西門(mén)子s7-1200 緊湊型在當(dāng)前的市場(chǎng)中有著廣泛的應(yīng)用，作為經(jīng)常與sinamics g120系列共同使用的plc，其uss通信協(xié)議的使用一直在市場(chǎng)上有著非常廣泛的應(yīng)用。本文將主要介紹如何使用uss通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)s7-1200與g120變頻器的通信。

1．控制系統(tǒng)原理和接線圖

下圖是本例中所使用的原理和接線圖。

圖1:控制系統(tǒng)原理和接線圖

2．硬件需求

s7-1200 plc目前有3種類(lèi)型的cpu：

1）s7-1211c cpu。

2）s7-1212c cpu。

3）s7-1214c cpu。

這三種類(lèi)型的cpu都可以使用uss通信協(xié)議通過(guò)通信模塊cm1241 rs485來(lái)實(shí)現(xiàn)s7-1200與g120變頻器的通信。

本例中使用的plc硬件為：

1）pm1207( 6ep1 332-1sh71 )

2） s7-1214c ( 6es7 214 -1be30 -0xb0 )

3) cm1241 rs485 ( 6es7 241 -1ch30 -0xb0 )

4) 模擬器 ( 6es7 274 -1xh30 -0xa0 )

本例中使用的g120變頻器硬件為：

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 通信電纜 ( 6xv1830-0eh10)

3．軟件需求

1) 編程軟件 step7 basic v10.5 ( 6es7 822-0aa0-0ya0)

4．組態(tài)

我們通過(guò)下述的實(shí)際操作來(lái)介紹如何在step7 basic v10.5 中組態(tài)s7-1214c 和g120變頻器的uss通信。

4. 1 plc 硬件組態(tài)

首先在step7 basic v10.5中建立一個(gè)項(xiàng)目，如圖1所示。

圖2： 新建s7 1200項(xiàng)目

在硬件配置中，添加cpu1214c和通信模塊cm1241 rs485模塊，如圖2所示。

圖3： s7 1200硬件配置

在cpu的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的ip地址，建立pg與plc的連接，如下圖所示。

圖4： s7 1200 ip地址的設(shè)置

4. 2 g120參數(shù)設(shè)置

變頻器的參數(shù)設(shè)置如下表所示。

表1 ：g120變頻器的參數(shù)設(shè)置

注意：表1中的17，18，19，20 這四項(xiàng)參數(shù)值的設(shè)置必須使plc的參數(shù)值與變頻器的參數(shù)值相一致。而19，20這兩個(gè)參數(shù)值必須設(shè)置成如表1中的值，否則有可能變頻器與s7-1200通信有如下問(wèn)題：可能不能讀出從變頻器反饋回來(lái)的參數(shù)值。

5．uss通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)

5. 1 s7 1200 plc與g120 通過(guò)uss通信的基本原理

s7 1200提供了專(zhuān)用的uss庫(kù)進(jìn)行uss通信，如下圖所示：

圖5： s7 1200 專(zhuān)用的uss庫(kù)

uss_drv 功能塊是s7-1200 uss通信的主體功能塊，接受變頻器的信息和控制變頻器的指令都是通過(guò)這個(gè)功能快來(lái)完成的。必須在主 ob中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷ob中調(diào)用。

uss_port功能塊是s7-1200與變頻器uss通信的接口,主要設(shè)置通信的接口參數(shù)?？稍谥鱫b或中斷ob中調(diào)用。

uss_rpm功能塊是通過(guò)uss通信讀取變頻器的參數(shù)。必須在主 ob中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷ob中調(diào)用。

uss_wpm功能塊是通過(guò)uss通信設(shè)置變頻器的參數(shù)。必須在主 ob中調(diào)用，不能在循環(huán)中斷ob中調(diào)用。

這些專(zhuān)用功能塊與變頻器之間的控制關(guān)系如下圖所示：

圖6： uss 通信功能塊與變頻器的控制關(guān)系

uss_drv功能塊通過(guò)uss_drv_db數(shù)據(jù)塊實(shí)現(xiàn)與uss_port功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送，而uss_port功能塊是s7-1200 plc cm1241 rs485模塊與變頻器之間的通信接口。uss_rpm功能塊和uss_wpm功能塊與變頻器的通信與uss_drv功能塊的通信方式是相同的。

