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咸寧西門子PLC代理商

西門子S7-1200 緊湊型PLC在當前的市場中有著廣泛的應用，作為經常與SINAMICS G120系列變頻器共同使用的PLC，其USS通信協議的使用一直在市場上有著非常廣泛的應用。本文將主要介紹如何使用USS通信協議來實現S7-1200與G120變頻器的通信。

1．控制系統原理和接線圖

下圖是本例中所使用的原理和接線圖。

圖1:控制系統原理和接線圖

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用USS通信協議通過通信模塊CM1241 RS485來實現S7-1200與G120變頻器的通信。

本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 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

我們通過下述的實際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態S7-1214C 和G120變頻器的USS通信。

4. 1 PLC 硬件組態

首先在Step7 Basic V10.5中建立一個項目，如圖1所示。

圖2： 新建S7 1200項目

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，設置以太網的IP地址，建立PG與PLC的連接，如下圖所示。

圖4： S7 1200 IP地址的設置

4. 2 G120參數設置

變頻器的參數設置如下表所示。

表1 ：G120變頻器的參數設置

注意：表1中的17，18，19，20 這四項參數值的設置必須使PLC的參數值與變頻器的參數值相*。而19，20這兩個參數值必須設置成如表1中的值，否則有可能變頻器與S7-1200通信有如下問題：可能不能讀出從變頻器反饋回來的參數值。

5．USS通信原理與編程的實現

5. 1 S7 1200 PLC與G120 通過USS通信的基本原理

S7 1200提供了的USS庫進行USS通信，如下圖所示：

圖5： S7 1200 的USS庫

        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這個功能快來完成的。必須在主 OB中調用，不能在循環中斷OB中調用。
        USS_PORT功能塊是S7-1200與變頻器USS通信的接口,主要設置通信的接口參數。可在主OB或中斷OB中調用。
        USS_RPM功能塊是通過USS通信讀取變頻器的參數。必須在主 OB中調用，不能在循環中斷OB中調用。
        USS_WPM功能塊是通過USS通信設置變頻器的參數。必須在主 OB中調用，不能在循環中斷OB中調用。

這些功能塊與變頻器之間的控制關系如下圖所示：

三、項目配置

1、 本例使用的設備描述

圖 10.

注意：S120支持兩個周期性通訊接口IF1和IF2，分別通過CU參數P8839.0和P8839.1來定義IF1和IF2的通訊方式，在默認情況下P8839.0= P8839.1=99，就激活了這兩個接口的自動模式，如下表所示：

在這種方式下無法實現PROFIBUS DP和PROFINET IO的并行通訊，因此為了實現其并行通訊，需要按如下方式設置：
? P8839[0]=1和P8839[1]=2：PROFIBUS DP 用于同步，PROFINET IO用于周期性通訊
? P8839[0]=2和P8839[1]=1：PROFINET IO用于同步，PROFIBUS DP用于周期性通訊（本例中的設置）

兩個周期性通訊接口IF1和IF2的特性如上表所示：
注意：IF2不支持TM41,TM15,TM17,TM/TB,CU與CPU之間的通訊。

五、通過PROFIBUS DP或PROFINET IO總線來實現過程數據的傳輸
S7-300/400PLC通過PROFINET IO或PROFIBUS DP周期性通訊方式將控制字1(CTW1)和主設定值(NSETP_B)發送至驅動器。
(1) 控制字中Bit0做電機的起、停控制。
(2) 主設定值為速度設定值，參數P2000中的值為頻率設定值和實際值的參考頻率，* 對應4000H(十六進制)，發送的高頻率(大值)為7FFFH(200%)。
(3) 當組態的報文結構 PZD=2或自由報文999時，在S7-300/400 中可用“MOVE" 指令進行數據傳送；當組態的報文結構PZD >2，在S7-300/400 中需調用SFC14和SFC15系統功能塊。
? SFC14(“DPRD_DAT")用于讀驅動裝置的過程數據。
? SFC15(“DPWR_DAT")用于將過程數據寫入驅動裝置。
例子(PROFINET IO)：SERVO_02 控制字、主設定值的發送及狀態字、實際頻率的讀取程序見圖11。

圖11

通過讀取Servo_02的參數r2050和P2051可以判斷數據是否傳輸成功。

圖12

例子(PROFIBUS DP)：SERVO_02 "控制字、主設定值的發送及狀態字、實際頻率的讀取程序見圖13。

圖13

通過讀取Servo_02的參數r8850和P8051可以判斷數據是否傳輸成功。

圖14

注意通過通訊接口IF1和IF2可以同時實現CPU與Servo_02的數據傳輸

六、驅動器參數的讀取及寫入

1.擴展PROFIDRIVE功能(DPV1)
非周期性數據傳送模式允許：
? 交換大量的用戶數據
? 用DPV1的功能 READ 和 WRITE可以實現非周期性數據交換。傳輸數據塊的內容應遵照 PROFIdrive參數通道(DPV1)數據集DS47（非周期參數通道結構）。

2. 參數請求及參數應答的結構
參數請求包括三部分：請求標題、參數地址及參數值。

表1.參數請求格式

表2.參數應答格式

表3.參數請求及應答描述

表4.在DPV1參數應答中的錯誤值描述

3. S7-300/400PLC通過PROFINET IO非周期性通訊方式讀取驅動器參數。
請注意：PLC讀取驅動器參數時必須使用兩個功能塊SFB52 / SFB53
舉例如下：
(1) 使用標志位M0.0及功能塊SFB53將讀請求(數據集RECORD DB11)(圖16)發送至驅動器。
將M0.0設定為數值1啟動讀請求，當讀請求完成后必須將該請求置0，結束該請求。ERROR = 1: 表示執行此功能塊時有錯誤產生，而STATUS 指示功能塊執行狀態或錯誤信息 。
(2) 使用標志位M1.0及功能塊SFB52讀取參數的請求響應(響應塊DB22)(參見圖17) 。
將M1.0設定為數值1讀取參數請求響應，完成后必須將該位置0，結束該請求。ERROR = 1: 表示執行此功能塊時有錯誤產生，而STATUS 指示功能塊執行狀態或錯誤信息 。

圖15 PROFINET IO讀參數請求

圖16 PROFINET IO讀參數響應

圖17 PROFINET IO讀參數變量表

4. S7-300/400PLC通過PROFINET IO非周期性通訊方式修改驅動器參數P1216。
舉例如下：
PLC寫參數時只需使用SFB53，在本項目的Network 2中發送寫請求DB33 (參見圖19) 到驅動器； PLC讀“寫參數"響應時需使用SFB52，在本項目中讀取驅動器返回的參數值數據塊為DB22 (參見圖20) 。
(1) 將M0.2設定為數值1啟動寫請求，當寫請求完成后必須將該請求置0，結束該請求。ERROR = 1: 表示執行此功能塊時有錯誤產生，而STATUS 指示功能塊執行狀態或錯誤信息 。
(2) 將M1.0設定為數值1讀請求，完成后必須將該請求置0，結束該請求。ERROR = 1: 表示執行此功能塊時有錯誤產生，而STATUS 指示功能塊執行狀態或錯誤信息