西门子S7-1500数字量输出模块6ES7522-1BH10-0AA0

西门子S7-1200 紧凑型PLC在当前的市场中有着广泛的应用，作为经常与SINAMICS G120系列变频器共同使用的PLC，其USS通信协议的使用一直在市场上有着非常广泛的应用。本文将主要介绍如何使用USS通信协议来实现S7-1200与G120变频器的通信。

1．控制系统原理和接线图

下图是本例中所使用的原理和接线图。

图1:控制系统原理和接线图

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与G120变频器的通信。

本例中使用的PLC硬件为：
1）PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

本例中使用的G120变频器硬件为：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)

3．软件需求

1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．组态

我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和G120变频器的USS通信。

4. 1 PLC 硬件组态

首先在Step7 Basic V10.5中建立一个项目，如图1所示。

图2： 新建S7 1200项目

在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模块CM1241 RS485模块，如图2所示。

图3： S7 1200硬件配置

在CPU的属性中，设置以太网的IP地址，建立PG与PLC的连接，如下图所示。

西门子S7-1500数字量输出模块6ES7522-1BH10-0AA0
图4： S7 1200 IP地址的设置

4. 2 G120参数设置

变频器的参数设置如下表所示。

表1 ：G120变频器的参数设置

注意：表1中的17，18，19，20 这四项参数值的设置必须使PLC的参数值与变频器的参数值相一致。而19，20这两个参数值必须设置成如表1中的值，否则有可能变频器与S7-1200通信有如下问题：可能不能读出从变频器反馈回来的参数值。

5．USS通信原理与编程的实现

5. 1 S7 1200 PLC与G120 通过USS通信的基本原理

S7 1200提供了**的USS库进行USS通信，如下图所示：

图5： S7 1200 **的USS库

        USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块，接受变频器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
        USS_PORT功能块是S7-1200与变频器USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。
        USS_RPM功能块是通过USS通信读取变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
        USS_WPM功能块是通过USS通信设置变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

这些**功能块与变频器之间的控制关系如下图所示：

图6： USS 通信功能块与变频器的控制关系

        USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送，而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。

        每个S7-1200 CPU较多可带3个通信模块，而每个CM1241 RS485通信模块较多支持16个变频器。因此用户在一个S7-1200 CPU中较多可建立3个USS网络，而每个USS网络较多支持16个变频器，总共较多支持48个USS变频器。

5. 2 S7 1200 PLC进行USS通信的编程

1．USS通信接口参数功能块的编程
USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。

图7： USS通信接口参数功能块的编程

USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信，它是S71200 CPU与变频器的通信借口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。

PORT：指的是通过哪个通信模块进行USS通信。
BAUD：指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数P2010种进行设置。
USS_DB：指的是和变频器通信时的USS数据块。每个通信模块较多可以有16个USS数据块，每个CPU较多可以有48个USS数据块，具体的通信情况要和现场实际情况相联系。每个变频器与S7-1200进行通信的数据块是一的。
ERROR：输出错误。
STATUS：扫描或初始化的状态。
S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与变频器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多个扫描。
USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与变频器通信所需要的时间，不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORT较小通信间隔时间。

图8：不同的波特率对应的USS_PORT较小通信间隔时间

        USS_PORT在发生通信错误时，通常进行3次尝试来完成通信事件，那么S7-1200与变频器通信的时间就是USS_PORT发生通信**时的时间间隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT与变频器通信的时间间隔应当大于较小的调用时间间隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误**时尝试次数是2次。
        基于以上的USS_PORT通信时间的处理，我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时，我们可以设置循环中断OB块的扫描时间，以满足通信的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置如下图所示：

图9：循环中断OB块的扫描时间的设置 

2．USS_DRV功能块的编程
USS_DRV功能块的编程如下图所示。

图10： USS_DRV功能块的编程

USS_DRV功能块用来与变频器进行交换数据，从而读取变频器的状态以及控制变频器的运行。每个变频器使用一的一个USS_DRV功能块，但是同一个CM1241 RS485模块的USS网络的所有变频器（较多16个）都使用同一个USS_DRV_DB。

