200SMART与西门子变频器USS通信

USS简要说明

一、使用背景

传统的PLC与变频器之间的接口大多采用的是依靠PLC的数字量输出来控制变频器的启停，依靠PLC的模拟输出来控制变频器的速度给定，这样做存在以下问题：

需要控制系统在设计时采用很多硬件，价格昂贵。

现场的布线多容易引起噪声和干扰。

PLC和变频器之间传输的信息受硬件的限制，交换的信息量很少。

在变频器的启停控制中由于继电器接触器等硬件的动作时间有延时，影响控制精度。

通常变频器的故障状态由一个接点输出，PLC能得到变频器的故障状态，但不能准确判断是何种故障。

USS是西门子专为变频器开发的通讯协议，只能用于与变频器的通讯。通讯网络由PLC的485接口和变频器的485接口和双绞线组成，一台200SMART多可与31台变频器通讯，即使使用中继器也不能增加台数。只有主站才能发出通讯请求报文，报文中的地址字符指定要传输数据的从站，从站只有在接到主站的请求报文后才可以向从站发送数据，从站与从站之间不能直接进行数据交换。

二、200SMART的485端口与变频器的485接口

分别将CPU的485端口的3和8与变频器控制端子的P+和N-连接，注意不同变频器P+和N-的端子号不一样。PLC本体集成的USS端口与变频器的连接距离多1000米。

三、编写程序

对于S7200在使用USS前要先安装USS库，200SMART内部集成了USS库，不用再单独安装。

调用一条USS指令时，将会自动增加14个子程序和3个中断程序。

需要为USS指令分配400个字节的V存储区。

USS指令不能用在中断子程序中。

使用多个读写参数指令时要采用轮询的方法，而USS_CTRL不用参与轮询。

1、初始化指令：USS_INIT

用于允许或禁止PLC和变频器间的通讯，激活变频器，只有被激活的变频器才可使用

被USS占用的通讯端口只可用来与变频器通讯，不能再与其他设备通讯（PC、触摸屏等），只有将CPU的模式开关拨到STOP才能重新进行PPI通讯。只有此指令无错误执行后，才能执行其他指令。V20默认定义8个数据位，偶校验，1个停止位。

EN：位，为1时USS_INIT指令被激活，必须采用沿脉冲触发该指令

Mode：字节，用于选择通讯协议，为1时为USS，为0时为PPI。

Baud：双字，波特率，此波特率要与变频器的波特率设置一致，如此处设置为19200时需同时更改变频器参数设置，即2010=7。

PORT：485端口选择，=0为CPU本体端口，=1为扩展板端口

Active：双字，选择要激活的变频器，多能激活32台变频器，16#0 0010表示第二台变频器被激活。2#10101表示第0、2、4号变频器被激活，1、3号变频器未被激活

DONE：位，指令正确执行完成后该位置1，只有在该位置位后才能继续执行下面的指令。

ERROR：字节，错误代码

2、控制指令USS_CTRL

用于控制已经被USS-INIT激活的变频器，一台变频器只能使用一条USS_CTRL指令，所有参数不可空置。

EN：用SM0.0接通，始终为ON

RUN：控制变频器的启停，RUN=1时启动变频器，但还必须同时满足1、OFF2=0 OFF3=0，也就是说这两个有任何一个为ON，即使此时RUN也为ON，但变频器还是处于停止状态 2、该驱动器必须在USS_INIT中激活 3、FAULT和INHIBIT位必须为0。RUN=0时驱动斜坡减速时间至电机停止。与OFF2和OFF3程序中互锁，可制作点动变频器效果。

