G120 變頻器技術(shù)及應(yīng)用 課件 5.4 USS網(wǎng)絡(luò)通信

5.4

USS網(wǎng)絡(luò)通信講授內(nèi)容5.4.1USS通信簡介5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信5.4.1USS通信簡介西門子公司的變頻器都有一個串行通信接口，采用RS-485半雙工通信方式，以USS（UniversalSerialInterfaceProtocol，通用串行接口協(xié)議）通信協(xié)議作為現(xiàn)場監(jiān)控和調(diào)試協(xié)議，其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用對象。USS協(xié)議是主從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在USS總線上可以有一個主站和最多30個從站，總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數(shù)中設(shè)置），主站依靠它識別每個從站，每個從站也只能對主站發(fā)來的報文做出響應(yīng)并回送報文，從站之間不能直接進行數(shù)據(jù)通信。另外，還有一種廣播通信方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站接收到報文后做出相應(yīng)回應(yīng)，當(dāng)然也可不回送報文。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信【5-5】用一臺西門子S7-1200PLC通過USS通信方式對G120變頻器進行控制，實現(xiàn)對一臺電動機的啟停及無級調(diào)速控制。電動機的額定參數(shù)為：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉(zhuǎn)速1430rpm、額定頻率50Hz。1、USS通信指令（1）USS_PORT5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信USS_PORT指令參數(shù)意義如下：1）PORT：USS通信端口標(biāo)識符，為常數(shù)，可在PLC的默認(rèn)變量表的“系統(tǒng)常量”選項卡中引用。2）BAUD：USS通信波特率。常用波特率有4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s、57600bit/s、115200bit/s等。3）USS_DB：USS_DRIVE指令的背景數(shù)據(jù)塊。4）ERROR：輸出錯誤，0-無錯誤，1-有錯誤。在發(fā)生錯誤時，ERROR置位為TRUE，同時在STATUS輸出端輸出相應(yīng)的錯誤代碼。5）STATUS：掃描或初始化的狀態(tài)。使用USS_PORT指令要注意：波特率和奇偶校驗必須與變頻器和串行通信模塊硬件組態(tài)一致。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRVUSS_DRV指令參數(shù)意義如下：1）RUN：驅(qū)動器起始位：如果該輸入為TRUE，則該輸入使驅(qū)動器能以預(yù)設(shè)的速度運行。注意：RUN的有效信號是高電平且一直接通，而不是脈沖信號。2）OFF2：電氣停止位，如果該輸入為FLASE，則該位會導(dǎo)致驅(qū)動器逐漸停止而不使用制動裝置，即自由停車。3）OFF3：快速停止位，如果該輸入為FLASE，則該位會通過制動驅(qū)動器來使其快速停止，即OFF3為高電平時（TRUE）是自由停車，低電平則通過制動快速停車。4）F_ACK：故障應(yīng)答位，該位將復(fù)位驅(qū)動器上的故障位。故障清除后該位置位，以通知驅(qū)動器不必再指示上一個故障。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRV5）DIR：旋轉(zhuǎn)方向控制位，如果該輸入為TRUE，電動機旋轉(zhuǎn)方向為正向（當(dāng)SPEED_SP為正數(shù)時）。6）DRIVE：驅(qū)動器的USS站地址，有效范圍為驅(qū)動器1～16。7）PZD_LEN：PDZ字長，有效值為2、4、6或8個字。默認(rèn)值為2。8）SPEED_SP：速度設(shè)定值，用頻率的百分比表示。正值表示正向。9）CTRL3：控制字3，寫入驅(qū)動器上用戶組態(tài)的參數(shù)中的值。用戶必須在驅(qū)動器上組態(tài)這個值。10）CTRL8：控制字8，寫入驅(qū)動器上用戶組態(tài)的參數(shù)中的值。用戶必須在驅(qū)動器上組態(tài)這個值。11）NDR：新數(shù)據(jù)就緒位，如果該位為TRUE，則該位表明輸出中包含來自新通信請求的數(shù)據(jù)。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRV12）ERROR：出現(xiàn)故障，如果該位為TRUE，則表示發(fā)生了錯誤并且STATUS輸出有效。發(fā)生錯誤時所有其它輸出都復(fù)位為零。僅在“USS_PORT”指令的ERROR和STATUS輸出中報告通信錯誤。13）STATUS：掃描或初始化的狀態(tài)。14）RUN_EN：啟用運行位，該位指示驅(qū)動器是否正在運行。15）D_DIR：驅(qū)動器運行方向位，該位指示驅(qū)動器是否正向運行。16）INHIBIT：變頻器禁止位標(biāo)志。17）FAULT：變頻器故障，該位表明驅(qū)動器已記錄一個故障。用戶必須清除該故障并置位F_ACK位以清除該位。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRV18）SPEED：變頻器當(dāng)前速度（驅(qū)動器狀態(tài)字2的標(biāo)定值），用百分比表示。19）STATUS1：驅(qū)動器狀態(tài)字1，該值包含驅(qū)動器的固定狀態(tài)位。20）STATUS8：驅(qū)動器狀態(tài)字8，該值包含驅(qū)動器的固定狀態(tài)位。使用USS_DRV指令時需要注意：RUN的有效信號是高電平一直接通，而不是脈沖信號。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（3）USS_RPMUSS_RPM指令參數(shù)意義如下：1）REQ：讀取參數(shù)請求。2）DRIVE：變頻器的USS地址，有效范圍為驅(qū)動器1～16。3）PARAM：變頻器的參數(shù)代碼，對于SINAMICSG120變頻器，此參數(shù)的范圍為1～1999。4）INDEX：變頻器的參數(shù)索引代碼，這是一個16位的值，其中最低有效字節(jié)是范圍0～255內(nèi)的實際索引值。5）USS_DB：指定變頻器進行USS通信的數(shù)據(jù)塊，是調(diào)用USS_DRV指令時產(chǎn)生的背景數(shù)據(jù)塊。6）DONE：讀取參數(shù)完成。7）ERROR：讀取參數(shù)錯誤。8）STATUS：讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。9）VALUE：所讀取參數(shù)的值。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（4）USS_WPMUSS_WPM指令參數(shù)意義如下：1）REQ：設(shè)置參數(shù)請求。2）DRIVE：變頻器的USS地址，有效范圍為驅(qū)動器1～16。3）PARAM：變頻器的參數(shù)代碼，對于SINAMICSG120變頻器，此參數(shù)的范圍為1～1999。4）INDEX：變頻器的參數(shù)索引代碼，這是一個16位的值，其中最低有效字節(jié)是范圍0～255內(nèi)的實際索引值。5）EEPROM：把參數(shù)存儲到變頻器的EEPROM。6）VALUE：所設(shè)置參數(shù)的值。7）USS_DB：指定變頻器進行USS通信的數(shù)據(jù)塊，是調(diào)用USS_DRV指令時產(chǎn)生的背景數(shù)據(jù)塊。8）DONE：設(shè)置參數(shù)完成。9）ERROR：設(shè)置參數(shù)錯誤。10）STATUS：讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信2、軟硬件配置1）1套TIAPortalV16和StartdriveV16軟件；2）1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2；3）1臺CPU1214C和CM1241（RS485）；4）1根屏蔽雙絞線；5）1臺電動機；6）1臺裝有上述兩軟件的計算機。3、硬件連接S7-1200PLC左側(cè)增加一塊通信模塊CM1241，通信模塊CM1241與G120之間通過只有一端帶有連接器頭的雙絞線電纜相連接。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信4、硬件組態(tài)1）創(chuàng)建項目2）添加新設(shè)備5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信3）配置CM1241（RS485）串口5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信5、設(shè)置G120變頻器參數(shù)變頻器參數(shù)設(shè)定值單位說

