数 按 向上 或 向下 键直至显示想要的 减速时间 0 650 00 单位为 ms 按 P 键输入 9 串行链接超时 设置两个数据报文之间最大的间隔时间 可用来在通讯失败时关断变频器 当收到一个 有效的数据报文后计时启动 如果在指定的时间内未收到下一个数据报文 变频器将触发并 显示故障代码 F008 该值设为零则关断该控制 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示 P093 按 P 键输入参数 按 向上 或 向下 键直至显示想要的串行链接超时 0 240 0 为缺省 时间单位为 s 按 P 键 输入 10 串行链接标识系统设定值 该值可能不一样 但典型值为 50Hz 或 60Hz 它定义了 PV 或 SP 的 100 值 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示 P094 按 P 键输入这些参数 按 向上 或 向 下 键直至显示您想要的串行链接标识系统设定 0 400 00 按 P 键输入 11 USS 兼容性 可选 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示 P095 按 P 键输入这些参数 按 向 上 或 向下 键直至显示与您想要的 USS 兼容性相对应的号码 按 P 键输入 其中 P095 0 表示 0 1Hz 分辨 缺省 P095 1 表示 0 01Hz 分辨 12 EEPROM 存储控制 可选 按 P 键 按 向上 或 向下 键直至显示 P971 按 P 键输入这些参数 按 向 上 或 向下 键直至显示与 EEPROM 存储控制相对应的号码 按 P 键输入 其中 P971 0 表示掉电时参数设置的改变 包括 P971 丢失 P971 1 缺省 表示掉电时 参数设置的改变保留 13 操作显示 按 P 键退出参数模式 对于 MM4 系列变频器 在使用 USS 协议时 在将 MM4 系列变频器接入 PLC 之前 必 须先设置 MM4 系列变频器的以下参数 1 将变频器恢复为出厂设置 可选 P0010 30 P0970 1 表示允许变频器通过参数复位 如果您忽略该步骤 确保以下参数的设置 USS PZD 长度 P2012 2 2 USS PKW 长度 P2013 0 127 2 使能对所有参数的读 写访问 P0003 3 表示允许访问变频器的所有参数 专家模式 3 检查变频器的电机设置 P0304 额定电机电压 V P0305 额定电机电流 A P0307 额定功率 W P0310 额定电机频率 Hz 10 P0311 额定电机速度 RPM 这些设置因使用的电机而不同 要设置参数 P304 P305 P307 P310 和 P311 必须先 将参数 P010 设为 1 快速调试模式 完成参数设置后 将参数 P010 再设为 0 参数 P304 P305 P307 P310 和 P311 只能在快速调试模式下修改 4 通信源选择 P0700 0 5 设置为远程控制模式 从 USS 通信接口控制 5 频率设定源选择 P1000 0 5 从 USS 通信接口设定频率 6 斜坡上升时间 可选 P1120 0 650 00 这是一个以 s 为单位的时间 在这个时间内 电机加速至最高频率 7 斜坡下降时间 可选 P1121 0 650 00 这是一个以 s 为单位的时间 在这个时间内 电机减速至完全停止 8 设置串行链接参考频率 P2000 1 650Hz 9 设置 USS 标准化 P2009 0 0 10 设置 RS 485 串口波特率 P2010 0 4 表示 2400bps P2010 0 5 表示 4800bps P2010 0 6 表示 9600bps P2010 0 7 表示 19200bps P2010 0 8 表示 38400bps P2010 0 9 表示 57600bps P2010 0 12 表示 115200bps 11 输入 USS 从站地址 P2011 0 0 31 每个变频器 最多 31 都可通过总线操作 12 设置串行链接超时 P2014 0 0 65535 单位为 ms 0 超时禁止 这是到来的两个数据报文之间最大的间隔 时间 该特性可用来在通讯失败时关断变频器 当收到一个有效的数据报文后 计时启动 如果在指定时间内未收到下一个数据报文 变频器触发并显示故障代码 F0070 该值设为零 则关断该控制 13 从 RAM 向 EEPROM 传送数据 P0971 1 启动传送 将参数设置的改变存入 EEPROM 4 建立USS通信连接 USS 主站尽量选用直流型的 CPU 针对 S7 200 系列 当使用交流型的 CPU 和单相变 频器进行 USS 通信时 CPU 和变频器的电源必须接成同相位的 建议使用 CPU 226 或 CPU 224 EM277 来调试 USS 通信程序 一般情况下 USS 