西门子驱动6SL3120-1TE21-0AD0详细说明

MC指令称为主控指令，又名公共串联触点的连接指令，用于表示主控区的开始，该指令的操作元件为Y 、M（不包括特殊辅助继电器）。

MCR指令称为主控复位指令，又名公共串联触点的清除指令，用于表示主控区的结束，该指令的操作元件为主控指令的使用次数N（N0～N7）。 如图12-3所示。当X0接通时，执行MC到MCR的指令，当X0断开时，累积定时器、计数器、用置位/复位指令驱动的软元件保持当时的状态，非累积定时器、计数器、用OUT指令驱动的软元件变为断开状态。

在MC指令内使用MC指令称为嵌套，在有嵌套结构时，嵌套层数N的编号从N0～N7依次增大。在没有嵌套结构时，可再次使用N0编制程序，N0的使用次数无限。

西门子S7-1200 PLC在当前的市场中有着广泛的应用，作为常与变频器共同使用的PLC，其与西门子MM440 变频器的USS通信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MM440变频器的通信。

　　1. USS通信介绍

　　1.1. USS协议特点

　　USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS 协议的基本特点如下：

　　? 支持多点通信（因而可以应用在 RS 485 等网络上）

　　? 采用单主站的“主－从"访问机制

　　? 每个网络上多可以有 32 个节点（多 31 个从站）

　　? 简单可靠的报文格式，使数据传输灵活高效

　　? 容易实现，成本较低

　　USS 的工作机制是，通信总是由主站发起，USS 主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答：

　　-- 接收到的主站报文没有错误，并且

　　-- 本从站在接收到主站报文中被寻址

　　上述条件不满足，或者主站发出的是广播报文，从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。

　　USS 的字符传输格式符合 UART 规范，即使用串行异步传输方式。USS 在串行数据总线上的字符传输帧为 11 位长度，如表1所示：

　　表1：USS字符帧

　　USS 协议的报文简洁可靠，高效灵活。报文由一连串的字符组成，协议中定义了它们的特

　　定功能，表2所示：

　　表2：USS报文结构

　　每小格代表一个字符（字节）。其中：

　　STX： 起始字符，总是 02 h

　　LGE： 报文长度

　　ADR：从站地址及报文类型

　　BCC： BCC 校验符

　　净数据区由 PKW 区和 PZD 区组成，如表3所示：

　　表3：USS净数据区

　　PKW： 此区域用于读写参数值、参数定义或参数描述文本，并可修改和报告参数的改变 。其中：

　　PKE： 参数 ID。包括代表主站指令和从站响应的信息，以及参数号等

　　IND： 参数索引，主要用于与 PKE 配合定位参数

　　PWEm：参数值数据

　　PZD： 此区域用于在主站和从站之间传递控制和过程数据。控制参数按设定好的固定格式在主、从站之间对应往返。如：

　　PZD1：主站发给从站的控制字/从站返回主站的状态字

　　PZD2： 主站发给从站的给定/从站返回主站的实际反馈

　　根据传输的数据类型和驱动装置的不同，PKW 和 PZD 区的数据长度都不是固定的，它们可以灵活改变以适应具体的需要。但是，在用于与控制器通信的自动控制任务时，网络上的所有节点都要按相同的设定工作，并且在整个工作过程中不能随意改变。

　　注意：

　　对于不同的驱动装置和工作模式，PKW 和 PZD 的长度可以按一定规律定义。 一旦确定就不能在运行中随意改变 ；

　　PKW 可以访问所有对 USS 通信开放的参数；而 PZD 仅能访问特定的控制和过程数据；

　　PKW 在许多驱动装置中是作为后台任务处理，因此 PZD 的实时性要比 PKW 好。

　　1.2. S7-1200 USS通信简介

　　CM 1241 RS485 模块通过 RS485 端口与MM440进行通信。 可使用 USS 库控制MM440和读/写MM440参数。该库提供 1 个 FB 和 3 个 FC 来支持 USS 协议。 每个 CM1241 RS485 通信模块多支持 16 个MM440。连接到一个 CM 1241 RS485 的所有MM440（多 16 个）是同一 USS 网络的一部分。连接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 网络的一部分。 因为 S7-1200多支持三个 CM 1241 RS485 设备，所以用户多可建立三个 USS 网络，每个网络多 16 个MM440，总共支持 48 个 USS MM440。各 USS 网络使用各自的数据块进行管理（使用三个 CM 1241 RS485 设备建立三个 USS网络需要三个数据块）。 同一USS 网络相关的所有指令必须共享该数据块。 这包括用于控制网络上所有MM440的 USS_DRV、USS_PORT、USS_RPM 和USS_WPM 指令。

　　2. 硬件需求及接线

　　2.1. 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MM440变频器的通信。

　　本例中使用的PLC硬件为：

　　1） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )

　　2) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1Cspan0 -0XB0 )

　　3) CSM 1277 ( 6GK7 277 -1AA00 - 0AA0)

　　本例中使用的MM440变频器硬件为：

　　1） MM440 （ 6SE6440 - 2AB11 - 2AA1 ）

　　2） MICROMASTER 4 ENCODER MODULE （ 6SE6400 - 0EN00 - 0AA0 ）

　　3） SIEMENS MOTOR （ 1LA7060 - 4AB10 - Z ）

　　4） USS 通信电缆 ( 6XV1830 - 0EH10 )

