凡在上海西邑电气技术有限公司采购西门子产品，均可质保一年，假一罚十
花30秒询价，你会知道什么叫优势；花60秒咨询，你会知道什么叫服务；
合作一次，你会知道什么叫质量!以质量求生存，以信誉求发展。
我司将提供*的质量，服务作为自已较重要的责任。
西门子将以“数字化企业——思考工业未来！”为主题，在2019年汉诺威工业博览会的核心位置展示“工业4.0”的行业智能解决方案。西门子展台位于9号展厅，占地4000平米左右。解决方案包括众多“数字化企业”创新，赋能离散和过程工业的数字化转型。西门子产品组合集成未来科技，包括人工智能和边缘计算的应用、未来工厂及过程自动化等，为用户从呈指数级增长的工业数据中挖掘价值，带来新的、更广阔的空间。此外，西门子还将展示面向网络运营商和数字化企业的集成能源解决方案。借助全面的产品组合，各行各业不同规模工业企业都将获得更佳的灵活性和更高的生产力，以应对大量定制化需求所带来的日趋严峻的挑战。
西门子将通过一系列展品展示其面向行业的“数字化企业”愿景以及未来科技的应用。两大亮点包括：**、虚拟呈现了一座化工行业的新建工厂如何通过实验室和自动化控制技术保证生物原料制造聚酰胺的过程可持续且环保；第二、数字化双胞胎、增材制造、创新机器人以及自动导引车（AGV）在汽车行业的应用，旨在实现灵活高效的电动汽车和电池生产。
西门子股份公司数字化工厂集团**执行官Jan Mrosik表示：“通过西门子数字化企业组合与产品创新和未来科技的结合，我们能够帮助客户在各自所属的行业领域内获得更加明显的竞争优势，包括由边缘计算或云计算来实现的现代数据分析方法。对Mendix的收购使我们具备低代码应用开发行业的市场**力：借助Mendix的平台及相关工具和服务，用户能够以相当于之前10倍的速度开发app。”
作为西门子基于云的开放式物联网操作系统，MindSphere生态系统的不断扩展也将使用户获益。如今，欧洲（德国、意大利）和东南亚（新加坡）的MindSphere World 用户组织成员单位已经达到90家左右。
此外，西门子还将展示一系列的创新产品，其中包括较新一代NX软件，新增机器学习和人工智能功能。这些新增功能帮助用户预测后续步骤并更新用户界面，从而帮助用户更有效地使用软件，提高生产力。不仅如此，西门子还将以全新“电气设计”模块的形式来展示面向机电一体化和生产线工程的E-CAD功能。
过程控制技术的新标准
西门子股份公司过程工业与驱动集团过程自动化部**执行官Eckard Eberle表示：“我们正在重新思考过程控制技术，并将在汉诺威工业博览会上展示全新的创新过程控制系统。基于网络的全新软件系统及其多用户工程和操作理念，将为我们的客户开启全新的高效工作方式。”这个理念让客户随时随地利用*知识，同时Simatic PCS 7过程控制系统硬件全面升级，为用户使用新系统做好准备。
PlantSight系统从多个数据源中提取数据，使客户快速访问过去无法获取的信息。将现实的工厂与相关工程数据同步，创建制造过程的数字化双胞胎，工厂操作人员将获得质量更高、更可靠的信息，从而确保工厂的持续可靠运营。
西门子还展示了全新的CloudConnect云连接模块，它能够实现从现场层到不同的云平台之间的数据传输。
智能自动化概念构筑数字化基础
西门子股份公司数字化工厂集团工厂自动化部**执行官Ralf-Michael Franke表示：“我们通过全集成自动化（TIA）组合，提供了智能自动化概念，为数字化奠定基础。同时，我们还将人工智能和边缘计算等新技术集成到TIA生态系统中，铺就未来自动化的基础。将它们与当前的软件环境相结合，开辟了生产数据的全新使用方式，同时显着提高了生产力。”在汉诺威工业博览会上，西门子将展示一个已经在安贝格电子制造工厂成功实施的案例。在Simatic产品的制造过程中，需要利用X射线设备对印刷电路板进行质量检测，边缘计算、人工智能以及MindSphere的结合为此带来了巨大的价值，较终需要进行质量检测的产品数量大幅降低。产品创新还包括采用*八代英特尔处理器的新一代高端工业计算机。本次展会还将展出由西门子和德国费斯托（Festo）工程公司共同开发的创新驱动和控制概念，将双方开发的多段输送系统与博世Rexroth传输系统相集成，这可以让电池制造等领域的生产过程更具灵活性且更加高效。
面向机床行业数字化的创新解决方案
西门子股份公司数字化工厂集团运动控制部**执行官Wolfgang Heuring表示：“数字化是提升不**业机床客户生产力的首要因素，不仅适用于传统的机床和生产设备的制造商和用户，也适用于增材制造领域的机床用户。西门子数字化企业产品组合能够提供巨大的可能性，既有对复杂机床进行数据分析和性能强化的实时边缘计算应用，也有针对整条生产线和工厂的全面数字化解决方案。”西门子将展示一系列全新的基于云计算和边缘计算的软件解决方案，以实现数据分析、机器学习和机床性能的大幅提升。此外，西门子还将展出与机床和现代机器人技术相结合的增材制造软件和控制技术的集成应用。在驱动领域数字化也发挥着核心作用，围绕物联网数字化平台Sidrive IQ，西门子将展示一系列通过接入MindSphere来优化驱动设备的应用和服务。其他亮点还包括针对水与污水处理、风机泵等行业的Sinamics G120X系列变频器，以及用于安全**低电压产品的新型伺服驱动系统Simatic Micro-Drive。
面向网络运营商和数字化企业的一体化能源解决方案