通信电缆采用双绞线即可 如常用的以太网电缆 如果干扰比较大 可采用屏蔽双绞线 如 Profibus DP 电缆 在采用屏蔽双绞线作为通信电缆时 把具有不同 11 电位参考点的设备互连会在互连电缆中产生不应有的电流 从而造成通信口的损坏 要确保 通信电缆连接的所有设备 或是共用一个公共电路参考点 或是相互隔离的 以防止不应有 的电流产生 屏蔽线必须连接到机箱接地点或 9 芯 D 型插头的插针 1 建议将变频器上的 0V 端子连接到机箱接地点 终端电阻的作用是用来防止信号反射的 并不用来抗干扰 如果在通信距离很近 波特 率较低或点对点的通信的情况下 可不用终端电阻 多点通信的情况下 一般也只需在 USS 主站上加终端电阻就可以取得较好的通信效果 不要带电插拔 USS 通信电缆 尤其是正在通信过程中 这样极易损坏变频器和 PLC 的 通信端口 如果使用大功变频器 即使变频器掉电后 也要等几分钟 让电容彻底放电 再 去插拔通信电缆 11 2 5 USS通信编程 限于发送和接收指令 1 USS点对点通信的编程 USS 主站 PLC 与 USS 从站 变频器 之间的通信是异步方式的 负责与变频器通信 的工作程序应采用后台工作方式 如何发送接收数据应与控制逻辑无关 用户程序通过改变 USS 报文中的 STW 及 HSW 的值 来控制变频器的启停及改变设定频率值 利用发送指令 XMT 发送 USS 报文至变频器 利用接收指令 RCV 接收变频器返 回的 USS 报文 同一时刻 只能有一个发送指令或接收指令被激活 USS 通信程序包括通信端口初始化子程序 BCC 校验码计算子程序 数据发送子程序 数据接收子程序 通信超时响应子程序 通信流程控制子程序等 可采用中断响应的方式 也可用查询相应标志位的方式来实现 设立发送及接收数据缓存区与映像区 用户应通过改变映像区的 USS 发送报文值来控制 变频器 或通过读取映像区 USS 接收报文中的状态值来判断变频器的当前状态 以防止因干 扰接收到错误数据而使 PLC 做出错误的判断和控制 2 USS多点通信的编程 控制通信的基本流程同上述点对点通信方式 对各从站的控制应采取轮询方式 轮询程 序同样也是后台工作方式工作的 根据对各台变频器控制任务的轻重 在 PLC 数据区内建立一个从站地址表 按该地址表 轮询各变频器 采用间接寻址的编程方式 可大大节省 CPU 的程序空间 USS 协议的实际 物理地址只有 30 个 但轮询地址表的大小无限制 其有效站地址可以在表中根据实际应用需 要反复出现 实际轮询站点数越多 其轮询的间隔时间也越大 而表中站地址重复次数越多 其轮询的间隔时间越小 因此必须为每个变频器设定适当的通信超时时间以适应这种轮询间 隔 不同USS从站可以有不同的USS报文结构 如3PKW 2PZD 4PKW 4PZD 0PKW 6PZD 等组合 但整个系统要支持广播方式 则 USS 网络中的所有从站都必须有相同的 PKW 区才 行 变频器对以广播方式发送的指令做出响应后 不再回送报文 因此 PLC 可以不再进入数 据接收状态 12 11 3 任务 1 S7 200 与MM3 系列变频器的USS通信 11 3 1 控制要求 要求用 S7 200 PLC 与一台西门子 MM3 系列变频器建立 USS 通信连接 并用 S7 200 的 发送 XMT 及接收 RCV 指令编写 USS 通信的基通信程序 能够对变频器进行启动 停止及变频调节控制 11 3 2 任务分析 S7 200 PLC 与西门子 MM3 系列变频器的 USS 通信 既可以使用 USS 字协议 用 S7 200 的发送 XMT 及接收 RCV 指令编写 USS 通信程序 也可以用 USS 指令库编写通信程 序 在连接变频器之前 必须先将通信程序下载到 S7 200 CPU 并对变频器进行相关参数的 设置 然后才能用 RS 485 电缆将变频器连接到 S7 200 CPU 的通信端口 如果用 S7 200 的发送 XMT 及接收 RCV 指令编写 USS 通信程序 则需要编写若 干个子程序 分别实现端口初始化 恒速运转操作 变速运转操作 倍频操作 分频操作 停机操作 块校验和计算 发送定时器初始化等功能 另外还要编写几个中断子程序 分别 实现发送结束中断处理 发送超时中断处理 接收中断处理 接收超时中断处理等功能 11 3 3 任务实施 1 设置MM3 系列变频器的相关参数 设置 MM3 系列变频器的相关参数 使变频器工作在远程控制模式 P910 1 波特率为 19 2kbps P092 7 变频器的 USS 从站地址为 1 P091 1 其他参数根据具体电动机的参数进行设置 2 USS报文格式及S7 200 系统资源分配 本例 USS 报文采用 1 PKE 1 IND 1 PWE 2 PZD 5 字协议 14 字节结构 各字节的 意义如表 11 7 所列 表 11 7 14 字节报文结构各字节的意义 字序 字节名 意义 1 02 开始信息 