如何通过USS协议实现西门子S7-1200PLC与G120变频器的通信汇总

1、如何通过 USS协议实现西门子 S7-1200PLC与 G120变频器的通 信西门子 S7-1200 紧凑型 PLC 在当前的市场中有着广泛的应用，作为经常 与 SINAMICS G120 系列变频器共同使用的 PLC，其 USS 通信协议的使用一直在 市场上有着非常广泛的应用。西门子 S7-1200 紧凑型 plc 在当前的市场中有着广泛的应用，作为经常与 SINAMICS G120系列变频器共同使用的 PLC，其 USS通信协议的使用一直在市场 上有着非常广泛的应用。 本文将主要介绍如何使用 USS通信协议来实现 S7-1200 与 G120 变频器的通信。1控制系统原理和接线图 下图是本

2、例中所使用的原理和接线图。图 1: 控制系统原理和接线图2硬件需求S7-1200 PLC目前有 3 种类型的 CPU：1) S7-1211C CPU。2) S7-1212C CPU。3) S7-1214C CPU。这三种类型的 CPU都可以使用 USS通信协议通过通信模块 CM1241 RS485来实现 S7-1200与 G120变频器的通信。本例中使用的 PLC硬件为：1) PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )2) S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )4) 模拟

3、器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 ) 本例中使用的 G120变频器硬件为：1) SINAMICS G120 PM240 (6SL3244-0BA20-1BA0)2) SINAMICS G120 CU240S(6SL3224-0BE13-7UA0)3) SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)4) 操作面板 ( XAU221-001469)5) USS 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10) 3软件需求1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0) 4组态我们通过下述的实际操作来介绍如何在 Step7 Bas

4、ic V10.5 中组态 S7-1214C 和 G120变频器的 USS通信。4. 1 PLC 硬件组态首先在 Step7 Basic V10.5 中建立一个项目，如图 1 所示。图 2 ： 新建 S7 1200 项目在硬件配置中，添加 CPU1214C和通信模块 CM1241 RS485模块，如图 2 所示图 3 ： S7 1200 硬件配置在 CPU的属性中，设置以太网的 IP 地址，建立 PG与 PLC的连接，如下图所示图 4 ： S7 1200 IP 地址的设置4. 2 G120 参数设置变频器的参数设置如下表所示序号功能参数设定值1工厂设置复位P0010302工厂设置复位P97013

5、快速启动设置P001014电机额定电压P0304380V5电机额定功率P03075.5KW6电机额定频率P031050Hz7电机额定转速P03111350r/min8USS命令源P070059频率设定源P01000510最小电机频率P10800.0Hz11最大电机频率P108150.0Hz12启动斜坡时间P112010.0S13延迟斜坡时间P112110.0S14结束快速启动设置P3900115激活专家模式P0003316参考频率P200050.0Hz17USS数据传输速度P2010918USS从站地址P2011119USS PZD长度P2012220USS PKW长度P2013421通信监控

6、P2014022在 E2PROM保 存数据P0971123激活专家模式P0003324激活参数模式P00103025从 G120 中传输参数到 BOPP08021表 1 ：G120变频器的参数设置注意：表 1 中的 17，18，19，20 这四项参数值的设置必须使 PLC的参数值与变 频器的参数值相一致。而 19， 20这两个参数值必须设置成如表 1 中的值，否则 有可能变频器与 S7-1200 通信有如下问题： 可能不能读出从变频器反馈回来的参 数值。5USS通信原理与编程的实现5. 1 S7 1200 PLC 与 G120 通过 USS通信的基本原理S7 1200 提供了专用的 USS库进

7、行 USS通信，如下图所示：图 5 ： S7 1200 专用的 USS库USS_DRV功 能块是 S7-1200 USS 通信的主体功能块，接受变频 器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。 必须在主 OB 中调 用，不能在循环中断 OB中调用。USS_PORT功能块是 S7-1200 与变频器 USS通信的接口 , 主要设 置通信的接口参数。 可在主 OB或中断 OB中调用。USS_RPM功能块是通过 USS通信读取变频器的参数。 必须在主 OB中调用，不能在循环中断 OB中调用。USS_WPM功能块是通过 USS通信设置变频器的参数。必须在主 OB中调用， 不能在循环中断 O

8、B中调用。 这些专用功能块与变频器之间的控制关系如下图所示：图 6 ： USS 通信功能块与变频器的控制关系USS_DRV功能块通过 USS_DRV_D数B据块实现与 USS_POR功T 能 块的数据接收与传送，而 USS_POR功T能块是 S7-1200 PLC CM1241R S485模块与 变频器之间的通信接口。 USS_RPM功能块和 USS_WP功M能块与变频器的通信与 USS_DR功V 能块的通信方式是相同的。每个 S7-1200 CPU最多可带 3 个通信模块，而每个 CM1241R S485 通信模块最多支持 16 个变频器。因此用户在一个 S7-1200 CPU中最多可建立

9、3 个 USS网络，而每个 USS网络最多支持 16 个变频器，总共最多支持 48 个 USS 变频器。5. 2 S7 1200 PLC 进行 USS通信的编程1USS通信接口参数功能块的编程 USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。图 7： USS 通信接口参数功能块的编程USS_POR功T 能块用来处理 USS网络上的通信，它是 S71200 CPU与变频器的通信 借口。每个 CM1241 RS485模块有且必须有一个 USS_POR功T 能块。 PORT：指的是通过哪个通信模块进行 USS通信。BAUD：指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数 P2010种进行设置。 USS_D：

