5.1PROFINET網絡通信講授內容5.1.1PROFINET通信簡介5.1.2SINAMICS通信報文5.1.3HMI與G120的直接通信5.1.4S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信5.1.55.1.1PROFINET通信簡介1、PROFIdrive行規PROFIdrive是基于PROFIBUS和PROFINET通信的應用于驅動與自動化控制應用的一種協議框架，也稱作“行規”，PROFIdrive使用戶更快捷、方便地實現對驅動產品的控制，以及實現不同廠商產品的方便替換。PROFIdrive主要由以下三個部分組成。1）控制器（Controller），包括一類PROFIBUS主站與PROFINETI/O控制器。2）監控器（Supervisor），包括二類PROFIBUS主站與PROFINETI/O管理器。3）執行器（DriveUnit），包括PROFIBUS從站與PROFINETI/O裝置。PROFIdrive定義了基于PROFIBUS與PROFINET的驅動功能，如下所示：1）周期數據交換。2）非周期數據交換。3）報警機制。4）時鐘同步操作。5.1.1PROFINET通信簡介2、周期性通信周期性通信使用確定長度的IO數據（控制器組態時確定IO數據長度）在保留的總線周期內進行傳輸。通過周期性通信，有嚴格時間要求的IO數據在控制器和設備之間或者設備間交換，這些典型數據包含設定值和實際值、控制信息和狀態信息等。周期性通信提供三種功能：1）過程通信—PZD通道：使用該通道可以控制變頻器的起停、調速、讀取實際值、讀取狀態信息等功能，PZD通道的數據長度由上位控制器組態的報文類型決定。2）參數訪問—PKW通道：使用該通道主站可以讀寫SINAMISCG120變頻器參數，每次只能讀或寫一個參數，PKW通道的長度固定為4個字。3）從站之間直接數據交換：也只Slave-to-Slave通信或直接數據交換Directdateexchange（DX通信）。可以在主站不直接參與的情況下，在變頻器之間進行快速的數據交換，如將一臺變頻器的實際值指定為其他變頻器的設定值。注意：只有PROFIBUS通信具有該功能。5.1.2SINAMICS通信報文1、SINAMICS通信標準報文SINAMICSG120系列變頻器定義了多種報文類型供客戶使用，其中標準報文如下表。報文名稱描述應用范圍標準報文116位轉速設定值基本速度控制標準報文232位轉速設定值基本速度控制標準報文332位轉速設定值，1個位置編碼器支持等時模式的速度或位置控制標準報文432位轉速設定值，2個位置編碼器支持等時模式的速度或位置控制，雙編碼器標準報文532位轉速設定值，1個位置編碼器和DSC支持等時模式的位置控制標準報文632位轉速設定值，2個位置編碼器和DSC支持等時模式的速度或位置控制，雙編碼器標準報文7基本定位器功能僅有程序塊選擇（EPOS）標準報文9直接給定的基本定位器功能簡化功能的EPOS報文（減少使用）標準報文2016位轉速設定值，狀態信息和附加信息符號VIK-NAMUR標準定義VIK-NAMUR標準定義標準報文811個編碼器通道編碼器報文標準報文821個編碼器通道+16位轉速設定值擴展編碼器報文標準報文831個編碼器通道+32位轉速設定值擴展編碼器報文5.1.2SINAMICS通信報文2、SINAMICS通信標準結構常用的標準報文結構如下表。報文類型p0922PZD1PZD2PZD3PZD4PZD5PZD6PZD7PZD8PZD91PZD-2/216位轉速設定值STW1NSOLL→把報文發送到總線上ZSW1NIST←接收來自總線上的報文2PZD-3/332位轉速設定值STW1NSOLLSTW2

