西門子IPC427D工控機

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西門子IPC427D工控機   西門子IPC427D工控機

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問題

當(dāng)V20變頻器出現(xiàn)A0501時該如何解決?

A0501

變頻器輸出電流限幅，當(dāng)變頻器的輸出電流達到r0067參數(shù)的數(shù)值時,，變頻器給出A0501報警,，r0067的大小受P640（電動機過載倍數(shù)）、變頻器大輸出電流,、電動機和變頻器熱保護功能影響,。當(dāng)出現(xiàn)A0501報警時，變頻器會啟動大電流控制器并保持或降低輸出頻率來抑制電流繼續(xù)增大,。

常見原因

1.電機負載大,，由負載大導(dǎo)致電機電流較大達到了電流限幅值，變頻器出現(xiàn)A0501

·           電動機過載

·           大慣量負載加速時間太短需要較大啟動轉(zhuǎn)矩的設(shè)備的啟動過程（包括電動機堵轉(zhuǎn)）

·           PID控制,，反饋信號受到干擾波動較大,，PI參數(shù)不合適

·           啟動正在旋轉(zhuǎn)的電機

2.變頻器過溫

·           變頻器過載（過溫），由變頻器過溫導(dǎo)致變頻器輸出能力下降,。引起A0501

3.電機參數(shù)問題

·           電機參數(shù)不準確

常見處理辦法

1.由電機負載大引起的A0501請檢查以下幾點

·           檢查電動機是否過載,，通過變頻器r0027查看電機當(dāng)前電流是否已經(jīng)超過電機額定電流

·           如果在大慣量負載加速過程中出現(xiàn)A0501，請適當(dāng)延長斜坡上升時間P1120

·           需要較大啟動轉(zhuǎn)矩的重載應(yīng)用時,，啟動出現(xiàn)A0501電機不轉(zhuǎn),，請適當(dāng)增大電壓提升P1310,P 1311,P 1312

·           PID控制經(jīng)常出現(xiàn)A0501，請檢查模擬量反饋信號是否受到干擾波動很大，適當(dāng)增大模擬量信號濾波時間,，適當(dāng)調(diào)整PI參數(shù)P2280和P2285

·           如果變頻器啟動本身就在旋轉(zhuǎn)的電機,，啟動時有可能出現(xiàn)A0501，嚴重情況可能導(dǎo)致F0001,，激活捕捉再啟動功能p1200

·           注意：潛水泵、壓縮機,、羅茨風(fēng)機不同于普通的供水泵和離心風(fēng)機,屬于重負載應(yīng)用

2.由變頻器過溫引起的A0501請檢查以下幾點

·           變頻器的輸出電流是否已經(jīng)超過變頻器額定電流

·           變頻器工作環(huán)境溫度是否過高

·           變頻器風(fēng)扇是否工作正常

3.由電機參數(shù)問題引起的A0501

·           檢查設(shè)置的電機銘牌數(shù)據(jù)與電機接線方式（星接/角接）是否*

 

案例集

序號	報警現(xiàn)象描述	可能的故障原因及處理措施
1	V20驅(qū)動離心風(fēng)機,，加速過程中出現(xiàn)A0501	原因：風(fēng)機為大慣量負載，機械特性決定需要長的加速時間P1120   措施：延長斜坡上升時間
2	潛水泵（深井泵）,，啟動,、加速過程中出現(xiàn)A0501	原因：潛水泵并不是普通泵類負載， 類似恒轉(zhuǎn)矩負載,， 啟動轉(zhuǎn)矩要求較大   措施：P1300=0,，適當(dāng)增大電壓提升P1310
3	V20驅(qū)動羅茨風(fēng)機，啟動過程中出現(xiàn)A0501報警,， 頻率不能上升,。	原因：潛水泵并不是普通泵類負載， 類似恒轉(zhuǎn)矩負載,， 啟動轉(zhuǎn)矩要求較大   措施：P1300=0,，適當(dāng)增大電壓提升P1310
4	V20變頻器用于恒壓供水，經(jīng)常出現(xiàn)A0501報警	原因：模擬量反饋信號受干擾波動較大或PI參數(shù)設(shè)置不合適   措施：排出干擾增加模擬量濾波時間,，調(diào)整PI參數(shù)
5	V20驅(qū)動風(fēng)機,、水泵超50Hz運行，出現(xiàn)A0501	原因：變頻器超頻運行 ,，風(fēng)機泵類負載導(dǎo)致電機軸功率按照3次方關(guān)系加大,。電機過載。   措施：限制頻率上限避免變頻器超速運行
6	電動機空載運行報A0501,，檢查電機良好無機械問題	原因：電機采用角形接法,，電機參數(shù)按照星形接法輸入   措施：正確設(shè)置電機參數(shù)

