USS

USS 通信基本原理

USS 协议（Universal Serial Interface Protocol，即通用串行接口协议）是西门子专为驱动装置开发的通用通信协议，它是一种基于串行总线进行数据通信的协议。

USS 通信总是由主站发起，USS 主站不断轮询各个从站，从站根据收到主站报文，决定是否、以及如何响应。从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应到主站，否则主站将视该从站出错。

USS 协议是主从结构的协议，总线上的每个从站都有唯一的从站地址。一个 S7-1200 CPU 中最多可安装三个 CM 1241 RS422/RS485模块和一个 CB 1241 RS485 板，每个 RS485 端口最多控制 16 台驱动器。

S7-1200 与西门子传动设备 V20 之间 USS 通信

使用环境

• TIA Portal STEP 7 V16
• CPU1215C DC/DC/DC V4.4
• CM1241 RS422/RS485 V2.2
• SINAMICS SINAMICS V20（6SL3210-5BE03-7UV0）
• 1LA9 电机（1LA9060-4KA10-Z）

实现功能

• S7-1200 与西门子传动设备 V20 之间 USS 通信，控制变频器的启停和频率，并读取和修改变频器的加减速时间。

两类指令“USS通信”与“USS“区别：

如图 1 所示，S7-1200 USS 有两个 USS 指令库

• “USS通信” 指令库下的指令除了适用于 S7-1200 中央机架串口模块（CM 1241 V2.1 以上或 CB 1241 且 S7-1200 CPU V4.1 以上），还可用于分布式 I/O PROFINET 或 PROFIBUS 的 ET200SP/ET200MP 串口通信模块。
• “USS” 指令库下的指令只能用于 S7-1200 中央机架串口模块（CM 1241 或 CB 1241）

“USS通信” 是目前最新的指令库，并且以后的更新也会基于这个指令库。一般情况下，“USS” 只是在老项目中使用。

下面的介绍以 “USS 通信” 指令库为例。

图 1.S7-1200 PLC 的 USS 通信指令

S7-1200 USS 通信例程参见链接。

1. SINAMICS V20 变频器设置

SINAMICS V20 的启停和频率控制通过 PZD 过程数据来实现，参数读取和修改通过 PKW 参数通道来实现。可以使用连接宏 Cn010 实现 SINAMICS V20 的 USS 通信，也可以直接修改变频器参数。

变频器参数设置步骤如下：

(1) 恢复工厂设置 设置参数 P0010（调试参数）= 30，P0970（工厂复位）= 21

(2) 设置用户访问级别 设置参数 P0003（用户访问级别）= 3 (专家访问级别)

(3) 设置 SINAMICS V20 变频器 USS 通信所需的命令源、协议、波特率、地址等参数。选择连接宏 Cn010 后，需要将参数 P2013 的值由 127（PKW长度可变）修改为 4（PKW长度为 4）；

此外对于本例需要将参数 P2010 的值由 8（波特率 38400）修改为 6(本例中使用波特率为 9600），P2010 值与波特率对应关系参见表 1。

表 1 P2010 值与波特率对应关系

本例中使用如下表 2 所列的设置值。

表 2.SINAMICS V20 设置变频器参数值

(4) 变频器重新上电

在更改通信协议 P2023 后，需要对变频器重新上电。在此过程中，请在变频器断电后等待数秒，确保 LED 灯熄灭或显示屏空白后再次接通电源。

2. USS_Port_Scan

USS_Port_Scan 指令用于处理 USS 网络上的通信。

用户程序执行 USS_Port_Scan 指令的次数必须足够多，以防止驱动器超时。通常从循环中断调用 USS_Port_Scan 。 例如添加循环中断 OB30， 并设置循环中断时间 30ms。如图 2 所示：

图 2.添加 OB30

USS_Port_Scan 指令输入引脚”PORT“为分配的串口模块的“硬件标识符”。安装并组态串口模块之后，可用的端口标识符将出现在 “PORT “功能框连接的参数助手下拉列表中。或者，可在系统常量中找到该硬件标识符值。在 OB30 中调用”USS_Port_Scan“指令， 鼠标双击 CPU 1215 DC/DC/DC 站点下的 ”PLC变量>默认变量表“ ， 在”系统常量“标签栏中找到本例所使用的 CM1241 RS422/485 模块，如图 3 所示。

USS_Port_Scan 指令输入引脚”USS_DB“指向为 USS_Drive_Control 指令放入程序时创建并初始化的背景数据块的名称。详见常见问题"如何输入参数 USS_DB?"

