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西门子变频器6SL3210-1KE23-2UB1
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1. USS通信介绍
1.1. USS协议特点
? 支持多点通信（因而可以应用在 RS 485 等网络上）
USS 的工作机制是，通信总是由主站发起，USS 主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答：
USS 协议的报文简洁可靠，高效灵活。报文由一连串的字符组成，协议中定义了它们的特
每小格代表一个字符（字节）。其中：
PKW： 此区域用于读写参数值、参数定义或参数描述文本，并可修改和报告参数的改变 。其中：
PZD： 此区域用于在主站和从站之间传递控制和过程数据。控制参数按设定好的固定格式在主、从站之间对应往返。如：
根据传输的数据类型和驱动装置的不同，PKW 和 PZD 区的数据长度都不是固定的，它们可以灵活改变以适应具体的需要。但是，在用于与控制器通信的自动控制任务时，网络上的所有节点都要按相同的设定工作，并且在整个工作过程中不能随意改变。
1.2. S7-1200 USS通信简介
CM 1241 RS485 模块通过 RS485 端口与MM440进行通信。 可使用 USS 库控制MM440和读/写MM440参数。该库提供 1 个 FB 和 3 个 FC 来支持 USS 协议。 每个 CM1241 RS485 通信模块较多支持 16 个MM440。连接到一个 CM 1241 RS485 的所有MM440（较多 16 个）是同一 USS 网络的一部分。连接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 网络的一部分。 因为 S7-1200较多支持三个 CM 1241 RS485 设备，所以用户较多可建立三个 USS 网络，每个网络较多 16 个MM440，总共支持 48 个 USS MM440。各 USS 网络使用各自一的数据块进行管理（使用三个 CM 1241 RS485 设备建立三个 USS网络需要三个数据块）。 同一USS 网络相关的所有指令必须共享该数据块。 这包括用于控制网络上所有MM440的 USS_DRV、USS_PORT、USS_RPM 和USS_WPM 指令。
2.1. 硬件需求
2.2. 接线
因为MM 440 通信口是端子连接，所以 PROFIBUS 电缆不需要网络插头，而是剥出线头直接压在端子上。如果还要连接下一个驱动装置，则两条电缆的同色芯线可以压在同一个端子内。PROFIBUS 电缆的红色芯线应当压入端子 29；绿色芯线应当连接到端子 30，如图1、表4所示。完整接线图如图2所示。
a. 屏蔽/保护接地母排，或可靠的多点接地。此连接对抑制干扰有重要意义。
? 偏置电阻用于在复杂的环境下确保通信线上的电平在总线未被驱动时保持稳定；终端电阻用于吸收网络上的反射信号。一个完善的总线型网络必须在两端接偏置和终端电阻。
问题
当V20变频器出现A0501时该如何解决?
A0501
变频器输出电流限幅，当变频器的输出电流达到r0067参数的数值时，变频器给出A0501报警，r0067的大小受P640（电动机过载倍数）、变频器较大输出电流、电动机和变频器热保护功能影响。当出现A0501报警时，变频器会启动较大电流控制器并保持或降低输出频率来抑制电流继续增大。
常见原因
1.电机负载大，由负载大导致电机电流较大达到了电流限幅值，变频器出现A0501
· 电动机过载
· 大惯量负载加速时间太短需要较大启动转矩的设备的启动过程（包括电动机堵转）
· PID控制，反馈信号受到干扰波动较大，PI参数不合适
· 启动正在旋转的电机
2.变频器过温
· 变频器过载（过温），由变频器过温导致变频器输出能力下降。引起A0501
3.电机参数问题
· 电机参数不准确
常见处理办法
1.由电机负载大引起的A0501请检查以下几点
· 检查电动机是否过载，通过变频器r0027查看电机当前电流是否已经**过电机额定电流
· 如果在大惯量负载加速过程中出现A0501，请适当延长斜坡上升时间P1120
· 需要较大启动转矩的重载应用时，启动出现A0501电机不转，请适当增大电压提升P1310,P 1311,P 1312
· PID控制经常出现A0501，请检查模拟量反馈信号是否受到干扰波动很大，适当增大模拟量信号滤波时间，适当调整PI参数P2280和P2285
· 如果变频器启动本身就在旋转的电机，启动时有可能出现A0501，严重情况可能导致F0001，激活捕捉再启动功能p1200