ZSW1NISTZSW2

3PZD-4/632位轉速設定值，1個位置編碼器STW1NSOLLSTW2G1_STW

ZSW1NISTZSW2G1_ZSWG1_XIST1G1_XIST25PZD-6/632位轉速設定值，1個位置編碼器和DSCSTW1NSOLLSTW2G1_STWXERRKPCZSW1NISTZSW2G1_ZSWG1_XIST1G1_XIST2STW1：控制字1STW2：控制字2G1_STW：編碼器控制器NSOLL：速度設定值ZSW1：狀態字1G1_ZSW：編碼器狀態字ZSW2：狀態字2XERR：位置差G1_XIST1：編碼器實際值1NIST：實際速度KPC：位置閉環增益G1_XIST2：編碼器實際值25.1.2SINAMICS通信報文標準報文適用于SINAMICS、MICROMASTER和、SIMODRIVE611系列變頻器的速度控制。標準報文只有2個字，寫報文時，第一個字是控制字（STW1），第二個字是主設定值；該報文時，第一個字是狀態字（ZSW1），第二個字是主監控值。1、控制字當參數p2038等于0時，STW1的內容符合SINAMICS和MICROMASTER系列變頻器，當參數p2038等于1時，STW1的內容符合SIMODRIVE611系列變頻器的標準。當參數p2038等于0時，標準報文的控制字（STW1）的各位含義如下表。下表對于用戶非常重要，直接關系到變頻器能否正常起停與運行，控制字的第0位STW1.0與起停參數p0840相關聯，且為上升沿有效，請讀者注意。當控制字STW1由16#047E變為16#047F（上升沿信號）時，向變頻器發出正轉啟動信號；當控制字STW1由16#047E變為16#0C7F（上升沿信號）時，向變頻器發出反轉啟動信號；當控制字STW1變為16#047E時，向變頻器發出停止信號。5.1.2SINAMICS通信報文控制字位含義關聯參數說明STW1.0上升沿：ON（使能）0：OFF1（停機）p0840[0]=r2090.0設置指令“ON/OFF（OFF1）”的信號STW1.10：OFF21：NOOFF2p0844[0]=r2090.1緩慢停機/無緩慢停機STW1.20：OFF3（快速停機）1：NOOFF3（無快速停機）p0848[0]=r2090.2快速停機/無快速停機STW1.30：禁止運行1：使能運行p0852[0]=r2090.3使能運行/禁止運行STW1.40：禁止斜坡函數發生器1：使能斜坡函數發生器p1140[0]=r2090.4使能斜坡函數發生器/禁止斜坡函數發生器STW1.50：禁止繼續斜坡函數發生器1：使能繼續斜坡函數發生器p1141[0]=r2090.5繼續斜坡函數發生器/凍結斜坡函數發生器STW1.60：禁止設定值1：使能設定值p1142[0]=r2090.6使能設定值/禁止設定值STW1.7上升沿確認故障p2103[0]=r2090.7應答故障STW1.8保留——STW1.9保留——STW1.101：通過PLC控制p0854[0]=r2090.10通過PLC控制/不通過PLC控制STW1.111：設定值取反p1113[0]=r2090.11設置設定值取反的信號源STW1.12保留——STW1.131：設定使能零脈沖p1035[0]=r2090.13設置使能零脈沖的信號源STW1.141：設定持續降低電動電位器設定值p1036[0]=r2090.14設置持續降低電動電位器設定值的信號源STW1.15CDS位0p0810[0]=r2090.15命令參數組的第0位5.1.2SINAMICS通信報文2、主設定值主設定值是一個字，用十六進制格式表示，最大數值為16#4000，對應電動機的額定運行頻率或額定轉速。【5-1】設電動機的額定轉速為1500rpm，當變頻器通過通信方式控制其電動機速度時，若需要電動機運行的速度為900rpm，則主設定值應設置為多少？變頻器通過通信方式控制其電動機速度時，其最大主設定值16#4000對應于電動機的額定轉速1500rpm，現需要轉速為900rpm，則主設定值應為最大主設定值0.6，則主設定值應設為16384×0.6=9830（16#4000對應于十進制的16384），即為16#2666（十進制的9830對應于十六進制的16#2666）。5.1.2SINAMICS通信報文3、狀態字變頻器發送給控制器的狀態字信息能有效的判別變頻器和電動機的實時工作狀態，包括故障信息等，有助于用戶實際了解變頻器和電動機的當前工作狀況。狀態字ZSW1各位的含義如下表。狀態字位含義關聯參數ZSW1.0接通就緒r899.0ZSW1.1運行就緒r899.1ZSW1.2運行使能r899.2ZSW1.3故障r2139.3ZSW1.4OFF2激活r899.4ZSW1.5OFF3激活r899.5ZSW1.6禁止合閘r899.6ZSW1.7報警r2139.7狀態字位含義關聯參數ZSW1.8轉速差在公差范圍內r2197.7ZSW1.9控制請求r899.9ZSW1.10達到或超出比較速度r2199.1ZSW1.11I、P、M比較r1407.7ZSW1.12打開報閘裝置r899.12ZSW1.13電動機過熱報警r2135.14ZSW1.14正反轉r2197.3ZSW1.15CDSr836.05.1.3HMI與G120的直接通信1、S7通信SINAMICSG120變頻器支持基于PROFIBUS和PROFINET的S7通信，不但可通過STARTER或Startdrive軟件訪問G120變頻器參數，還可以在沒有控制器（PLC）的情況下通過SIMATIC面板（HMI）直接訪問G120變頻器參數。使用SIMATIC面板讀取或修改G120變頻器參數時必須為SIMATIC面板創建一個具有下列結構的變量：DBX.DBY.Z。X：數據塊號=G120變頻器參數號；Y：數據類型，由G120變頻器參數的數據類型決定，參數為8位使用DBB，參數為16位使用DBW，參數為32位使用DBD；Z：數據塊偏移=G120變頻器下標。如：通過觸摸屏訪問p2900.0參數和p2900.1參數，需要在觸摸屏中創建兩個變量，DB2900.DBW0和DB2900.DBW1，如下表。5.1.3HMI與G120的直接通信變頻器參數觸摸屏變量數據塊號數據類型偏移定義的變量p2900.0DB2900DBW0DB2900.DBW0p2900.1DB2900DBW1DB2900.DBW1如：通過觸摸屏訪問p2900.0參數和p2900.1參數，需要在觸摸屏中創建兩個變量，DB2900.DBW0和DB2900.DBW1，如下表。5.1.3HMI與G120的直接通信2、SIMATIC觸摸屏與CU240E-2PN直接通信SIMATICHMI與CU240E-2PN之間的直接通信，就是說HMI和G120之間不需要借助PLC或其他控制，本節主要通過下【例】詳細介紹SIMATIC面板與G120變頻器之間通信的組態過程。【例5-2】用一臺西門子精簡面板HMI控制變頻器的起停、控制變頻器的給定轉速，并能顯示變頻器運行的工作狀態信息，顯示變頻器的實際值，如輸出轉速、輸出電壓和輸出電流等信號數值。5.1.3HMI與G120的直接通信（1）軟硬件配置1）1套TIAPortalV16和StartdriveV16軟件；2）1臺HMI型號為KTP400Basic；3）1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2PN-F；4）1根屏蔽雙絞線（網線）；5）1臺電動機；6）1臺裝有上述兩軟件的計算機。5.1.3HMI與G120的直接通信（2）硬件連接HMI與G120之間通信兩端帶有水晶頭的網線直接相連，如下圖所示。如果組態或調試時需要將HMI和G120與計算機也通過網線相連接，此時可增加一個4口的交換機，如CSM1277。5.1.3HMI與G120的直接通信（3）硬件組態1）觸摸屏組態①創建項目5.1.3HMI與G120的直接通信②添加新設備5.1.3HMI與G120的直接通信③建立連接④修改IP地址在圖中可以修改HMI設備的IP地址（與實際使用的HMI設備IP一致），在此使用默認地址。5.1.3HMI與G120的直接通信變量名數據類型地址對應變頻器參數說明ON/OFF1RealDB2900.DBD0p2900啟動/停止SetpointRealDB1001.DBD0p1001速度設定值ZSW1IntDB52.DBW0r0052狀態字1Output_VRealDB25.DBD0r0025輸出電壓ActualCurrentRealDB27.DBD0r0027輸出電流ActualSpeedRealDB21.DBD0r0021輸出轉速⑤建立變量在項目視圖的項目樹中單擊設備名稱“HMI_1”，展開其所有文件夾，在“HMI變量”文件夾中雙擊“默認變量表”，在打開的默認變量表窗口創建下表變量。5.1.3HMI與G120的直接通信⑥添加和編輯畫面生成監控界面圖5-6監控界面

