S7-1200 西门子 6ES7214-1AG40-0XB0 报价单
S7-200做主站S7-300 CP341做从站的Modbus RTU通讯
推荐文档: 西门子工程师推荐本文档！ 文档 涉及产品 1. 概述
在现场应用中，很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议，第三方仪表可以做Modbus主站或从站，西门子的通讯模块CP341 / CP441-2 通过Dongle（硬件狗）可以扩展该协议，S7-200 集成的口可以支持自由口通讯，通过指令库也可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以S7-200作为Modbus 主站，CP341作为Modbus 从站，实现Modbus RTU通讯，阐述两者在通讯方面的设置和注意事项。
2. 软件环境
2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于编写 S7-300/400程序，此软件需要从西门子购买，本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。
2.2 CP PTP bbbbb V5.1 SP11
串行通讯模板的驱动程序，安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置，并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供，也可以从以下的链接下载：27013524
2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus从站时，需要安装此驱动协议，但安装之前必须先安装PtP Driver，此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买，也可以从以下的链接下载：27774276
2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200编程的软件，本文档中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的软件编写。此软件可以从西门子下载中心免费下载，也可以从以下的链接下载。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0002。
2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200实现Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令库，要使用西门子的标准指令库，必须先安装指令库的软件包 Instruction Library，安装后，可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令，该软件包可以从以下的链接下载。http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0010。
3. 硬件列表和接线
3.1 硬件列表
| S7-300从站 | CPU315-2DP | 6ES7 315-2AG10-0AB0 |
| CP341 RS422/485 | 6ES7 341-1CH01-0AE0 | |
| Dongle | 6ES7 870-1AB01-0YA0 | |
| PC 适配器（USB） | 6ES7 972-0CB20-0XA0 | |
| S7-200主站 | CPU 224XP | 6ES7 214-2BD23-0XB0 |
表1 硬件设备
3.2 硬件接线
3.2.1 接口定义
S7-200的通讯口为RS485物理口（9针口），CP341是RS422/485的接口类型（15针口），两种设备的接口引脚的示意图如下所示，更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。
图1 S7-200 CPU通信口引脚定义
图2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义
3.2.2 接线示意图
图3 硬件结构和接线示意图
4. 组态设置和编程
4.1 S7-200做Modbus主站的设置
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口，此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/无校验；1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯，Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。
4.1.1 Modbus RTU主站库
使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点：
需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本； Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求，CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01（即订货号为 6ES721*－***23-0BA*）； Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字（指每一个 MBUS_MSG 指令）； Modbus 主站库支持Port0和Port1（从站库只支持Port0口），本例中用Port0； 使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配，见下图设置，而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突，否则编译调用会报错。 
图4 库存储区设置
| Modbus 地址 | 读 / 写 | Modbus 从站须支持的功能 |
| 00001~09999 | 读 | 功能1：读输出点 |
| 数字量输出 | 写 | 功能5：写单个输出点 |
| 功能15：写多个输出点 | ||
| 10001~19999 | 读 | 功能2：读输入点 |