 

注意

以上內(nèi)容僅作為故障報警排查的指導(dǎo)，不具有性,，導(dǎo)致變頻器故障報警的原因很多,，情況也較復(fù)雜，本文只是對常見的故障報警原因和處理方法進行說明,，供參考,。

S7-200支持的通信協(xié)議

表1. S7-200系統(tǒng)支持的通信協(xié)議略表

協(xié)議類型	端口位置	接口類型	傳輸介質(zhì)	通信速率	備注
PPI	EM241模塊	RJ11	模擬電話	33.6Kbits/s	數(shù)據(jù)傳輸速率
	CPU口0/1	DB-9針	RS-485	9.6K,19.2K,187.5K	主、從站
MPI				19.2K,187.5K	僅從站
	EM277	DB-9針	RS-485	19.2K...187.5K...12M	速率自適應(yīng) 從站
PROFIBUS-DP				9.6K,19.2K...187.5K...12M
S7協(xié)議	CP243-1/ CP243-1 IT	RJ45	以太網(wǎng)	10Mbits/s, 100Mbits/s	自適應(yīng)
AS-Interface	CP243-2	接線端子	AS-i網(wǎng)絡(luò)	5/10ms循環(huán)周期	主站
USS	CPU口0	DB-9針	RS-485	1200bits/s...9.6K...115.2K	主站 自由口庫指令
Modbus RTU					主站/從站 自由口庫指令
	EM241	RJ11	模擬電話	33.6Kbits/s	數(shù)據(jù)傳輸速率
自由口	CPU口0/1	DB-9針	RS-485	1200...9.6K...115.2K

 

 S7-200 CPU上的通信口（Port0,，Port1）可以工作在“自由口”模式下,。 所謂自由口就是建立在RS-485半雙工硬件基礎(chǔ)上的串行通信功能，其字節(jié)傳輸格式為：一個起始位、7位或8位數(shù)據(jù),、一個可選的奇偶校驗位,、一個停止位。凡支持此格式的通信對象,，一般都可以與S7-200通信,。在自由口模式下，通信協(xié)議*由通信對象,，或者用戶決定,。

 

網(wǎng)絡(luò)通信

一些通信標準只支持一對一的通信方式；另一些支持網(wǎng)絡(luò)通信,。S7-200支持多種網(wǎng)絡(luò)通信方式,。

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議要比一對一的通信更為復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)通信對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備也有一定的要求,，通信設(shè)備能否*符合網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的要求會影響,、制約實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)通信的完整功能?？疾爝@些網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的要求,，對于項目的規(guī)劃、設(shè)計,、調(diào)試具有重要的意義,。選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備可以有目的地利用網(wǎng)絡(luò)通信要求的特點，做到經(jīng)濟合理,。

 在用戶的實際工作中,，上述的制約更多地在使用了非西門子的第三方產(chǎn)品時出現(xiàn)。

 S7-200的特點就是支持網(wǎng)絡(luò)通信,。連接到S7-200編程口的設(shè)備都可以認為是連接到了S7-200通信網(wǎng)絡(luò)上,。一個典型的例子是安裝了編程軟件Micro/WIN的計算機，通過編程電纜與CPU通信口相連,，這也可以認為是一個通信網(wǎng)絡(luò),。