· 注意：潜水泵、压缩机、罗茨风机不同于普通的供水泵和离心风机,属于重负载应用
2.由变频器过温引起的A0501请检查以下几点
· 变频器的输出电流是否已经**过变频器额定电流
· 变频器工作环境温度是否过高
· 变频器风扇是否工作正常
3.由电机参数问题引起的A0501
· 检查设置的电机铭牌数据与电机接线方式（星接/角接）是否一致
案例集
序号
报警现象描述
可能的故障原因及处理措施
1
V20驱动离心风机，加速过程中出现A0501
原因：风机为大惯量负载，机械特性决定需要长的加速时间P1120
措施：延长斜坡上升时间
2
潜水泵（深井泵），启动、加速过程中出现A0501
原因：潜水泵并不是普通泵类负载， 类似恒转矩负载， 启动转矩要求较大
措施：P1300=0，适当增大电压提升P1310
3
V20驱动罗茨风机，启动过程中出现A0501报警， 频率不能上升。
原因：潜水泵并不是普通泵类负载， 类似恒转矩负载， 启动转矩要求较大
措施：P1300=0，适当增大电压提升P1310
4
V20变频器用于恒压供水，经常出现A0501报警
原因：模拟量反馈信号受干扰波动较大或PI参数设置不合适
措施：排出干扰增加模拟量滤波时间，调整PI参数
5
V20驱动风机、水泵**50Hz运行，出现A0501
原因：变频器**频运行 ，风机泵类负载导致电机轴功率按照3次方关系加大。电机过载。
措施：限制频率上限避免变频器**速运行
6
电动机空载运行报A0501，检查电机良好无机械问题
原因：电机采用角形接法，电机参数按照星形接法输入
措施：正确设置电机参数
注意
以上内容仅作为故障报警排查的指导，不具有**性，导致变频器故障报警的原因很多，情况也较复杂，本文只是对常见的故障报警原因和处理方法进行说明，供参考。
表1. S7-200系统支持的通信协议略表
CPU口0/1
S7-200 CPU上的通信口（Port0，Port1）可以工作在“自由口”模式下。 所谓自由口就是建立在RS-485半双工硬件基础上的串行通信功能，其字节传输格式为：一个起始位、7位或8位数据、一个可选的奇偶校验位、一个停止位。凡支持此格式的通信对象，一般都可以与S7-200通信。在自由口模式下，通信协议完全由通信对象，或者用户决定。
一些通信标准只支持一对一的通信方式；另一些支持网络通信。S7-200支持多种网络通信方式。
网络通信协议要比一对一的通信更为复杂。网络通信对网络中的设备也有一定的要求，通信设备能否完全符合网络通信协议的要求会影响、制约实现整个网络通信的完整功能。考察这些网络通信协议的要求，对于项目的规划、设计、调试具有重要的意义。选用适当的设备可以有目的地利用网络通信要求的特点，做到经济合理。
在用户的实际工作中，上述的制约更多地在使用了非西门子的第三方产品时出现。
S7-200的特点就是支持网络通信。连接到S7-200编程口的设备都可以认为是连接到了S7-200通信网络上。一个典型的例子是安装了编程软件Micro/WIN的计算机，通过编程电缆与CPU通信口相连，这也可以认为是一个通信网络。
通信协议规定了通信设备在网络中的角色，可分为：
安装编程软件Micro/WIN的计算机一定是通信主站；所有的HMI（人机操作界面）也是通信主站；与S7-200通信的S7-300/400往往也作为主站。
只有一个主站，其他通信设备都处于从站通信模式的网络就是单主站网络。单主站网络的例子有：
一个通信网络中，如果有多个通信主站存在，就称为多主站网络。属于多主站网络的情况有：
单主站和多主站网络的状态并不总是不变的。例如一个仅包括一个CPU和一个TD200的单主站网络，如果要与Micro/WIN进行编程通信，它就变成了多主站网络。
并不是所有的设备都支持多主站网络通信！在多主站网络中，主站要轮流控制网络上的通信，这就要求它们有交换令牌的能力。不是所有的设备都有这个能力
S7-200 CPU使用自由口通信模式时，既可以做主站，又可以做从站。如S7-200用USS协议控制西门子驱动装置时是主站；使用Modbus RTU从站指令库时它就是从站。这说明所谓主、从是由通信协议决定的，用户在编制通信协议时自己定义各通信设备在通信活动中的角色。
服务器（Server）与客户端（Client）的关系有些像从站与主站的关系。服务器总是等待客户端发起数据访问。这个概念常常在以太网通信中使用。
一个通信对象是服务器还是客户端取决于它们在通信活动中的具体作用。例如，CP243-1以太网模块既可以配置为服务器等待客户端来访问，也可以配置为客户端访问其他服务器。CP243-1作为服务器时，运行在计算机上的PC Access软件作为客户端通过CP243-1访问CPU的数据；而PC Access软件本身是OPC Server，OPC Client软件（如支持OPC的HMI软件）可以访问它。