10、B 指的是和变频器通信时的 USS数据块。每个通信模块最多可以有 16个 USS数据块，每个 CPU最多可以有 48个 USS数据块，具体的通信情况要和现场 实际情况相联系。每个变频器与 S7-1200 进行通信的数据块是唯一的。 ERRO：R输出错误。STATU：S 扫描或初始化的状态。S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与变 频器的通信事件之前， S7-1200 通常完成了多个扫描。USS_POR通T信的时间间隔是 S7-1200 与变频器通信所需要的时间，不同的通信 波特率对应的不同的 USS_POR通T 信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的

11、USS POR最T小通信间隔时间。图 8：不同的波特率对应的 USS_POR最T 小通信间隔时间USS_PORT在发生通信错误时， 通常进行 3 次尝试来完成通信事 件，那么 S7-1200 与变频器通信的时间就是 USS_POR发T 生通信超时的时间间隔。 例如：如果通信波特率是 57600，那么 USS_POR与T 变频器通信的时间间隔应当 大于最小的调用时间间隔，即大于 36.1Ms 而小于 109Ms。S7-1200 USS 协议库 默认的通信错误超时尝试次数是 2 次。基于以上的 USS_POR通T 信时间的处理，我们建议在循环中断 OB块中调用 USS_POR通T 信功能块。在建立

12、循环中断 OB块时，我们可以设置循 环中断 OB块的扫描时间，以满足通信的要求。 循环中断 OB块的扫描时间的设置 如下图所示：图 9 ：循环中断 OB块的扫描时间的设置 2USS_DR功V 能块的编程 USS_DR功V 能块的编程如下图所示。图 10： USS_DRV功能块的编程USS_DR功V 能块用来与变频器进行交换数据， 从而读取变频器的状态以及控制变 频器的运行。每个变频器使用唯一的一个 USS_DRV功能块，但是同一个 CM1241 RS485模块的 USS网络的所有变频器（最多 16 个）都使用同一个 USS_DRV_D。B USS_DRV_D：B指定变频器进行 USS通信的数据

13、块。RUN：指定 DB块的变频器启动指令。OFF2：紧急停止，自由停车。 该位为 0时停车。OFF3：快速停车，带制动停车。 该位为 0时停车。F_ACK：DIR ： SPEED_S：PERRO：RRUN_E：ND_DIR： INHIBIT ：变频器故障确认。变频器控制电机的转向。变频器的速度设定值。程序输出错误。变频器运行状态指示。变频器运行方向状态指示。变频器是否被禁止的状态指示。FAULT： 变频器故障。SPEED：变频器的反馈的实际速度值。DRIVE：变频器的 USS站地址。变频器参数 P2011设置。PZD_LEN：变频器的循环过程字。 变频器参数 P2012设置。注意 ：变频器的

14、PKW的长度在这里是特殊需要注意的， 在使用 USS通信时必须是 4，如果改成 3或者 127都将不能读取反馈回来的过程值。3USS_RPM功能块的编程USS_RPM功能块的编程 如下图所示图 11： USS_RPM功能块的编程 USS_RPM功能块用于通过 USS通信从变频器读取参数。REQ：读取参数请求。DRIVE：变频器的 USS站地址。PARAM：变频器的参数代码。INDEX：变频器的参数索引代码USS_D：B 指定变频器进行 USS通信的数据块。DON：E读取参数完成。ERRO：R 读取参数错误。STATU：S 读取参数状态代码。VALUE：所读取的参数的值。注意：进行读取参数功能块

15、编程时， 各个数据的数据类型一定要正确对应。 如果 需要设置变量读取参数时，注意该参数变量的初始值不能为 0，否则容易产生通 信错误。4USS_WP功M能块的编程USS_WP功M能块的编程如下图所示图 12： USS_WP功M能块的编程USS_WPM 功能块用于通过 USS通信设置变频器的参数。REQ：读取参数请求。DRIVE：变频器的 USS站地址。PARAM：变频器的参数代码。INDEX：变频器的参数索引代码。EEPRO：M把参数存储到变频器的 EEPRO。MVALUE：设置参数的值。USS_D：B指定变频器进行 USS通信的数据块。DON：E读取参数完成。ERRO：R读取参数错误状态。S

16、TATU：S 读取参数状态代码。注意：对写入参数功能块编程时， 各个数据的数据类型一定要正确对应。 如果需 要设置变量进行写入参数值时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。5. 3 S7 1200 PLC 进行 USS通信的调试S7-1200 PLC 通过 CM1241 RS485模块与变频器进行 USS通信时，需要注意如下 几点：1. 当同一个 CM1241 RS485模 块带有多个（最多 16 个） USS变频器时， 这个时候通信的 USS_DB是同一个， USS_DR功V 能块调用多次，每个USS_DR功V 能块调用时，相对应的 USS站地址与实际的变频器要一致， 而其它的控制参数也要一致。2. 当同一个 S7-1200 PLC 带有多个 C