USS通訊的定義、作用、結(jié)構(gòu)及使用過程圖文詳解

主要內(nèi)容：

S7-200 PLC USS通訊概述

S7-200 PLC USS通訊指令

S7-200 PLC USS通訊常問問題

（1）USS通訊

S7-200 PLC 的USS通訊主要用于PLC與西門子系列變頻器之間的通訊：

PLC與驅(qū)動裝置連接配合，主要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是：

控制驅(qū)動裝置的啟動、停止等運(yùn)行狀態(tài)

控制驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速等參數(shù)

獲取驅(qū)動裝置的狀態(tài)和參數(shù)

USS協(xié)議的基本特點(diǎn)如下:

支持多點(diǎn)通信（因而可以應(yīng)用在RS 485等網(wǎng)絡(luò)上）

一個網(wǎng)絡(luò)上最多可以有32個節(jié)點(diǎn)（最多31個從站）

獲取驅(qū)動裝置的狀態(tài)和參數(shù)

USS支持的通訊對象目前包括：

Micromaster 3/Micromaster 4系列

SINAMICS G110

MaterDrive 6SE70/6RA70

（2）USS通訊規(guī)約

S7-200的USS通訊

USS的字符幀格式：

字符幀格式包括1個起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位偶校驗(yàn)位和1位停止位。

USS的報(bào)文幀格式：

報(bào)文幀格式中起始字符固定為02H，1個字節(jié)的報(bào)文長度，之后是數(shù)據(jù)區(qū)，最后付上一個字節(jié)的BCC校驗(yàn)。

上表中間的凈數(shù)據(jù)區(qū)由PKW區(qū)和PZD區(qū)組成：

PKW：此區(qū)域用于讀寫參數(shù)值、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本，并可修改和報(bào)告參數(shù)的改變。

PZD：此區(qū)域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數(shù)據(jù)?？刂茀?shù)按設(shè)定好的固定格式在主、從站之間對應(yīng)往返。

（3）USS通訊輪詢從站過程

通常USS有一個主站和若干個從站，也就是一臺PLC控制若干臺變頻器，輪詢的過程中，首先變頻器的從站地址會被分別賦予不同的值，從0到n，中間可以不連續(xù)，輪詢的過程是PLC發(fā)送數(shù)據(jù)給0號站，0號站應(yīng)答，接下來又發(fā)送給1號站，1號站再應(yīng)答，一直到發(fā)送給n號站，n號站應(yīng)答。對于某一個特定的站點(diǎn)，如果PLC發(fā)送完數(shù)據(jù)以后，接不到該站點(diǎn)的應(yīng)答，則再發(fā)送一包數(shù)據(jù)，如果仍然接收不到，則放棄該站，開始對下一站號進(jìn)行發(fā)送。

上面的表格體現(xiàn)的是傳輸?shù)牟ㄌ芈屎椭髡据喸儚恼镜臅r間間隔之間的關(guān)系，舉個例子，比如說當(dāng)傳輸?shù)牟ㄌ芈适?400bit/s的時候，訪問單個從站大概需要130ms的時間，如果波特率越來越大，那么主站輪詢從站所需要的時間間隔就會相應(yīng)地減少。

（4）USS庫的安裝和調(diào)用

在使用USS庫之前，我們首先要為Micro WIN軟件安裝名為Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN的軟件包，該軟件包解壓并安裝之后即可以在Micro WIN下看到它并使用，出現(xiàn)了兩個文件夾，分別是USS Port0庫指令和USS Port1庫指令。

打開這些庫指令，直接把里面的指令拖拽到程序中即可完成對USS庫指令的調(diào)用。

在使用這個庫的時候切記一定要為該庫分配庫存儲區(qū)，具體的方法是：右鍵點(diǎn)擊庫，選擇庫存儲區(qū)，在建議地址一欄輸入一個地址區(qū)間，這個地址區(qū)間將作為USS指令庫的背景數(shù)據(jù)區(qū)，切記該數(shù)據(jù)區(qū)不得與程序當(dāng)中其它的地址區(qū)沖突，否則會導(dǎo)致USS庫文件的使用不正常。

（5）USS庫文件的使用

1）USS_INIT指令

上圖中的指令叫做USS_INIT，它是USS從站初始化指令，調(diào)用時應(yīng)使用沿出發(fā)。一旦觸發(fā)，PLC立刻開始輪詢驅(qū)動裝置。USS_INIT引腳定義如下圖所示：

Mode=1的時候啟動USS；Baud為波特率的設(shè)置；Active表示參與通訊的從站地址，確切地講，它表示的是所有參與通訊的從站的地址，它是如何來定義的呢？來看下面的一張表格：

首先Active這個變量的數(shù)據(jù)類型是一個雙整型，也就是32位，在這里我們把32位由低到高逐次地列舉出來，那么它所對應(yīng)的從站的地址0號位對應(yīng)的就是0號站地址，1號位對應(yīng)就是1號站的站地址，以此類推，非常好識別。從站激活的標(biāo)志只有0和1兩個狀態(tài)，0表示未激活，1表示激活，那么在表格第三行的例子中表達(dá)的是1、2號位被激活，其它的所有位都是0，沒有被激活，那么這個時候?qū)嶋H上Active=16#00 00 00 06，這個數(shù)表達(dá)的是1號站和2號站將被激活，所以USS輪詢從站的時候輪詢的就是1號站和2號站。

