USS通讯在交流调速控制系统中应用 .docx

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1、精品名师归纳总结USS 通讯在沟通调速掌握系统中的应用2021-10-15 8:20:00 来源：中国自动化网引 言：传统的 PLC 与变频器之间的接口大多采纳的是依靠PLC 的数字量输出来掌握变频器的启停， 依靠 PLC 的模拟输出来掌握变频器的速度给定，这样做存在以下问题：1、需要掌握系统在设计时采纳许多硬件，价格昂贵2、现场的布线多简单引起躁声和干扰3、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。4、在变频器的启停掌握中由于继电器接触器等硬件的动作时间有延时，影响掌握精度。5、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，但不能精确的判定当故障发生

2、时，变频器是何种故障。假如 PLC 通过与变频器进行通讯来进行信息交换，可以有效的解决上述问题，通讯方式使用的硬件少，传送的信息量大，速度快，等特点可以有效的解决上述问题，另外，通过网络，可以连续的对多台变频器进行监视和掌握，实现多台变频器之间的联动掌握和同步掌握，通过网络仍可以实时的调整变频器的参数。目前各个厂家的变频器都相继的开发出了支持连网的功能，比如，许多变频器都有了支持现场总线如： DEVICENET 、PROFIBUS 、AS_I ）等的接口协议，可以很便利的与PLC 进行数据通信。本文主要介绍西门子S7-200 和 MicroMaster 变频器之间的通讯协议USS，使用 USS

3、 通讯协议，用户可以通过程序调用的方式实现S7-200 和 MicroMaster 变频器之间的通信，编程的工作量小，通讯网络由PLC 和变频器内置的 RS485 通讯口和双绞线组成，一台S7-200 最多可以和31 台变频器进行通讯，这是一种费用低、使用便利的通讯方式。一、 USS 通讯协议介绍USS 通讯协议的功能，全部的西门子变频器都带有一个RS485 通讯口， PLC 作为主站，最多答应 31 个变频器作为通讯连路中的从站，依据各变频器的的址或者采纳广播方式，可以拜访需要通讯的变频器，只有主站才能发出通讯恳求报文，报文中的的址字符指定要传输数据的从可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名

4、师归纳总结站，从站只有在接到主站的恳求报文后才可以向从站发送数据，从站之间不能直接进行数据交换。在使用 USS 协议之前，需要先安装西门子的指令库。USS 协议指令在 STEP7MICRO/WIN32指令树的库文件夹中，STEP7 MICRO/WIN32指令库供应 14 个子程序、 3 个中断程序和 8 条指令来支持USS 协议。调用一条指令时，将会自动的增加一个或几个子程序。USS 协议使用 CPU 的以下资源，1） USS 协议占用 PLC 的通讯端口 0 或 1，使用 USS INIT 指令可以挑选 PLC 的端口是使用USS 协议仍是 PPI 协议，挑选 USS 协议后 PLC 的相应

5、端口不能在做其它用途，包括与STEP7- WICRO/WIN32的通讯，只有通过执行另外一条USS 指令或将 PLC CPU 的模式开关拨到RUN 或 STOP 状态，才能钟新在进行PPI 通讯，当 PLC 和与变频器通讯中断时，变频器将停止运行，所以在本例中挑选CPU226 由于它有两个通讯端口，当第一个口用于USS 通讯时，其次个端口可以用于程序监控，USS 指令要占用 2300 3600 字节的程序储备空间和400 个字节的变量储备区间2） 变频器的通讯与CPU 的扫描时异步的，完成一次变频器的通讯通常需要几个CPU 的扫描周期，通讯时间和链路上变频器的台数、波特率和扫描周期有关，本例中

6、通讯的波特率设定为19200，变频器的台数为3 台，经实际调试检测通讯时间大约为50ms.二、使用 USS 协议的步骤 ：1） 安装指令库后在STEP7-Micro/win32指令树的 /指令 /库/USS PROTOOL 文件夹中将显现 8 条指令，用它门来掌握变频器的运行和变频器参数的读写操作，这些子程序是西门子公司开发的用户不需要关注这些指令的内部结构，只需要在程序中调用即可。2） 调用 USS INIT 初始化转变 USS 的通讯参数，只需要调用一次即可，在用户程序中每一个被激活的变频器只能用一条USS-DRIVE-CTRL指令，可以任意使用USS-RPM-X或 USS- WPM-X