| 数字量输入 | ||
| 30001~39999 | 读 | 功能4：读输入寄存器 |
| 输入寄存器 | ||
| 40001~49999 | 读 | 功能3：读保持寄存器 |
| 保持寄存器 | 写 | 功能6：写单个寄存器 |
| 功能16：写多个寄存器 |
表2需要从站支持的功能
4.1.2 S7-200 Modbus主站编程
编程时，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化，详细见下表，参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。
图5 Modbus RTU 主站初始化
图中各参数含义如下
| 编号 | 符号/含义 | 说 明 |
| a | EN / 使能 | 必须保证每一扫描周期都被使能（使用SM0.0）。 |
| b | Mode / 模式 | 为1时使能为Modbus协议；为0时恢复为PPI协议。 |
| c | Baud / 波特率 | 支持的通讯波特率为1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。 |
| d | Parity / 校验 | 校验方式选择：0＝无校验；1＝奇校验，2＝偶校验。 |
| e | Timeout / 超时 | 主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为 1000毫秒，允许设置的范围为1-32767。这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。 |
| f | Done / 完成位 | 初始化完成，此位会自动置1。 |
| g | Error / 错误位 | 初始化错误代码。 |
表3
调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求。
图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序
图中各参数含义如下
| 编号 | 符号/含义 | 说 明 |
| a | EN / 使能 | 同一时刻只能有一个读写功能使能。 |
| b | First / 读写请求位 | 每一个新的读写请求必须使用脉冲触发。 |
| c | Slave / 从站地址 | 可选择的范围1–247。 |
| d | RW / 读写操作位 | 0＝读， 1＝写。 |
| e | Addr / 读写从站的数据地址 | 选择读写的数据类型： |
| 00001 至 0xxxx - 开关量输出 | ||
| 10001 至 1xxxx - 开关量输入 | ||
| 30001 至 3xxxx - 模拟量输入 | ||
| 40001 至 4xxxx - 保持寄存器。 | ||
| f | Count / 数据的个数 | 通讯的数据个数（位或字的个数）。 |
| g | DaptPtr / 数据指针 | 如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中； |
| 如果是写指令，要写出的数据放到这个数据区中。 | ||
| h | Done / 完成位 | 读写功能完成位。 |
| i | Error / 错误代码 | 只有在Done位为1时，错误代码才有效。 |
表4
从上图中可见，S7-200作为Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校验，连接从站的站地址是3，数据存储区为VB2000开始的区域。
4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态
4.2.1 硬件组态
图7 S7-300侧硬件组态
4.2.2 设置Modbus参数
图8 消息桢字符结构
按照上述操作设置参数，从上图可以看出，本例中的传输波特率9.6Kb/s，1位起始位，8位数据位，偶校验位，1位停止位，从站站地址是3，主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。
图9 RS422/485 接口组态
RS422/485接口只能一个有效，接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。
4.2.3 Modbus驱动的下载
当配置好Modbus通信的参数后，保存前需要向CP341下载Modbus Slave的驱动，一旦下载完成后无需再次下载。
需要注意的是，在下载驱动时（可以在无Dongle情况下下载），需要将CPU停机，然后下载，操作过程如下所示。
图10 下载Dongle时，需要CPU停机
图11 从站驱动下载后结果
4.2.4 CP341做Modbus从站的编程
从Step7 软件下的EXAMPLE目录中，找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目，打开，然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中，打开路径如下所示。
图12 Modbus Slave 例程打开路径
OB1中调用FB80编程如下：
图13 FB80程序块调用
CP卡初始化正常后，CP_START，CP_START_FM和CP_START_OK为1信号，否则CP_START_ERROR为1，同时可以从ERROR_NR察看错误信息，也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息，错误信息对照和处理方式可以参考
《S7-300以用于PtP CP Modbus 协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。
FB80的各参数含义如下
| LADDR | 硬件组态中CP341的起始逻辑地址，本例中为256 |
| START_TIMER | 初始化超时定时器，本例中为T120 |
| START_TIME | 初始化定时器时间，本例中为5S |
| OB_MASK | I/O访问错误屏蔽位，本例中为True（I/O访问错误已屏蔽） |
| CP_START | FB初始化使能位，本例中为M0.0 |
| CP_START_FM | CP_START 初始化的上升沿位，本例中为M0.1 |
| CP_NDR | 从CP卡写操作位，本例中为m0.2 |
