西門子PLC控制器6ES7313-6CG04-0AB0

MC指令稱為主控指令，又名公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接指令，用于表示主控區(qū)的開(kāi)始，該指令的操作元件為Y 、M（不包括特殊輔助繼電器）。

MCR指令稱為主控復(fù)位指令，又名公共串聯(lián)觸點(diǎn)的清除指令，用于表示主控區(qū)的結(jié)束，該指令的操作元件為主控指令的使用次數(shù)N（N0～N7）。 如圖12-3所示。當(dāng)X0接通時(shí)，執(zhí)行MC到MCR的指令，當(dāng)X0斷開(kāi)時(shí)，累積定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、用置位/復(fù)位指令驅(qū)動(dòng)的軟元件保持當(dāng)時(shí)的狀態(tài)，非累積定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、用OUT指令驅(qū)動(dòng)的軟元件變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)。

在MC指令內(nèi)使用MC指令稱為嵌套，在有嵌套結(jié)構(gòu)時(shí)，嵌套層數(shù)N的編號(hào)從N0～N7依次增大。在沒(méi)有嵌套結(jié)構(gòu)時(shí)，可再次使用N0編制程序，N0的使用次數(shù)無(wú)限。

西門子S7-1200 PLC在當(dāng)前的市場(chǎng)中有著廣泛的應(yīng)用，作為常與變頻器共同使用的PLC，其與西門子MM440 變頻器的USS通信一直在市場(chǎng)上有著非常廣泛的應(yīng)用。本文將主要介紹如何使用USS通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)S7-1200與MM440變頻器的通信。

　　1. USS通信介紹

　　1.1. USS協(xié)議特點(diǎn)

　　USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動(dòng)裝置開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議。USS 協(xié)議的基本特點(diǎn)如下：

　　? 支持多點(diǎn)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(wèn)機(jī)制

　　? 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)（多 31 個(gè)從站）

　　? 簡(jiǎn)單可靠的報(bào)文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效

　　? 容易實(shí)現(xiàn)，成本較低

　　USS 的工作機(jī)制是，通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個(gè)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(yuǎn)不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時(shí)應(yīng)答：

　　-- 接收到的主站報(bào)文沒(méi)有錯(cuò)誤，并且

　　-- 本從站在接收到主站報(bào)文中被尋址

　　上述條件不滿足，或者主站發(fā)出的是廣播報(bào)文，從站不會(huì)做任何響應(yīng)。對(duì)于主站來(lái)說(shuō)，從站必須在接收到主站報(bào)文之后的一定時(shí)間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯(cuò)。

　　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(zhǎng)度，如表1所示：

　　表1：USS字符幀

　　USS 協(xié)議的報(bào)文簡(jiǎn)潔可靠，高效靈活。報(bào)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(bào)文結(jié)構(gòu)

　　每小格代表一個(gè)字符（字節(jié)）。其中：

　　STX： 起始字符，總是 02 h

　　LGE： 報(bào)文長(zhǎng)度

　　ADR：從站地址及報(bào)文類型

　　BCC： BCC 校驗(yàn)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(bào)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(hào)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(guò)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(duì)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(shí)際反饋

　　根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動(dòng)裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)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(dòng)控制任務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都要按相同的設(shè)定工作，并且在整個(gè)工作過(guò)程中不能隨意改變。

　　注意：

　　對(duì)于不同的驅(qū)動(dòng)裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長(zhǎng)度可以按一定規(guī)律定義。 一旦確定就不能在運(yùn)行中隨意改變 ；

　　PKW 可以訪問(wèn)所有對(duì) USS 通信開(kāi)放的參數(shù)；而 PZD 僅能訪問(wèn)特定的控制和過(guò)程數(shù)據(jù)；

　　PKW 在許多驅(qū)動(dòng)裝置中是作為后臺(tái)任務(wù)處理，因此 PZD 的實(shí)時(shí)性要比 PKW 好。

　　1.2. S7-1200 USS通信簡(jiǎn)介

　　CM 1241 RS485 模塊通過(guò) RS485 端口與MM440進(jìn)行通信。 可使用 USS 庫(kù)控制MM440和讀/寫MM440參數(shù)。該庫(kù)提供 1 個(gè) FB 和 3 個(gè) FC 來(lái)支持 USS 協(xié)議。 每個(gè) CM1241 RS485 通信模塊多支持 16 個(gè)MM440。連接到一個(gè) CM 1241 RS485 的所有MM440（多 16 個(gè)）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?yàn)?S7-1200多支持三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶多可建立三個(gè) USS 網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)多 16 個(gè)MM440，總共支持 48 個(gè) USS MM440。各 USS 網(wǎng)絡(luò)使用各自的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行管理（使用三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個(gè) USS網(wǎng)絡(luò)需要三個(gè)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(guò)通信模塊CM1241 RS485來(lái)實(shí)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 -1Cspan0 -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(hào) +，此信號(hào)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(hào) -，此信號(hào)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?yàn)镸M 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(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個(gè)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：