USS通信应用优化方案

以下用一个例子介绍USS通信的应用。

【例9-10】用一台CPU 226CN对变频器进行USS无级速度给定，已知电动机的技术参数，功率为0.06kW，额定转速为1440r/min，额定电压为380V，额定电流为0.35A，额定频率为50Hz。请制定解决方案。

【解】

1.软硬件配置

①1套STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP9（含指令库）。

81台MM 440变频器。

③1台CPU 226CN。

④1台电动机。

⑤1根编程电缆（或者CP 5611卡）。

⑥1根屏蔽双绞线。

硬件配置如图9-25所示。

图9-25 硬件配置图

【关键点】

1）图9-25中，编程口PORT0的第3脚与变频器的29脚相连，编程口PORT0的第8脚与变频器的30脚相连，并不需要占用PLC的输出点。还有一点要指出，STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5以前的版本中，USS通信只能用PORT0口，而STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5（含）之后的版本，则USS通信可以用PORT0口和PORT1口。调用不同的通信口使用的子程序也不同。

2）图9-25中，串口的第3脚与变频器的29脚相连，串口的第8脚与变频器的30脚相连，并不需要占用PLC的输出点。图9-25的USS通信连接是要求不严格时的做法，一般的工业现场不宜采用，工业现场的PLC端应使用专用的网络连接器，且终端开组要接通，如图9-26所示，变频器端的连接图如图9-27所示，在购买变频器时附带有所需的电阻，并不需要另外购置。还有一点必须指出：如果有多台变频器，则只有最末端的变频器需要接入如图9-27的电阻。

图9-26 网络连接器图（PLC端）

图9-27 连接图（变频器端）

2.相关指令介绍

（1）初始化指令

USS_INIT指令被用于启用和初始化或禁止驱动器通信。在使用任何其他USS协议指令之前，必须执行USS_INIT指令，且无错。一旦该指令完成，立即设置“完成”位，才能继续执行下一条指令。

EN输入打开时，在每次扫描时执行该指令。仅限为通信状态的每次改动执行一次USS_INIT指令。使用边缘检测指令，以脉冲方式打开EN输入。欲改动初始化参数，执行一条新USS_INIT指令。USS输入数值选择通信协议：输入值1将端口0分配给USS协议，并启用该协议；输入值0将端口0分配给PPI，并禁止USS协议。BAUD（波特率）将波特率设为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。

ACTIVE（激活）表示激活驱动器。当USS_INIT指令完成时，DONE（完成）输出打开。“错误”输出字节包含执行指令的结果。USS_INIT指令格式见表9-13。

表9-13 USS_INIT指令格式

站点号具体计算对应关系见表9-14。

表9-14 站点号具体计算对应关系

(www.xing528.com)

D0～D31代表32台变频器，要激活某一台变频器，就将该位置1，上面的表格将18号变频器激活，其16进制表示为16#00040000。若要将所有32台变频器都激活，则ACTIVE为16#FFFFFFFF。

假如PLC只要和地址为0的变频器通信，那么USS_INIT指令中的“Active”怎样设置？

根据表9-14，且PLC只要和地址为0的变频器通信，那么只要将D0=1即可，所以其16进制表示为16#00000001。初学者很容易将之设置为16#00000000，这是要特别注意的。

（2）控制指令

USS_CTRL指令被用于控制ACTIVE（激活）驱动器。USS_CTRL指令将选择的命令放在通信缓冲区中，然后送至编址的驱动器（DRIVE（驱动器）参数），条件是已在USS_INIT指令的ACTIVE（激活）参数中选择该驱动器。仅限为每台驱动器指定一条USS_CTRL指令。USS_CTRL指令格式见表9-15。

表9-15 USS_CTRL指令格式

具体描述如下：

①EN位必须打开，才能启用USS_CTRL指令。该指令应当始终启用。RUN（运行）（RUN/STOP（运行/停止））表示驱动器是打开（1）还是关闭（0）。当RUN（运行）位打开时，驱动器收到一条命令，按指定的速度和方向开始运行。为了使驱动器运行，必须符合三个条件，分别是DRIVE（驱动器）在USS_INIT中必须被选为ACTIVE（激活）；OFF2和OFF3必须被设为0；FAULT（故障）和INHIBIT（禁止）必须为0。

8当RUN（运行）关闭时，会向驱动器发出一条命令，将速度降低，直至电动机停止。OFF2位被用于允许驱动器滑行至停止。OFF3位被用于命令驱动器迅速停止。Resp_R（收到应答）位确认从驱动器收到应答。对所有的激活驱动器进行轮询，查找最新驱动器状态信息。每次S7-200从驱动器收到应答时，Resp_R位均会打开，进行一次扫描，所有以下数值均被更新。F_ACK（故障确认）位被用于确认驱动器中的故障。当F_ACK从0转为1时，驱动器清除故障。DIR（方向）位表示驱动器应当移动的方向。“驱动器”（驱动器地址）输入是驱动器的地址，向该地址发送USS_CTRL命令。有效地址：0～31。“类型”（驱动器类型）输入选择驱动器的类型。将3（或更早版本）驱动器的类型设为0。将4驱动器的类型设为1。

③Speed_SP（速度设定值）是作为全速百分比的驱动器速度。Speed_SP的负值会使驱动器反向旋转方向。范围：-200.0%～200.0%。

④Error是一个包含对驱动器最新通信请求结果的错误字节。USS指令执行错误标题定义可能因执行指令而导致的错误条件。

⑤Status是驱动器返回的状态字原始数值。

⑥Speed是作为全速百分比的驱动器速度。范围：-200.0%～200.0%。

⑦Run_EN（运行启用）表示驱动器是运行（1）还是停止（0）。

⑧D_Dir表示驱动器的旋转方向。

⑨inhibit表示驱动器上的禁止位状态（0-不禁止，1-禁止）。欲清除禁止位，“故障”位必须关闭，RUN（运行）、OFF2和OFF3输入也必须关闭。

⑩Fau1t表示故障位状态（0-无故障，1-故障）。驱动器显示故障代码。欲清除故障位，纠正引起故障的原因，并打开F_ACK位。

3.设置变频器的参数

先查询MM 440变频器的说明书，再依次在变频器中设定表9-16中的参数。

表9-16 变频器参数表

【关键点】P2011设定值为18，与程序中的地址一致，正确设置变频器的参数是USS通信成功的前提。此外，要选用USS通信的指令，只要双击在如图9-28所示库中对应的指令即可。

图9-28 USS指令库

4.编写程序

程序如图9-29所示。

图9-29 程序