变频器通信启动方式

（1）USS协议简介USS协议（Universal Serial Interface Protocol，通用串行接口协议）是SIEMENS公司所有传动产品的通用通信协议，它是一种基于串行总线进行数据通信的协议。USS协议是主-从结构的协议，规定了在USS总线上可以有一个主站和最多31个从站；总线上的每个从站都有一个站地址（在从站参数中设定），主站依靠它识别每个从站；每个从站也只对主站发来的报文作出响应并回送报文，从站之间不能直接进行数据通信。另外，还有一种广播通信方式，主站可以同时给所有从站发送报文，从站在接收到报文并作出相应的响应后，可不回送报文。

①使用USS协议的优点。

a.对硬件设备要求低，减少了设备之间的布线。

b.无需重新连线就可以改变控制功能。

c.可通过串行接口设置或改变传动装置的参数。

d.可实时监控传动系统。

②USS通信硬件连接注意要点。

a.条件许可的情况下，USS主站尽量选用直流型的CPU（针对S7-200系列）。

b.一般情况下，USS通信电缆采用双绞线即可（如常用的以太网电缆），如果干扰比较大，可采用屏蔽双绞线。

c.在采用屏蔽双绞线作为通信电缆时，把具有不同电位参考点的设备互连，会造成在互连电缆中产生不应有的电流，从而造成通信口的损坏。所以要确保通信电缆连接的所有设备共用一个公共电路参考点，或设备是相互隔离的，以防止不应有的电流产生。屏蔽线必须连接到机箱接地点或9针连接插头的插针1。建议将传动装置上的0V端子连接到机箱接地点。

d.尽量采用较高的波特率，通信速率只与通信距离有关，与干扰没有直接关系。

e.终端电阻的作用是用来防止信号反射的，并不用来抗干扰。如果在通信距离很近、波特率较低或点对点的通信的情况下，可不用终端电阻。多点通信的情况下，一般也只需在USS主站上加终端电阻就可以取得较好的通信效果。

f.当使用交流型的CPU22X和单相变频器进行USS通信时，CPU22X和变频器的电源必须接成同相位。

g.建议使用CPU226（或CPU224+EM277）来调试USS通信程序。

h.不要带电插拔USS通信电缆，尤其是正在通信过程中，这样极易损坏传动装置和PLC的通信端口。如果使用大功率传动装置，即使传动装置掉电后，也要等几分钟，让电容放电后，再去插拔通信电缆。S7-200利用USS通信速度给定，STEP7-Micro/WIN V4.0软件中必须另外安装指令库，因为指令库不是STEP7-Micro/WIN V4.0的标准配置，需要购买，随着STEP7-Micro/WIN V4.0软件的升级，指令库自动升级，并不需要单独升级指令库。

（2）USS通信的应用以下用一个例子介绍USS通信的应用。

【例】　用一台CPU226CN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。请制订解决方案。

解：①软硬件配置。

a.1套STEP7-Micro/WIN V4.0（含指令库）。b.1台MM440变频器。

c.1台CPU226CN。

d.1台电动机。

e.1根编程电缆（或者CP5611卡）。

f.1根屏蔽双绞线。硬件配置如图4-1所示。

【关键点】　图4-1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4-16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，且终端电阻要接通，如图4-2所示，变频器端的连接图如图4-2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4-3所示的电阻。

②相关指令介绍。

a.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1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s、57600bit/s或115200bit/s。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4-3。站点号具体计算如下：

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。如果只要激活第0台变频器，那么设置为16＃00000001，而不是想当然设置为16＃00000000，初学者容易犯此错误。

b.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Activ（e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4-4。

具体描述如下。EN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。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。Speed_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。范围：-200.0％～200.0％。Error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是因执行指令而导致的错误条件。Status是驱动器返回的状态字原始数值。Speed（反馈值）是作为全速百分比的驱动器速度。范围：-200.0％～200.0％。Run_EN（运行启用）表示驱动器是运行（1）还是停止（0）。D_Dir表示驱动器的旋转方向。Inhibit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。Fault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，应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MM440变频器的说明书，再依次在变频器中设定表4-4中的参数。

【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4-5所示的库中对应的指令即可。

④编写程序。程序如图4-6所示。

USS通信