每個(gè)s7-1200 cpu最多可帶3個(gè)通信模塊，而每個(gè)cm1241 rs485通信模塊最多支持16個(gè)變頻器。因此用戶(hù)在一個(gè)s7-1200 cpu中最多可建立3個(gè)uss網(wǎng)絡(luò)，而每個(gè)uss網(wǎng)絡(luò)最多支持16個(gè)變頻器，總共最多支持48個(gè)uss變頻器。

5. 2 s7 1200 plc進(jìn)行uss通信的編程

1．uss通信接口參數(shù)功能塊的編程

uss通信接口參數(shù)功能塊的編程如下圖所示。

圖7： uss通信接口參數(shù)功能塊的編程

uss_port功能塊用來(lái)處理uss網(wǎng)絡(luò)上的通信，它是s71200 cpu與變頻器的通信借口。每個(gè)cm1241 rs485模塊有且必須有一個(gè)uss_port功能塊。

port：指的是通過(guò)哪個(gè)通信模塊進(jìn)行uss通信。

baud：指的是和變頻器進(jìn)行通行的速率。 變頻器的參數(shù)p2010種進(jìn)行設(shè)置。

uss_db：指的是和變頻器通信時(shí)的uss數(shù)據(jù)塊。每個(gè)通信模塊最多可以有16個(gè)uss數(shù)據(jù)塊，每個(gè)cpu最多可以有48個(gè)uss數(shù)據(jù)塊，具體的通信情況要和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相聯(lián)系。每個(gè)變頻器與s7-1200進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)塊是唯一的。

error：輸出錯(cuò)誤。

status：掃描或初始化的狀態(tài)。

s7-1200 plc與變頻器的通信是與它本身的掃描周期不同步的，在完成一次與變頻器的通信事件之前，s7-1200通常完成了多個(gè)掃描。

uss_port通信的時(shí)間間隔是s7-1200與變頻器通信所需要的時(shí)間，不同的通信波特率對(duì)應(yīng)的不同的uss_port通信間隔時(shí)間。下圖列出了不同的波特率對(duì)應(yīng)的uss_port最小通信間隔時(shí)間。

圖8：不同的波特率對(duì)應(yīng)的uss_port最小通信間隔時(shí)間

uss_port在發(fā)生通信錯(cuò)誤時(shí)，通常進(jìn)行3次嘗試來(lái)完成通信事件，那么s7-1200與變頻器通信的時(shí)間就是uss_port發(fā)生通信超時(shí)的時(shí)間間隔。例如：如果通信波特率是57600，那么uss_port與變頻器通信的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)大于最小的調(diào)用時(shí)間間隔，即大于36.1ms而小于109ms。s7-1200 uss 協(xié)議庫(kù)默認(rèn)的通信錯(cuò)誤超時(shí)嘗試次數(shù)是2次。

基于以上的uss_port通信時(shí)間的處理，我們建議在循環(huán)中斷ob塊中調(diào)用uss_port通信功能塊。在建立循環(huán)中斷ob塊時(shí)，我們可以設(shè)置循環(huán)中斷ob塊的掃描時(shí)間，以滿(mǎn)足通信的要求。循環(huán)中斷ob塊的掃描時(shí)間的設(shè)置如下圖所示：

圖9：循環(huán)中斷ob塊的掃描時(shí)間的設(shè)置

2．uss_drv功能塊的編程

uss_drv功能塊的編程如下圖所示。

圖10： uss_drv功能塊的編程

uss_drv功能塊用來(lái)與變頻器進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，從而讀取變頻器的狀態(tài)以及控制變頻器的運(yùn)行。每個(gè)變頻器使用唯一的一個(gè)uss_drv功能塊，但是同一個(gè)cm1241 rs485模塊的uss網(wǎng)絡(luò)的所有變頻器（最多16個(gè)）都使用同一個(gè)uss_drv_db。

