西門子PLC模塊CPU224XPCN中央控制單元詳解

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

MCR指令稱為主控復位指令，又名公共串聯觸點的清除指令，用于表示主控區的結束，該指令的操作元件為主控指令的使用次數N（N0～N7）。 如圖12-3所示。當X0接通時，執行MC到MCR的指令，當X0斷開時，累積定時器、計數器、用置位/復位指令驅動的軟元件保持當時的狀態，非累積定時器、計數器、用OUT指令驅動的軟元件變為斷開狀態。

在MC指令內使用MC指令稱為嵌套，在有嵌套結構時，嵌套層數N的編號從N0～N7依次增大。在沒有嵌套結構時，可再次使用N0編制程序，N0的使用次數無限。

西門子S7-1200 PLC在當前的市場中有著廣泛的應用，作為常與變頻器共同使用的PLC，其與西門子MM440 變頻器的USS通信一直在市場上有著非常廣泛的應用。本文將主要介紹如何使用USS通信協議來實現S7-1200與MM440變頻器的通信。

　　1. USS通信介紹

　　1.1. USS協議特點

　　USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅動裝置開發的通信協議。USS 協議的基本特點如下：

　　? 支持多點通信（因而可以應用在 RS 485 等網絡上）

　　? 采用單主站的“主－從"訪問機制

　　? 每個網絡上多可以有 32 個節點（多 31 個從站）

　　? 簡單可靠的報文格式，使數據傳輸靈活高效

　　? 容易實現，成本較低

　　USS 的工作機制是，通信總是由主站發起，USS 主站不斷循環輪詢各個從站，從站根據收到的指令，決定是否以及如何響應。從站永遠不會主動發送數據。從站在以下條件滿足時應答：

　　-- 接收到的主站報文沒有錯誤，并且

　　-- 本從站在接收到主站報文中被尋址

　　上述條件不滿足，或者主站發出的是廣播報文，從站不會做任何響應。對于主站來說，從站必須在接收到主站報文之后的一定時間內發回響應。否則主站將視為出錯。

　　USS 的字符傳輸格式符合 UART 規范，即使用串行異步傳輸方式。USS 在串行數據總線上的字符傳輸幀為 11 位長度，如表1所示：

　　表1：USS字符幀

　　USS 協議的報文簡潔可靠，高效靈活。報文由一連串的字符組成，協議中定義了它們的特

　　定功能，表2所示：

　　表2：USS報文結構

　　每小格代表一個字符（字節）。其中：

　　STX： 起始字符，總是 02 h

　　LGE： 報文長度

　　ADR：從站地址及報文類型

　　BCC： BCC 校驗符

　　凈數據區由 PKW 區和 PZD 區組成，如表3所示：

　　表3：USS凈數據區

　　PKW： 此區域用于讀寫參數值、參數定義或參數描述文本，并可修改和報告參數的改變 。其中：

　　PKE： 參數 ID。包括代表主站指令和從站響應的信息，以及參數號等

　　IND： 參數索引，主要用于與 PKE 配合定位參數

　　PWEm：參數值數據

　　PZD： 此區域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數據?？刂茀蛋丛O定好的固定格式在主、從站之間對應往返。如：

　　PZD1：主站發給從站的控制字/從站返回主站的狀態字

　　PZD2： 主站發給從站的給定/從站返回主站的實際反饋

　　根據傳輸的數據類型和驅動裝置的不同，PKW 和 PZD 區的數據長度都不是固定的，它們可以靈活改變以適應具體的需要。但是，在用于與控制器通信的自動控制任務時，網絡上的所有節點都要按相同的設定工作，并且在整個工作過程中不能隨意改變。

　　注意：

　　對于不同的驅動裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長度可以按一定規律定義。 一旦確定就不能在運行中隨意改變 ；

　　PKW 可以訪問所有對 USS 通信開放的參數；而 PZD 僅能訪問特定的控制和過程數據；

　　PKW 在許多驅動裝置中是作為后臺任務處理，因此 PZD 的實時性要比 PKW 好。

　　1.2. S7-1200 USS通信簡介

　　CM 1241 RS485 模塊通過 RS485 端口與MM440進行通信。 可使用 USS 庫控制MM440和讀/寫MM440參數。該庫提供 1 個 FB 和 3 個 FC 來支持 USS 協議。 每個 CM1241 RS485 通信模塊多支持 16 個MM440。連接到一個 CM 1241 RS485 的所有MM440（多 16 個）是同一 USS 網絡的一部分。連接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 網絡的一部分。 因為 S7-1200多支持三個 CM 1241 RS485 設備，所以用戶多可建立三個 USS 網絡，每個網絡多 16 個MM440，總共支持 48 個 USS MM440。各 USS 網絡使用各自的數據塊進行管理（使用三個 CM 1241 RS485 設備建立三個 USS網絡需要三個數據塊）。 同一USS 網絡相關的所有指令必須共享該數據塊。 這包括用于控制網絡上所有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通信協議通過通信模塊CM1241 RS485來實現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