1.USS协议简介

USS（Universal Serial Interface Protocol，通用串行接口协议）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。S7-1200 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。

USS协议的波特率最高可达187.5kbps，通信字符格式为1位起始位、1位停止位、1位偶校验位和8位数据位。

USS通信的刷新周期与PLC的扫描周期是不同步的，一般完成一次USS通信需要几个PLC扫描周期，通信时间和链路上变频器的台数、波特率和扫描周期有关。例如，如果通信的波特率设定为19.2kbps，3台变频器，经实际调试检测通信时间大约为50ms。

2.USS指令

S7-1200 PLC提供的USS协议库包含变频器通信的指令USS_DRV、USS_PORT、USS_RPM和USS_WPM，可以通过这些指令来控制变频器、读写变频器的参数。USS协议只能用于CM1241 RS485通信模块，不能用于CMI241 R232通信模块。每个CM1241 RS485通信模块最多只能与16个变频器通信。

（1）USS_DRV指令。

通过创建消息请求和解释从变频器的响应信息来与变频器交换数据。每个变频器要使用一个单独的功能块，但在同一USS网络中必须使用同一个背景数据块。背景数据块中包含一个USS网络中所有变频器的临时存储区和缓冲区。USS_DRV功能块的输入对应变频器的状态，输出对应对变频器的控制。USS_DRV指令的参数含义如表10.6所示。

表10.6　USS_DRV指令的参数含义

（2）USS_PORT指令。

USS_PORT指令用于处理USS网络上的通信。在程序中每个USS网络仅使用一个USS_PORT指令。每次执行USS_PORT指令仅处理与一个变频器的数据交换，所以必须频繁执行USS_PORT指令以防止变频器通信超时。USS_PORT通常在一个延时中断OB中调用以防止变频器通信超时，并给USS_DRV提供新的USS数据。USS_PORT指令的参数含义如表10.7所示。

表10.7　USS_PORTV指令的参数含义

（3）USS_RPM指令。

USS_RPM指令从变频器读取一个参数的值，必须在OB1中调用。USS_RPM指令的参数含义如表10.8所示。

表10.8　USS_RPM指令的参数含义(www.daowen.com)

（4）USS_WPM指令。

USS_WPM指令从更改变频器某一个参数的值，必须在OB1中调用。USS_WPM指令的参数含义如表10.9所示。

表10.9　USS_WPM指令的参数含义

3.应用举例

通过USS电缆连接MM440变频器和S7-1200 PLC，实现二者的USS通信。

（1）MM440参数设置。

假定已完成了变频器的基本参数设置和调试（如电动机参数辨识等），下面只涉及与USS通信相关的参数。与S7-1200 PLC实现USS通信时，需要设置的主要有“控制源”和“设定源”两组参数。要设置此类参数，需要“专家”级参数访问级别，即要将P003设置为3，将控制源参数P0700设置为5，表示变频器从端子（COM Link）的USS接口接受控制信号。此参数有分组，此处仅设置第一组，即P0700.0=5。设定源参数P1000O=5，表示变频器从端子（COM Link）的USS接口接受设定值。P2009参数决定是否对COM Link上的USS通信设定值规格化，即设定值是以运转频率的百分比形式表示还是绝对频率值。若设定P2009=0，则对USS通信设定值进行不规格化，即设定为MM440中的频率设定范围的百分比形式；若设定P2009=1，则对USS通信设定值进行规格化，即设定值为绝对的频率数值。

P2010参数用于设置COM Link上的USS波特率，P2010=6表示波特率为9600。

P2012设置为2，即USSPZD区长度为2B。

P2013设置为127，即USSPKW区的长度可变。

P2014参数设置COM Link上的USS通信控制信号中断超时时间，单位为ms，如设置为0，则不进行此端口上的超时检查。

P0971=1将上述参数保存，如MM440的EEPROM中。

（2）编写程序。

在S7-1200 PLC的OB1中编写程序如图10.17所示。其中，程序段1用来与MM440进行交换数据，从而读取M440的状态以及控制MM44的运行；程序段2用于通过US通信从MM4读取参数；程序段3用于通过USS通信设置MM440的参数。需要注意的是，对读、写参数指令块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。

图10.17　S7-1200 PLC与MM 440变频器的USS通信程序