引腳定義中的Done位和Error位分別是初始化完成標(biāo)志和錯誤代碼。

2）USS_CTRL指令

USS_CTRL這個功能塊是我們真正用來控制個別從站時候所用到的指令，這個指令的引腳定義如上圖右表所示，其中RUN=1的時候表示的是運(yùn)行，就是讓電機(jī)轉(zhuǎn)起來，0的話就表示讓電機(jī)停止；OFF2表示的是以O(shè)FF2的方式進(jìn)行停車，OFF3表示的是以O(shè)FF3的方式停車，這是什么意思呢？通常在西門子的變頻器里面停車方式有三種，分別為OFF1、OFF2和OFF3，OFF1是我們通常所講的正常的停車，它的停車時間在變頻器里面是有一個參數(shù)去設(shè)置的，OFF2叫做自由停車或者是慣性停車，它在得到OFF2的停車命令的時候，電機(jī)會以自然的、慣性的方式自由停車，OFF3我們通常稱之為快速停車，它的停車時間也是可以通過改變變頻器里面的參數(shù)去設(shè)置的，那么通常OFF3的停車時間要小于OFF1的停車時間，所以我們稱之為快速停車，對于我們這樣一個USS_CTRL功能塊而言，OFF2和OFF3分別用這兩個引腳來控制，而OFF1就是RUN=0的情況下就是OFF1的停車；F_ACK是故障確認(rèn)；DIR是方向選擇，電機(jī)正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)；Drive表示的是被控電機(jī)的站號，在前面的例子當(dāng)中，一個1號一個2號是我們被控的電機(jī)，那么到底是這一條USS_CTRL指令控制的是哪一臺電機(jī)呢？那么通過Drive來設(shè)定；Type選擇驅(qū)動器的類型，0的話是MM3系列的變頻器，1是其他系列的變頻器；Speed_SP是速度的設(shè)定值，可以通過百分比的形式或者是頻率的0-50Hz的范圍來設(shè)定，具體是以"%"為單位還是以"Hz"為單位，可以在變頻器里面有參數(shù)進(jìn)行選擇。功能塊右邊的這些引腳是變頻器反饋回來的一些數(shù)據(jù)，包括從站應(yīng)答確認(rèn)信號以及通訊錯誤代碼、狀態(tài)字等等。

3）參數(shù)讀寫指令

參數(shù)讀寫指令有6條，如上表所示，前面三條是讀指令，后面三條是寫指令，每個指令最后一位表達(dá)的是讀或者寫的數(shù)據(jù)類型，W表示的是字或整型，D表示的是雙整型，R表示浮點(diǎn)型，在變頻器的手冊里面通常用U16、U32以及Float的方式來表達(dá)。

上圖中的指令是USS_RPM_R指令，這是一個讀實(shí)數(shù)類型參數(shù)的指令，它的引腳定義說明如下表所示：

XMT_REQ是讀請求，必須用沿觸發(fā)；Drive表示驅(qū)動裝置的站地址；Param表示要讀取的參數(shù)號，我們知道變頻器里的參數(shù)都有它的參數(shù)號；Index表示參數(shù)組的標(biāo)識，變頻器里面的參數(shù)往往是分了組的，有分成兩個組也有分成四個組的，這個時候我們需要在Index里面指定我們這一次修改或者讀取具體操作的是哪一組的參數(shù)；DB Ptr是讀參數(shù)，讀回來的數(shù)據(jù)會放在本地的哪個位置；Done、Error、Value分別是讀命令完成位、錯誤代碼和讀出的數(shù)據(jù)值。

（6）設(shè)置驅(qū)動裝置參數(shù)

在使用PLC和變頻器進(jìn)行USS通訊之前，我們首先要對變頻器進(jìn)行一些設(shè)置，如上圖所示列舉出了一些基本參數(shù)，我們的例子是基于MM440，首先看P700=5，表示的是控制源來自于通信線路上的USS通信；P1000=5表示的是設(shè)定源來自于USS通信；P2009表示的是對USS通信設(shè)定值進(jìn)行規(guī)格化，即設(shè)定值為絕對的頻率數(shù)值；P2010=6表示的是設(shè)置通訊線路上的USS通信速率為9600波特率；P2011=3表示的是驅(qū)動裝置USS通信口在網(wǎng)絡(luò)上的從站地址，一定要把同一個USS上的不同的變頻器設(shè)置為不同的站地址；最后通過P971=1將上述已經(jīng)設(shè)置好的參數(shù)保存到MM440的EEPROM中。

（7）USS FAQ

Q1：USS能和第三方的變頻設(shè)備通訊嗎？

A1：不能，USS協(xié)議是專為西門子變頻器而設(shè)計(jì)的通訊協(xié)議，只能支持特定的產(chǎn)品，其中常見的有標(biāo)準(zhǔn)變頻傳動裝置MicroMaster系列、高性能驅(qū)動裝置MasterDrive系列，以及新產(chǎn)品SINAMICS系列等。

Q2：項(xiàng)目編譯后為何出現(xiàn)很多錯誤？

A2：使用指令庫后，若編譯后出現(xiàn)很多錯誤，一般是因?yàn)槲粗付◣熘噶顢?shù)據(jù)存儲區(qū)。

Q3：看USS通信主站輪詢的時間表，訪問一個從站只需要幾十毫秒，為何發(fā)出運(yùn)行指令后感覺經(jīng)過了數(shù)百毫秒電機(jī)才轉(zhuǎn)動？這是否正常？

A3：從用戶發(fā)出運(yùn)行控制信號，到電動機(jī)發(fā)生人眼可見的轉(zhuǎn)動，中間經(jīng)過了很多環(huán)節(jié)?？刂菩盘栠M(jìn)入PLC數(shù)字量輸入端，經(jīng)過主站中的程序運(yùn)行，通信循環(huán)周期，以及從站中的程序處理，特別是驅(qū)動裝置啟動運(yùn)行還需要很多準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，如電容預(yù)充電、建立磁場，建立轉(zhuǎn)矩等。等到電機(jī)的轉(zhuǎn)動可見，要經(jīng)過一段時間。這是正常的現(xiàn)象。