 

通信主站和從站

通信協(xié)議規(guī)定了通信設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可分為：

• 通信從站：從站不能主動發(fā)起通信數(shù)據(jù)交換,，只能響應(yīng)主站的訪問,，提供或接受數(shù)據(jù)。從站不能訪問其他從站,。在多數(shù)情況下,，S7-200在通信網(wǎng)絡(luò)中作為從站，響應(yīng)主站設(shè)備的數(shù)據(jù)請求,。
• 通信主站：可以主動發(fā)起數(shù)據(jù)通信,，讀寫其他站點的數(shù)據(jù)。
  S7-200 CPU在讀寫其他S7-200 CPU數(shù)據(jù)時（使用PPI協(xié)議）就作為主站（PPI主站也能接受其他主站的數(shù)據(jù)訪問）；S7-200通過附加擴展的通信模塊也可以充當(dāng)主站,。

 安裝編程軟件Micro/WIN的計算機一定是通信主站,；所有的HMI（人機操作界面）也是通信主站；與S7-200通信的S7-300/400往往也作為主站,。

只有一個主站,，其他通信設(shè)備都處于從站通信模式的網(wǎng)絡(luò)就是單主站網(wǎng)絡(luò)。單主站網(wǎng)絡(luò)的例子有：

• 一個S7-200 CPU和Micro/WIN（編程計算機）的通信
• 一個S7-200 CPU和一個HMI（如TD200）的通信
• 多個CPU聯(lián)網(wǎng)（但它們都處于PPI從站模式時）,，與Micro/WIN的通信
• 多個CPU聯(lián)網(wǎng),，網(wǎng)絡(luò)上只有一個HMI（如TP170B等）
• 一個CPU使用USS協(xié)議與一個或多個西門子驅(qū)動裝置通信
• 一個Modbus RTU主站與從站的通信

一個通信網(wǎng)絡(luò)中，如果有多個通信主站存在,，就稱為多主站網(wǎng)絡(luò)。屬于多主站網(wǎng)絡(luò)的情況有：

• 一個S7-200 CPU連接一個HMI,，同時需要Micro/WIN的編程通信
• S7-200 CPU聯(lián)網(wǎng),，有CPU做PPI主站訪問其他CPU的數(shù)據(jù)，同時需要Micro/WIN編程,、監(jiān)視
• CPU聯(lián)網(wǎng),，有兩個以上的CPU做PPI通信主站
• 一個S7-200 CPU連接多個HMI
• 聯(lián)網(wǎng)的多個CPU，連接多個HMI
• 上述情況的組合

單主站和多主站網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并不總是不變的,。例如一個僅包括一個CPU和一個TD200的單主站網(wǎng)絡(luò),，如果要與Micro/WIN進行編程通信，它就變成了多主站網(wǎng)絡(luò),。

 并不是所有的設(shè)備都支持多主站網(wǎng)絡(luò)通信,！在多主站網(wǎng)絡(luò)中，主站要輪流控制網(wǎng)絡(luò)上的通信,，這就要求它們有交換令牌的能力,。不是所有的設(shè)備都有這個能力

 S7-200 CPU使用自由口通信模式時，既可以做主站,，又可以做從站,。如S7-200用USS協(xié)議控制西門子驅(qū)動裝置時是主站；使用Modbus RTU從站指令庫時它就是從站,。這說明所謂主,、從是由通信協(xié)議決定的，用戶在編制通信協(xié)議時自己定義各通信設(shè)備在通信活動中的角色,。

 

服務(wù)器和客戶端

服務(wù)器（Server）與客戶端（Client）的關(guān)系有些像從站與主站的關(guān)系,。服務(wù)器總是等待客戶端發(fā)起數(shù)據(jù)訪問。這個概念常常在以太網(wǎng)通信中使用,。