5.1.3HMI與G120的直接通信組態啟動信號123456785.1.3HMI與G120的直接通信組態停止信號123455.1.3HMI與G120的直接通信組態轉速設定值的I/O域1236455.1.3HMI與G120的直接通信組態狀態字1的I/O域1234565.1.3HMI與G120的直接通信組態輸出電壓的I/O域1235465.1.3HMI與G120的直接通信組態輸出電流的I/O域1234565.1.3HMI與G120的直接通信組態輸出轉速的I/O域2435615.1.3HMI與G120的直接通信

組態運行信號1345625.1.3HMI與G120的直接通信組態故障信號1234565.1.3HMI與G120的直接通信2）變頻器組態①添加變頻器②建立連接5.1.3HMI與G120的直接通信③修改IP地址5.1.3HMI與G120的直接通信④變頻器參數設置新購置的變頻器的IP地址為，本例應將其修改為，如果在“在線并診斷”窗口中已分配，則無需再修改其IP地址。ON/OFF1相關參數的設置p0840=2094.0，p2099[0]=2900。這樣設置的原因是當p2900=100（ON）或者0（OFF）時，可以產生一個上升沿的脈沖。設置轉速參數p1070=1001，其含義是把固定值1作為主設定值。狀態字1和實際輸出信號（電壓、電流、轉速等）都是用來顯示的，無需進行相關參數的設置。限速參數電動機運行的最小速度（p1080）和最大速度（p1082）有必要根據需要設置。如果沒有設置此參數，若操作者在觸摸屏上誤設置轉速設置值，可能會引起安全事故。5.1.3HMI與G120的直接通信（4）計算機IP地址的設置觸摸屏的組態及變頻器參數的設置都需要從計算機中下載到觸摸屏和變頻器中，這時可通過以太網連接進行下載，下載前必須將計算機的IP地址設置與觸摸屏和變頻器的IP地址在同一網段中。打開計算機IP地址設置窗口步驟：“控制面板”→“網絡和Internet”→“查看網絡與任務”→“以太網”→“屬性”→“Internet協議版本4（TCP/IPv4）”→“屬性”。在“Internet協議版本4（TCP/IPv4）”屬性對話框（見圖5-18）中，選擇“使用下面的IP地址（S）”，然后在IP地址（I）欄輸入0，單擊子網掩碼欄（U），子網掩碼自動輸入。5.1.4S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信G120變頻器的控制單元CU240E-2PN，或CU240E-2PN-F集成有以太網PROFINET（簡稱PN）通信接口，即變頻器可作為PLC的PROFINETIO設備，與PLC通過以太網進行通信。G120變頻器與S7-1200PLC通過以太網通信的組態步驟如下。1、硬件組態（1）創建工程項目（2）硬件組態（3）組態S7-1200PLC的名稱及分配IP地址（4）組態G120變頻器的名稱及分配IP地址（5）組態G120變頻器的報文5.1.42、配置G120變頻器3、修改G120變頻器參數4、控制字地址5、程序編寫6、下載調試S7-1200PLC與G120變頻器的PROFINET通信5.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信G120變頻器與S7-200SMARTPLC通過以太網通信的組態步驟如下。1、添加GSDML文件以下鏈接中提供了不同版本控制單元的GSDML文件下載，請根據所使用的控制單元下載相應版本的GSDML文件。控制單元CU230P-2PN，CU240E-2PN,CU250S-2PNGSDML文件下載地址：/CN/view/en/26641490。控制單元G120CGSDML文件下載地址：/CN/view/en/60602080。控制單元G120DGSDML文件下載地址：/CN/view/en/60592893。5.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信G120變頻器與S7-200SMARTPLC通過以太網通信的組態步驟如下。1、添加GSDML文件13245.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信2、查找PROFINET設備1235.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信3、設置PROFINET參數（1）查看CPU的IP地址5.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信3、設置PROFINET參數（2）配置PLC角色及組態以太網端口5.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信（3）添加G120變頻器及更改參數5.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信（4）添加通信報文2135.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信4、編寫程序5.1.5S7-200SMARTPLC與G120變頻器的PROFINET通信5、變頻器參數設置變頻器參數設定值單位說

