如何通过USS协议实现西门子S7-1200PLC与G120变频器的通信

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。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。

1．控制系统原理和接线图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

2．硬件需求

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)

3．软件需求1)编程软件Step7BasicV10.5(6ES7822-0AA0-0YA0)

4．组态我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7BasicV10.5中组态S7-1214C和G120变频器的USS通信。4.1PLC硬件组态首先在Step7BasicV10.5中建立一个项目，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。5.2S71200PLC进行USS通信的编程1．USS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_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，即大于36.1Ms而小于109Ms。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

2．USS_DRV功能块的编程

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。

3．USS_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_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。

4．USS_WPM功能块的编程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。

5.3S71200PLC进行USS通信的调试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：当同一个CM1241RS485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_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。当同一个S7-1200PLC带有多个CM1241RS485模块（最多3个）时，这个时候通信的