工业企业所需要的能效解决方案应该能够经济地使用自生能源、提高能源效率并且能够为数字化自动生产过程提供较佳支持。西门子股份公司能源管理集团**执行官Ralf Christian表示：“工业企业的数字化转型离不开设计得当的电力基础设施，它们不仅能够为楼宇、工厂和机器带来可靠的供电，还能为工业物联网提供基础数据。”在汉诺威工业博览会上，西门子将展示一系列面向电网的创新产品，以及为工业和基础设施进行可持续智能供电的解决方案。届时，莅临西门子展位的参观者将能够通过一系列全新的智能系统和工具（部分与MindSphere直连）体验配电与数字自动化环境的无缝集成
西门子MM4系列变频器都集成了串行接口，支持USS通信协议，通过USS协议可以对变频器进行控制和读写变频器参数。使用S7-300PLC有以下两种通讯方案：
1. 按照USS协议要求编写通讯报文，计算BCC校验，适用于从站数量比较少，较简单的应用；
2. 采用DriveES SIMATIC软件提供的S7-300库程序，自动生成从站轮询表程序，适用于从站数量比较多，较复杂的应用。
本文主要介绍通过**种方案实现CPU314-2PtP与MM440的USS通讯。使用S7-300编写USS通讯程序分为以下几个步骤：
1. 依据USS协议编写报文；
2. 使用S7-300提供的串口数据发送程序发送USS报文；
3. 使用S7-300提供的串口数据接收程序接收USS报文；
4. 依据USS协议分析接收到的报文。
本文根据这4个步骤编写了如下内容：*1节简单介绍USS协议内容，了解USS协议报文格式；*2节根据USS协议列举了4条报文；*3节介绍PLC和变频器USS通讯的硬件组态；*4节介绍通过调用PLC中的发送和接收功能块实现USS协议报文的发送和接收。
1 USS协议介绍
USS协议是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS的工作机制是，通信是由主站发起，USS主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否响应主站。从站不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答主站：接收到主站报文没有错误，并且本从站在接收到主站的报文中被寻址，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。USS的字符传输格式为11位，其中1位起始位、8位数据位、1偶校验、1位停止位。如下表所示：
|
起始位
|
数据位
|
校验位
|
停止位
|
|
1
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
偶X1
|
1
|
|
LSB
|
MSB
|
USS字符帧结构
USS协议的报文由一连串的字符组成，协议中定义了它们的功能，如下表所示：
|
STX
|
LGE
|
ADR
|
有效据区
|
BCC
|
|
1
|
2
|
3
|
…
|
n
|
USS报文结构
? STX：长度1个字节，总是为02（Hex），表示一条信息的开始；
? LGE：长度1个字节，表明在LGE后字节的数量，上表中黄色区域长度；
? ADR：长度1个字节，表明从站地址；
? BCC：长度1个字节，异或校验和，USS报文中BCC前面所有字节异或运算的结果；
? 有效数据区：由PKW区和PZD区组成，如下表所示。
|
PKW区
|
PZD区
|
|
PKE
|
IND
|
PWE1
|
PWE2
|
…
|
PWEm
|
PZD1
|
PZD2
|
PZD1
|
PZDn
|
USS有效数据区
PKW区用于主站读写从站变频器参数：
? PKE：长度一个字,结构如下表，任务或应答ID请参考《MM440使用大全》*13章。
Bit15- Bit 12 Bit 11 Bit 10-Bit 0
|
Bit15- Bit 12
|
Bit 11
|
Bit 10-Bit 0
|
|
任务或应答ID
|
0
|
基本参数号PNU
|
PKW结构
变频器参数号<2000时，基本参数号PNU=变频器参数号，例如P700的基本参数号PNU=2BC（Hex）（700（Dec）=2BC（Hex））。
变频器参数号>=2000时，基本参数号PNU=变频器参数号-2000（Dec），例如P2155的基本参数号PNU=9B（Hex）（2155-2000=155（Dec）=9B（Hex））。
? IND：长度一个字，结构如下表。
|
Bit15- Bit 12
|
Bit 11- Bit 8
|
Bit 7 - Bit 0
|
|
PNU扩展
|
0（Hex）
|
参数下标
|
IND结构
变频器参数号<2000时，PNU扩展=0（Hex）。
变频器参数号>=2000时，PNU扩展=8（Hex）。
参数下标，例如P2155[2]中括号中的2表示参数下标为2。
? PWE：读取或写入参数的数值
PZD区用于主站与从站交换过程值数据：
? PZD1： 主站?从站 控制字
主站?从站 状态字
? PZD2： 主站?从站 速度设定值
主站?从站 速度反馈值
? PZDn： MM430/440支持较多8个PZD，MM420支持较多4个PZD
根据传输的数据类型和驱动装置的不同，PKW和PZD区的数据长度不是固定的，可以通过P2012、P2013 设置。本例采用4PKW，2PZD报文格式。