明p00101/0－先設(shè)置1設(shè)置0p001521－接口宏21p0304380V電動機的額定電壓p03050.3A電動機的額定電流p03070.37kW電動機的額定功率p031050.00Hz電動機的額定頻率p03111430r/min電動機的額定轉(zhuǎn)速p20206－USS通信波特率，6為9600bit/sp20212－USS地址p20222－USS通信PZD長度，默認(rèn)值為2p20234－USS通信PKW長度，默認(rèn)值為127（此參數(shù)根據(jù)需要設(shè)置）p20301－1為USS通信協(xié)議p20310－無校驗p2040100ms總線監(jiān)控時間5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信6、編寫程序1）循環(huán)中斷程序5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信設(shè)置通信接口參數(shù)程序5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信2）主程序5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信【5-6】用一臺西門子S7-200SMARTPLC通過USS通信方式對G120變頻器進行控制，實現(xiàn)對一臺電動機的啟停及無級調(diào)速控制。電動機的額定參數(shù)為：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉(zhuǎn)速1430rpm、額定頻率50Hz。1、USS通信指令（1）USS_INIT指令輸入/輸出數(shù)據(jù)類型操

作

數(shù)Mode、PortByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常數(shù)Baud、ActiveDwordID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、*VD、*LD、*AC、常數(shù)DoneBoolI、Q、V、M、SM、S、L、T、CErrorByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信1）僅限為每次通信狀態(tài)執(zhí)行一次USS_INIT指令。使用邊沿檢測指令，以脈沖方式打開EN輸入。要改動初始化參數(shù)，可執(zhí)行一條新的USS_INIT指令。2）“Mode”為輸入數(shù)值選擇通信協(xié)議：輸入值1將端口分配給USS協(xié)議，并啟用該協(xié)議；輸入值0將端口分配給PPI，并禁止USS協(xié)議。3）“Baud”為USS通信波特率，此參數(shù)要和變頻器的參數(shù)設(shè)置一致，波特率的允許值為1

