任务5.4 S7-200系列PLC与变频器的通信
（1）了解S7-200 PLC与变频器的联机方式。
（2）熟悉S7-200 PLC的通信端口设置为USS的方式。
（3）掌握MM4系列变频器的相关参数，使其能够通过USS协议与S7-200 PLC建立通信连接。
（4）能够熟练使用S7-200 PLC的USS指令（USS_INT、USS_CTRL、USS_RPM_x、USS_WPM_x），编写设备调试程序，实现用S7-200 PLC的通信端口控制变频器的运行、停止、改变输出频率等目的。
（5）能运用S7-200 PLC与一台西门子MM440变频器建立USS通信连接，并用S7-200 PLC的USS指令库编写USS通信程序；能够对变频器进行启动及停止控制，并读出或写入变频器参数。
传统的PLC与变频器之间的接口是依靠PLC的数字量输出来控制变频器的启停，依靠PLC的模拟量输出来控制变频器的速度给定，这样做存在以下问题：
① 需要控制系统在设计时采用很多硬件，价格昂贵；
② 现场的布线多容易引起躁声和干扰；
③ PLC和变频器之间传输的信息受硬件的限制，交换的信息量很少；
④在变频器的启停控制中由于继电器、接触器等硬件的动作时间有延时，从而影响控制精度；
⑤通常变频器的故障状态由一个接点输出，PLC能得到变频器的故障状态，但不能准确的判断当故障发生时，变频器是何种故障。
1．USS协议简介
USS（Universal Serial Interface Protocol，通用串行接口协议）协议是西门子公司为其变频器所开发的通用通信协议，可以支持变频器与PC或PLC之间的通信连接，是一种基于串行总线进行数据通信的协议。S7-200 PLC可以将其通信端口设置为自由口模式的USS协议，以便实现PLC对变频器的控制。
USS协议是主-从结构协议，规定了在USS总线上可以有一个主站（PLC）和最多31个从站（变频器）；总线上的每个从站都有唯一的标识码（即站地址，在从站参数中设定），主站依靠标识码识别各个从站；每个从站也只对主站发来的报文做出响应并回送报文，从站之间不能直接进行数据通信。另外，还有一种广播通信方式，主站可以同时给所有从站发送报文，从站在接收到报文并做出相应的响应后可不回送报文。
2．常用USS设备
西门子变频器都带有一个RS485通信接口，PLC作为主站，最多允许31个变频器作为通信链路中得从站。USS主站设备包括：S7-200、S7-1200、CPU31xC-PtP、CP 340、CP341、CP440、CP 441等；USS从站设备包括：MM3、MM4、G110、G120、6RA70、6SE70等变频驱动装置及其他第三方支持USS协议的设备。
3．USS指令库
1）初始化指令USS_INIT
2）控制指令USS_CTRL 每台变频器只能使用1条这样的指令。
3）读变频器参数指令USS_RPM_x
该指令包括USS_RPM_W、USS_RPM_D、USS_RPM_R共3条指令，分别用于读取变频器的一个无符号字、一个无符号双字和一个实数类型的参数。
4．USS指令库的使用步骤
为了保证在S7-200 PLC程序中能够使用USS协议指令实现对变频器的控制，必须按以下步骤对USS指令进行编程调用，并建立与变频器的通信连接。
（1）设定USS通信参数：调用USS_INIT启动或改变USS的通信参数，且只需要调用一次即可。在用户程序中每一个被激活的变频器只能用一条USS_CTRL指令，可以使用多条USS_RPM_x或USS_WPM_x指令，但是每次只能激活其中的一条指令。
（2）分配库存储区：在用户程序中调用USS指令后，用鼠标点击指令树中的“程序块”→“库”图标，在弹出的快捷菜单中执行“库存储区”命令，为USS指令库所使用的397个字节V存储区指定起始地址，如图5-71所示。
（3）设置变频器的通信参数：用变频器的操作面板设置变频器的通信参数，使之与用户程序中所用到的波特率和从站地址相一致。
对于MM4系列变频器，使用USS协议时，在将MM4系列变频器接入PLC之前，必须先设置MM4系列变频器的相关参数。
例：采用S7-200 PLC与一台西门子MM4系列变频器建立USS通信连接，并用S7-200 PLC的USS指令库编写USS通信通信程序；能够对变频器进行启动及停止控制，并读出或写入变频器参数。
1．分析控制要求，确定设计思路
用S7-200 PLC的USS指令库编写USS通信程序，方法比较简单，只需按“USS从站初始化（USS_INIT）→USS从站控制（USS_CTRL）→读USS从站参数（USS_RPM_x）→写USS从站参数（USS_WPM_x）”的步骤调用USS指令即可。
2．设置MM440变频器参数
设置变频器相关参数，使变频器工作在远程控制模式（P0700=5）；使用USS通信接口设置变频器频率（P1000=5）；波特率为19.2kbps（P2010.0=7）；变频器的USS从站地址为1（P2011.0=1）；禁止通信超时（P2014.0=0）。
3. S7-200PLC I/O资源分配
4．编写USS通信程序
在主程序（OB1）中使用USS库指令编写S7-200 PLC与MM440变频器的通信程序如图5-72所示。
5．安装配线
按照图5-73进行配线，完成CPU226与MM440的接线。
6．运行调试
（1）在断电状态下，用RS232/PPI电缆连接计算机和CPU226的端口1，然后接通变频器和CPU226的电源。
（2）运行STEP 7 Micro/WIN编程软件，设置通信参数。
（3）编写S7-200 PLC的通信程序，编译并下载程序文件到PLC。
（4）按下启动按钮SB1，观察变频器是否被激活。
（5）分别按下自动停车按钮SB2，快速停车按钮SB3，观察各指示灯变化情况。
（6）分别按下其它变频器的控制按钮，观察变频器状态指示灯变化情况。
（7）利用STEP7 M icro/WIN编程软件的的状态表监视CPU226接收数据缓冲区的数据变化情况。
（8）多次操作，深刻体会PLC与MM440的通信原理。
