【傻瓜教程】S7-200 SMART与西门子V20系列变频器USS通讯
剑指工控
正 文
此范例将向大家介绍如何应用S7-200 SMART 的 USS 协议对西门子V20 变频器进行通讯控制。使大家更加熟练的掌握和灵活的应用S7-200 SMART 的 USS通讯协议功能。
一、 通讯连接：
用电缆将S7-200 SMART Port 0端口与V20的RS485接口相连（注意端口连接规则：V20的P+对3、N-对8），如下图所示：
二、 西门子V20系列变频器通讯参数设置
1. 首先对变频器恢复出厂设置：设置P0010=30，P0970=21
2. 选择连接宏 Cn010 -USS 控制
3. 选择设定好连接宏为CN010后，设置P0003=3(专家级)，修改P2014=0
三、 程序编写
S7-200 SMART USS 标准指令库包括 USS_INIT、USS_CTRL、USS_RPM_X、USS_WPM_X等指令。调用这些指令时会自动增加一些子程序和中断服务程序。
选择 USS_INIT 指令，初始化模块初始化S7-200 SMART的PORT0端口
EN： 初始化程序 USS_INIT 只需在程序中执行一个周期就能改变通信口的功能，以及进行其他一些必要的初始设置，因此可以使用 SM0.1 或者沿触发的接点调用 USS_INIT 指令；
Mode： 模式选择，执行 USS_INIT 时 ，Mode 的状态决定在通讯端口上是否使用 USS 通信功能；
= | 1 | 设置为 USS 通信协议并进行相关初始化 | |
0 | 恢复为 PPI 协议并禁用USS通信 |
Baud： USS 通信波特率。此参数要和变频器的参数设置一致；
= | 1200 bit/s | |
2400 bit/s | ||
4800 bit/s | ||
9600 bit/s | ||
19200 bit/s | ||
38400 bit/s | ||
57600 bit/s | ||
115200 bit/s |
Port: 0 = CPU 集成的 RS485 通讯端口；1 = 可选CM 01 信号板。
Active：指示激活的变频器站地址。
Done： 初始化完成标志
Error： 初始化错误代码
Active参数：USS_INIT 子程序的 Active 参数用来表示网络上哪些 USS 从站要被主站访问，即在主站的轮询表中激活。网络上作为 USS 从站的驱动装置每个都有不同的 USS 协议地址，主站要访问的驱动装置，其地址必须在主站的轮询表中激活。USS_INIT 指令只用一个 32 位长的双字来映射 USS 从站有效地址表，Active 的无符号整数值就是它在指令输入端的取值。
表 1. 从站地址映射
在这个 32 位的双字中，每一位的位号表示 USS 从站的地址号；要在网络中激活某地址号的驱动装置，则需要把相应位号的位置设为二进制“1"，不需要激活 USS 从站，相应的位设置为”0"。后对此双字取无符号整数就可以得出 Active 参数的取值。
在表 1 的例子中，如果使用站地址为 1 的 V20变频器，则须在位号为 01 的位单元格中填入二进制“1"。其他不需要激活的地址 对应的位设置为”0"。取整数，计算出的 Active 值为 h，即 16#00000002，也等于十进制数2。
建议使用 16 进制数，这样可以每 4 位一组进行加权计算出 16 进制数，并组合成一个整数。当然也可以表示为十进制或二进制数值，但有时会很麻烦，而且不直观。
如果一时难以计算出有多个 USS 从站配置情况下的 Active 值，可以使用 Windows 自带的计算器。将其设置为科学计算器模式，可以方便地转换数制。
选择 USS_CTRL指令，用于对单个驱动装置进行运行控制
EN： 使用 SM0.0 使能 USS_CTRL 指令
RUN： 驱动装置的启动/停止控制
= | 0 | 停止 |
1 | 运行 |
此停车是按照驱动装置中设置的斜坡减速指电机停止
OFF2： 停车信号 2。此信号为“1”时，驱动装置将封锁主回路输出，电机自由停车
OFF3： 停车信号 3。此信号为“1”时，驱动装置将快速停车
F_ACK： 故障确认。当驱动装置发生故障后，将通过状态字向 USS 主站报告；如果造成故障的原因排除，可以使用此输入端清除驱动装置的报警状态，即复位。注意这是针对驱动装置的操作。