| CP_START_OK | 初始化完成且无错误，本例中为M0.3 |
| CP_START_ERROR | 初始化完成，但有错误，本例中为M0.4 |
| ERROR_NR | 错误号，本例中为MW2 |
| ERROR_INFO | 错误信息，本例中为MW4 |
表5
5. 通讯测试
Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的，在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，从站返回响应报文。Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制的，以下对现场常用的功能码进行分类测试，关于功能码的详细信息请参考手册。
5.1 FC01/05/15功能码
CP341从站的通讯区域配置
图14 FC01/05/15 参数组态界面
FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，可以读写操作，用户地址区为0xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为00001 ~ 00008，对应S7-300的M10.0 ~ M10.7，并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图15 功能码FC01使用
S7-200主站，用功能码FC01读取从站8点数字量输出，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。
图16 FC01功能码数据交换
5.2 FC02功能码
CP341从站的通讯区域配置
图17 FC02 参数组态界面
FC02对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，只读操作，用户地址区为1xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始，如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为10001 ~ 10008，对应S7-300的M20.0 ~ M20.7，并且以此为例说明FC02功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图18 功能码FC02使用
S7-200主站，用功能码FC02读取从站8点数字量输入，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。
图19 FC02功能码数据交换
5.3 FC03/06/16 功能码
CP341从站的通讯区域配置
图20 FC03/06/16参数组态界面
FC03/06/16 对应的数据区为寄存器，数据的传递以字为单位，可以读写操作，用户地址区为4xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址
区为40001 ~ 40004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明
FC03功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图21功能码FC03使用
S7-200主站，用功能码FC03读取从站4个字寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。
图22 FC03功能码数据交换
5.4 FC04 功能码
CP341从站的通讯区域配置
图23 FC04参数组态界面
FC04对应的数据区为寄存器输入，数据的传递也以字为单位，只读操作，用户地址区3xxxx，Modbus地址在信息传送中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址区为30001 ~ 30004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明FC04功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图24功能码FC04使用
S7-200主站，用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。
图25 FC04功能码数据交换
5.5 Limits 栏
图26 Limits 参数组态界面
对于写功能码FC05、06、15、16，可以禁用或限制访问相关S7-300存储区，即使用这些功能码时，S7-300存储区需要在设定的最小和最大的范围之间，如果访问的区域超出这个范围，则访问会被拒绝，同时输出报错误信息。
6. 总结
本文档以S7-200为主站和CP341为从站简单介绍了Modbus RTU通讯，关于通讯的组态设置，编程以及常用功能码的使用，其具体的使用可以作为西门子串行通讯模块与第三方的仪表、设备等进行串行通信的参考。
7. 相关参考资料
关于西门子串行通信应用的文档可以参考相关产品手册，或登录下载中心网站http://www.ad.siemens.com.cn/download/ ， 搜索下载如下文档：
A0006：串口通讯模块的信息与使用
A0081：CP340/341/440/441通讯及编程
A0336：CP341 Modbus RTU多站点轮询
A0440：CP340/341基于ASCII驱动协议的多站点轮询
A0384：S7-300 CP341作主S7-200作从的Modbus通信
关键词
CP341，Modbus RTU，功能码，S7-200
如何通过USS协议实现S7-1200 与MM440变频器的通信
推荐文档: 西门子工程师推荐本文档！ 文档 涉及产品西门子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