一個通信對象是服務(wù)器還是客戶端取決于它們在通信活動中的具體作用,。例如，CP243-1以太網(wǎng)模塊既可以配置為服務(wù)器等待客戶端來訪問，也可以配置為客戶端訪問其他服務(wù)器,。CP243-1作為服務(wù)器時,，運行在計算機上的PC Access軟件作為客戶端通過CP243-1訪問CPU的數(shù)據(jù)；而PC Access軟件本身是OPC Server,，OPC Client軟件（如支持OPC的HMI軟件）可以訪問它,。

 CP243-1/CP243-1 IT與S7-300/400的以太網(wǎng)模塊一樣，既可以做服務(wù)器,，也可以做客戶端,；S7-200的OPC Server——PC Access與CP243-1連接時是客戶端，同時對上位的監(jiān)控軟件是服務(wù)器,。

 

PPI, MPI和PROFIBUS

PPI,，MPI和PROFIBUS都是基于OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）的七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，符合歐洲標準EN50170所定義的PROFIBUS標準,，基于令牌的的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,。這些協(xié)議是非同步的（串行的）基于字符的通信協(xié)議，字符格式包括一個起始位,、8個數(shù)據(jù)位,、一個偶校驗位和一個停止位。其通信幀包括特定的起始和結(jié)束字符,、源和目的站的地址,、幀長度和數(shù)據(jù)校驗和。

 在波特率*,、各站地址不同的情況下,，PPI，MPI和PROFIBUS可以同時在一個網(wǎng)絡(luò)上運行,，并且互不干擾,。

這就是說如果一個網(wǎng)絡(luò)上有S7-300、S7-200,，S7-300之間可以通過MPI或PROFIBUS通信,，而在同時在同一個網(wǎng)絡(luò)上的TP170 micro觸摸屏可以與一個S7-200 CPU通信。

CPU224 XP 高速I/O

S7-200 CPU支持6路高速數(shù)字量輸入（CPU224/226）和兩路高速數(shù)字量輸出（用于PTO/PWM）,。

新產(chǎn)品CPU224 XP高速輸入中的兩路支持更加高的速度,。用作單相脈沖輸入時，可以達到200KHz,；用作雙相90°正交脈沖輸入時,，速度可達100KHz。

CPU224 XP的兩路高速數(shù)字量輸出速率可以達到100KHz,。

圖1. CPU224 XP數(shù)字量接線

圖中：

1. 高速輸出點Q0.0和Q0.1與Q0.2 - Q0.4成組支持5 - 24VDC電壓輸出
2. 特高速輸入點I0.3/I0.4/I0.5支持5 - 24VDC電壓的源型或漏型輸入,；同組其他輸入點電壓可以仍然是24VDC,，單要求兩者的電源的公共端在1M處連接

 

CPU224 XP的高速數(shù)字量輸入

除了其他高速輸入端子外，CPU224 XP*的高速輸入端子為I0.3,、I0.4,、I0.5。

具體位置如圖1所示,。

這些特高速輸入端可用作高速計數(shù)器輸入端,，如表1所示：

表1. CPU224 XP高速輸入端子與計數(shù)器分配

模式	描述	輸入點
	HSCO	I0.0	I0.1	I0.2
	HSC1	I0.6	I0.7	I1.0	I1.1
	HSC2	I1.2	I1.3	I1.4	I1.5
	HSC3	I0.1
	HSC4	I0.3	I0.4	I0.5
	HSC5	I0.4
0	帶有內(nèi)部方向控制的單相計數(shù)器	時鐘
1		時鐘		復(fù)位
2		時鐘		復(fù)位	啟動
3	帶有外部方向控制的單相計數(shù)器	時鐘	方向
4		時鐘	方向	復(fù)位
5		時鐘	方向	復(fù)位	啟動
6	帶有增減計數(shù)時鐘的雙相計數(shù)器	增時鐘	減時鐘
7		增時鐘	減時鐘	復(fù)位
8		增時鐘	減時鐘	復(fù)位	啟動
9	A/B相正交計數(shù)器	時鐘A	時鐘B
10		時鐘A	時鐘B	復(fù)位
11		時鐘A	時鐘B	復(fù)位	啟動