明p00101/0－先設置1設置0p00155－接口宏7，現場總線，帶有數據組切換p0304380V電動機的額定電壓p03050.3A電動機的額定電流p03070.37kW電動機的額定功率p031050.00Hz電動機的額定頻率p03111430r/min電動機的額定轉速p09221－1報文（當p0015為7時，此參數默認值為1），PZD-2/2p8920g120－設置PROFINET站名稱p8921－設置PROFINET站的IP地址p8923－設置PROFINET站的子網掩碼5.2案例9基于PROFINET通信的電動機運行控制講授內容5.2.1任務導入5.2.2任務實施5.2.3任務拓展5.2.1任務引入本案例要求通過PROFINET網絡控制電動機的運行要求：若按下正向啟動按鈕SB1，由G120變頻器驅動的電動機正向運行且正向運行指示燈HL1亮，運行速度為500rpm；若按下反向啟動按鈕SB2，電動機反向運行且反向運行指示燈HL2亮，運行速度為300rpm。按下停止按鈕SB3時，電動機停止。5.2.2任務實施1、原理圖繪制（1）I/O地址分配輸

入輸

出元

件輸入繼電器作

用元

件輸出繼電器作

用按鈕SB1I0.0電動機正向啟動指示燈HL1Q0.0正向運行指示按鈕SB2I0.1電動機反向啟動指示燈HL2Q0.1反向運行指示按鈕SB3I0.2電動機停止

（2）控制原理圖5.2.2任務實施2、參數設置本項目中使用現場總線控制電動機的運行，在此選擇預定義宏參數p0015為7，電動機的相關參數務必與電動機的銘牌數據一致。3、硬件組態新建一個基于PROFINET網絡的電動機運行控制項目，打開編程軟件，添加S7-1200PLC的CPU1214C模塊。網絡組態可參考5.1.4節進行。5.2.2任務實施4、軟件編程5.2.2任務實施5、硬件連接請讀者參照基于PROFINET網絡的電動機運行控制原理圖進行線路連接，連接后再經檢查或測量確認連接無誤后方可進入下一實施環節。6、程序下載選擇設備PLC_1，將基于PROFINET網絡的電動機運行控制項目下載到PLC中。7、系統調試硬件連接、參數設置和項目下載好后，打開OB1組織塊，啟動程序狀態監控功能。首先按下停止按鈕SB3，然后按下正向啟動按鈕SB1，觀察電動機是否正向啟動并運行于500rpm？正向運行指示燈HL1是否點亮？按下停止按鈕SB3，再按下反向啟動按鈕SB2，觀察電動機是否反向啟動并運行于300rpm？反向運行指示燈HL2是否點亮（反向運行控制字為16#0C7F）？如上述調試現象符合項目控制要求，則本案例任務完成。5.2.3任務拓展拓展任務要求同案例9，在此，還要求按下停止按鈕時，先運行于150rpm5秒后，再停止運行。5.3

PROFIBUS網絡通信講授內容5.3.1PROFIBUS通信簡介5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信5.3.1PROFIBUS通信簡介PROFIBUS是西門子的現場總線通信協議，也是IEC61158國際標準中的現場總線標準之一。現場總線PROFIBUS滿足了生產過程現場級數據可存取的要求，一方面它覆蓋了傳感器/執行器領域的通信要求，另一方面又具有單元級領域所有網絡級通信功能。特別在“分散I/O”領域，由于有大量的、種類齊全、可連接的現場總線可供選用，因此，PROFIBUS已成為國際公認的標準。