CP243-1/CP243-1 IT与S7-300/400的以太网模块一样，既可以做服务器，也可以做客户端；S7-200的OPC Server——PC Access与CP243-1连接时是客户端，同时对上位的监控软件是服务器。
PPI，MPI和PROFIBUS都是基于OSI（开放系统互联）的七层网络结构模型，符合欧洲标准EN50170所定义的PROFIBUS标准，基于令牌的的网络通信协议。这些协议是非同步的（串行的）基于字符的通信协议，字符格式包括一个起始位、8个数据位、一个偶校验位和一个停止位。其通信帧包括特定的起始和结束字符、源和目的站的地址、帧长度和数据校验和。
在波特率一致、各站地址不同的情况下，PPI，MPI和PROFIBUS可以同时在一个网络上运行，并且互不干扰。
这就是说如果一个网络上有S7-300、S7-200，S7-300之间可以通过MPI或PROFIBUS通信，而在同时在同一个网络上的TP170 micro触摸屏可以与一个S7-200 CPU通信。
S7-200 CPU支持6路高速数字量输入（CPU224/226）和两路高速数字量输出（用于PTO/PWM）。
新产品CPU224 XP高速输入中的两路支持更加高的速度。用作单相脉冲输入时，可以达到200KHz；用作双相90°正交脉冲输入时，速度可达100KHz。
CPU224 XP的两路高速数字量输出速率可以达到100KHz。
图中：
除了其他高速输入端子外，CPU224 XP特有的高速输入端子为I0.3、I0.4、I0.5。
具体位置如图1所示。
这些特高速输入端可用作高速计数器输入端，如表1所示：
表1. CPU224 XP高速输入端子与计数器分配
根据上表可以看出：
支持特高速输入的I0.3、I0.4、I0.5可以接受5 - 24VDC信号；它们既可以用于高速脉冲输入，也可以用于普通输入信号。它们与本组输入点（I0.0 - I0.7）一起，
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS 协议的基本特点如下：
? 采用单主站的“主－从”访问机制
? 每个网络上较多可以有 32 个节点（较多 31 个从站）
? 简单可靠的报文格式，使数据传输灵活高效
? 容易实现，成本较低
-- 接收到的主站报文没有错误，并且
-- 本从站在接收到主站报文中被寻址
上述条件不满足，或者主站发出的是广播报文，从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。
USS 的字符传输格式符合 UART 规范，即使用串行异步传输方式。USS 在串行数据总线上的字符传输帧为 11 位长度，如表1所示：
表1：USS字符帧
定功能，表2所示：
表2：USS报文结构
STX： 起始字符，总是 02 h
LGE： 报文长度
ADR：从站地址及报文类型
BCC： BCC 校验符
净数据区由 PKW 区和 PZD 区组成，如表3所示：
表3：USS净数据区
注意：
对于不同的驱动装置和工作模式，PKW 和 PZD 的长度可以按一定规律定义。 一旦确定就不能在运行中随意改变 ；
PKW 可以访问所有对 USS 通信开放的参数；而 PZD 仅能访问特定的控制和过程数据；
PKW 在许多驱动装置中是作为后台任务处理，因此 PZD 的实时性要比 PKW 好。
2. 硬件需求及接线
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与MM440变频器的通信。
本例中使用的PLC硬件为：
1） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
2) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
3) CSM 1277 ( 6GK7 277 -1AA00 - 0AA0)
本例中使用的MM440变频器硬件为：
1） MM440 （ 6SE6440 - 2AB11 - 2AA1 ）
2） MICROMASTER 4 ENCODER MODULE （ 6SE6400 - 0EN00 - 0AA0 ）
3） SIEMENS MOTOR （ 1LA7060 - 4AB10 - Z ）
4） USS 通信电缆 ( 6XV1830 - 0EH10 )
建议使用西门子的网络插头和PROFIBUS电缆。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西门子网络插头。
PROFIBUS 电缆的红色导线B 即 RS 485 信号 +，此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 P+；绿色导线A 即 RS 485 信号 -，此信号应当连接到 MM 440 通信端口的 N-。