 

根據(jù)上表可以看出：

• 要達到單相200KHz高速脈沖輸入，可以使用HSC4和HSC5,，分別輸入到I0.3,、I0.4
• 要實現(xiàn)雙相90°正交高速脈沖輸入，可以使用HSC4,；此時HSC5因為I0.4被HSC4占用而不能使用
• HSC4可以工作在模式0,、1、3,、4,、6、7,、9,、10
• HSC5可以工作在模式0

 支持特高速輸入的I0.3,、I0.4,、I0.5可以接受5 - 24VDC信號；它們既可以用于高速脈沖輸入,，也可以用于普通輸入信號,。它們與本組輸入點（I0.0 - I0.7）一起，

CPU
6ES7312-1AE13-0AB0 CPU312,，32K內(nèi)存  MPI協(xié)議
6ES7312-5BE03-0AB0 CPU312C,，32K內(nèi)存 10DI/6DO
6ES7313-5BF03-0AB0 CPU313C，64K內(nèi)存 24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7313-6BF03-0AB0 CPU313C-2PTP,，64K內(nèi)存 16DI/16DO
6ES7313-6CF03-0AB0 CPU313C-2DP,，64K內(nèi)存 16DI/16DO
6ES7314-1AG13-0AB0 CPU314,96K內(nèi)存
6ES7314-6BG03-0AB0 CPU314C-2PTP 96K內(nèi)存 24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7314-6CG03-0AB0 CPU314C-2DP 96K內(nèi)存 24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7315-2AG10-0AB0 CPU315-2DP, 128K內(nèi)存
6ES7315-2EH13-0AB0 CPU315-2 PN/DP, 256K內(nèi)存
6ES7317-2AJ10-0AB0 CPU317-2DP,512K內(nèi)存
6ES7317-2EK13-0AB0 CPU317-2 PN/DP,1MB內(nèi)存
6ES7318-3EL00-0AB0 CPU319-3 PN/DP,1.4M內(nèi)存
內(nèi)存卡
6ES7 953-8LF20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡 64kByte(MMC)
6ES7 953-8LG11-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡128KByte(MMC)
6ES7 953-8LJ20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡4MByte(MMC)
6ES7 953-8LP20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡8MByte(MMC)
開關(guān)量模板
6ES7 321-1BH02-0AA0 開入模塊（16點，24VDC）
6ES7 321-1BH10-0AA0 開入模塊（16點,，24VDC）
6ES7 321-1BH50-0AA0 開入模塊（16點,，24VDC，源輸入）
6ES7 321-1BL00-0AA0 開入模塊（32點,，24VDC）
6ES7 321-7BH01-0AB0 開入模塊（16點,，24VDC，診斷能力）
6ES7 321-1EL00-0AA0 開入模塊（32點,，120VAC）
6ES7 321-1FF01-0AA0 開入模塊（8點,，120/230VAC）
6ES7 321-1FF10-0AA0 開入模塊（8點,，120/230VAC）與公共電位單獨連接
6ES7 321-1FH00-0AA0 開入模塊（16點，120/230VAC）
6ES7 321-1CH00-0AA0 開入模塊（16點,，24/48VDC）
6ES7 321-1CH20-0AA0 開入模塊（16點,，48/125VDC）
6ES7 322-1BH01-0AA0 開出模塊（16點，24VDC）
6ES7 322-1BH10-0AA0 開出模塊（16點,，24VDC）高速
6ES7 322-1CF00-0AA0 開出模塊（8點,，48-125VDC）