從用戶的角度看，PROFIBUS提供三種通道協議類型：PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA，其中PROFIBUS-DP應用最廣泛，因此，本節主要介紹西門子S7系列PLC與G120變頻器之間的PROFIBUS-DP通信。5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信【例5-3】用一臺西門子S7-1200PLC通過PROFIBUS-DP通信方式對G120變頻器進行控制，實現對一臺電動機的起停及無級調速控制。電動機的額定參數為：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉速1430rpm、額定頻率50Hz。1、軟硬件配置1）1套TIAPortalV16和StartdriveV16軟件；2）1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2DP；3）1臺CPU1214C和CM1243-5；4）1根帶有PROFIBUS-DP連接器的通信線（或屏蔽雙絞線）；5）1臺電動機；6）1臺裝有上述兩軟件的計算機。5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信2、硬件連接S7-1200PLC左側增加一塊通信模塊CM1243-5，通信模塊CM1243-5與G120之間通過兩端帶有連接器的PROFIBUS-DP電纜相連接，將變頻器的終端電阻都置為ON位置（后續章節相同）5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信3、硬件組態1）創建項目2）添加新設備5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信3）配置PROFIBUS接口5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信4）安裝GSD文件一般當TIAPortal軟件中沒有安裝GSD（GenericStationDescription，通用站點描述）文件時，將無法組態G120變頻器，因此在組態變頻器之前，需要安裝GSD文件。如果用戶沒有G120變頻器的GSD文件，可到西門子官方網站下載。控制單元CU230P-2DP、CU240x-2DP、CU250S-2DPGSD文件下載地址：/CN/view/en/23450835；控制單元G120CGSD文件下載地址/CN/view/en/60292416；控制單元G120DGSD文件下載地址/CN/view/en/60292521。5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信4）安裝GSD文件5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信4）安裝GSD文件5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信5）配置G120變頻器5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信6）配置通信報文5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信4、設置G120變頻器參數變頻器參數設定值單位說明p00101/0－先設置1設置0p00154－接口宏4（352號報文）p0304380V電動機的額定電壓p03050.3A電動機的額定電流p03070.37kW電動機的額定功率p031050.00Hz電動機的額定頻率p03111430r/min電動機的額定轉速p09183－DP地址p0922352－352報文（當p0015為4時，此參數默認值為352）1）變頻器的參數設置5.3.2S7-1200PLC與G120變頻器的PROFIBUS-DP通信2）G120變頻器的PROFIBUS站地址的設置G120變頻器的PROFIBUS站地址除了要在參中設置外，還要在變頻器面板上設定。

如果將DIP撥碼開關的Bit0和Bit2撥至“ON”處，其他位處在“OFF”處，則站地址為：0+0+0+0+4+0+1=5在此將DIP撥碼開關的Bit0和Bit1撥至“ON”處，其他位處在“OFF”處，即該G120變頻器的站地址為3（此地址應與變頻器的參數p0198中設置的地址一致）。5.4

USS網絡通信講授內容5.4.1USS通信簡介5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信5.4.1USS通信簡介西門子公司的變頻器都有一個串行通信接口，采用RS-485半雙工通信方式，以USS（UniversalSerialInterfaceProtocol，通用串行接口協議）通信協議作為現場監控和調試協議，其設計標準適用于工業環境的應用對象。USS協議是主從結構的協議，規定了在USS總線上可以有一個主站和最多30個從站，總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數中設置），主站依靠它識別每個從站，每個從站也只能對主站發來的報文做出響應并回送報文，從站之間不能直接進行數據通信。另外，還有一種廣播通信方式，主站可以同時給所有從站發送報文，從站接收到報文后做出相應回應，當然也可不回送報文。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信【5-5】用一臺西門子S7-1200PLC通過USS通信方式對G120變頻器進行控制，實現對一臺電動機的啟停及無級調速控制。電動機的額定參數為：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉速1430rpm、額定頻率50Hz。1、USS通信指令（1）USS_PORT5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信USS_PORT指令參數意義如下：1）PORT：USS通信端口標識符，為常數，可在PLC的默認變量表的“系統常量”選項卡中引用。2）BAUD：USS通信波特率。常用波特率有4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s、57600bit/s、115200bit/s等。3）USS_DB：USS_DRIVE指令的背景數據塊。4）ERROR：輸出錯誤，0-無錯誤，1-有錯誤。在發生錯誤時，ERROR置位為TRUE，同時在STATUS輸出端輸出相應的錯誤代碼。5）STATUS：掃描或初始化的狀態。使用USS_PORT指令要注意：波特率和奇偶校驗必須與變頻器和串行通信模塊硬件組態一致。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRVUSS_DRV指令參數意義如下：1）RUN：驅動器起始位：如果該輸入為TRUE，則該輸入使驅動器能以預設的速度運行。注意：RUN的有效信號是高電平且一直接通，而不是脈沖信號。2）OFF2：電氣停止位，如果該輸入為FLASE，則該位會導致驅動器逐漸停止而不使用制動裝置，即自由停車。3）OFF3：快速停止位，如果該輸入為FLASE，則該位會通過制動驅動器來使其快速停止，即OFF3為高電平時（TRUE）是自由停車，低電平則通過制動快速停車。4）F_ACK：故障應答位，該位將復位驅動器上的故障位。故障清除后該位置位，以通知驅動器不必再指示上一個故障。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRV5）DIR：旋轉方向控制位，如果該輸入為TRUE，電動機旋轉方向為正向（當SPEED_SP為正數時）。6）DRIVE：驅動器的USS站地址，有效范圍為驅動器1～16。7）PZD_LEN：PDZ字長，有效值為2、4、6或8個字。默認值為2。8）SPEED_SP：速度設定值，用頻率的百分比表示。正值表示正向。9）CTRL3：控制字3，寫入驅動器上用戶組態的參數中的值。用戶必須在驅動器上組態這個值。10）CTRL8：控制字8，寫入驅動器上用戶組態的參數中的值。用戶必須在驅動器上組態這個值。11）NDR：新數據就緒位，如果該位為TRUE，則該位表明輸出中包含來自新通信請求的數據。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRV12）ERROR：出現故障，如果該位為TRUE，則表示發生了錯誤并且STATUS輸出有效。發生錯誤時所有其它輸出都復位為零。僅在“USS_PORT”指令的ERROR和STATUS輸出中報告通信錯誤。13）STATUS：掃描或初始化的狀態。14）RUN_EN：啟用運行位，該位指示驅動器是否正在運行。15）D_DIR：驅動器運行方向位，該位指示驅動器是否正向運行。16）INHIBIT：變頻器禁止位標志。17）FAULT：變頻器故障，該位表明驅動器已記錄一個故障。用戶必須清除該故障并置位F_ACK位以清除該位。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_DRV18）SPEED：變頻器當前速度（驅動器狀態字2的標定值），用百分比表示。19）STATUS1：驅動器狀態字1，該值包含驅動器的固定狀態位。20）STATUS8：驅動器狀態字8，該值包含驅動器的固定狀態位。使用USS_DRV指令時需要注意：RUN的有效信號是高電平一直接通，而不是脈沖信號。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（3）USS_RPMUSS_RPM指令參數意義如下：1）REQ：讀取參數請求。2）DRIVE：變頻器的USS地址，有效范圍為驅動器1～16。3）PARAM：變頻器的參數代碼，對于SINAMICSG120變頻器，此參數的范圍為1～1999。4）INDEX：變頻器的參數索引代碼，這是一個16位的值，其中最低有效字節是范圍0～255內的實際索引值。5）USS_DB：指定變頻器進行USS通信的數據塊，是調用USS_DRV指令時產生的背景數據塊。6）DONE：讀取參數完成。7）ERROR：讀取參數錯誤。8）STATUS：讀取參數狀態代碼。9）VALUE：所讀取參數的值。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信（4）USS_WPMUSS_WPM指令參數意義如下：1）REQ：設置參數請求。2）DRIVE：變頻器的USS地址，有效范圍為驅動器1～16。3）PARAM：變頻器的參數代碼，對于SINAMICSG120變頻器，此參數的范圍為1～1999。4）INDEX：變頻器的參數索引代碼，這是一個16位的值，其中最低有效字節是范圍0～255內的實際索引值。5）EEPROM：把參數存儲到變頻器的EEPROM。6）VALUE：所設置參數的值。7）USS_DB：指定變頻器進行USS通信的數據塊，是調用USS_DRV指令時產生的背景數據塊。8）DONE：設置參數完成。9）ERROR：設置參數錯誤。10）STATUS：讀取參數狀態代碼。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信2、軟硬件配置1）1套TIAPortalV16和StartdriveV16軟件；2）1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2；3）1臺CPU1214C和CM1241（RS485）；4）1根屏蔽雙絞線；5）1臺電動機；6）1臺裝有上述兩軟件的計算機。3、硬件連接S7-1200PLC左側增加一塊通信模塊CM1241，通信模塊CM1241與G120之間通過只有一端帶有連接器頭的雙絞線電纜相連接。5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信4、硬件組態1）創建項目2）添加新設備5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信3）配置CM1241（RS485）串口5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信5、設置G120變頻器參數變頻器參數設定值單位說