2 USS协议报文定义
本文通过发送4个不同功能的报文来演示自定义USS报文的方法，USS协议详细说明请参照《MM440使用大全》*13章。
例1．把参数P2155[2]的数值修改为40.00Hz
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字节数
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1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
发送报文
|
2
|
0E
|
1
|
30
|
9B
|
80
|
2
|
42
|
20
|
0
|
0
|
4
|
7E
|
0
|
0
|
3C
|
|
应答报文
|
2
|
0E
|
1
|
20
|
9B
|
80
|
2
|
42
|
20
|
0
|
0
|
FB
|
31
|
0
|
0
|
9C
|
报文解释：
|
STX
|
Byte1
|
起始字符
|
|
LGE
|
Byte2
|
报文长度（字节3到字节16共14个字节）
|
|
ADR
|
Byte3
|
从站地址
|
|
PKW
|
Byte4-5
|
PKE内容：
|
|
Bit15- Bit 12（任务ID） =3（Hex），修改参数数值双字
|
|
Bit15- Bit 12（应答ID） =2（Hex），传送参数数值双字
|
|
Bit10- Bit 0（基本参数号PUN）=2155-2000（Dec）=9B（Hex）
|
|
Byte6-7
|
IND内容：
|
|
Bit15- Bit 12（PNU扩展） =8（Hex），参数号大于2000
|
|
Bit7- Bit 0（参数下标）=2（Hex），P2155[2]
|
|
Byte8-11
|
参数值，42 20 00 00（Hex）=40.0（浮点数）
|
|
PZD
|
Byte12-13
|
PZD1
|
|
Byte14-15
|
PZD2
|
|
BCC
|
Byte16
|
异或校验和
|
注：黄色标记表示应答报文中的内容
例2．读取参数P0700[0]的数值
|
字节数
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1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
发送报文
|
2
|
0E
|
1
|
12
|
BC
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
4
|
7E
|
0
|
0
|
D9
|
|
应答报文
|
2
|
0E
|
1
|
12
|
BC
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
5
|
FB
|
31
|
0
|
0
|
6C
|
报文解释：
|
STX
|
Byte1
|
起始字符
|
|
LGE
|
Byte2
|
报文长度（字节3到字节16共14个字节）
|
|
ADR
|
Byte3
|
从站地址
|
|
PKW
|
Byte4-5
|
PKE内容：
|
|
Bit15- Bit 12（任务ID） =1（Hex），读取参数数值
|
|
Bit15- Bit 12（应答ID） =1（Hex），传送参数数值单字
|
|
Bit10- Bit 0（基本参数号PUN）=700（Dec）=2BC（Hex）
|
|
Byte6-7
|
IND内容：
|
|
Bit15- Bit 12（PNU扩展） =0（Hex），参数号小于2000
|
|
Bit7- Bit 0（参数下标）=0（Hex），P700[0]
|
|
Byte8-11
|
参数值，5（Hex）=5（Dec）
|
|
PZD
|
Byte12-13
|
PZD1
|
|
Byte14-15
|
PZD2
|
|
BCC
|
Byte16
|
异或校验和
|
注：黄色标记表示应答报文中的内容
例3．不需要读写参数只发送停止变频器报文
|
字节数
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1
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2
|
3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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13
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14
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15
|
16
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|
发送报文
|
2
|
0E
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
4
|
7E
|
0
|
0
|
77
|
|
应答报文
|
2
|
0E
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