? 每个网络上最多可以有 32 个节点（最多 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 通信模块最多支持 16 个MM440。连接到一个 CM 1241 RS485 的所有MM440（最多 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最多支持三个 CM 1241 RS485 设备，所以用户最多可建立三个 USS 网络，每个网络最多 16 个MM440，总共支持 48 个 USS MM440。各 USS 网络使用各自唯一的数据块进行管理（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 -1CH30 -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： S7-1200与MM440接线图
a. 屏蔽/保护接地母排，或可靠的多点接地。此连接对抑制干扰有重要意义。
b. PROFIBUS 网络插头，内置偏置和终端电阻。
c. MM 440 端的偏置和终端电阻。
d. 通信口的等电位连接。可以保护通信口不致因共模电压差损坏或通信中断。
e. 双绞屏蔽电缆（PROFIBUS）电缆，因是高速通信，电缆的屏蔽层须双端接地（接 PE）。
注意，以下几点对网络的性能有极为重要的影响。几乎所有网络通信质量方面的问题都与未考虑到下列事项有关：
? 偏置电阻用于在复杂的环境下确保通信线上的电平在总线未被驱动时保持稳定；终端电阻用于吸收网络上的反射信号。一个完善的总线型网络必须在两端接偏置和终端电阻。
? 通信口 M 的等电位连接建议单独采用较粗的导线 ，而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽层，因为此连接上可能有较大的电流，以致通信中断。
? PROFIBUS 电缆的屏蔽层要尽量大面积接 PE。一个实用的做法是在靠近插头、接线端子处环剥外皮，用压箍将裸露的屏蔽层压紧在 PE 接地体上（如 PE 母排或良好接地的裸露金属安装板）。
? 通信线与动力线分开布线；紧贴金属板安装也能改善抗干扰能力。驱动装置的输入/输出端要尽量采用滤波装置，并使用屏蔽电缆。
? 在 MM 440 的包装内提供了终端偏置电阻元件，接线时可按说明书直接压在端子上。如果可能，可采用热缩管将此元件包裹，并适当固定。
3. 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MM440变频器的USS通信。
3.1. PLC 硬件组态
首先在Step7 Basic V10.5中建立一个项目，如图3所示。
图3： 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4所示：
图4： 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，如图5所示。
图5： S7 1200 IP地址的设置
3.2. MM440参数设置
我们假定已经完成了驱动装置的基本参数设置和调试（如电机参数辨识等等），以下只涉及与 S7-1200 控制器连接相关的参数。
MM 440 的参数分为几个访问级别，以便于过滤不需要查看的部分。 与 S7-1200 连接时，需要设置的主要有“控制源”和“设定源”两组参数。要设置此类参数，需要“专家”参数访问级别，即首先需要把 P0003 参数设置为 3。
控制源参数设置：
控制命令控制驱动装置的启动、停止、正/反转等功能。控制源参数设置决定了驱动装置从何种途径接受控制信号，如表5所示。
表5：控制源由参数 P0700 设置
此参数有分组，在此仅设第一组，即 P0700[0]。
设定源控制参数：
设定值控制驱动装置的转速/频率等功能。设定源参数决定了驱动装置从哪里接受设定值（即给定），如表6所示。
表6：设定源由参数 P1000 设置
此参数有分组，在此仅设第一组，即 P1000[0]。
控制源和设定源之间可以自由组合，根据工艺要求可以灵活选用。我们以控制源和设定源都来自 COM bbbb 上的 USS 通信为例，简介 USS 通信的参数设置。
主要参数有：
1. P0700： 设置 P0700[0] = 5，即控制源来自 COM bbbb 上的 USS 通信；
2. P1000： 设置 P1000[0] = 5，即设定源来自 COM bbbb 上的 USS 通信；
3. P2009： 决定是否对 COM bbbb 上的 USS 通信设定值规格化，即设定值将是运转频率的百分比形式，还是绝对频率值。为0，不规格化 USS 通信设定值，即设定为MM440中的频率设定范围的百分比形式；为1，对 USS 通信设定值进行规格化，即设定值为绝对的频率数值；
4. P2010： 设置 COM bbbb 上的 USS 通信速率。根据 S7-1200 通信口的限制，支持的通信波特率如表7所示。
| 4 | 2400 bit/s |
| 5 | 4800 bit/s |
| 6 | 9600 bit/s |
| 7 | 19200 bit/s |
| 8 | 38400 bit/s |
| 9 | 57600 bit/s |
| 12 | 115200 bit/s |
表7：通信波特率
5. P2011： 设置 P2011[0] = 0 至 31，即驱动装置 COM bbbb 上的 USS 通信口在网络上的从站地址；
6. P2012： 设置 P2012[0] = 2，即 USS PZD 区长度为 2 个字长；
7. P2013： 设置 P2013[0] = 4；
8. P2014： 设置 P2014[0] = 0 至 65535，即 COM bbbb 上的 USS 通信控制信号中断超时时间，单位为 ms；如设置为 0，则不进行此端口上的超时检查；
9. P0971： 设置 P0971 = 1，上述参数将保存入MM 440 的 EEPROM 中。
4. USS通信原理与编程的实现
4.1 S7 1200 PLC与MM440 通过USS通信的基本原理
S7 1200提供了专用的USS库进行USS通信，如图6所示：
图6：S7 1200 专用的USS库
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MM440之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与MM440的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。如图7所示。
图7：通信结构图
4.2. 功能块使用介绍
USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块，接受MM440的信息和控制MM440的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用。
