S7-200与配备CU240B/E-2的G120变频器之间的USS通讯 - 工控编程吧

1.1软硬件配置
（1）配备支持USS通信功能控制单元G120变频器，异步电机。本例中，使用的控制单元是CU240E-2，固件版本V4.5。
（2）S7-200 PLC，与PC的连接电缆。本例中，使用的是CPU224 XP CN，连接电缆使用CP5512。
（3）安装了Step7 Micro-Win V4.0软件和USS协议库的PC机。本例中，使用的是Step7 Micro-Win V4.0 SP6，USS协议库为2.3版本。

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图1-1

2.2 S7-200与控制单元间的接线

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图1-2

CU240E-2的控制端子排如图1-2，从控制单元底部看，共有5个接线端子，其中2号端子为RS485P，3号端子为RS485N，用于通信数据的发送和接收。

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图1-3

S7-200作为USS通信主站，其通信端口和变频器从站的接线如图1-3。在通信网络的首、末端需要使用终端电阻。
对于S7-200，需要在通信端口端子3和8之间，连接一阻值为120欧姆的电阻。
对于变频器，把通信网络末端的CU240E-2终端电阻拨码开关拨到ON位置即可（位置在图1-1中，标号⑨）；中间位置的CU240E-2，终端电阻拨码开关必须拨到OFF位置。
本例中，S7-200（CPU224 XP CN）使用通信端口Port 0和变频器进行通信。

2 变频器设置

2.1 地址设置
变频器的USS通信地址可以通过控制单元上的总线地址拨码开关（位置在图1-1中，标号⑤）进行设置。当地址拨码开关的位置都为OFF时，也可用过参数P2021进行设置。

2.2 参数设置
除了设置地址之外，还需要对变频器一些基本的通信参数进行设置，才可以进行USS通信，如表2-1所示：

表2-1

参数	描述
P0015 = 21	变频器宏程序。 15：通过现场总线控制设置方法：P10=1 → P15=21 → P10=0
p2030 = 1	现场总线协议选择 1：USS协议
p2020	现场总线波特率设置范围是 4800 bit/s … 187500 bit/s，出厂为 19200 bit/s 本例使用：6（9600）
P2021	USS地址（在地址拨码开关都为OFF时，才有效）本例使用：3
p2040	过程数据监控时间指没有收到过程数据时发出报警的延时。注：必须根据从站数量、总线波特率加以调整，出厂设置为 100 ms。

3 PLC编程

3.1使用USS协议的初始化模块初始化S7-200的PORT0端口

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图3-1

功能块说明：

注：此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚
功能，未说明的管脚功能，请参考Step7 Micro-Win V4.0软件的
帮助文件。

输入：
EN：使能。每次改变通讯状态都应该执行一次初始化指令，EN信号应该通过脉冲激活。本例中，Port 0端口一直作为USS通信端口使用，因此使用SM0.1初始化一次即可。
Mode：1——为端口0指定USS协议，并启用该协议。
Baud：波特率，应与变频器定义的波特率一致。本例中，使用9600。
Active：激活驱动器地址，参考图3-2。本例中，使用2#1000，即激活驱动器地址3。

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图3-2 激活驱动器地址3和5

3.2 使用USS_CTRL功能块控制变频器的运行

3.2.1 USS_CTRL功能块编程

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图3-3

功能块说明：

输入：

EN：通常情况总是激活。
RUN：启动变频器。0-停止；1-启动。
OFF2：自由停车。0-正常；1-自由停车。
OFF3：快速停止。0-正常；1-快速停止。
F _ACK：故障复位。通过上升沿对变频器进行故障复位。
DIR：运行方向。0-正转；1-反转
Drive：变频器USS地址，0-31。本例使用3。
Speed~：速度设定值，通过百分比进行设定，范围 -200.0~~200.0%。

输出：

Error：错误代码。有关错误代码说明，请参考表3-1。
Status：变频器返回的状态字。有关G120变频器状态字，请参考《参数手册》有关r52参数的说明。
Speed：变频器返回的速度实际值的百分比。
Run_EN：变频器运行状态。0-停止；1-运行。
D_Dir：变频器运行方向。0-正转；1-反转。
Inhibit：变频器禁止位状态。0-正常；1-禁止。
Fault：变频器故障状态。0-正常；1-故障。