6ES7 322-8BF00-0AB0 開出模塊（8點，24VDC）診斷能力
6ES7 322-5GH00-0AB0 開出模塊（16點,，24VDC,，獨立接點，故障保護）
6ES7 322-1BL00-0AA0 開出模塊（32點,，24VDC）
6ES7 322-1FL00-0AA0 開出模塊（32點,，120VAC/230VAC）
6ES7 322-1BF01-0AA0 開出模塊（8點，24VDC,，2A）
6ES7 322-1FF01-0AA0 開出模塊（8點,，120V/230VAC）
6ES7 322-5FF00-0AB0 開出模塊（8點，120V/230VAC,，獨立接點）
6ES7 322-1HF01-0AA0 開出模塊（8點,繼電器,2A）
6ES7 322-1HF10-0AA0 開出模塊（8點,繼電器,5A,，獨立接點）
6ES7 322-1HH01-0AA0 開出模塊(16點,繼電器)
6ES7 322-5HF00-0AB0 開出模塊（8點,繼電器,5A，故障保護）
6ES7 322-1FH00-0AA0 開出模塊（16點,，120V/230VAC）
6ES7 323-1BH01-0AA0 8點輸入,，24VDC；8點輸出,，24VDC模塊
6ES7 323-1BL00-0AA0 16點輸入,，24VDC；16點輸出,，24VDC模塊
模擬量模板
6ES7 331-7KF02-0AB0 模擬量輸入模塊(8路,，多種信號)
6ES7 331-7KB02-0AB0 模擬量輸入模塊(2路，多種信號)
6ES7 331-7NF00-0AB0 模擬量輸入模塊(8路,，15位精度)
6ES7 331-7NF10-0AB0 模擬量輸入模塊(8路,，15位精度)4通道模式
6ES7 331-7HF01-0AB0 模擬量輸入模塊(8路，14位精度,，快速)
6ES7 331-1KF01-0AB0 模擬量輸入模塊(8路, 13位精度)
6ES7 331-7PF01-0AB0 8路模擬量輸入,16位,熱電阻
6ES7 331-7PF11-0AB0 8路模擬量輸入,16位,熱電偶
6ES7 332-5HD01-0AB0 模擬量輸出模塊(4路) 
6ES7 332-5HB01-0AB0 模擬輸出模塊(2路) 
6ES7 332-5HF00-0AB0 模擬輸出模塊(8路) 
6ES7 332-7ND02-0AB0 模擬量輸出模塊(4路,，15位精度)
6ES7 334-0KE00-0AB0 模擬量輸入(4路RTD)/模擬量輸出（2路）
6ES7 334-0CE01-0AA0 模擬量輸入(4路)/模擬量輸出（2路）
附件
6ES7 365-0BA01-0AA0 IM365接口模塊
6ES7 360-3AA01-0AA0 IM360接口模塊
6ES7 361-3CA01-0AA0 IM361接口模塊
6ES7 368-3BB01-0AA0 連接電纜 (1米)
6ES7 368-3BC51-0AA0 連接電纜 (2.5米)
6ES7 368-3BF01-0AA0 連接電纜 (5米)
6ES7 368-3CB01-0AA0 連接電纜 (10米)
6ES7 390-1AE80-0AA0 導(dǎo)軌(480mm)    
6ES7 390-1AF30-0AA0 導(dǎo)軌(530mm)
6ES7 390-1AJ30-0AA0 導(dǎo)軌(830mm)
6ES7 390-1BC00-0AA0 導(dǎo)軌(2000mm)
6ES7 392-1AJ00-0AA0 20針前連接器
6ES7 392-1AM00-0AA0 40針前連接器
6ES7 392-1BM01-0AA0 彈簧行連接器
 

1. USS通信介紹

1.1. USS協(xié)議特點
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議。USS 協(xié)議的基本特點如下：

? 支持多點通信（因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）
? 采用單主站的“主－從”訪問機制
? 每個網(wǎng)絡(luò)上多可以有 32 個節(jié)點（多 31 個從站）
? 簡單可靠的報文格式,，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效
? 容易實現(xiàn),，成本較低

