模塊5S7-200PLC拓展應用任務5-4S7-200與變頻器的通信（1）了解S7-200PLC與變頻器的聯(lián)機方式。（2）熟悉S7-200PLC的通信端口設置為USS的方式。（3）掌握MM4系列變頻器的相關(guān)參數(shù)，使其能夠通過USS協(xié)議與S7-200PLC建立通信連接。（4）能夠熟練使用S7-200PLC的USS指令（USS_INT、USS_CTRL、USS_RPM_x、USS_WPM_x），編寫設備調(diào)試程序，實現(xiàn)用S7-200PLC的通信端口控制變頻器的運行、停止、改變輸出頻率等目的。（5）能運用S7-200PLC與一臺西門子MM440變頻器建立USS通信連接，并用S7-200的USS指令庫編寫USS基通信程序，能夠?qū)ψ冾l器進行啟動及停止控制，并讀出或?qū)懭胱冾l器參數(shù)。任務目標任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識傳統(tǒng)的PLC與變頻器之間的接口是依靠PLC的數(shù)字量輸出來控制變頻器的啟停，依靠PLC的模擬輸出來控制變頻器的速度給定，這樣做存在以下問題：①需要控制系統(tǒng)在設計時采用很多硬件，價格昂貴；②現(xiàn)場的布線多容易引起躁聲和干擾；③PLC和變頻器之間傳輸?shù)男畔⑹苡布南拗?，交換的信息量很少；④在變頻器的啟?？刂浦杏捎诶^電器接觸器等硬件的動作時間有延時，從而影響控制精度；⑤通常變頻器的故障狀態(tài)由一個接點輸出，PLC能得到變頻器的故障狀態(tài)，但不能準確的判斷當故障發(fā)生時，變頻器是何種故障。任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識如果使用USS協(xié)議，所有型號的西門子變頻器均可通過網(wǎng)絡方式與PLC或PC機進行信息交換，數(shù)字化的信息傳遞提高了系統(tǒng)的自動化水平及運行的可靠性，解決了模擬信號傳輸所引起的干擾及漂移問題。USS協(xié)議通信介質(zhì)采用RS-485屏蔽雙絞線，最遠可達1000m，因此可有效地減少電纜的數(shù)量，從而可以大大減少開發(fā)和工程費用，并極大地降低客戶的啟動和維護成本。另外，通過網(wǎng)絡，可以連續(xù)地對多臺變頻器進行監(jiān)視和控制，實現(xiàn)多臺變頻器之間的聯(lián)動控制和同步控制，通過網(wǎng)絡還可以實時調(diào)整變頻器的參數(shù)。

PLC與變頻器之間的通訊在西門子產(chǎn)品中是分以下幾個步驟來完成的：首先要在STEP7-Micro/WIN編程軟件上對變頻器的控制通過USS協(xié)議指令進行各種設定，然后將其設定下載到PLC，最后連接變頻器與PLC。當PLC進入運行狀態(tài)后，就會根據(jù)USS協(xié)議指令的要求與變頻器進行通信，實現(xiàn)對變頻器的控制。任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識1．USS協(xié)議簡介

USS（UniversalSerialInterfaceProtocol，通用串行接口協(xié)議）協(xié)議是西門子公司為其變頻器所開發(fā)的通用通信協(xié)議，可以支持變頻器與PC或PLC之間的通信連接，是一種基于串行總線進行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議。S7-200PLC可以將其通信端口設置為自由口模式的USS協(xié)議，以便實現(xiàn)PLC對變頻器的控制。