DIR： 电机运转方向控制。其“0/1”状态决定运行方向
Drive： 驱动装置在 USS 网络上的站号。从站必须先在初始化时激活才能进行控制
Type： 向 USS_CTRL 功能块指示驱动装置类型
= | 0 | MM 3 系列，或更早的产品 |
1 | MM 4 系列，SINAMICS G 110，SINAMICS V 20 |
Speed_SP： 速度设定值。该速度是全速的一个百分数；“Speed_SP”为负值将导致变频器反向运行。
Resp_R： 从站应答确认信号。主站从 USS 从站收到有效的数据后，此位将为“1"一个程序扫描周期，表明以下的所有数据都是新的
Error： 错误代码。0 = 无出错。其他错误代码请参考
Status： 驱动装置的状态字。此状态字直接来自驱动装置的状态字，表示了当时的实际运行状态
详细的状态字信息意义请参考相应的驱动装置手册。
Speed： 驱动装置返回的实际运转速度值，实数。
Run_EN： 运行模式反馈，表示驱动装置是运行（为 1）还是停止（为 0）
D_Dir： 指示驱动装置的运转方向，反馈信号
Inhibit： 驱动装置禁止状态指示（0 - 未禁止，1 - 禁止状态）。禁止状态下驱动装置无法运行。要清除禁止状态，故障位必须复位，并且 RUN, OFF2 和 OFF3 都为 0
Fault： 故障指示位（0 - 无故障，1 - 有故障）。表示驱动装置处于故障状态，驱动装置上会显示故障代码（如果有显示装置）。要复位故障报警状态，必须先消除引起故障的原因，然后用 F_ACK 或者驱动装置的端子、或操作面板复位故障状态。
因Speed_SP为速度是全速的一个百分数，即输入50HZ对应，转换如下图：
读写参数
在任一时刻 USS 主站内只能有一个参数读写功能块有效，否则会出错。因此如果需要读写 多个参数（来自一个或多个驱动装置），必须在编程时进行读写指令之间的轮替处理。
轮询处理方式可以参考下面给出一个简单的例子，方法不是唯一的。
读取V20频率实际值，读参数号r0021，经过滤波的频率实际值[Hz]
EN： 要使能读写指令此输入端必须为 1
XMT_REQ： 发送请求。必须使用一个沿检测触点以触发读操作，它前面的触发条件必须与 EN 端输入一致
Drive： 要读写参数的驱动装置在 USS 网络上的地址
Param： 参数号（仅数字）。此处也可以是变量
Index： 参数下标。有些参数由多个带下标的参数组成一个参数组，下标用来指出具体的某个参数。对于没有下标的参数，可设置为 0
DB_Ptr： 读写指令需要一个 16 字节的数据缓冲区，用间接寻址形式给出一个起始地址。此数据缓冲区与“库存储区”不同，是每个指令（功能块）各自独立需要的。
此数据缓冲区也不能与其他数据区重叠，各指令之间的数据缓冲区也不能冲突
Done： 读写功能完成标志位，读写完成后置 1
Error： 出错代码。0 = 无错误
Value： 读出的数据值。该数据值在 “Done”位为1时有效。
读取V20电流实际值，读参数号r0027，输出电流实际值
读写实数（浮点）类型参数
使用USS_RPM_R读取参数P1058的值
注意：
（1）读参数P1058，其数据类型为实数。
（2）只要M10.1接通一个上升沿，就完成一次P1058参数的读操作。
（3）读入的参数被放在VD116里。
（4）需要注意的是Index为0时代表读Pxxx.0参数组
使用USS_RPM_R修改参数P1058的值
注意：
（1）写参数P1058.In000，其数据类型为浮点数。
（2）只要给M10.2一个上升沿，就完成一次参数P1058.In000的写操作。
（3）EEPR~的逻辑为0时，写入的值只保存到RAM中，为1时，写入得值保存到EEPROM。
（4）EEPROM中写数据是有次数限制的，V20多不超过50000次
分配库存储区地址
USS 指令库需要大概 402 个字节的 V 存储区用于支持其工作。调用 USS_INIT 指令后就可以为 USS 指令库分配库存储区。也可以在编程的稍后阶段分配存储区地址，但这一步是必不可少的，否则程序无法通过编译。
根据 S7-200 SMART中的数据存储区分配原则，分配给库指令的数据区不能与其他程序使用的数据区有任何重叠。否则会造成出错。
右击库，点击库存储器
分配库存储器地址
后编译下载整个项目
打开状态图表，设定频率为5HZ，修改点动频率值为8.8HZ，运行变频器