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USS通信基本原理

USS 协议（Universal Serial InterfaceProtocol，即通用串行接口协议）是西门子专为驱动装置开发的通用通信协议，它是一种基于串行总线进行数据通信的协议。USS通信总是由主站发起，USS主站不断轮询各个从站，从站根据收到主站报文，决定是否、以及如何响应。从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应到主站，否则主站将视该从站出错。USS协议是主从结构的协议，总线上的每个从站都有唯一的从站地址。一个 S7-1200 CPU 中Zui多可安装三个 CM 1241RS422/RS485模块和一个 CB 1241 RS485 板，每个 RS485 端口Zui多控制 16台驱动器。

S7-1200与V20的USS通信

【一】使用环境

TIA Portal STEP 7 V16CPU1215C DC/DC/DCV4.4CM1241 RS422/RS485 V2.2SINAMICSSINAMICS V20（6SL3210-5BE03-7UV0）1LA9电机（1LA9060-4KA10-Z）

【二】实现功能S7-1200 与西门子传动设备 V20 之间 USS通信，控制变频器的启停和频率，并读取和修改变频器的加减速时间。

两类指令“USS通信”与“USS”区别

如图 1 所示，S7-1200 USS 有两个 USS 指令库（1）“USS通信”指令库下的指令除了适用于 S7-1200 中央机架串口模块（CM 1241 V2.1 以上或 CB 1241 且 S7-1200CPU V4.1 以上），还可用于分布式 I/O PROFINET 或 PROFIBUS 的 ET200SP/ET200MP串口通信模块。（2）“USS通信”是目前Zui新的指令库，并且以后的更新也会基于这个指令库。一般情况下，“USS” 只是在老项目中使用。下面的介绍以 “USS 通信”指令库为例。（3）“USS” 指令库下的指令只能用于 S7-1200 中央机架串口模块（CM 1241 或CB 1241）

图 1.S7-1200 PLC 的 USS 通信指令

SINAMICS V20变频器设置

SINAMICS V20 的启停和频率控制通过 PZD 过程数据来实现，参数读取和修改通过 PKW参数通道来实现。可以使用连接宏 Cn010 实现 SINAMICS V20 的 USS通信，也可以直接修改变频器参数。变频器参数设置步骤如下：（一）恢复工厂设置设置参数 P0010（调试参数）= 30，P0970（工厂复位）=21（二）设置用户访问级别 设置参数P0003（用户访问级别）= 3(专家访问级别)（三）设置 SINAMICS V20变频器 USS 通信所需的命令源、协议、波特率、地址等参数。选择连接宏 Cn010 后，需要将参数 P2013 的值由127（PKW长度可变）修改为 4（PKW长度为 4）；（1）对于本例需要将参数P2010 的值由 8（波特率 38400）修改为 6(本例中使用波特率为 9600），P2010 值与波特率对应关系参见表1。

参数值6789101112波特率（bps）960076007680093750115200

表 1 P2010 值与波特率对应关系（2）本例中使用如下表 2所列的设置值。

参数描述设置值备注P0700[0]选择命令源5命令源来源于RS485总线P1000[0]选择设定源5设定值来源于RS485总线P2000[0..2]基准频率值50.00百分比==> P2000 的值P2023[0]RS485协议选择1USS协议P2010[0]USS波特率6波特率为9600P2011[0]USS地址1USS 站地址为1P2012[0]USS PZD长度2USS PZD 长度为 2个字长P2013[0]USS PKW长度4USS PKW 长度为4P2014[0]USS报文间断时间500可设置范围 0-65535ms。报文间隔超过此设定时间还没有接收到下一条报文信息，则变频器将会停止运行。

表 2.SINAMICS V20设置变频器参数值（四）变频器重新上电在更改通信协议P2023 后，需要对变频器重新上电。在此过程中，请在变频器断电后等待数秒，确保 LED灯熄灭或显示屏空白后接通电源。

USS_Port_Scan

USS_Port_Scan 指令用于处理 USS 网络上的通信。用户程序执行 USS_Port_Scan指令的次数必须足够多，以防止驱动器超时。通常从循环中断调用 USS_Port_Scan 。例如添加循环中断 OB30，并设置循环中断时间 30ms。如图 2 所示：

图 2.添加 OB30USS_Port_Scan指令输入引脚”PORT“为分配的串口模块的“硬件标识符”。安装并组态串口模块之后，可用的端口标识符将出现在 “PORT“功能框连接的参数助手下拉列表中。或者，可在系统常量中找到该硬件标识符值。在 OB30 中调用”USS_Port_Scan“指令，鼠标双击 CPU 1215 DC/DC/DC 站点下的 ”PLC变量>默认变量表“ ， 在”系统常量“标签栏中找到本例所使用的CM1241 RS422/485 模块，如图 3 所示。USS_Port_Scan 指令输入引脚”USS_DB“指向为USS_Drive_Control 指令放入程序时创建并初始化的背景数据块的名称。表 3为该指令的接口参数说明。

图 3.USS_Port_Scan

参数类型数据类型描述PORTINPort串口模块硬件标识符BAUDINDInt波特率USS_DBINOUTUSS_Base将USS_Drive_Control指令放入程序时创建并初始化的背景数据块的名称ERROROUTBool该输出为True 时，表示发生错误，此时 STATUS输出错误代码。STATUSOUTWORDUSS通信状态值

表 3.USS_Port_Scan指令接口参数说明注意：（1）一个串口通信端口无论与几台变频器连接，都只能有一个USS_Port_Scan 指令，每次调用该函数块都与单个驱动器进行通信。（2）如果使用CB1241，需要使得 USS_Port_Scan 背景 DB 中的 LINE_PRE 起始值更改为 0。