7、指令，但是每次只能激活其中的一条指令。3） 为 USS 指令库安排 V 储备区。在用户程序中调用USS 指令后，用鼠标点击指令书中的程序块图标，在探出的菜单中执行库内存命令，为USS 指令库使用的 397 个字节的 V 储备区指定起始的址，4） 用变频器的操作面板设置变频器的通讯参数，使之与用户程序中所用的波特率和从站的址相一样。5） 连接 CPU 和变频器之间的通讯电缆，为了提高看干扰才能最好采纳屏蔽电缆。三、 USS 指令说明1、初始化指令USS-INIT初始化指令 USS-INIT 用于答应或禁止 PLC 和变频器之间的通讯，在执行其他USS 协议前，必需先胜利的执行一次USS-INIT

8、 指令，只有当该指令成滚执行完成后其完成位DONE ）置位后，才能连续执行下面的指令。次USS-INIT 指令的参数如表 1 所示：表 1 USS-INIT 指令的参数序号参数数据类型参数功能1 ENBOOL该位为 1 时 USS-INIT 指令被执行，通常采纳脉冲指令2 MODEBYTE用于挑选 PLC 通讯端口的通讯协议， 1 挑选 USS， 0 挑选 PPI3 BAUDINT指定通讯的波特率，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4 ACTIVEDINT用于设定链路上的哪个变频器被激活，ACTIVE 共 32 位， 031 分别对

9、应通讯链路上的0 到 31 台变频器。例如： ACTIVE 的给定值为16#0000 0000 0000 0010 时，表示链路上的其次台变频器被激活。被激活的变频器自动的与主站PLC 进行通讯，以掌握其运行和采集其状态。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 DONEBIT当 USS-INIT 指令正确执行完成后该位置16 ERRORBYTE在 USS-INIT 指令执行有错误时该字节包含错误代码2、掌握指令 USS-CTRLUSS-CTRL 指令用于掌握已经用USS-INIT 激活了的变频器，每台变频器只能使用一条这样的指令，该指令将用户命令放在一个通讯缓冲区内，假如指令的参数

10、DRIVE 指定的变频器已经激活，缓冲区内的命令将被发送到指定的变频器，该指令的参数如表2 所示：表 2 USS-CTRL 指令的参数序号参数数据类型参数功能该位为 1 时 USS-CTRL 指令被执行，通常该指令总是处于使能状1 ENBOOL态。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 RUNBOOL3OFF2BOOL4OFF3BOOL5F-ACKBOOL6DIRBOOL7DriveBYTE8TypeBYTE9Speed_SPREAL该命令用于掌握变频器的启动停止状态， RUN=1 OFF2=0 ，OFF3=0 时变频器启动。 RUN=0 变频器停止。该命令用于掌握变频器的停车方式

11、， 当 OFF2=1 时挑选自由停车方式。该命令用于掌握变频器的停车方式， 当 OFF3=1 时挑选制动停车方式。该命令用于复位变频器，当F-ACK=1 时变频器复位。该命令用于掌握变频器的运行方向，当DIR=1 时变频器正转。当DIR=0 时变频器反转。该命令用于设定变频器的站的址，指定该CTRL 指令的命令要发送到那台变频器变频器的类型： Type=1 M440 系列的变频器。 Type=0 其它系列的变频器。该指令用满速的百分比表示变频器速度的设定值-200.0 200.0%）改制为负数时变频器反转。变频器的返回信号，处于激活状态的变频器在收到掌握命令后产10Resp_RBOOL生一个回

12、馈信号，当CPU 从变频器收到一周期。11ErrorBYTE当变频器产生错误时该字节包含错误代码。12StatusINT变频器返回的状态信号。13SpeedDINT变频器返回的实际运行速度个信号后接通一个扫描可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结14Run_ENBOOL15D_DirBOOL16InhibitBOOL17FaultBOOL变频器返回的运行状态信号 1 代表变频器正在运行， 0 代表变频已停止变频器返回的运行方向信号 1 代表变频器正转， 0 代表变频反转变频器返回的禁止状态信号 1 代表变频器禁止， 0 代表变频器开放。变频器返回的故障状态信号 1 代表变频器有故障，

13、 0 代表变频器五故障。3、读取变频器参数的USS_RPM_X 指令读取变频器参数的指令包括USS_RPM_W 。 USS_RPM_D 。 USS_RPM_R 三条指令，分别用于读取变频器的一个无符号字，一个无符号双字和一个实数类型的参数，该指令的参数如表3 所示：表 3 USS_RPM_X 指令的参数序号参数数据类型参数功能该位为 1 时启动恳求的发送，并且要保持该位为1 直到 Done 位为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 ENBOOL2 XMT-REQBOOL1 标志着整个参数读取过程完成。该位为 1 时读取参数指令的恳求发送给此变频器，该位和EN 位通常用一个信号，但