200、2

400、4

800、9

600、19

200、38

400、57

600或115200bit/s。4）設(shè)置物理通信端口（0=CPU中集成的RS485，1=可選CM01信號板上的RS485或RS232）。5）“Done”為初始化完成標(biāo)志，即當(dāng)USS_INIT指令完成后接通。6）“Error”為初始化錯誤代碼。7）“Active”表示啟動變頻器，表示網(wǎng)絡(luò)上哪些USS從站要被主站訪問，即在主站的輪詢表中啟動。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信USS_INIT指令只用一個32位的雙字來映像USS從站有效地址表，Active的無符號整數(shù)值就是它在指令輸入端口的取值，如下表。位

號MSB313029

28…04030201LSB00對應(yīng)從站地址313029

28…0403020100從站啟動標(biāo)志000

0…00100取十六進制無符號數(shù)004Active=16#000000045.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令USS_CTRL指令用于控制處于啟動狀態(tài)的變頻器，每臺變頻器只能使用一條該指令。輸入/輸出數(shù)據(jù)類型操

作

數(shù)RUN、OFF2、OFF3、F_ACK、DIR、Resp_R、Run_EN、D_Dir、Inhibit、FaultBoolI、Q、V、M、SM、S、L、T、CDrive、TypeByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常數(shù)ErrorByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常數(shù)StatusWordIW、QW、VW、MW、SMW、SW、LW、AC、T、C、AQW、*VD、*LD、*ACSpeed_SPRealID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、*VD、*LD、*AC、常數(shù)SpeedRealIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令1）USS_CTRL指令用于控制Active（啟動）變頻器。USS_CTRL指令將選擇的命令放在通信緩沖區(qū)中，然后送至編址的變頻器Drive（變頻器地址）參數(shù)，條件是已在USS_INIT指令的Active（啟動）參數(shù)中選擇該變頻器。2）僅限為每臺變頻器指定一條USS_CTRL指令。3）某些變頻器僅將速度作為正值報告。如果速度為負(fù)值，變頻器將速度作為正值報告，但逆轉(zhuǎn)D_Dir（方向）位。4）EN位必須為ON，才能啟用USS_CTRL指令。該指令應(yīng)當(dāng)始終啟用（可使用SM0.0）。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令5）RUN表示變頻器是ON還是OFF。當(dāng)RUN（運行）位為ON時，變頻器收到一條命令，按指定的速度和方向開始運行。為了使變頻器運行，必須滿足以下條件：①Drive（變頻器地址）在USS_CTRL中必須被選為Active（啟動）。②OFF2和OFF3必須被設(shè)為0。③Fault（故障）和Inhibit（禁止）必須為0。6）當(dāng)RUN為OFF時，會向變頻器發(fā)出一條命令，將速度降低，直至電動機停止。OFF2位用于允許變頻器自由降速至停止。OFF3用于命令變頻器迅速停止。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令7）Resp_R（收到應(yīng)答）位確認(rèn)從變頻器收到應(yīng)答。對所有的啟動變頻器進行輪詢，查找最新變頻器狀態(tài)信息。每次S7-200SMART從變頻器收到應(yīng)答時，Resp_R位均會打開，進行一次掃描，所有數(shù)值均被更新。8）F_ACK（故障確認(rèn)）位用于確認(rèn)變頻器中的故障。當(dāng)從0變?yōu)?時，變頻器清除故障。9）DIR（方向）位（“0/1”）用來控制電動機轉(zhuǎn)動方向。10）Drive（變頻器地址）輸入的是MicroMaster變頻器的地址，向該地址發(fā)送USS_CTRL命令，有效地址為0～31。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令11）Type（變頻器類型）輸入選擇變頻器類型。將MicroMaster3（或更早版本）變頻器的類型設(shè)為0，將MicroMaster4或SINAMICSG110、G120變頻器的類型設(shè)為1。12）Speed_SP（速度設(shè)定值）必須是一個實數(shù)，給出的數(shù)值是變頻器的頻率范圍百分比還是絕對的頻率值取決于變頻器中的參數(shù)設(shè)置（如G120的p2009）。如為全速的百分比，則范圍為-200.0%～200.0%，Speed_SP的負(fù)值會使變頻器反向旋轉(zhuǎn)。13）Fault表示故障位的狀態(tài)（0

=

無錯誤，1

=

有錯誤），變頻器顯示故障代碼（有關(guān)變頻器信息，請參閱用戶手冊）。要清除故障位，需糾正引起故障的原因，并接通F_ACK位。14）Inhibit表示變頻器上的禁止位狀態(tài)（0

=

不禁止，1

=

禁止）。要清除禁止位，F(xiàn)ault位必須為OFF，RUN、OFF2和OFF3輸入也必須為OFF。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令15）D_Dir（運行方向回饋）表示變頻器的旋轉(zhuǎn)方向。16）Run_EN（運行模式回饋）表示變頻器是在運行（1）還是停止（0）。17）Speed（速度回饋）是變頻器返回的實際運轉(zhuǎn)速度值。若以全速百分比表示的變頻器速度，其范圍為-200.0%～200.0%。18）Status是變頻器返回的狀態(tài)字原始數(shù)值，MicroMaster4的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字各數(shù)據(jù)位的含義如圖5-57所示。19）Error是一個包含對變頻器