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1、 1西门子西门子 6SE70 和和 6RA70 系列调速装置如何与系列调速装置如何与 S7-200 系列系列 PLC 进行进行 USS 协议通讯协议通讯 作者：钟声作者：钟声 西门子电气传动有限公司西门子电气传动有限公司 1 引言引言 西门子的 6SE70系列交流调速装置和 6RA70 系列直流调速装置已经在冶金， 造纸，水泥和印刷等众多工业领域中得到了广泛应用。随着工业设备和工业系统的 自动化程度的不断提高，交、直流调速装置不能只作为单独的设备存在，而是应具 备通讯能力，从而能够被很方便的与上位控制系统相连接以形成一个有机的整体。 正因为如此，西门子的 6SE70和 6RA70 这两个系列的
2、调速装置提供了包括 Profibus_DP、USS、CAN和 Simolink等多个通讯接口，为用户将它们通过通讯方 式集成入自己的系统提供了多种可能。然而，面对多种多样的通讯接口，如何选择 似乎又成了一个新的问题。不过，在通讯的数据量不是很大，波特率不是很高的情 况下，基于 USS协议的串口通讯无疑是最经济的选择。本文通过实例分析，对西 门子 6SE70和 6RA70 系列调速装置与 S7-200 系列 PLC 进行 USS 协议通讯的问题 进行了阐述。 2 USS 协议报文结构协议报文结构 USS (Universal Serial Interface Protocol)定义了以主从方式通
3、过串行总 线完成存取过程的通信协议。在 USS 通讯中，通讯是以半双工方式进行传输的。子 站从不主动传输数据。主站根据帧中的地址符对特定的子站进行寻址。各子站之间 是不可能进行信息交换的。 这种通讯方式具有以下的特点： 支持多点链接，如EIA RS 485 硬件或点对点链接如EIA RS 232。 主 从存取方法 单主站系统 最多32 个站(最多31 个子站) 电报长度可变 简单、可靠的电报构成 与PROFIBUS 相似的总线操作模式(DIN 19245 Part 1) 可以被用于启动、维护和自动化 在特定系统中容易实现 下图就是USS协议的报文结构 网络数据 2报文结构中各部分的信息编码如下
4、： STX (报文开始) SCII 码: 02HEX LGE (报文长度) 1个字节，包括报文长度 ADR (地址字节) 1 个字节，包括子站地址和电报形式(二进制码) 网络数据 每个为1 个字节，为独立的工作内容 BCC 1 个字节，块校验标志 由上述的报文结构和信息编码我们可以看出，每个报文以起始标志STX (=02 hex)开始，接下来是长度信息(LGE)和地址字节(ADR)，其后是网络数据，电报由 块校验标志(BCC)终止。 长度信息LGE中的数值并不是指整个报文的长度，而是指以字节为单位的除STX 和LGE外的其他部分的长度。例如，网络数据的长度为12个字节，报文的总长度为 1 +
5、1 + 1 + 12 + 1 = 16 但实际上LGE中的数据并不是16，而是 1 + 12 + 1 = 14 报文结构中的 ADR 定义了该报文寻址的子站和电报形式。 报文结构中的网络数据实际上就定义了传输的数据，我们可以将网络数据划分 为用于过程参数的 PZD 区和用于参数处理的 PKW 区。PKW 区允许主站读取和写入参 数值, 子站以参数变更报告的方式表明参数的变化。PZD 区包含过程控制所需的信 号和量，例如从主站传到子站的控制字和设定值, 以及从子站传送到主站的状态字 和实际值. BCC 实际上就是对整个报文的每一字节进行异或后所得的结果。 33 PKW 数据和 PZD 数据 PK
6、W 数据和 PZD 数据 在下面的图中，我们能清晰的看到网络数据被划分为 PKW 数据区和 PZD 数据 区。 STX LGE ADR 网络数据BCCADR 网络数据BCC网络数据网络数据 3根据特定需求，PKW 区域是可改变的，3 字，4 字或不同字长可以参数化。 当PKW数据区定义为3个字时，结构如下图所示：其结构与定义为4个字时有所不同，不过区别不大，仅在于参数值的长度。 PKE的第0到10位定义了进行操作的参数的参数号。第12到15位包含任务或应答标 志，决定了对参数进行何种操作，其含义如下表所列 举例说明，如果PKW定义为3个字，当在PKE中写入C12F（12F为303的十六进制 表
7、示）时，是要将P303的值改变并存入EEPROM中。 4IND就是指参数的变址，PWE1是参数值。 4 S7-200系列系列PLC进行进行USS通讯的机理通讯的机理 S7-200系列PLC均设置了PORT0口，通常我们利用这个口进行编程。实际 上，这是一个标准的RS485接口，可以进行自由口通讯，通过适当编程使之进行 USS协议通讯是完全可行的。S7-200通讯端口和6SE70和6RA70系列调速装置X300 端口的引脚分配如下图所示： 由上面的表将可以很容易得到用来连接X300和PORT0的电缆的接线。 3-3 8-8 9-9 通过这条电缆将可以建立从X300到PORT0的物理连接。当然，也