图1： MM440接线端子 表4：MM440端子定义
图2： S7-1200与MM440接线图
b. PROFIBUS 网络插头，内置偏置和终端电阻。
c. MM 440 端的偏置和终端电阻。
d. 通信口的等电位连接。可以保护通信口不致因共模电压差损坏或通信中断。
e. 双绞屏蔽电缆（PROFIBUS）电缆，因是高速通信，电缆的屏蔽层须双端接地（接 PE）。
注意，以下几点对网络的性能有较为重要的影响。几乎所有网络通信质量方面的问题都与未考虑到下列事项有关：
? 通信口 M 的等电位连接建议单独采用较粗的导线 ，而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽层，因为此连接上可能有较大的电流，以致通信中断。
? PROFIBUS 电缆的屏蔽层要尽量大面积接 PE。一个实用的做法是在靠近插头、接线端子处环剥外皮，用压箍将裸露的屏蔽层压紧在 PE 接地体上（如 PE 母排或良好接地的裸露金属安装板）。
? 通信线与动力线分开布线；紧贴金属板安装也能改善抗干扰能力。驱动装置的输入/输出端要尽量采用滤波装置，并使用屏蔽电缆。
? 在 MM 440 的包装内提供了终端偏置电阻元件，接线时可按说明书直接压在端子上。如果可能，可采用热缩管将此元件包裹，并适当固定。
6ES7 312-1AE13-0AB0 CPU312，16K内存
6ES7 312-5BE03-0AB0 CPU312C，16K内存
6ES7 313-5BF03-0AB0 CPU313C，32K内存
6ES7 313-6BF03-0AB0 CPU313C-2PTP，32K内存
6ES7 313-6CF03-0AB0 CPU313C-2DP，32K内存
6ES7 314-1AG13-0AB0 CPU314,48K内存
6ES7 314- 6BG03 -0AB0 CPU314C-2PTP
6ES7 314-6CG03-0AB0 CPU314C-2DP
6ES7 315-2AG10-0AB0 CPU315-2DP, 128K内存
6ES7 315-6FF01-0AB0 CPU315F-2DP,192K内存
6ES7 317-2AJ10-0AB0 CPU317-2DP,512K内存
6ES7 317-2EJ10-0AB0 CPU317-2PN/DP,512K内存
6ES7 317-6FF00-0AB0 CPU317F-2DP,512K内存
6ES7 317-6TJ10-0AB0 CPU317T-2DP技术型,512K内存
内存卡:
6ES7 953-8LF11-0AA0 SIMATIC Micro内存卡 64kByte(MMC)
6ES7 953-8LG11-0AA0 SIMATIC Micro内存卡128KByte(MMC)
6ES7 953-8LJ11-0AA0 SIMATIC Micro内存卡512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL11-0AA0 SIMATIC Micro内存卡2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM11-0AA0 SIMATIC Micro内存卡4MByte(MMC)
6ES7 953-8LP11-0AA0 SIMATIC Micro内存卡8MByte(MMC)
6ES7 951-0KD00-0AA0 FEPROM 内存卡16K
6ES7 951-0KE00-0AA0 FEPROM 内存卡32K
6ES7 951-0KF00-0AA0 FEPROM 内存卡64K
6ES7 951-0KG00-0AA0 FEPROM 内存卡128K
6ES7 971-1AA00-0AA0 锂电池 3.6V/0.95AH
开关量模板:
6ES7 321-1BH02-0AA0 开入模块（16点，24VDC）
6ES7 321-1BH50-0AA0 开入模块（16点，24VDC，源输入）
6ES7 321-1BL00-0AA0 开入模块（32点，24VDC）
6ES7 321-7BH01-0AB0 开入模块（16点，24VDC，诊断能力）
6ES7 321-1EL00-0AA0 开入模块（32点，120VAC）
6ES7 321-1FF01-0AA0 开入模块（8点，120/230VAC）
6ES7 321-1FH00-0AA0 开入模块（16点，120/230VAC）
6ES7 322-1BH01-0AA0 开出模块（16点，24VDC）
6ES7 322-5GH00-0AB0 开出模块（16点，24VDC，独立接点，故障保护）
