基于USS協(xié)議實現(xiàn)S7-200 PLC的通訊和遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計

1、引 言

在某衛(wèi)星地球站控制系統(tǒng)中，天線控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的距離有1 000 m。要求監(jiān)控系統(tǒng)能實時讀取和設置變頻調(diào)的參數(shù)。在天線控制系統(tǒng)中安裝了西門子S7-200可編程控制器和西門子變頻器調(diào)速器。通過西門子S7-200的自由通訊口0與下掛的4臺變頻進行數(shù)字化的信息傳遞，采用USS協(xié)議。通過USS協(xié)議，S7-200 PLC可以實時讀取和設置變頻調(diào)的相關參數(shù)。通訊速率可達187～kb/s，通信介質采用RS 485屏蔽雙絞線。利用S7-200的自由通訊口1與上位監(jiān)控機通過RS 485方式通訊，將變頻器的信息通過S7-200實時傳送到上位工控機中。

通過這樣的方式可以有效地實現(xiàn)遠程監(jiān)控、減少電纜的數(shù)量，提高了系統(tǒng)的自動化水平及運行的可靠性。本文介紹如何使用USS協(xié)議以及使用UISS協(xié)議要注意的問題。

2、使用USS協(xié)議的要求

（1）初始化USS協(xié)議將專用作USS通訊；

（2）USS指令影響所有的與PORT0自由口通訊相關的SM區(qū)；

（3）USS指令使用14個子程序和3個中斷程序；

（4）USS指令使得用戶程序對存儲空間的需求最多可增加3 450 B；

（5）USS指令的變量需要400 B的V存儲區(qū)。該區(qū)域的起始地址由用戶指定并保留給USS變量；

（6）USS指令還要求16 B的通訊緩存區(qū)；

（7）在執(zhí)行計算時，USS指令使用累加器AC0～AC3

（8）USS指令不能用在中斷程序中。

3、如何使用USS協(xié)議以及使用中要注意問題

3．1 USS協(xié)議提供的4個功能

（1）USS-INIT

在自由可編程通訊模式下，對與S7-200接口進行的USS通訊進行初始化。只有傳輸速率與通訊口需要定義所需的子程序、中斷和符號標簽自動生成。

（2）DRV CTRL

為控制和監(jiān)視變頻器：

在設定的旋轉方向和速度上的啟動／停止；

快速停止；

以最大額定速度的百分比表示的驅動器速率（一200％～+200％）；

驅動器故障的確認；

當前驅動器狀態(tài)的詢問。

（3）READ PM

用于從變頻器讀取參數(shù)。

（4）WRITE PM

用于將參數(shù)寫主變頻器。

3．2 USS協(xié)議編程順序

（1）使用USS INIT指令初始化變頻器，指定端口0

用于LJSS協(xié)議，設置通訊的波特率指定哪個變頻器激活

等。程序只能通過一次啟動或改變USS參數(shù)。此程序段

可以在程序初始化子程序中完成。

（2）使用DRV CTRL激活變頻器。每條DRVCTRL只能激活一臺變頻器。而其他 USS指令，如：REAl）RPM（讀變頻器參數(shù)）、WRITE RPM（寫變頻器參數(shù)）可以任意添加。

（3）配置變頻器參數(shù)，以便和USS指令中指定的波特率和地址相對應。

（4）連接PLC和變頻器間的通訊電纜。需要注意的是，因為是通訊，所以連線時一定要注意動力線和通訊線分開布線，并且通訊線要使用短而粗的屏蔽電纜，且屏蔽層要接到和變頻器相同的接地點，否則會給通訊造成干擾，導致變頻器不能正常運行。

3．3需注意的問題

（1）USS協(xié)議使用PLC的O端口和變頻器通訊，對于有兩個端口的S7系列PLC要注意不要使用錯誤的端口號，而且當端口O用于USS協(xié)議通訊時，就不能再用于其他的目的了，包括與STEP7 Micro/win的通訊；

（2）在編程時，要注意使用的V存儲器不要和給USS分配的存儲器沖突。若在USS協(xié)議中使用的是VW4725～‘VW5117之間的V存儲器，在編寫程序時，不要使用這個區(qū)域附近的V存儲器，以防出現(xiàn)不可預料的情況。

3．4使用USS協(xié)議程序舉例

4、連接和設置4系列變頻器

4．1連接

連接4系列變頻器，將485電纜的兩端插人為USS操作提供的兩個卡式接線端。在S7-200上可使用標準PROFIBUS電纜和接頭。

4．2 設置M4系列變頻器

（1）將驅動恢復為出廠設置：

P0010=30

P0970=1

（2）使能對所有參數(shù)的讀/寫訪問：P0003=3；

（3）檢查驅動的電機設置：

P0304一額定電機電壓

P0305=額定電機電流

P0306一額定電機功率

P0307一額定電機頻率

P0308=額定電機速度

（4）設置本/遠程控制模式：P0700 INDEX0=5；

（5）在COM鏈接中設置到USS的頻率設定值：

P1000 INDEX0=5：

（6）斜坡上升時間：P1120=0∽650 S；

（7）斜坡下降時間：P1121=0∽650 S；

（8）設置串行鏈接參考頻率：P2000=1～650 Hm

（9）設置USS標準化：P2009 INDEX0=0；

（10）設置RS 485串口波特率；

（11）輸入從站地址：P2011 INDEX 0=O～31；

（12）設置串行鏈接超時：

P2014INDEX 0=0～65 535 ms

（13）P0971=1（啟動傳送）將參數(shù)設置的改變存入E2PROM。

5、結 語

在調(diào)速控制系統(tǒng)中，通訊技術的采用已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。USS協(xié)議作為一種小型自動化系統(tǒng)的解決方案，已多次成功地在現(xiàn)場運用。

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