基于USS协议实现S7-200 PLC的通讯和远程监控系统的设计

1、引 言

在某卫星地球站控制系统中，天线控制系统与监控系统的距离有1 000 m。要求监控系统能实时读取和设置变频调的参数。在天线控制系统中安装了西门子S7-200可编程控制器和西门子变频器调速器。通过西门子S7-200的自由通讯口0与下挂的4台变频进行数字化的信息传递，采用USS协议。通过USS协议，S7-200 PLC可以实时读取和设置变频调的相关参数。通讯速率可达187～kb/s，通信介质采用RS 485屏蔽双绞线。利用S7-200的自由通讯口1与上位监控机通过RS 485方式通讯，将变频器的信息通过S7-200实时传送到上位工控机中。

通过这样的方式可以有效地实现远程监控、减少电缆的数量，提高了系统的自动化水平及运行的可靠性。本文介绍如何使用USS协议以及使用UISS协议要注意的问题。

2、使用USS协议的要求

（1）初始化USS协议将专用作USS通讯；

（2）USS指令影响所有的与PORT0自由口通讯相关的SM区；

（3）USS指令使用14个子程序和3个中断程序；

（4）USS指令使得用户程序对存储空间的需求最多可增加3 450 B；

（5）USS指令的变量需要400 B的V存储区。该区域的起始地址由用户指定并保留给USS变量；

（6）USS指令还要求16 B的通讯缓存区；

（7）在执行计算时，USS指令使用累加器AC0～AC3

（8）USS指令不能用在中断程序中。

3、如何使用USS协议以及使用中要注意问题

3．1 USS协议提供的4个功能

（1）USS-INIT

在自由可编程通讯模式下，对与S7-200接口进行的USS通讯进行初始化。只有传输速率与通讯口需要定义所需的子程序、中断和符号标签自动生成。

（2）DRV CTRL

为控制和监视变频器：

在设定的旋转方向和速度上的启动／停止；

快速停止；

以最大额定速度的百分比表示的驱动器速率（一200％～+200％）；

驱动器故障的确认；

当前驱动器状态的询问。

（3）READ PM

用于从变频器读取参数。

（4）WRITE PM

用于将参数写主变频器。

3．2 USS协议编程顺序

（1）使用USS INIT指令初始化变频器，指定端口0

用于LJSS协议，设置通讯的波特率指定哪个变频器激活

等。程序只能通过一次启动或改变USS参数。此程序段

可以在程序初始化子程序中完成。

（2）使用DRV CTRL激活变频器。每条DRVCTRL只能激活一台变频器。而其他 USS指令，如：REAl）RPM（读变频器参数）、WRITE RPM（写变频器参数）可以任意添加。

（3）配置变频器参数，以便和USS指令中指定的波特率和地址相对应。

（4）连接PLC和变频器间的通讯电缆。需要注意的是，因为是通讯，所以连线时一定要注意动力线和通讯线分开布线，并且通讯线要使用短而粗的屏蔽电缆，且屏蔽层要接到和变频器相同的接地点，否则会给通讯造成干扰，导致变频器不能正常运行。

3．3需注意的问题

（1）USS协议使用PLC的O端口和变频器通讯，对于有两个端口的S7系列PLC要注意不要使用错误的端口号，而且当端口O用于USS协议通讯时，就不能再用于其他的目的了，包括与STEP7 Micro/win的通讯；

（2）在编程时，要注意使用的V存储器不要和给USS分配的存储器冲突。若在USS协议中使用的是VW4725～‘VW5117之间的V存储器，在编写程序时，不要使用这个区域附近的V存储器，以防出现不可预料的情况。

3．4使用USS协议程序举例

 

4、连接和设置4系列变频器

4．1连接

连接4系列变频器，将485电缆的两端插人为USS操作提供的两个卡式接线端。在S7-200上可使用标准PROFIBUS电缆和接头。

4．2 设置M4系列变频器

（1）将驱动恢复为出厂设置：

P0010=30

P0970=1

（2）使能对所有参数的读/写访问：P0003=3；

（3）检查驱动的电机设置：

P0304一额定电机电压

P0305=额定电机电流

P0306一额定电机功率

P0307一额定电机频率

P0308=额定电机速度

（4）设置本/远程控制模式：P0700 INDEX0=5；

（5）在COM链接中设置到USS的频率设定值：

P1000 INDEX0=5：

（6）斜坡上升时间：P1120=0∽650 S；

（7）斜坡下降时间：P1121=0∽650 S；

（8）设置串行链接参考频率：P2000=1～650 Hm

（9）设置USS标准化：P2009 INDEX0=0；

（10）设置RS 485串口波特率；

（11）输入从站地址：P2011 INDEX 0=O～31；

（12）设置串行链接超时：

P2014INDEX 0=0～65 535 ms

（13）P0971=1（启动传送）将参数设置的改变存入E2PROM。

5、结 语

在调速控制系统中，通讯技术的采用已经成为一种发展趋势。USS协议作为一种小型自动化系统的解决方案，已多次成功地在现场运用。

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