USS_DRV_DB：*变频器进行USS通信的数据块。
RUN：                 *DB块的变频器启动指令。
OFF2：                 紧急停止，自由停车。 该位为0时停车。
OFF3：                 快速停车，带制动停车。 该位为0时停车。
F_ACK：             变频器故障确认。
DIR ：                 变频器控制电机的转向。
SPEED_SP：       变频器的速度设定值。

ERROR：          程序输出错误。
RUN_EN：        变频器运行状态指示。
D_DIR：           变频器运行方向状态指示。
INHIBIT：        变频器是否被禁止的状态指示。
FAULT：           变频器故障。
SPEED：           变频器的反馈的实际速度值。

DRIVE：           变频器的USS站地址。变频器参数P2011设置。
PZD_LEN：      变频器的循环过程字。 变频器参数P2012设置。

注意：变频器的PKW的长度在这里是特殊需要注意的，在使用USS通信时必须是4，如果改成3或者127都将不能读取反馈回来的过程值。

3．USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块的编程 如下图所示。

图11：USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块用于通过USS通信从变频器读取参数。

REQ：         读取参数请求。
DRIVE：     变频器的USS站地址。
PARAM：   变频器的参数代码。
INDEX：     变频器的参数索引代码
USS_DB：  *变频器进行USS通信的数据块。

DONE：     读取参数完成。
ERROR：  读取参数错误。
STATUS： 读取参数状态代码。
VALUE：   所读取的参数的值。

注意：进行读取参数功能块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。如果需要设置变量读取参数时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。

4．USS_WPM功能块的编程

USS_WPM功能块的编程如下图所示。

图12：USS_WPM功能块的编程

USS_WPM    功能块用于通过USS通信设置变频器的参数。
REQ：         读取参数请求。
DRIVE：     变频器的USS站地址。
PARAM：   变频器的参数代码。
INDEX：     变频器的参数索引代码。
EEPROM：把参数存储到变频器的EEPROM。
VALUE：    设置参数的值。
USS_DB：   *变频器进行USS通信的数据块。

DONE：      读取参数完成。
ERROR：   读取参数错误状态。
STATUS：  读取参数状态代码。

注意：对写入参数功能块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。如果需要设置变量进行写入参数值时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。

5. 3 S7 1200 PLC进行USS通信的调试

S7-1200 PLC 通过CM1241 RS485模块与变频器进行USS通信时，需要注意如下几点：

1. 当同一个CM1241 RS485 模块带有多个（较多16个）USS变频器时，这个时候通信的USS_DB是同一个，USS_DRV功能块调用多次，每个USS_DRV功能块调用时，相对应的USS站地址与实际的变频器要一致，而其它的控制参数也要一致。
2. 当同一个S7-1200 PLC 带有多个CM1241 RS485模块（较多3个）时，这个时候通信的USS_DB相对应的是3个，每个CM1241 RS485模块的USS网络使用相同的USS_DB,不同的USS网络使用不同的USS_DB。
3. 当对变频器的参数进行读写操作时，注意不能同时进行USS_RPM和USS_WPM的操作，并且同一时间只能进行一个参数的读或者写操作，而不能进行多个参数的读或者写操作。

在S7-1200 PLC 与变频器的USS通信的实际使用过程中，需要根据网络的现场情况，对问题进行具体的解决。

2产品分类编辑
可编程控制器是由现代化生产的需要而产生的，可编程序控制器的分
西门子PLCS7-200系列

类也必然要符合现代化生产的需求。 
一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类。

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6ES7211-1BE40-0XB0西门子介绍

SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC，能中等性能要求的应用。各种单独西门子PLC之S7家族的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带用户接口的工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作内，人机对话的编程要求大大。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据。S7-300操作自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断连续的功能是否正常、记录错误和特殊事件（例如：**时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的和修改；S7-300 PLC设有操作选择开关，操作选择开关像钥匙一样可以，当钥匙时，就不能改变操作，这样就可防止或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线；串行通信处理器用来连接点到点的通信；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制。