明p00101/0－先設置1設置0p001521－接口宏21p0304380V電動機的額定電壓p03050.3A電動機的額定電流p03070.37kW電動機的額定功率p031050.00Hz電動機的額定頻率p03111430r/min電動機的額定轉速p20206－USS通信波特率，6為9600bit/sp20212－USS地址p20222－USS通信PZD長度，默認值為2p20234－USS通信PKW長度，默認值為127（此參數根據需要設置）p20301－1為USS通信協議p20310－無校驗p2040100ms總線監控時間5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信6、編寫程序1）循環中斷程序5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信設置通信接口參數程序5.4.2S7-1200PLC與G120變頻器的USS通信2）主程序5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信【5-6】用一臺西門子S7-200SMARTPLC通過USS通信方式對G120變頻器進行控制，實現對一臺電動機的啟停及無級調速控制。電動機的額定參數為：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉速1430rpm、額定頻率50Hz。1、USS通信指令（1）USS_INIT指令輸入/輸出數據類型操

作

數Mode、PortByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常數Baud、ActiveDwordID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、*VD、*LD、*AC、常數DoneBoolI、Q、V、M、SM、S、L、T、CErrorByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信1）僅限為每次通信狀態執行一次USS_INIT指令。使用邊沿檢測指令，以脈沖方式打開EN輸入。要改動初始化參數，可執行一條新的USS_INIT指令。2）“Mode”為輸入數值選擇通信協議：輸入值1將端口分配給USS協議，并啟用該協議；輸入值0將端口分配給PPI，并禁止USS協議。3）“Baud”為USS通信波特率，此參數要和變頻器的參數設置一致，波特率的允許值為1

200、2

400、4

800、9

600、19

200、38

400、57

600或115200bit/s。4）設置物理通信端口（0=CPU中集成的RS485，1=可選CM01信號板上的RS485或RS232）。5）“Done”為初始化完成標志，即當USS_INIT指令完成后接通。6）“Error”為初始化錯誤代碼。7）“Active”表示啟動變頻器，表示網絡上哪些USS從站要被主站訪問，即在主站的輪詢表中啟動。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信USS_INIT指令只用一個32位的雙字來映像USS從站有效地址表，Active的無符號整數值就是它在指令輸入端口的取值，如下表。位

號MSB313029

28…04030201LSB00對應從站地址313029

28…0403020100從站啟動標志000

0…00100取十六進制無符號數004Active=16#000000045.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令USS_CTRL指令用于控制處于啟動狀態的變頻器，每臺變頻器只能使用一條該指令。輸入/輸出數據類型操