USS 的工作機制是，通信總是由主站發(fā)起,，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個從站,，從站根據(jù)收到的指令,，決定是否以及如何響應(yīng)。從站永遠不會主動發(fā)送數(shù)據(jù),。從站在以下條件滿足時應(yīng)答：
-- 接收到的主站報文沒有錯誤,，并且
-- 本從站在接收到主站報文中被尋址
上述條件不滿足，或者主站發(fā)出的是廣播報文,，從站不會做任何響應(yīng),。對于主站來說，從站必須在接收到主站報文之后的一定時間內(nèi)發(fā)回響應(yīng),。否則主站將視為出錯,。
USS 的字符傳輸格式符合 UART 規(guī)范，即使用串行異步傳輸方式,。USS 在串行數(shù)據(jù)總線上的字符傳輸幀為 11 位長度,，如表1所示：

表1：USS字符幀

USS 協(xié)議的報文簡潔可靠，高效靈活,。報文由一連串的字符組成,，協(xié)議中定義了它們的特
定功能，表2所示：

表2：USS報文結(jié)構(gòu)

每小格代表一個字符（字節(jié)）,。其中：
STX： 起始字符,，總是 02 h
LGE： 報文長度
ADR：從站地址及報文類型
BCC： BCC 校驗符
凈數(shù)據(jù)區(qū)由 PKW 區(qū)和 PZD 區(qū)組成，如表3所示：

表3：USS凈數(shù)據(jù)區(qū)

PKW： 此區(qū)域用于讀寫參數(shù)值,、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本,，并可修改和報告參數(shù)的改變 。其中：

• PKE： 參數(shù) ID,。包括代表主站指令和從站響應(yīng)的信息,，以及參數(shù)號等
• IND： 參數(shù)索引,，主要用于與 PKE 配合定位參數(shù)
• PWEm：參數(shù)值數(shù)據(jù)

PZD： 此區(qū)域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數(shù)據(jù),。控制參數(shù)按設(shè)定好的固定格式在主,、從站之間對應(yīng)往返,。如：

• PZD1：主站發(fā)給從站的控制字/從站返回主站的狀態(tài)字
• PZD2： 主站發(fā)給從站的給定/從站返回主站的實際反饋

根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是固定的,，它們可以靈活改變以適應(yīng)具體的需要,。但是，在用于與控制器通信的自動控制任務(wù)時,，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點都要按相同的設(shè)定工作,，并且在整個工作過程中不能隨意改變。
注意：
對于不同的驅(qū)動裝置和工作模式,，PKW 和 PZD 的長度可以按一定規(guī)律定義,。 一旦確定就不能在運行中隨意改變 ,；
PKW 可以訪問所有對 USS 通信開放的參數(shù)；而 PZD 僅能訪問特定的控制和過程數(shù)據(jù),；
PKW 在許多驅(qū)動裝置中是作為后臺任務(wù)處理,，因此 PZD 的實時性要比 PKW 好。

1.2. S7-1200 USS通信簡介

CM 1241 RS485 模塊通過 RS485 端口與MM440進行通信,。 可使用 USS 庫控制MM440和讀/寫MM440參數(shù),。該庫提供 1 個 FB 和 3 個 FC 來支持 USS 協(xié)議。 每個 CM1241 RS485 通信模塊多支持 16 個MM440,。連接到一個 CM 1241 RS485 的所有MM440（多 16 個）是同一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分,。連接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分。 因為 S7-1200多支持三個 CM 1241 RS485 設(shè)備,，所以用戶多可建立三個 USS 網(wǎng)絡(luò),，每個網(wǎng)絡(luò)多 16 個MM440，總共支持 48 個 USS MM440,。各 USS 網(wǎng)絡(luò)使用各自一的數(shù)據(jù)塊進行管理（使用三個 CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個 USS網(wǎng)絡(luò)需要三個數(shù)據(jù)塊）,。 同一USS 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的所有指令必須共享該數(shù)據(jù)塊。 這包括用于控制網(wǎng)絡(luò)上所有MM440的 USS_DRV,、USS_PORT,、USS_RPM 和USS_WPM 指令。