表3-1

错误代码	说明
0	无错。
1	驱动器不应答。
2	检测到来自驱动器的应答中检验和错误。
3	检测到来自驱动器的应答中校验错误。
4	来自用户程序的干扰造成错误。
5	尝试非法命令。
6	提供非法驱动器地址。
7	未为USS协议设置通讯端口。
8	通讯端口正在忙于处理指令。
9	驱动器速度输入超出范围。
10	驱动器应答长度不正确。
11	驱动器应答第一个字符不正确。
12	驱动器应答中的字符长度不受USS指令支持。
13	错误的驱动器应答。
14	提供的DB_Ptr地址不正确。
15	提供的参数号不正确。
16	选择了无效协议。
17	USS激活，不允许改动。
18	指定了非法波特率。
19	无通讯：驱动器未设为激活。
20	驱动器应答中的参数或数值不正确或包含错误代码。
21	返回一个双字数值，而不是请求的字数值。
22	返回一个字数值，而不是请求的双字数值。

3.2.2 分配库存储区，编译，下载。
在编译程序之前，选择 “程序块” ->“ 库”，右键点击，选择“库存储区”。在弹出的对话框中点击 “建议地址” 选择V存储区的地址后点击 “OK”退出。如图3-4。

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图3-4

分配库存储区之后，编译并下载。

3.2.3 控制变频器运行。
此时，即可通过USS通信，控制变频器的运行。
例，
打开状态表监控，如图3-5。
M1.0为变频器的启停控制位，初始值为0，从0强制为1后，变频器即可运行。
VD30为变频器的速度设定值，强制为20.0后，变频器将以20%的速度运行。
VW20，VD22分别为变频器返回的状态字和速度实际值。

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图3-5

3.3 读写参数
根据参数的不同数据类型，需要使用不同的功能块进行变频器参数的读写。下文中，将通过举例进行介绍。
注：目前，USS协议库的参数读写功能块，仅适用于读写参数号在3999以下的参数。对于参数号在4000以上的参数，如果要进行读写，可参考《操作说明》，7.4.2.4节，使用自由口编程的方式进行读写，在此不作介绍。

3.3.1 使用USS_RPM_R功能块读取浮点型参数

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图3-6

功能块说明：
输入：
EN：需要读取参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要读取的参数号。本例中，读取参数r27（输出电流实际值）。
Index：参数下标。本例中，r27无下标，必须定义为下标0。
输出：
Value：返回的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-7。把M6.0，从0强制为1后，VD560返回值为0.33。即r27=0.33。

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图3-7

3.3.2 使用USS_WPM_R功能块修改浮点型参数

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图3-8

功能块说明：
输入：
EN：需要修改参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
EEPR~：写入EEPROM存储器。（注：对CU240B/E-2无效）
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的参数号。本例中，修改参数P1120（斜坡上升时间）。
Index：参数下标。本例中，修改下标0。
Value：要写入的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-9。把M7.0，从0强制为1后，VD630的当前值15.0将会写入参数P1120的下标0中，即P1120.0=15.0。

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图3-9

3.3.3 使用USS_RPM_W功能块读取U16（无符号16位）类型参数

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图3-10

功能块说明：
输入：
EN：需要读取参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要读取的参数号。本例中，读取参数P210（电源电压）。
Index：参数下标。本例中，P210无下标，必须定义为下标0。
输出：
Value：返回的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-11。把M2.0，从0强制为1后，VDW160返回值为440。即P210=440。

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图3-11

3.3.4 使用USS_WPM_W功能块修改U16（无符号16位）类型参数

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图3-12

功能块说明：
输入：
EN：需要修改参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
EEPR~：写入EEPROM存储器。（注：对CU240B/E-2无效）
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的参数号。本例中，修改参数P1211（自动重启尝试次数）。
Index：参数下标。P1211无下标，必须定义为下标0。
Value：要写入的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-13。把M3.0，从0强制为1后，VW230的当前值2将会写入参数P1211的下标0中，即P1211=2。

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图3-13

3.3.5 使用USS_RPM_D功能块读取U32（无符号32位）类型参数

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图3-14

功能块说明：
输入：
EN：需要读取参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要读取的参数号。本例中，读取参数P730（DO0功能）。
Index：参数下标。本例中，P730无下标，必须定义为下标0。
输出：
Value：返回的参数值。
编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-15。把M4.0，从0强制为1后，VD360返回值为16#0034FC03。即P730=52.3。

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