作

數RUN、OFF2、OFF3、F_ACK、DIR、Resp_R、Run_EN、D_Dir、Inhibit、FaultBoolI、Q、V、M、SM、S、L、T、CDrive、TypeByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常數ErrorByteIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC、常數StatusWordIW、QW、VW、MW、SMW、SW、LW、AC、T、C、AQW、*VD、*LD、*ACSpeed_SPRealID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、*VD、*LD、*AC、常數SpeedRealIB、QB、VB、MB、SMB、SB、LB、AC、*VD、*LD、*AC5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令1）USS_CTRL指令用于控制Active（啟動）變頻器。USS_CTRL指令將選擇的命令放在通信緩沖區中，然后送至編址的變頻器Drive（變頻器地址）參數，條件是已在USS_INIT指令的Active（啟動）參數中選擇該變頻器。2）僅限為每臺變頻器指定一條USS_CTRL指令。3）某些變頻器僅將速度作為正值報告。如果速度為負值，變頻器將速度作為正值報告，但逆轉D_Dir（方向）位。4）EN位必須為ON，才能啟用USS_CTRL指令。該指令應當始終啟用（可使用SM0.0）。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令5）RUN表示變頻器是ON還是OFF。當RUN（運行）位為ON時，變頻器收到一條命令，按指定的速度和方向開始運行。為了使變頻器運行，必須滿足以下條件：①Drive（變頻器地址）在USS_CTRL中必須被選為Active（啟動）。②OFF2和OFF3必須被設為0。③Fault（故障）和Inhibit（禁止）必須為0。6）當RUN為OFF時，會向變頻器發出一條命令，將速度降低，直至電動機停止。OFF2位用于允許變頻器自由降速至停止。OFF3用于命令變頻器迅速停止。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令7）Resp_R（收到應答）位確認從變頻器收到應答。對所有的啟動變頻器進行輪詢，查找最新變頻器狀態信息。每次S7-200SMART從變頻器收到應答時，Resp_R位均會打開，進行一次掃描，所有數值均被更新。8）F_ACK（故障確認）位用于確認變頻器中的故障。當從0變為1時，變頻器清除故障。9）DIR（方向）位（“0/1”）用來控制電動機轉動方向。10）Drive（變頻器地址）輸入的是MicroMaster變頻器的地址，向該地址發送USS_CTRL命令，有效地址為0～31。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令11）Type（變頻器類型）輸入選擇變頻器類型。將MicroMaster3（或更早版本）變頻器的類型設為0，將MicroMaster4或SINAMICSG110、G120變頻器的類型設為1。12）Speed_SP（速度設定值）必須是一個實數，給出的數值是變頻器的頻率范圍百分比還是絕對的頻率值取決于變頻器中的參數設置（如G120的p2009）。如為全速的百分比，則范圍為-200.0%～200.0%，Speed_SP的負值會使變頻器反向旋轉。13）Fault表示故障位的狀態（0

=

無錯誤，1

=

有錯誤），變頻器顯示故障代碼（有關變頻器信息，請參閱用戶手冊）。要清除故障位，需糾正引起故障的原因，并接通F_ACK位。14）Inhibit表示變頻器上的禁止位狀態（0

=

不禁止，1

=

禁止）。要清除禁止位，Fault位必須為OFF，RUN、OFF2和OFF3輸入也必須為OFF。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信（2）USS_CTRL指令15）D_Dir（運行方向回饋）表示變頻器的旋轉方向。16）Run_EN（運行模式回饋）表示變頻器是在運行（1）還是停止（0）。17）Speed（速度回饋）是變頻器返回的實際運轉速度值。若以全速百分比表示的變頻器速度，其范圍為-200.0%～200.0%。18）Status是變頻器返回的狀態字原始數值，MicroMaster4的標準狀態字各數據位的含義如圖5-57所示。19）Error是一個包含對變頻器最新通信請求結果的錯誤字節。USS指令執行錯誤主要定義了可能因執行指令而導致的錯誤條件。20）Resp_R（收到的響應）位確認來自變頻器的響應。對所有的啟動變頻器都要輪詢最新的變頻器狀態信息。每次S7-200SMARTPLC接收到來自變頻器的響應時，Resp_R位就會接通一次掃描并更新一次所有相應的值。5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信2、軟硬件配置1）1套STEP7-MicroWINSMART軟件；2）1臺S7-200SMARTPLC；3）1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2；4）1根屏蔽雙絞線；5）1臺電動機；6）1臺裝有上述編程軟件的計算機。3、硬件連接5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信4、創建項目并更改設備類型1）創建項目2）更改設備類型5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信5、編寫程序6、分配庫存儲區，編譯，下載5.4.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的USS通信7、設置G120變頻器參數變頻器參數設定值單位說

明p00101/0－先設置1設置0p001521－接口宏21p0304380V電動機的額定電壓p03050.3A電動機的額定電流p03070.37kW電動機的額定功率p031050.00Hz電動機的額定頻率p03111430r/min電動機的額定轉速p20206－USS通信波特率，6為9600bit/sp20213－USS地址（若通過變頻器面板上的DIP撥碼開關進行設置，此參數可省略）p20301－1為USS通信協議p20400ms總線監控時間，設置為0表示不監控5.5