STX 2 12 变频器的信息从 AA 到 BCC 长度为 12 字节 3 ADR 设备地址号 本例设为 1 4 PKE 参数控制高字节 5 PKE 参数控制低字节 6 IND 序列索引字的高字节 7 IND 序列索引字的低字节 8 PWE 参数值和错误代码的高字节 9 PWE 参数值和错误代码的低字节 10 PZD1 控制 状态字高字节 13 14 字序 字节名 意义 11 PZD1 控制 状态字低字节 12 PZD2 主设定点和返回值的高字节 13 PZD2 主设定点和返回值的低字节 14 BCC 块校验和 S7 200 PLC 资源分配情况如表 11 8 所列 表 11 8 PLC资源分配表 序号 变量 说明 1 I0 0 恒速运行控制按钮 上升沿有效 2 I0 2 变速运行控制按钮 上升沿有效 3 I0 4 停机控制按钮 上升沿有效 4 I0 5 变速倍率控制按钮 0 1 倍频 1 2 倍频 倍频增量为 50 5 I0 6 升速运行控制按钮 0 按 1 倍频增量升速运行 1 按 2 倍率增量升速运行 6 I0 7 降速运行控制按钮 0 0 按 1 倍频增量降速运行 1 按 2 倍率增量降速运行 7 I1 0 旋转方向控制按钮 0 电机正转 CW 1 电机反转 CCW 8 VB99 发送信息的长度 9 VB100 VB113 发送缓冲区 10 VB114 VB127 接收缓冲区 11 VW200 缺省频率倍率 初始值 5461 频率 5461 16384 P094 12 VW202 频率倍率增 减量 初始值 50 13 VW204 发送再试次数 初始值为 3 次 每发一次减 1 14 VW206 接收再试次数 初始值为 3 次 每收一次减 1 15 VW208 信息中接收字符数 USS 10 14 16 VB210 最后一次试操作的状态 也在输出 QB0 显示 0 操作正确 1 非法响应 2 坏的 BCC 3 发送超时 4 接收超时 17 VD211 接收缓冲区的地址指针 18 VW215 累积接收信息为 BCC 存于最低字节 19 VB217 VB218 暂时存储区 3 编写USS通信程序 按要求如果用 USS 字协议编写通信程序 则程序必须包括以下几个子程序 Main 主程序 监视用于自由口 PPI 通信切换的 RUN TERM 开关 寻找输入 SBR 0 初始化子程序 首次扫描时设置自由通信口模式的参数 SBR 1 RUN 子程序 设定电机恒速运转 SBR 2 PAMP 子程序 设定电机变速运转 SBR 3 增加频率倍率的子程序 增加变频器的输出频率 SBR 4 降低频率倍率的子程序 降低变频器的输出频率 SBR 5 Stop 子程序 停止电机 SBR 6 计算输出信息的 BBC SBR 7 发送信息 初始化发送定时器 INT 0 发送结束的中断处理程序 打开接收器 INT 1 发送超时的中断处理程序 再试发送 最多试发三次 INT 2 接收字符的中断程序 结束后进行有效性检验 INT 3 接收超时的中断处理程序 再试接收最多试收 3 次 1 Main 主程序 OB1 主程序如图 11 9 所示 15 图11 9 USS通信主程序 2 通信端口初始化子程序 SBR 0 S7 200 CPU 的通信端口初始化子程序如图 11 10 所示 16 图11 10 通信端口初始化子程序SBR 0 3 恒速运行控制子程序 SBR 1 恒速运行 RUN 控制子程序如图 11 11 所示 17 图11 11 RUN控制子程序SBR 1 4 变速运行控制子程序 SBR 2 变速运行 RAMP 控制子程序如图 11 12 所示 18 图11 12 RAMP控制子程序SBR 2 5 增加频率倍率的子程序 SBR 3 增加频率倍率的子程序如图 11 13 所示 图11 13 增加频率倍率的子程序SBR 3 6 减少频率倍率的子程序 SBR 4 减少频率倍率的子程序如图 11 14 所示 19 图11 14 减少频率倍率的子程序SBR 4 7 停机控制子程序 SBR 13 停机 STOP 控制子程序如图 11 15 所示 图11 15 电机停机控制子程序SBR 5 8 块校验和计算子程序 SBR 6 USS 的块校验和 BCC 计算子程序如图 11 16 所示 20 图11 16 BCC计算子程序SBR 6 9 USS 消息发送子程序 SBR 7 USS 消息发送 XMT 子程序如图 11 17 所示 21 图11 17 USS消息发送子程序SBR 7 10 发送结束中断子程序 INT 0 发送结束中断子程序如图 11 18 所示 22 图11 18 发送结束中断子程序INT 0 11 发送超时中断子程序 INT 1 发送超时中断子程序如图 11 19 所示 23 图11 19 发送超时中断子程序INT 0 12 接收中断子程序 INT 2 接收 RCV 中断子程序如图 11 20 所示 24 25 图11 20 接收中断子程序I