uss_drv_db：指定變頻器進(jìn)行uss通信的數(shù)據(jù)塊。

run： 指定db塊的變頻器啟動(dòng)指令。

off2： 緊急停止，自由停車(chē)。 該位為0時(shí)停車(chē)。

off3： 快速停車(chē)，帶制動(dòng)停車(chē)。 該位為0時(shí)停車(chē)。

f_ack： 變頻器故障確認(rèn)。

dir： 變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

speed_sp： 變頻器的速度設(shè)定值。

error： 程序輸出錯(cuò)誤。

run_en： 變頻器運(yùn)行狀態(tài)指示。

d_dir： 變頻器運(yùn)行方向狀態(tài)指示。

inhibit： 變頻器是否被禁止的狀態(tài)指示。

fault： 變頻器故障。

speed： 變頻器的反饋的實(shí)際速度值。

drive： 變頻器的uss站地址。變頻器參數(shù)p2011設(shè)置。

pzd_len： 變頻器的循環(huán)過(guò)程字。 變頻器參數(shù)p2012設(shè)置。

注意：變頻器的pkw的長(zhǎng)度在這里是特殊需要注意的，在使用uss通信時(shí)必須是4，如果改成3或者127都將不能讀取反饋回來(lái)的過(guò)程值。

3．uss_rpm功能塊的編程

uss_rpm功能塊的編程 如下圖所示。

圖11：uss_rpm功能塊的編程

uss_rpm功能塊用于通過(guò)uss通信從變頻器讀取參數(shù)。

req： 讀取參數(shù)請(qǐng)求。

drive： 變頻器的uss站地址。

bbbbb： 變頻器的參數(shù)代碼。

index： 變頻器的參數(shù)索引代碼

uss_db： 指定變頻器進(jìn)行uss通信的數(shù)據(jù)塊。

done： 讀取參數(shù)完成。

error： 讀取參數(shù)錯(cuò)誤。

status： 讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。

value： 所讀取的參數(shù)的值。

注意：進(jìn)行讀取參數(shù)功能塊編程時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型一定要正確對(duì)應(yīng)。如果需要設(shè)置變量讀取參數(shù)時(shí)，注意該參數(shù)變量的初始值不能為0，否則容易產(chǎn)生通信錯(cuò)誤。

4．uss_wpm功能塊的編程

uss_wpm功能塊的編程如下圖所示。

圖12：uss_wpm功能塊的編程

uss_wpm 功能塊用于通過(guò)uss通信設(shè)置變頻器的參數(shù)。

req： 讀取參數(shù)請(qǐng)求。

drive： 變頻器的uss站地址。

bbbbb： 變頻器的參數(shù)代碼。

index： 變頻器的參數(shù)索引代碼。

eeprom：把參數(shù)存儲(chǔ)到變頻器的eeprom。

value： 設(shè)置參數(shù)的值。

uss_db： 指定變頻器進(jìn)行uss通信的數(shù)據(jù)塊。

done： 讀取參數(shù)完成。

error： 讀取參數(shù)錯(cuò)誤狀態(tài)。

status： 讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。

注意：對(duì)寫(xiě)入?yún)?shù)功能塊編程時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型一定要正確對(duì)應(yīng)。如果需要設(shè)置變量進(jìn)行寫(xiě)入?yún)?shù)值時(shí)，注意該參數(shù)變量的初始值不能為0，否則容易產(chǎn)生通信錯(cuò)誤。

5. 3 s7 1200 plc進(jìn)行uss通信的調(diào)試

s7-1200 plc 通過(guò)cm1241 rs485模塊與變頻器進(jìn)行uss通信時(shí)，需要注意如下幾點(diǎn)：

當(dāng)同一個(gè)cm1241 rs485 模塊帶有多個(gè)（最多16個(gè)）uss變頻器時(shí)，這個(gè)時(shí)候通信的uss_db是同一個(gè)，uss_drv功能塊調(diào)用多次，每個(gè)uss_drv功能塊調(diào)用時(shí)，相對(duì)應(yīng)的uss站地址與實(shí)際的變頻器要一致，而其它的控制參數(shù)也要一致。

當(dāng)同一個(gè)s7-1200 plc 帶有多個(gè)cm1241 rs485模塊（最多3個(gè)）時(shí)，這個(gè)時(shí)候通信的uss_db相對(duì)應(yīng)的是3個(gè)，每個(gè)cm1241 rs485模塊的uss網(wǎng)絡(luò)使用相同的uss_db,不同的uss網(wǎng)絡(luò)使用不同的uss_db。

當(dāng)對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，注意不能同時(shí)進(jìn)行uss_rpm和uss_wpm的操作，并且同一時(shí)間只能進(jìn)行一個(gè)參數(shù)的讀或者寫(xiě)操作，而不能進(jìn)行多個(gè)參數(shù)的讀或者寫(xiě)操作。

在s7-1200 plc 與變頻器的uss通信的實(shí)際使用過(guò)程中，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行具體的解決。