USS_PORT功能块是S7-1200与MM440进行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MM440的参数。必须在主 OB中调用。
USS_WPM功能块是通过USS通信设置MM440的参数。必须在主 OB中调用。
4.3. S7 1200 PLC进行USS通信的编程
4.3.1. USS_DRV功能块的编程
USS_DRV功能块的编程如图8所示。
图8： USS_DRV功能块的编程
USS_DRV功能块用来与MM440进行交换数据，从而读取MM440的状态以及控制MM440的运行。每个MM440使用唯一的一个USS_DRV功能块，但是同一个CM1241 RS485模块的USS网络的所有MM440（最多16个）都使用同一个USS_DRV_DB。
| USS_DRV_DB： 指定MM440进行USS通信的数据块。 | |||||
| RUN： 指定DB块的MM440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： MM440故障确认。 | |||||
| DIR ： MM440控制电机的转向。 | |||||
| SPEED_SP： MM440的速度设定值。 | |||||
| NDR： 新数据就绪。 | |||||
| ERROR： 程序输出错误。 | |||||
| RUN_EN： MM440运行状态指示。 | |||||
| D_DIR： MM440运行方向状态指示。 | |||||
| INHIBIT： MM440是否被禁止的状态指示。 | |||||
| FAULT： MM440故障。 | |||||
| SPEED： MM440的反馈的实际速度值。 | |||||
| DRIVE： MM440的USS站地址。MM440参数P2011设置。 | |||||
| PZD_LEN： PZD数据的字数，有效值2，4，6或8个字。MM440参数P2012设置。 | |||||
4.3.2. 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图9所示。
图9： 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MM440的通信接口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。
PORT： 通信模块标识符：在默认变量表的“常量”(Constants) 选项卡内引用的常量。
BAUD： 指的是和MM440进行通行的速率。 MM440的参数P2010种进行设置。
USS_DB： 引用在用户程序中放置 USS_DRV 指令时创建和初始化的背景数据块。
ERROR： 输出错误。
STATUS：扫描或初始化的状态。
USS_PORT 功能通过RS485通信模块处理 CPU 和变频器之间的实际通信。 每次调用此功能可处理与一个变频器的一次通信。 用户程序必须尽快调用此功能以防止与变频器通信超时。 可在主 OB 或任何中断 OB 中调用此功能。通常从循环中断 OB 调用USS_PORT 以防止变频器超时以及使 USS_DRV 调用的 USS 数据保持最新。
S7-1200 PLC与MM440的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与MM440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MM440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。表8列出了不同的波特率对应的USS_PORT最小通信间隔时间。
表8：不同的波特率对应的USS_PORT最小通信间隔时间
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MM440通信的时间就是USS_PORT发生通信超时的时间间隔。例如：如果通信波特率是9600，那么USS_PORT与MM440通信的时间间隔应当大于最小的调用时间间隔，即大于116.3毫秒而小于349毫秒。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误超时尝试次数是2次。
基于以上的USS_PORT通信时间的处理，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图10所示：
图10：循环中断OB块的扫描时间的设置
4.3.3. USS_RPM功能块的编程
USS_RPM功能块的编程 如图11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MM440读取参数。
| REQ： 读取参数请求。 | |||
| DRIVE： MM440的USS站地址。 | |||
| bbbbb： MM440的参数代码。 | |||
| INDEX： MM440的参数索引代码 | |||
| USS_DB：指定MM440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。
4.3.4. USS_WPM功能块的编程
USS_WPM功能块的编程如图12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MM440的参数。
| REQ： 写参数请求。 | |||
| DRIVE： MM440的USS站地址。 | |||
| bbbbb： MM440的参数代码。 | |||
| INDEX： MM440的参数索引代码。 | |||
| EEPROM：把参数存储到MM440的EEPROM。 | |||
| VALUE： 设置参数的值。 | |||
| USS_DB：指定MM440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。 | |||
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。
4.3.5. 常见错误
如果读写同时使能，则报错818A：参数请求通道正在被本变频器的另一请求占用。如图13所示。
图13：读写同时使能报错
如果通信断开，则PORT报错818B，如图14所示。
图14：通信断开报错
如果速度设定值不正确，则报错8186，如图15所示。
图15：速度设定值错误
关键词
USS 协议，S7-1200，MM440，变频器