西门子S7-200 USS标准通讯子程序在丹佛斯 VLT变频器上的应用

西门子 S7-200系列变频器是自控市场上有重要地位的PLC,Siemens公司为S7-200PLC专门编写了USS4通讯子程序,用于与Siemens自己的MicroMaster系列变频器通讯。由于USS协议与Danfoss丹佛斯 RS485通讯协议非常相似,所以只要作很小的改动就能使Siemens的USS4通讯子程序实现S7-200 PLC与丹佛斯 FC300、VLT2800、2900,5000系列变频器的通讯控制。

硬件接线:

接线对照表如下:

RS485 P和RS485 N两根通讯线应该使用屏蔽双绞线,屏蔽层在Danfoss变频器侧压接地;如果通讯干扰很厉害,可以将PLC和变频器的RS485通讯口的地连接在一起,常有奇效。

二、USS协议与Danfoss RS485通讯祯格式对照比较:

SIEMENS USS通讯协议完全说明可以从support.automation.siemens.com网站上下载。下面只作简要说明。

1.通讯速率:

  • USS协议的波特率为300,600,1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,76800,93750,115200,187500;
  • S7-200 USS4通讯子程序支持的波特率为1200,2400,4800,9600,19200;
  • 以Danfoss FC300以例, RS485通讯协议支持的波特率为2400,4800,9600,19200,38400,115200;
  • 上海津信建议使用Danfoss的出厂默认值9600 Bd。

2.起始位、数据长度、校验位、停止位:

USS协议的起始位为1位,数据长度为8位,校验为偶校验,停止位为1位,与Danfoss RS485通讯协议的规定完全相同。

USS协议与Danfoss RS485通讯协议报文格式对照比较:

S7-200 USS4通讯子程序支持的USS协议报文格式如下:

首先说明,USS协议的报文框架结构与Danfoss RS485通讯协议的完全相同,下面就其具体定义进行比较:

 1. 起始字符:

USS协议的起始字符为ASCII字符STX (02HEX),与Danfoss RS485通讯协议相同。

 2. 数据长度LGE:

USS协议的数据长度是指LGE后面所跟的字节数,此定义与Danfoss RS485通讯协议相同。

 3. 从站地址ADR:

USS协议的从站地址定义为RS485标准格式,Danfoss RS485通讯协议也支持RS485标准地址格式(Danfoss自定义的专用地址格式就不能用了)。

 4. 校验码BCC:

USS协议的校验码是报文中BCC校验码前面所有字节作“异或”运算的结果,与Danfoss RS485通讯协议的定义相同。

 5. 过程数据区:

虽然USS协议支持n个PCD过程数据字,但是S7-200 USS4子程序只支持2个PCD,因此过程数据区的长度与Danfoss RS485通讯协议的定义相同。

 6. 过程数据区的PCD1:

USS协议定义PCD1为控制字/状态字,与Danfoss RS485通讯协议相同,只是控制字/状态字的位功能定义不同。

 7. 过程数据区的PCD2:

USS协议定义PCD2为主设定值/主实际值,与Danfoss RS485通讯协议相同;Siemens此数据有两种规格化方式,其一为16进制4000HEX对应100%,与Danfoss定义相同;另一种规格化方式为“绝对值”方式,16进制4000HEX为16384,对应163.84Hz,与Danfoss定义不同。

 8. 参数命令数据区的参数特征字PCA:

  • 位0-10,对应参数号的b0-b10位,USS协议的定义与Danfoss的相同。
  • 位11,虽然USS协议中定义为参数变动自发信息,但S7-200 USS4通讯子程序没用到,因此与Danfoss的定义也就相同了,填入0。
  • 位12-15,任务标识表,主机发给从机时:
  • 位12-15,任务标识表,从机应答主机时:
  • S7-200 USS4通讯子程序中用到的任务标识与Danfoss的定义相同。

 9. 参数命令数据区的索引IND:

USS协议将此字的12-15位定义为扩展参数号,单对于Danfoss变频器而言,暂时还用不到扩展参数号,填入0。

其余位USS4通讯子程序中的定义与Danfoss的相同。

10. 参数命令数据区的参数值PVA(PWE):

USS协议主站发送命令时参数值PVA可以为1个字或2个字,而Danfoss RS485通讯协议固定为2个字,这是一个关键差异。接收时,无论单字还是双字PVA,USS4通讯子程序都能正常接收。

USS协议与Danfoss VLT变频器通讯需要做的改动:

综上所述,S7-200 PLC USS4通讯子程序与Danfoss RS485通讯协议其实只有一个地方不兼容:USS4中有的通讯命令报文格式的参数值PVA是单字长度,而Danfoss要求固定长度双字。

为了保持程序的通用性,我们尽量做最小的程序改动。

分析S7-200 USS4通讯子程序,总共由17个子程序构成,其中Danfoss VLT变频器要用的,涉及参数值PVA,并且PVA长度只有单字的子程序其实只有2个:

  1.   USS4_DRV_CTRL,控制字及总线给定子程序
  2.   USS_RPM,读参数子程序

将这2个子程序发送的PVA长度从单字改为双字,就能与Danfoss变频器正常通讯了。而且由于Siemens Micro Master变频器能识别双字PVA,所以改动后的程序不影响S7-200 PLC与SIEMENS变频器之间的通讯。

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