西门子S7-1200与 G120系列变频器USS通讯

西门子S7-1200 紧凑型PLC在当前的市场中有着普遍的应用，做为常常与SINAMICS G120系列变频器共同使用的PLC，其USS通讯协议的使用一直在市场上有着很是普遍的应用。本文将主要介绍如何使用USS通讯协议来实现S7-1200与G120变频器的通讯。编程

1．控制系统原理和接线图网络

下图是本例中所使用的原理和接线图。3d

图1:控制系统原理和接线图调试

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均可以使用USS通讯协议经过通讯模块CM1241 RS485来实现S7-1200与G120变频器的通讯。blog

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) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )索引

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） 操做面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通讯电缆 ( 6XV1830-0EH10)接口

3．软件需求事件

1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)同步

4．组态table

咱们经过下述的实际操做来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和G120变频器的USS通讯。

4. 1 PLC 硬件组态

首先在Step7 Basic V10.5中创建一个项目，如图1所示。

图2： 新建S7 1200项目

在硬件配置中，添加CPU1214C和通讯模块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，创建PG与PLC的链接，以下图所示。

图4： S7 1200 IP地址的设置

4. 2 G120参数设置

变频器的参数设置以下表所示。

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，不然有可能变频器与S7-1200通讯有以下问题：可能不能读出从变频器反馈回来的参数值。

5．USS通讯原理与编程的实现

5. 1 S7 1200 PLC与G120 经过USS通讯的基本原理

S7 1200提供了专用的USS库进行USS通讯，以下图所示：

图5： S7 1200 专用的USS库

        USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通讯的主体功能块，接受变频器的信息和控制变频器的指令都是经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通讯的接口,主要设置通讯的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。
        USS_RPM功能块是经过USS通讯读取变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
        USS_WPM功能块是经过USS通讯设置变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

这些专用功能块与变频器之间的控制关系以下图所示：

图6： USS 通讯功能块与变频器的控制关系

        USS_DRV功能块经过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送，而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通讯接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通讯与USS_DRV功能块的通讯方式是相同的。

        每一个S7-1200 CPU最多可带3个通讯模块，而每一个CM1241 RS485通讯模块最多支持16个变频器。所以用户在一个S7-1200 CPU中最多可创建3个USS网络，而每一个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通讯的编程

1．USS通讯接口参数功能块的编程
USS通讯接口参数功能块的编程以下图所示。

图7： USS通讯接口参数功能块的编程

USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通讯，它是S71200 CPU与变频器的通讯借口。每一个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。

PORT：指的是经过哪一个通讯模块进行USS通讯。
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_DB：指的是和变频器通讯时的USS数据块。每一个通讯模块最多能够有16个USS数据块，每一个CPU最多能够有48个USS数据块，具体的通讯状况要和现场实际状况相联系。每一个变频器与S7-1200进行通讯的数据块是惟一的。
ERROR：输出错误。
STATUS：扫描或初始化的状态。
S7-1200 PLC与变频器的通讯是与它自己的扫描周期不一样步的，在完成一次与变频器的通讯事件以前，S7-1200一般完成了多个扫描。
USS_PORT通讯的时间间隔是S7-1200与变频器通讯所须要的时间，不一样的通讯波特率对应的不一样的USS_PORT通讯间隔时间。下图列出了不一样的波特率对应的USS_PORT最小通讯间隔时间。

图8：不一样的波特率对应的USS_PORT最小通讯间隔时间

        USS_PORT在发生通讯错误时，一般进行3次尝试来完成通讯事件，那么S7-1200与变频器通讯的时间就是USS_PORT发生通讯超时的时间间隔。例如：若是通讯波特率是57600，那么USS_PORT与变频器通讯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 协议库默认的通讯错误超时尝试次数是2次。
        基于以上的USS_PORT通讯时间的处理，咱们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通讯功能块。在创建循环中断OB块时，咱们能够设置循环中断OB块的扫描时间，以知足通讯的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置以下图所示：

图9：循环中断OB块的扫描时间的设置 

2．USS_DRV功能块的编程
USS_DRV功能块的编程以下图所示。

图10： USS_DRV功能块的编程

USS_DRV功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。每一个变频器使用惟一的一个USS_DRV功能块，可是同一个CM1241 RS485模块的USS网络的全部变频器（最多16个）都使用同一个USS_DRV_DB。

USS_DRV_DB：指定变频器进行USS通讯的数据块。
RUN：                 指定DB块的变频器启动指令。
OFF2：                 紧急中止，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：             变频器故障确认。
DIR ：                 变频器控制电机的转向。
SPEED_SP：       变频器的速度设定值。

ERROR：          程序输出错误。
RUN_EN：        变频器运行状态指示。
D_DIR：           变频器运行方向状态指示。
INHIBIT：        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PKW的长度在这里是特殊须要注意的，在使用USS通讯时必须是4，若是改为3或者127都将不能读取反馈回来的过程值。

3．USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块的编程 以下图所示。

图11：USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块用于经过USS通讯从变频器读取参数。

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_DB：  指定变频器进行USS通讯的数据块。

DONE：     读取参数完成。
ERROR：  读取参数错误。
STATUS： 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编程时，各个数据的数据类型必定要正确对应。若是须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，不然容易产生通讯错误。

4．USS_WPM功能块的编程

USS_WPM功能块的编程以下图所示。

图12：USS_WPM功能块的编程

USS_WPM    功能块用于经过USS通讯设置变频器的参数。
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。
EEPROM：把参数存储到变频器的EEPROM。
VALUE：    设置参数的值。
USS_DB：   指定变频器进行USS通讯的数据块。

DONE：      读取参数完成。
ERROR：   读取参数错误状态。
STATUS：  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必定要正确对应。若是须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，不然容易产生通讯错误。

5. 3 S7 1200 PLC进行USS通讯的调试

S7-1200 PLC 经过CM1241 RS485模块与变频器进行USS通讯时，须要注意以下几点：

1. 当同一个CM1241 RS485 模块带有多个（最多16个）USS变频器时，这个时候通讯的USS_DB是同一个，USS_DRV功能块调用屡次，每一个USS_DRV功能块调用时，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CM1241 RS485模块（最多3个）时，这个时候通讯的USS_DB相对应的是3个，每一个CM1241 RS485模块的USS网络使用相同的USS_DB,不一样的USS网络使用不一样的USS_DB。
3. 当对变频器的参数进行读写操做时，注意不能同时进行USS_RPM和USS_WPM的操做，而且同一时间只能进行一个参数的读或者写操做，而不能进行多个参数的读或者写操做。

在S7-1200 PLC 与变频器的USS通讯的实际使用过程当中，须要根据网络的现场状况，对问题进行具体的解决。