MODBUS網絡通信講授內容5.5.1MODBUS通信簡介5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信5.5.3S7-200SMARTPLC與G120變頻器的MODBUS通信5.5.1MODBUS通信簡介1、Modbus協議介紹Modbus是MODICON公司于1979年開發的一種通信協議，是一種工業現場總線協議標準。Modbus協議是一項應用層報文傳輸協議，包括ModbusASCII、ModbusRTU和ModbusTCP三種報文類型。標準的Modbus協議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網口。Modbus串行通信采用Master/Slave（主/從）方式通信，是請求/應答機制的通信協議。2、ModbusRTU的報文格式Modbus在串行通信時，比較常用ModbusRTU，它采用循環冗余校驗（CRC）來保證報文的正確性。兩條報文之間至少有3.5個字符傳輸時間的空閑間隔。ModbusRTU報文格式如下圖所示，包括1個起始位、8位數據位、1個校驗位和1個停止位。5.5.1MODBUS通信簡介5.5.13、Modbus的功能碼SINAMICSG120變頻器目前支持的功能碼為FC03（讀單個或多個寄存器）和FC06（寫單個寄存器）。MODBUS通信簡介5.5.14、Modbus的地址（寄存器）Modbus地址通常是包含數據類型和偏移量的5個字符值。第一個字符確定數據類型，后面四個字符選擇數據類型內的正確數值。PLC等對G120/S120變頻器的訪問是通過訪問相應的寄存器（地址）實現的。這些寄存器是變頻器廠家依據Modbus定義的。如寄存器40345代表G120變頻器的實際電流值。G120變頻器常用的寄存器（地址）如下。MODBUS通信簡介5.5.1MODBUS通信簡介5.5.1MODBUS通信簡介5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信【例5-7】用一臺西門子S7-1200PLC通過Modbus通信方式對G120變頻器進行控制，實現對一臺變頻器所驅動的電動機控制（包括啟停、正反轉控制、轉速給定等）。電動機的額定參數：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉速1430rpm、額定頻率50Hz。1、軟硬件配置1）1套TIAPortalV16和StartdriveV16軟件；2）1臺G120變頻器控制單元為CU240E-2；3）1臺CPU1214C和CM1241（RS422/RS485）或CM1241（RS485）；4）1根屏蔽雙絞線；5）1臺電動機；6）1臺裝有上述兩軟件的計算機5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信2、硬件連接S7-1200PLC與G120之間通過只有一端帶有連接器頭的雙絞線電纜相連接。5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信3、硬件組態1）創建項目2）添加新設備5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信3）配置CM1241（RS422/485）串口5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信4、設置G120變頻器參數變頻器參數設定值單位說

明p00101/0－先設置1設置0p001521－接口宏21（Modbus通信也是接口宏21）p0304380V電動機的額定電壓p03050.3A電動機的額定電流p03070.37kW電動機的額定功率p031050.00Hz電動機的額定頻率p03111430r/min電動機的額定轉速p20206－Modbus通信波特率，6為9600bit/sp20212－Modbus地址p20222－Modbus通信PZD長度，默認值為2p20302－2為Modbus通信協議p20310－無校驗（1為奇校驗，2為偶校驗）p20401000ms總線監控時間（可以設置此值的上限值，或設置為0不監控）5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信5、通信指令（1）MB_COMM_LOAD指令說明如下：1）REQ：在上升執行指令。2）PORT：硬件標識符。3）BAUD：波特率選擇。4）PARITY：奇偶校驗選擇。0—無，1—奇校驗，2—偶檢驗。5）MB_DB：MB_MASTER或MB_SLAVE指令的背景數據塊的引用。6）DONE：指令的執行已完成，且為無錯。7）ERROR：是否出錯。0—無錯誤，1—有錯誤，在STATUS中輸出錯誤代碼。8）STATUS：錯誤代碼。使用MB_COMM_LOAD指令時注意：波特率和奇偶校驗必須與變頻器和串行通信模塊硬件組態一致。通常運行一次即可，但波特率等修改后，需要再次運行。當PROFINET或PROFIBUS分布式I/O機架上的串行通信模塊與設備進行MODBUS通信時，需要循環調用此指令。5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信（2）MB_MASTER指令說明如下：1）REQ：請求輸入。0—無請示，1—請求將數據發送到從站。2）MB_ADDR：Modbus站地址。3）MODE：模式選擇，指定請示類型。0—讀取，1—寫入（具體在相關手冊或系統幫助信息）。4）DATA_ADDR：從站中數據的寄存器地址。5）DATA_LEN：數據長度。如果是寫入模式，數據長度只能設置為1。6）DATA_PTR：從站寄存器對應的讀取到的數據或向其寫入的數據。7）DONE：0—事務未完成，1—事務完成且無任何錯誤。8）BUSY：0—當前沒有事務在處理中，1—事務正在處理中。9）ERROR：是否出錯。0—無錯誤，1—有錯誤，在STATUS中輸出錯誤代碼。10）STATUS：錯誤代碼。5.5.2S7-1200PLC與G120變頻器的MODBUS通信6、編寫程序5.5.3【例5-8】用一臺西門子S7-200SMARTPLC通過Modbus通信方式對G120變頻器進行控制，實現對一臺變頻器所驅動的電動機控制（包括啟停、轉速給定、上升和下降時間的讀寫等）。電動機的額定參數：額定功率0.37kW、額定電壓380V、額定電流0.3A、額定轉速1430rpm、額定頻率50Hz。通信