6ES7 322-1BL00-0AA0 开出模块（32点，24VDC）
6ES7 322-1FL00-0AA0 开出模块（32点，120VAC/230VAC）
6ES7 322-1BF01-0AA0 开出模块（8点，24VDC，2A）
6ES7 322-1FF01-0AA0 开出模块（8点，120V/230VAC）
6ES7 322-5FF00-0AB0 开出模块（8点，120V/230VAC，独立接点）
6ES7 322-1HF01-0AA0 开出模块（8点,继电器,2A）
6ES7 322-1HF10-0AA0 开出模块（8点,继电器,5A，独立接点）
6ES7 322-1HH01-0AA0 开出模块(16点,继电器)
6ES7 322-5HF00-0AB0 开出模块（8点,继电器,5A，故障保护）
6ES7 322-1FH00-0AA0 开出模块（16点，120V/230VAC）
6ES7 323-1BH01-0AA0 8点输入，24VDC；8点输出，24VDC模块
6ES7 323-1BL00-0AA0 16点输入，24VDC；16点输出，24VDC模块
模拟量模板：
6ES7 331-7KF02-0AB0 模拟量输入模块(8路，多种信号)
6ES7 331-7KB02-0AB0 模拟量输入模块(2路，多种信号)
6ES7 331-7NF00-0AB0 模拟量输入模块(8路，15位精度)
6ES7 331-7HF01-0AB0 模拟量输入模块(8路，14位精度，快速)
6ES7 331-1KF01-0AB0 模拟量输入模块(8路, 13位精度)
6ES7 331-7PF01-0AB0 8路模拟量输入,16位,热电阻
6ES7 331-7PF11-0AB0 8路模拟量输入,16位,热电偶
6ES7 332-5HD01-0AB0 模拟输出模块(4路)
6ES7 332-5HB01-0AB0 模拟输出模块(2路)
6ES7 332-5HF00-0AB0 模拟输出模块(8路)
6ES7 332-7ND02-0AB0 模拟量输出模块(4路，15位精度)
6ES7 334-0KE00-0AB0 模拟量输入(4路RTD)/模拟量输出（2路）
6ES7 334-0CE01-0AA0 模拟量输入(4路)/模拟量输出（2路）
附件：
S7-200支持的通信协议
协议类型
端口位置
接口类型
传输介质
通信速率
备注
PPI
EM241模块
RJ11
模拟电话
33.6Kbits/s
数据传输速率
DB-9针
RS-485
9.6K,19.2K,187.5K
主、从站
MPI
19.2K,187.5K
仅从站
EM277
DB-9针
RS-485
19.2K...187.5K...12M
速率自适应
从站
PROFIBUS-DP
9.6K,19.2K...187.5K...12M
S7协议
CP243-1/
CP243-1 IT
RJ45
以太网
10Mbits/s, 100Mbits/s
自适应
AS-Interface
CP243-2
接线端子
AS-i网络
5/10ms循环周期
主站
USS
CPU口0
DB-9针
RS-485
1200bits/s...9.6K...115.2K
主站
自由口库指令
Modbus RTU
主站/从站
自由口库指令
EM241
RJ11
模拟电话
33.6Kbits/s
数据传输速率
自由口
CPU口0/1
DB-9针
RS-485
1200...9.6K...115.2K
网络通信
通信主站和从站
S7-200 CPU在读写其他S7-200 CPU数据时（使用PPI协议）就作为主站（PPI主站也能接受其他主站的数据访问）；S7-200通过附加扩展的通信模块也可以充当主站。
服务器和客户端
PPI, MPI和PROFIBUS
CPU224 XP 高速I/O
图1. CPU224 XP数字量接线
CPU224 XP的高速数字量输入
模式
描述
输入点
HSCO
I0.0
I0.1
I0.2
HSC1
I0.6
I0.7
I1.0
I1.1
HSC2
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
HSC3
I0.1
HSC4
I0.3
I0.4
I0.5
HSC5
I0.4
0
带有内部方向控制的单相计数器
时钟
1
时钟
复位
2
时钟
复位
启动
3
带有外部方向控制的单相计数器
时钟
方向
4
时钟
方向
复位
5
时钟
方向
复位
启动
6
带有增减计数时钟的双相计数器
增时钟
减时钟
7
增时钟
减时钟
复位
8
增时钟
减时钟
复位
启动
9
A/B相正交计数器
时钟A
时钟B
10
时钟A
时钟B
复位
11
时钟A
时钟B
复位
启动