14、该恳求通常用脉冲信号。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 DriveBYTE该指令要读的那台变频器的站的址。4 ParamINT该指令要读取的变频器参数的编号。5 IndexINT该指令要读取的变频器参数的下标。6 DB_PtrDINT该参数指定 16 字节的储备空间，用于存放向变频器发送的命令。7 DoneBOOL该指令执行完成标志位。8 ErrorBYTE当指令执行错误时该字节包含错误代码。9 ValueINT由变频器返回的参数值。4、写变频器参数的USS_WPM_X 指令写变频器参数的指令包括USS_WPM_W 。 USS_WPM_D 。 USS_WPM_R 三条指令，分

15、别用于向指定变频器写入一个无符号字，一个无符号双字和一个实数类型的参数，该指令的参数如表4 所示：表 4 USS_WPM_X 指令的参数序号参数数据类型参数功能该位为 1 时启动恳求的写操作，并且要保持该位为1 直到 Done 位可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 ENBOOL2 XMT-REQBOOL为 1 标志着整个参数的写操作过程完成。该位为 1 时写参数指令的恳求发送给比变频器，该位和EN 位通常用一个信号，但该恳求通常用脉冲信号。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 EEPROMBOOL该参数为 1 时写入到变频器的参数同时储备在变频器的EEPROM可编

16、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结和 ROM 当中，该参数为 0 时写入到变频器的参数只储备在变频器的 ROM 当中。4DriveBYTE该指令要写的那台变频器的站的址。5ParamINT该指令要写的变频器参数的编号。6IndexINT该指令要写的变频器参数的下标。7ValueDINT写入到变频器中的参数值。8DB_PtrBOOL该参数指定 16 字节的储备空间，用于存放向变频器发送的命令。9DoneBYTE该指令执行完成标志位。10ErrorINT当指令执行错误时该字节包含错误代码。四、在使用 USS 协议时变频器的相关参数设定如下以 MM440为例）1、P0003=3 答应拜访变

17、频器的全部参数。2、P0970=1 答应变频器通过参数复位。3、P0700=5 变频器的掌握方式挑选为通讯方式。4、P20212=6 变频器的 USS 波特率挑选为96005、P20210=11 变频器的 USS 的址 0 31五、应用实例1、掌握说明自动化生产线运载小车是工业自动化生产过程中一种特别有用的机械，它主要用在工厂的自动 化生产上不同的生产线之间以及不同的工位之间的物料搬运。它的一个完整的动作周期包括： 当一个工位需要装配零件时，该工位的操作者在该工位的操作盘上输入需要的零件名称，输入 的信号通过 MIS 或 ERP）系统生成一个作业信息，该作业信息包括所需零件的存放位置，零件的外

18、型尺寸及所需工位的工位号，然后，MIS 或 ERP）系统把该作业信息发送到运载小车的掌握系统中，假如运载小车正在作上次接收到作业，就本次下发的作业信息储备到运载小车的作业队列中，前面所接收到作业做完后执行该作业，执行该作业的步骤是运行到取料位置，依据零件的外型尺寸，打算取料时升降和左、右的运行位移，取料完成后，带载运行到所需零件的工位 .运载小车动作过程可分为前进、后退。上升、下降。向左、向右，三个方向的运动，在掌握系统的设计上，前后运行采纳一台变频器，上升下降运行采纳一台变频器。左右运行采纳一台变频器。掌握系统采纳西门子S7-200 系列的 CPU226， CPU226 和三台变频器之间采纳

19、USS 协议进行通讯，系统的硬件配置如下图所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1：系统的硬件配置图2、USS 通讯的掌握程序：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结六、结语本文主要介绍西门子S7-200 和 MicroMaster 变频器之间的通讯协议USS，使用 USS 通讯协议， 用户可以通过程序调用的方式实现S7-200 和 MicroMaster 变频器之间的通信，编程的工作量小，通讯网络由 PLC 和变频器内置的 RS485 通讯口和双绞线组成，一台S7-200 最多可以和 31台变频器进行通讯，这是一种费用低使用便利的通讯方式。.本系统已多次胜利应用。参考文献 ：1、沟通调速系统刘竞成上海交大出版社 19982、西门子 MM440 变频器用户手册3、 S7-200 用户手册可编辑资料 - - - 欢迎下载