表 3 为该指令的接口参数说明。

图 3.USS_Port_Scan

表 3.USS_Port_Scan 指令接口参数说明

注意：

1. 一个串口通信端口无论与几台变频器连接，都只能有一个 USS_Port_Scan 指令，每次调用该函数块都与单个驱动器进行通信。
2. 如果使用 CB1241，需要使得 USS_Port_Scan 背景 DB 中的 LINE_PRE 起始值更改为 0。

3. USS_Drive_Control

USS_Drive_Control 指令用于请求消息、驱动器响应消息，以及与驱动器交换数据。

例如， 本例中将输入引脚”OFF2“和”OFF3”设置为 True， ”DIR“使能为 True，”Drive“ 设置为 1，"PZD_LEN“设置为 2，”SPEED_SP“设置为 50.0（即 50% 频率值为 25Hz），然后将”RUN“ 使能为 True，使变频器以 25HZ 频率运行。如图 4 所示。表 4 为该指令的接口参数说明。

图 4.USS_Drive_Control 指令

表 4.USS_Drive_Control 指令接口参数说明

可以使用 DIR 或使用符号（正或负）和 SPEED_SP 输入控制驱动器旋转方向。如表 5 所列。

表 5.SPEED_SP 和 DIR 参数

注意：

每个驱动器应使用一个单独的 USS_Drive_Control 函数块，但同一个串口模块接口下的所有 USS 协议变频器使用的 USS_Drive_Control 必须使用同一个背景数据块。

4. USS_Write_Param

USS_Write_Param 指令用于修改驱动器中的参数。必须从主程序循环 OB 中调用 USS_Write_Param。

输入参数“USS_DB”详见常见问题"如何输入参数 USS_DB?"

例如，本例中将输入引脚 ”Drive“ 设置为 1，"PARAM“设置为 1120，”INDEX“设置为0 (即 V20 的加减速时间参数为 1120， 该参数下标为 0), "EEPROM"设置为 False， “VALUE”设置为“10.0”（即加减速时间 10.0s）。然后将”EN“ 和"REQ"使能为 True，将修改变频器的加减速时间为 10.0s。如图 5 所示。表 6 为该指令的接口参数说明。

图 5.USS_Write_Param 指令

表 6.USS_Write_Param 指令接口参数说明

注意：

请勿过多使用 EEPROM 永久写操作。请尽可能减少 EEPROM 写操作次数以延长 EEPROM 的寿命。

5. USS_Read_Param

USS_Read_Param 指令用于从驱动器读取参数。必须从主程序循环 OB 调用 USS_Read_Param。

输入参数“USS_DB”详见常见问题"如何输入参数 USS_DB?"

例如， 本例中将输入引脚 ”Drive“ 设置为 1，"PARAM“设置为 1120，”INDEX“设置为 0 (即 V20 的加减速时间参数为 1120， 该参数下标为 0)。然后将”EN“ 和"REQ"使能为 True，读取变频器的加减速时间， 该值输出在参数“VALUE”。如图 6 所示。表 7 为该指令的接口参数说明。

图 6. USS_Read_Param 指令

表 7.USS_Read_Param 指令接口参数说明

USS 通信常见问题

"如何输入参数 USS_DB?"

USS_Drive_Control 指令放入程序时会自动创建背景数据块。例如“USS_Drive_Control_DB”。例如在“USS_Port_Scan”指令输入引脚“USS_DB”下拉菜单可选择“USS_Drive_Control_DB“，之后左键点击自动出现的”USS_DB“即可。如图 7 所示：

图 7. USS_DB 输入

剩余80%未阅读，请登录查看大全章节内容