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6ES7211-1BE40-0XB0西门子介绍

S7-300 有两种类型： 
型 
温度范围从0到60°C 
条件扩展型 
温度范围从-25°C到 +60°C，更强的耐受振动和污染特性。 
用在扩展条件的特殊模块可以单独订货。 
简单的结构使得S7-300灵活而易于 
DIN导轨安装 
只需简单地将模块钩在 DIN的安装导轨上，转动到位，然后用螺栓锁紧。 
集成的背板总线 
背板总线集成在模块上，模块通过总线连接器相连，总线连接器插在机壳的背后。 
更换模块简单并且不会弄错 
更换模块时，只需松开安装螺钉。很简单地拔下已经接线的前连接器。
在连接器上的编码防止将已接线的连接器插到其他的模块上。 
对于模块可以使用螺钉型接线端子或簧型接线端子 
TOP连接

采用一个带螺钉或连接的1至3线进行预接线。或者
直接在模块上进行接线。 
确定的安装深度 
所有的端子和连接器都在模块上的凹槽内，并有端盖保护,
因此所有的模块都有相同的安装深度。 
没有槽位的 
模块和通讯处理模块可以不受地插到任何一个槽上，自行组态。 
如果用户的自控任务需要多于8个模块或通讯处理器模块时，
则可以扩展 s7-300机架(CPU314以上) 
在4个机架上多可安装 32个模块 
多3个扩展机架(ER) 可以接到机架(CR) 上，每个机架(CR/ER)可以8个模块。 
通过接口模块连接 
- 每个机架上(CR/ER)都有它自己的接口模块。它总是插在CPU旁边的槽内，
负责与其他扩展机架自动地进行通讯。 
- 通过IM365扩展，可扩展1个机架，长1米，电源也是由此扩展提供。 
- 通过IM/361扩展，可扩展3个机架，机架(CR)到扩展机架(ER)及
扩展机架之间的距离为10米。 
每个机架可以距离其他机架很远进行安装，两个机架间(主机架与扩展
机架，扩展机架与扩展机架)的距离长为10 米。

5）电源模块带APFC，减小对电网的，适应电网的波动。2电路设计 采用集中供电方案可避免分散供电的缺点，但要求电源的可靠性更高，否则电源一旦失效会造成整屏的黑屏，而不是部分黑屏。电源可靠性的积极的办法为变换效率，量，同时选用可靠性高的线路与器件。2．1AC/DC电路设计 的AC/DC全波整流电路采用的是整流＋电容滤波电路。这种电路是一种非线件和储能元件的组合，输入交流电压的波形是正弦的，但输入电流的波形发生了严重的畸变，呈脉冲状。由此产生的谐波电流对电网有危害作用，使电源输入功率因素下降。在本设计中整流电路部分采用有源功率因数校正电路(AP
灵活布置 
机架(CR/ER)可以根据布局需要，水平或垂直安装。 
功能 
---- SIMATIC S7-300的大量功能支持和帮助用户进行编程、启动和 
高速的指令处理 
0.6~0.1ms的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。 
浮点数运算 
用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算 
方便用户的参数赋值 
一个带用户接口的工具给所有模块进行参数赋值，这样就节省了入门和培训的费用。

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如果result大于0，则表示读写有效，数据类型为int。注意：此函数只能用在freeprotocol(协议通道)中。【用法】Output(channel,pString,count,result);【举例】char srt[9];int result;Output(1,str[0],9,result);Input（）；【描述】个参数channel表示通道，如果通道为com1，则channel=1；如果通道为com2，则channel=2，数据类型为int。*二个参数pString表示写入通道的字符串的地址，数据类型为unsigned cha