USS協(xié)議是主-從結(jié)構(gòu)協(xié)議，規(guī)定了在USS總線上可以有一個主站（PLC）和最多31個從站（變頻器）；總線上的每個從站都有唯一的標識碼（即站地址，在從站參數(shù)中設定），主站依靠標識碼識別各個從站；每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應并回送報文，從站之間不能直接進行數(shù)據(jù)通信。另外，還有一種廣播通信方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應的響應后可不回送報文。任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識2．常用USS設備西門子變頻器都帶有一個RS485通信接口，PLC作為主站，最多允許31個變頻器作為通信鏈路中得從站。USS主站設備包括：S7-200、S7-1200、CPU31xC-PtP、CP340、CP341、CP440、CP441等；USS從站設備包括：MM3、MM4、G110、G120、6RA70、6SE70等變頻驅(qū)動裝置及其他第三方支持USS協(xié)議的設備。任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫為了方便用戶編程，西門子官方提供了一個USS協(xié)議庫，有4條指令可供調(diào)用。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫“Toolbox_V32-STEP7-MicroWIN32InstructionLibrary”，安裝USS指令庫以后，在STEP7-Micro/win指令樹的“/指令/庫/USSProtoolPort0”和“/指令/庫/USSProtoolPort1”文件夾中分別出現(xiàn)8條指令，如圖5-70所示。PLC將用這些指令來控制變頻器的運行和參數(shù)的讀寫操作。任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫任務5-4S7-200與變頻器的通信圖5-70USS指令庫前導知識3．USS指令庫1）初始化指令USS_INIT表5-17USS_INIT指令格式及功能任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫1）初始化指令USS_INIT表5-18USS_INIT指令的參數(shù)說明任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫2）控制指令USS_CTRL每臺變頻器只能使用1條這樣的指令。

表5-19USS_CTRL指令格式及功能任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫任務5-4S7-200與變頻器的通信表5-20USS_CTRL指令的參數(shù)說明前導知識3．USS指令庫任務5-4S7-200與變頻器的通信圖5-71MM4系列變頻器工作狀態(tài)指示含義前導知識3．USS指令庫3）讀變頻器參數(shù)指令USS_RPM_x

該指令包括USS_RPM_W、USS_RPM_D、USS_RPM_R共3條指令，分別用于讀取變頻器的一個無符號字、一個無符號雙字和一個實數(shù)類型的參數(shù)。表5-21USS_RPM_x指令格式及功能任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫3）讀變頻器參數(shù)指令USS_RPM_x表5-22USS_RPM_x指令的參數(shù)說明任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫4）寫變頻器參數(shù)指令USS_WPM_x表5-23USS_WPM_x指令格式及功能任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識3．USS指令庫4）寫變頻器參數(shù)指令USS_WPM_x表5-24USS_WPM_x指令的參數(shù)說明任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識4．USS指令庫的使用步驟為了保證在S7-200程序中能夠使用USS協(xié)議指令實現(xiàn)對變頻器的控制，必須按以下步驟對USS指令進行編程調(diào)用，并建立與變頻器的通信連接。（1）設定USS通信參數(shù)：調(diào)用USS_INIT啟動或改變USS的通信參數(shù)，且只需要調(diào)用一次即可。在用戶程序中每一個被激活的變頻器只能用一條USS_CTRL指令，可以使用多條USS_RPM_x或USS_WPM_x指令，但是每次只能激活其中的一條指令。（2）分配庫存儲區(qū)：在用戶程序中調(diào)用USS指令后，用鼠標點擊指令樹中的“程序塊”→“庫”圖標，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“庫存儲區(qū)”命令，為USS指令庫所使用的397個字節(jié)V存儲區(qū)指定起始地址，如圖5-72所示。任務5-4S7-200與變頻器的通信前導知識4．USS指令庫的使用步驟任務5-4S7-200與變頻器的通信圖5-72指定庫存儲區(qū)地址前導知識4．USS指令庫的使用步驟（3）設置變頻器的通信參數(shù)：用變頻器的操作面板設置變頻器的通信參數(shù)，使之與用戶程序中所用到的波特率和從站地址相一致。對于MM4系列變頻器，使用USS協(xié)議時，在將MM4系列變頻器接入PLC之前，必須先設置MM4系列變頻器的相關(guān)參數(shù)。任務5-4S7-200與變頻器的通信任務內(nèi)容任務5-4S7-200與變頻器的通信

采用S7-200PLC與一臺西門子MM4系列變頻器建立USS通信連接，并用S7-200的USS指令庫編寫USS通信通信程序；能夠?qū)ψ冾l器進行啟動及停止控制，并讀出或?qū)懭胱冾l器參數(shù)。制定計劃工作計劃:

在實際行動之前，預先對目標和行動方案作出選擇和具體安排，計劃是預測與構(gòu)想，即預先進行行動安排；圍繞預期的目標，采取具體行動措施的工作過程，隨著目標的調(diào)整進行行動的調(diào)整。任務5-4S7-200與變頻器的通信任務實施1．分析控制要求，確定設計思路用S7-200PLC的USS指令庫編寫USS通信程序，方法比較簡單，只需按“USS從站初始化（USS_INIT）→USS從站控制（USS_CTRL）→讀USS從站參數(shù)（USS_RPM_x）→寫USS從站參數(shù)（USS_WPM_x）”的步驟調(diào)用USS指令即可。2．設置MM440變頻器參數(shù)設置變頻器相關(guān)參數(shù)，使變頻器工作在遠程控制模式（P0700=5）；使用USS通信接口設置變頻器頻率（P1000=5）；波特率為19.2kbps（P2010.0=7）；變頻器的USS從站地址為1（P2011.0=1）；禁止通信超時（P2014.0=0）。任務5-4S7-200與變頻器的通信任務實施3．S7-200PLCI/O資源分配表5-25S7-200PLCI/O資源分配表任務5-4S7-200與變頻器的通信任務實施4．編寫USS通信程序在主程序（OB1）中使用USS庫指令編寫S7-200PLC與MM440變頻器的通信程序如圖5-73所示。任務5-4S7-200與變頻器的通信任務實施4．編寫USS通信程序任務5-4S7-200與變頻器的通信任務實施4．編寫USS通信程序任務5-4S7-200與變頻器的通信任務實施5．安裝配線按照圖5-74進行配線，完成CPU226與MM440的接線。任務5-4S7-200與變頻器的通信任務實施6．運行調(diào)試（1）在斷電狀態(tài)下，用RS232/PPI電纜連接計算機和CPU226的端口1，然后接通變頻器和CPU226的電源。（2）運行STEP7Micro/WIN編程軟件，設置通信參數(shù)。（3）編寫S7-200PLC的通信程序，編譯并下載程序文件到PLC。（4）按下啟動按鈕SB1，觀察變頻器是否被激活。（5）分別按下自動停車按鈕SB2，快速停車按鈕SB3，觀察各指示燈變化情況。（6）分別按下其它變頻器的控制按鈕，觀察變頻器狀態(tài)指示燈變化情況。（7）利用STEP7Micro/WIN編程軟件的的狀態(tài)表監(jiān)視CPU226接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)變化情況。（8）多次操作，深刻體會PLC與MM440的通信原理。任務5-4S7-200與變頻器的通信檢查評價成果展示按任務質(zhì)量評價標準進行。成果展示、分組交流任務5-4S7-200與變頻器的通信相關(guān)知識1．西門子MM440變頻器簡介

MM440（MicroMaster440）是德國西門子公司出品的廣泛應用于工業(yè)場合的多功能標準變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部互聯(lián)輸出輸入功能）功能有無可比擬的靈活性。

MM440變頻器提供了狀態(tài)顯示面板、基本操作面板和高級操作面板等供用戶選擇，用來調(diào)試變頻器。如圖5-75所示。任務5-4S7-200與變頻器的通信相關(guān)知識1．西門子MM440變頻器簡介任務5-4S7-200與變頻器的通信圖5-75使用于MM440的操作面板相關(guān)知識1．西門子MM440變頻器簡介任務5-4S7-200與變頻器的通信圖5-76MM440變頻器的外部接線簡圖相關(guān)知識2．S7-200PLC、MM440變頻器的傳統(tǒng)應用簡介1）PLC開關(guān)量輸出控制變頻器任務5-4S7-200與變頻器的通信圖5-77PLC開關(guān)量輸出控制變頻器相關(guān)知識2．S7-200PLC、MM440變頻器的傳統(tǒng)應用簡介2）PLC模擬量輸出控制變頻器任務5-4S7-200與變頻器的通信圖5-78PLC模擬量輸出控制變頻器任務訓練現(xiàn)有1套S7-200PLC系統(tǒng)（包括CPU226CN、EM231等），1臺MM440變頻器，要求使用S7-200的USS指令庫建立S7-200PLC與MM440變頻器的USS通信連接，并對變頻器進行正反轉(zhuǎn)調(diào)速控制。任務要求如下：（1）根據(jù)實際所使用的通信電纜選擇適用的通信方式，并進行相關(guān)設置。（2）設定USS通信參數(shù)。（3）為USS指令分配庫存儲區(qū)。（4）用變頻器的操作面板設置變頻器的通信參數(shù)，使之與用戶程序中所用的波特率和從站地址相一致。（5）建