2. 硬件需求及接線

2.1. 硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU,。
2）S7-1212C CPU,。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用USS通信協(xié)議通過通信模塊CM1241 RS485來實現(xiàn)S7-1200與MM440變頻器的通信,。
本例中使用的PLC硬件為：
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變頻器硬件為：
1） MM440 （ 6SE6440 - 2AB11 - 2AA1 ）
2） MICROMASTER 4 ENCODER MODULE （ 6SE6400 - 0EN00 - 0AA0 ）
3） SIEMENS MOTOR （ 1LA7060 - 4AB10 - Z ）
4） USS 通信電纜 ( 6XV1830 - 0EH10 )

2.2. 接線
建議使用西門子的網(wǎng)絡(luò)插頭和PROFIBUS電纜,。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西門子網(wǎng)絡(luò)插頭。
PROFIBUS 電纜的紅色導(dǎo)線B 即 RS 485 信號 +,，此信號應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 P+,；綠色導(dǎo)線A 即 RS 485 信號 -，此信號應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 N-,。

 
圖1： MM440接線端子                                       表4：MM440端子定義

因為MM 440 通信口是端子連接,，所以 PROFIBUS 電纜不需要網(wǎng)絡(luò)插頭，而是剝出線頭直接壓在端子上,。如果還要連接下一個驅(qū)動裝置,，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個端子內(nèi)。PROFIBUS 電纜的紅色芯線應(yīng)當(dāng)壓入端子 29,；綠色芯線應(yīng)當(dāng)連接到端子 30,，如圖1、表4所示,。完整接線圖如圖2所示,。

圖2： S7-1200與MM440接線圖

a. 屏蔽/保護接地母排,，或可靠的多點接地。此連接對抑制干擾有重要意義,。
b. PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)插頭,，內(nèi)置偏置和終端電阻。
c. MM 440 端的偏置和終端電阻,。
d. 通信口的等電位連接,。可以保護通信口不致因共模電壓差損壞或通信中斷,。
e. 雙絞屏蔽電纜（PROFIBUS）電纜,，因是高速通信，電纜的屏蔽層須雙端接地（接 PE）,。
注意,，以下幾點對網(wǎng)絡(luò)的性能有極為重要的影響。幾乎所有網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量方面的問題都與未考慮到下列事項有關(guān)：

? 偏置電阻用于在復(fù)雜的環(huán)境下確保通信線上的電平在總線未被驅(qū)動時保持穩(wěn)定,；終端電阻用于吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射信號,。一個完善的總線型網(wǎng)絡(luò)必須在兩端接偏置和終端電阻。
? 通信口 M 的等電位連接建議單獨采用較粗的導(dǎo)線 ,，而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽層,，因為此連接上可能有較大的電流，以致通信中斷,。
? PROFIBUS 電纜的屏蔽層要盡量大面積接 PE,。一個實用的做法是在靠近插頭、接線端子處環(huán)剝外皮,，用壓箍將裸露的屏蔽層壓緊在 PE 接地體上（如 PE 母排或良好接地的裸露金屬安裝板）,。
? 通信線與動力線分開布線；緊貼金屬板安裝也能改善抗干擾能力,。驅(qū)動裝置的輸入/輸出端要盡量采用濾波裝置,，并使用屏蔽電纜。
? 在 MM 440 的包裝內(nèi)提供了終端偏置電阻元件,，接線時可按說明書直接壓在端子上,。如果可能,，可采用熱縮管將此元件包裹,，并適當(dāng)固定。