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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SINAMICSG120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。
下图是本例中所使用的原理和接线图。
图1:控制系统原理和接线图
S7-1200PLC目前有3种类型的CPU:
1)S7-1211CCPU。
2)S7-1212CCPU。
3)S7-1214CCPU。:.
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241RS485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(6EP1332-1SH71)
2)S7-1214C(6ES7214-1BE30-0XB0)
3)CM1241RS485(6ES7241-1CH30-0XB0)
4)模拟器(6ES7274-1XH30-0XA0)
本例中使用的G120变频器硬件为:
1)SINAMICSG120PM240(6SL3244-0BA20-1BA0)
2)SINAMICSG120CU240S(6SL3224-0BE13-7UA0)
3)SIEMENSMOTOR(1LA7060-4AB10)
4)操作面板(XAU221-001469)
5)USS通信电缆(6XV1830-0EH10)
1)(6ES7822-0AA0-0YA0)
-1214C和G120变频器的USS通信。
,如图1所示。
图2:新建S71200项目
在硬件配置中,添加CPU1214C和通信模块CM1241RS485模块,如图2所示。:.
图3:S71200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:S71200IP地址的设置
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P001030:.
2工厂设置复位P9701
3快速启动设置P00101
4电机额定电压P0304380V
6电机额定频率P031050Hz
7电机额定转速P03111350r/min
8USS命令源P07005
9频率设定源P010005
14结束快速启动设置P39001
15激活专家模式P00033
17USS数据传输速度P20109
18USS从站地址P20111
19USSPZD长度P20122
20USSPKW长度P20134
21通信监控P20140
22在E2PROM保存数据P09711
23激活专家模式P00033
24激活参数模式P001030
25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。
S71200提供了专用的USS库进行USS通信,如下图所示::.
图5:S71200专用的USS库
USS_DRV功能块是S7-1200USS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OB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_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S7-1200PLCCM1241RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和
USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。
每个S7-1200CPU最多可带3个通信模块,而每个CM1241RS485通信模块最多支持16个变频器。因
此用户在一个S7-1200CPU中最多可建立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。
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_PORT功能块用来处理USS网络上的通信,它是S71200CPU与变频器的通信借口。每个CM1241RS485
模块有且必须有一个USS_PORT功能块。
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_DB: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。
ERROR:输出错误。
STATUS:扫描或初始化的状态。
S7-1200PLC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_PORT通信的时间间隔是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_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORT最小通信间隔时间。
图8:不同的波特率对应的USS_PORT最小通信间隔时间
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_PORT发生通信超时的时间间隔。例如:如果通信波特率是57600,那么USS_PORT与变频器通信
的时间间隔应当大于最小的调用时间间隔,。S7-1200USS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_PORT通信时间的处理,我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在
建立循环中断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
USS_DRV功能块的编程如下图所示。:.
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。每个变频器使用
唯一的一个USS_DRV功能块,但是同一个CM1241RS485模块的USS网络的所有变频器(最多16个)都使
用同一个USS_DRV_DB。
USS_DRV_DB:指定变频器进行USS通信的数据块。
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: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。
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_DB:指定变频器进行USS通信的数据块。
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。
USS_WPM功能块的编程如下图所示。
图12:USS_WPM功能块的编程
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。
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通信的数据块。
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。
S7-1200PLC通过CM1241RS485模块与变频器进行USS通信时,需要注意如下几点:
(最多16个)USS变频器时,这个时候通信的USS_DB是
同一个,USS_DRV功能块调用多次,每个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。
-1200PLC带有多个CM1241RS485模块(最多3个)时,这个时候通信的USS_DB相
对应的是3个,每个CM1241RS485模块的USS网络使用相同的USS_DB,不同的USS网络使用不同的
USS_DB。
,注意不能同时进行USS_RPM和USS_WPM的操作,并且同一时
间只能进行一个参数的读或者写操作,而不能进行多个参数的读或者写操作。
在S7-1200PLC与变频器的USS通信的实际使用过程中,需要根据网络的现场情况,对问题进行具体的解决。
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