8、可以使用西 门子的标准DP总线连接器制作连接电缆。 5 调速装置同调速装置同S7-200系列系列PLC通讯的例子程序通讯的例子程序 在本段中将分析一个通过USS协议由S7-200向6RA70发送数据的程序。在这个 程序中涉及了S7-200的自由口通讯和间接寻址等具体的编程问题，以及特殊存储器 （SM）标志位，相关知识可以从S7-200的系统手册中得到。 下面的程序将向6RA70直流调速装置传送3个字的PKW和2个字的PZD。程序 结构如下： MAIN 主程序：监视用于自由通讯口/PPI通讯切换的RUN/TERM开关。 S7-200 PORT0/PORT1 6SE70/6RA70 X300RS2
9、32RXDBOOTRS232TXD5SBR_0 自由通讯口的初始化程序：首次扫描时设置自由通讯口模式的参 数。 SBR_1 写入数据并调用BCC计算和数据发送程序 SBR_2 BCC计算程序：进行异或计算。 SBR_3 数据发送程序 在程序中涉及到的特殊存储器标志位和地址的含义如下： SM0.0 该位始终为1 SM0.1 该位首次扫描时为1 SM0.7 该位指示CPU工作方式开关的位置（0为TERM位置，1为RUN位 置） SMB30 自由端口控制寄存器 VB99 发送信息的总长度 VB100-VB113 发送缓冲区 AC1-AC3 累加器 到 到 6MAIN LD SM0.1 CALL SB
10、R_0 /首次扫描时初始化自由通讯端口 LD SM0.7 /监测CPU工作方式开关的位置，如果位于RUN位置定 义自由口通讯协议 = SM30.0 LD SM0.0 CALL SBR_1 END SBR_0 MOVB 16#44 , SMB30 /初始化PORT0，19.2KB 每字符8位 偶校验 （波特率要与6RA70X300端口的波特率一致，通 过P783设定） MOVB 16#0E , VB99 /数据总长度为 14， STX+LGE+ADR+6PKW+4PZD+BCC=14 MOVB 16#02 , VB100 /写入STX MOVB 16#0C, VB101 /写入LGE为12，不包
11、括STX和LGE本身占用的 2个字节。 MOVB 16#01 , VB102 /写入ADR，从站站址。也就是说，与装有此程 序的PLC通讯的6RA70直流调速装置的USS地址 应为1（通过P786设定）。 FILL +0 , VW103 , 5 /将用于存放网络数据的区域清空。 CRET SBR_1 MOVW 16#C12F , VW103 /写入PKE，更改P303的值 MOVW 16#0002 , VW105 /更改的值写入P303的变址2 MOVW 16#0400 , VW107 /将P303.002的值改为4.00 MOVW 16#1000 , VW109 /PZD1发送1000 MO
12、VW 16#2000 , VW111 /PZD2发送2000 LD SM0.0 CALL SBR_2 /调用BCC计算程序 CALL SBR_3 /调用发送程序 CRET SBR_2 MOVD &VB101 , AC1 /将VB101的地址写入累加器AC1 MOVD 16#0000000E , AC2 /将STX和LGE的异或结果写入累加器AC2 7FOR AC3 , +1 , +11 /利用循环对整个报文中除BCC外的每一字节做 异或，结果放入AC2中 XORW *AC1 , AC2 INCD AC1 NEXT INCD AC1 /将AC1中的地址再加1，指向BCC MOVB AC2 , *
13、AC1 /将异或结果写入BCC CRET SBR_3 XMT VB99 , 0 /发送报文 CRET 在上面的程序里虽然只进行了数据的发送，但通过这个程序可以比较直观的 了解USS协议的报文结构和与6RA70直流调速装置进行USS协议的基本方法。 6 6SE70和和6RA70进行进行USS协议通讯时的区别协议通讯时的区别 上面的程序与6RA70系列直流调速装置进行通讯时一切正常，但与6SE70系列 交流调速装置通讯时却无法发送成功。这一结果带来了一个问题这两个系列的 调速装置的USS协议通讯存在差异吗？在分析了这两个系列调速装置有关通讯的参 数后发现这种差异确实存在。差异体现在以下两个方面：
14、6RA70的P785.002可以用来定义通讯是否必须在下发第1个PZD的第10 位置1的情况下才能建立。P785.002的默认值为0，也就是说，如果没 有刻意修改过P785.002，第1个PZD的第10位不需置1就能建立通讯。 P785 而在6SE70的参数表中则不存在这样一个参数，因此通讯只有在下发第1个 PZD的第10位置1的情况下才能建立。对应于上面的程序，VW109的第10位必须置 1。 6RA70和6SE70均可定义PKW的个数，但其描述存在区别 6SE70的P702.001 86RA70的P782 实验表明，在与6SE70系列交流调速装置进行USS协议通讯时，如果不发送 PKW，需将P702.001设为0，否则通讯也将出现问题。 在进行通讯时要对上述差异给予足够重视。 7 结束语结束语 USS协议通讯的实现还是比较简单的，当应用在西门子的6RA70系列直流调速 装置和6SE70系列交流调速装置上时，由于不需其他附件，其