　　2.2. 接线

　　建议使用西门子的网络插头和PROFIBUS电缆。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西门子网络插头。

　　PROFIBUS 电缆的红色导线B 即 RS 485 信号 +，此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 P+；绿色导线A 即 RS 485 信号 -，此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 N-。

　　图1： MM440接线端子 表4：MM440端子定义

　　因为MM 440 通信口是端子连接，所以 PROFIBUS 电缆不需要网络插头，而是剥出线头直接压在端子上。如果还要连接下一个驱动装置，则两条电缆的同色芯线可以压在同一个端子内。PROFIBUS 电缆的红色芯线应当压入端子 29；绿色芯线应当连接到端子 30，如图1、表4所示。完整接线图如图2所示。

　　图2：

条件跳转指令CJ用于跳过顺序程序中的某一部分，以缩短运算周期、控制程序的流程。其指令的助记符为CJ，指令代码是FNC00，操作元件为P0～P127，其程序步情况是，CJ 为3步、标号P为1步。

     在图12-2中，当X0为ON时，则程序跳转到指针P8处，若X0为OFF，则按顺序执行程序，不执行跳转。当X0为ON时，Y0、M0、S0的状态不会随它们的驱动接点X1、X2、X3的状态变化而变化。定时器和计数器如果被CJ指令跳过，跳步期间它们的当前值被冻结，如果在跳步开始时定时器和计数器正在工作，在跳步期间，它们将停止计时和计数，在CJ指令的条件变为不满足时继续工作。高速计数器的处理独立于主程序，其工作不受跳步影响。如果用M8000的动合触点驱动CJ指令，则条件跳转变为无条件跳转

添加S7-1200 CPU1214C

　　? 添加PROFIBUS主站模块CM1243-5：1）将硬件目录中“通信模块 -> CM1243-5 -> 6GK7 243-5DX30-0XE0 "模块拖拽到CPU左侧个槽位中；2）单击CM1243-5 PROFIBUS接口图标；3）设备属性对话框下点击“PROFIBUS地址"项；4）点击“添加新子网"按钮，创建PROFIBUS_1网络；5）使用默认PROFIBUS地址2。

　　图2-4添加PROFIBUS主站模块CM1243-5

　　? 添加CU240E-2 DP F从站：1）点击网络视图按钮进入网络视图页面；2）将硬件目录中“其它现场设备 -> PROFIBUS DP -> 驱动器 -> Siemens AG -> SINAMICS -> SINAMICS G120 CU240x-2 DP（F）V4.4 -> 6SL3 244-0BBxx-1PA1 "模块拖拽到网络视图空白处；3）点击以插入站点蓝色“未分配"提示，选择主站“PLC_1.CM1243-5 PROFIBUS接口（X1）"，完成与主站网络连接。

　　图2-5添加CU240E-2 DP F从站

　　? 分配CU240E-2 DP F从站地址：1）鼠标单击添加的CU240E-2 DP F从站；2）设备属性对话框下点击“PROFIBUS地址"项；3）选择“PROFIBUS_1"网络；4）设置PROFIBUS地址为10。

　　图2-6分配CU240E-2 DP F从站地址

　　? 组态与CU240E-2 DP F通信报文：鼠标双击添加的CU240E-2 DP F从站，打开设备视图； 1）将硬件目录中“Standard 1，PZD-2/2 "模块拖拽到“设备概览"视图的第1个插槽中，系统自动分配了输入输出地址，本示例中分配的输入地址IW68、IW70，输出地址QW64、QW66；2）编译项目。

　　图2-7组态与CU240E-2 DP F通信报文

　　? 下载硬件配置：1）鼠标单击“PLC_1"选项；2）点击“下载到设备"按钮；3）选择PG/PC接口类型，PG/PC接口，子网的链接；4）点击“下载"按钮。

　　图2-8下载硬件配置

　　2.4 通过标准报文1控制电机起停及速度

　　S7-1200通过PROFIBUS PZD通信方式将控制字1（STW1）和主设定值（NSOLL_A）周期性的发送至变频器，变频器将状态字1（ZSW1）和实际转速（NIST_A_GLATT）发送到S7-1200.

　　控制字：常用控制字如下，有关控制字1（STW1）详细定义请参考“3 PROFIBUS报文结构及控制字和状态字"章节。

　　? 047E(16进制) - OFF1停车

　　? 047F(16进制) - 正转启动

　　? 0C7F(16进制) - 反转启动

　　? 04FE(16进制) - 故障复位

　　主设定值：速度设定值要经过标准化，变频器接收十进制有符号整数16384（4000H十六进制）对应于的速度，接收的速度为32767（200%）。参数P2000中设置对应的参考转速。

　　反馈状态字详细定义请参考“3 PROFIBUS报文结构及控制字和状态字"章节。

　　反馈实际转速同样需要经过标准化，方法同主设定值。

　　示例：通过TIA PORTAL软件“监控表"模拟控制变频器起停、调速和监控变频器运行状态。

　　表2-2 PLC I/O地址与变频器过程值

　　启动变频器

　　启动变频器需将控制字1（STW1）16#047E写入QW64使变频器运行准备就绪，然后将16#047F写入QW64启动变频器。

　　停止变频器

　　将16#047E写入QW64停止变频器；

　　调整电机转速

　　将主设定值（NSOLL_A）十进制16384写入QW66，设定电机转速为1500rpm。

　　读取IW68和IW70分别可以监视变频器状态和电机实际转速。

　　图2-8监控表