OFF2：=1时自由停车

OFF3：=1时制动停车

F_ACK：=1时对变频器的故障进行复位

DIR：位，控制电机的运转方向。=1时正转，=0时反转。

DRIVE：字节，用于设定变频器的站地址，指定该CTRL指令要发送到哪台变频器。站号从1开始设置，不能设置为0。

TYPE：字节，变频器的类型，=0为M440变频器，=1为其它系列变频器

SPEED_SP：实数，速度设定，用百分比表示变频器速度，即30HZ,就是60%，写入60.0，输入范围为-200.0%~200.0%，为负数时变频器反转。

RESP_R：位，从站应答确认信号，当CPU从变频器收到一个信号后接通一个扫描周期

ERROR：字节，错误代码

STATUS：整数，状态字

SPEED：双整数，实际运行速度，以百分比显示。只以正值的形式反馈速度，如果速度为反向，程序块会在反馈正速度的同时反向D_DIR方向位。

RUN_EN：位，运行指示，=1时变频器正在运行，=0时变频器已停止

D_DIR：位，运行方向指示，=1时变频器正转，=0时变频器反转

INHIBIT：位，禁止指示，=1时变频器禁止，=0时变频器开放

FAULT：位，故障指示，=1时变频器有故障，=0时变频器无故障

3．读参数指令 USS_RPM_W/ USS_RPM_D/USS_RPM_R

每条指令读取一台变频器的一个参数，同一时间一次只能执行一条USS_RPM指令，可以同编程多条该指令。数据类型不一样，要根据相应变频器参数的数据类型

：位，为1时，读取参数，此信号通常与EN为同一个信号，但此处需用脉冲信号

Drive：字节，要读取的变频器的站地址。

Param：整数，要读取的变频器的参数编号，27表示读取电流（r0027为变频器实际电流值）

Index：整数，要读取的变频器参数的下标，无下标时为0

DB_Ptr：双整数，以&开头，指定16个字节的存储空间，用于该指令的内部计算使用，不可被别处占用。

Done：位，读取指令完成

ERROR：字节，错误代码

Value：整数，读取的参数值要存放的地址。

写参数指令 
USS_WPM_W/USS_WPM_D/USS_WPM_R

写入数据，数据类型不一样，要根据相应变频器参数的数据类型，比如P1080为低频率，浮点数，相应程序块就要选用R。

：位，=1时，写入参数，此信号通常与EN为同一个信号，但此处需用脉冲信号

EEPROM ：位， =1时写入到变频器的参数同时存储在变频器的EEPROM和ROM中，但写入次数是有限的，多不超过5万次，=0时只存储在ROM中。

Drive ：字节，要写入的变频器的站地址。

Param ：整数，要写入的变频器的参数编号

Index ：整数，要写入的变频器参数的下标，无下标时为0

Value ：整数，要写入的参数值

DB_Ptr ：双整数，以&开头，指定16个字节的存储空间，用于该指令的内部运算使用，不可被别处占用。

Done ：位，写入指令完成

ERROR ：字节，错误代码

四、USS内存分配

在编译程序之前，给USS分配内存地址，点击建议地址，编程时不要使用此区域内的地址

故障代码：

变频器参数设定

1、V20通讯参数

P0010 =30 恢复出厂设置

P0970 =1 所有参数，不包括用户默认设置，复位至默认值。

=21 所有参数，包括用户默认设置，复位至出厂值。

P2010 P2011 P2023的值不受出厂复位影响，将保持原设置不变

P0003 =3 允许访问变频器的所有参数

P0700 =2 端子控制启停

=5 选择命令源，变频器的控制方式选择为RS485上的USS/MODBUS

P1000 =5 选择频率源，RS485上的USS

P2010 =6 变频器的USS波特率选择为9600

=7 19200

=12 115200

P2011 =* 变频器的USS地址，范围0-31

P2012 PZD个数，2，默认即可

P2013 PKW个数，127，默认即可

P2014 =0 USS/MODBUS允许报文间断时间，超过此时间将报警，=0时不报警，即看门狗被禁止。

P2023 =1 RS485协议选择为USS

为什么不直接使用CN010宏？不使用的原因一是波特率设置不一样，200默认设置为9.6KP，而CN010默认为384KP，二是看门狗设置不一样，即信息在多少规定时间内必须反馈，设为0表示禁止，而CN010默认为500，如果在规定时间内没有反馈，变频器报F72错误，即USS设定值故障。

2、MM440/430/420通讯参数设置

P0010 =30 恢复出厂设置

P0970 =1 所有参数，不包括用户默认设置，复位至默认值。

=21 所有参数，包括用户默认设置，复位至出厂值。

P2010 P2011 P2023的值不受出厂复位影响，将保持原设置不变

P0003 =3 允许访问变频器的所有参数

P0700 =5 选择命令源，变频器的控制方式选择为RS485上的USS/MODBUS

P1000 =5 选择频率源，RS485上的USS

P2010 =6 变频器的USS波特率选择为9600

=7 19200

=12 115200

P2011 =* 变频器的USS地址，范围0-31

P2012 PZD个数，2，默认即可

P2013 PKW个数，127，默认即可

3、其他可能用到的参数

P0304 电压 400V

P0305 电流 电机铭牌

P0307 功率 P0100=0或2，电机功率单位［KW］，=1时，单位［hp］

P0310 电机额定频率设置 50HZ

P0100 可改，电机基础频率50HZ

P0308 电机额定功率因数COSψ

P0309 电机额定效率　　

P0701 数字量输入1的功能，默认ON/OFF命令

P0702 数字量输入2的功能，默认反转

P0703 数字量输入3的功能，默认故障确认

P0704 数字量输入4的功能，默认正向点动

P0771 模拟量输出，默认运行频率

P0731 数字量输出1的功能，默认运行信号

P0732 数字量输出2的功能，默认故障

P1080 低频率

P1082 大频率

4、G120C通讯参数

4.1 端子接线

下图红圈处的拨码为终端电阻，可根据需要在USS网络的后一台变频器上拨到ON位置。

USS接线，使用端口0时，九针线中的3号线接变频器的2号端子，九针线中的8号线接变频器的3号端子；使用端口1即485扩展板时，TX/B接变频器的2号端子，RX/A接变频器的3号端子；

参数设置

USS只能使用纯USS，不能使用USS调整+端子启动的形式，变频器上电后必须在SETUP菜单中设置相关电机参数，否则会报错。

1、SETUP菜单

以下是需要设置的数据，其他可直接选择OK，可参考"0、G120C电机参数设置和电机自识别"文档。

P96=0 矢量或V/F控制参数锁

P15=21 为USS控制方式，P15=12端子控制方式。如果在PARAMETER菜单下设置时要先把P10设为1，修改完P15后，再把P10设为0，否则无法修改。P10没有恢复为0时，电机无法启动。

P1120 加速时间

P1121 减速时间

P1300=0，V/F控制方式

P1900=0，不作自学习，如果变频器接的不是同功率的电机一定要修改此项。

PARAMETER菜单