FB
|
31
|
0
|
0
|
C7
|
例4．不需要读写参数只送启动变频器、设定频率50Hz报文北京市西门子模块总代理商
|
字节数
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1
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2
|
3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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10
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11
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12
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13
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14
|
15
|
16
|
|
发送报文
|
2
|
0E
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
4
|
7F
|
40
|
0
|
36
|
|
应答报文
|
2
|
0E
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
FF
|
34
|
3F
|
FF
|
6
|
例3、4报文比较简单只需要定义PZD中的内容，PKW区内容可以设置为0。
请注意：如果按照以上4个例子发送报文可能会收到与例子中不一样的应答报文，这并不代表报文存在问题，可能由于变频器状态不同或参数设置不同造成。例子报文中已经计算了BCC校验的值，如果使用其他的报文需要自己计算BCC校验。
3 硬件组态
MM4系列变频器提供的串行接口为RS485接口，S7-300 PLC有3种通讯模块支持RS485接口：
1. 采用带有集成RS485接口的CPU例如CPU31X-2PtP；
2. RS485接口的CP340通讯模块；
3. RS485接口的CP341通讯模块；
以上三种模块都可以通过下表中的接线方式与MM4变频器连接，本文中采用1台CPU314-2PtP与1台MM440通讯。
|
信号
|
CPU314-2PtP
|
MM430/MM440
|
MM420
|
|
RS485接口针脚
|
端子
|
端子
|
|
P+
|
11
|
29
|
14
|
|
N-
|
4
|
30
|
15
|
S7-300 RS485接口与MM440 USS接线
3.1 PLC硬件组态
1) 首先打开STEP7新建项目并插入CPU314-2PtP。
2) 双击CPU314-2PtP的X2端口PtP，打开PTP属性对话框General栏，Protocol复选框中选择“ASCII”协议。
3) Addresses栏中记录起始地址“1023”，在后面的编程中使用。
4) Transfer栏中设置通讯速率“9600bps”，报文格式：“8”位数据位，“1”位停止位，“Even”偶校验，数据流控制选择“None”。
5) End Delimiter栏中设置接收报文结束方式“After character delay time elapses”利用两个报文的间隔时间来判断报文是否结束，并设置字符延时时间“4ms”（该时间可使用默认设置，默认设置时间随通讯速率不同时间也不同）。
6) Signal Assignment栏中设置串行通信接口信号模式为“Half Duplex（RS-485）Two-wire Mode”半双工两线制RS485模式，空闲状态信号状态“R(A)0v、R(B)5V”。
通过以上步骤完成对CPU314-2PtP串行接口的基本设置，如需更详细的信息请参照CPU314-2PtP手册。
3.2 变频器参数设置
与通信有关的变频参数：
|
参数
|
设置值
|
功能说明
|
|
P0700
|
5
|
命令源选择：com链路USS通讯
|
|
P1000
|
5
|
频率设定源选择：com链路USS通讯
|
|
P2009
|
0
|
USS规格化：不规格化
|
|
P2010
|
6
|
USS波特率：9600bps
|
|
P2011
|
1
|
USS地址：1
|
|
P2012
|
2
|
PZD长度：2个字
|
|
P2013
|
4
|
PKW长度：4个字
|
|
r2024~r2031
|
只读
|
USS诊断数据
|
以上参数只对与变频器USS通讯相关的参数进行介绍，变频器其他参数设置请参照《MM440使用大全》。
4 USS通讯编程
4.1 CPU314-2PtP串行接口发送和接收程序
CPU314-2PtP调用系统功能块SFB60和SFB61进行串行通讯接口数据的发送和接收，SFB60与SFB61系统功能块已经包含在CPU中，只需在OB1中直接调用并分配背景数据块即可。在本例中分配DB60为SFB60的背景数据块，在OB1中调用程序：
在SFB60发送通信块中需要对下列参数进行赋值：
|
REQ：
|
发送请求，每个上升沿发送一帧数据。
|
|
R：
|
终止发送。
|
|
LADDR：
|
PtP串口的起始地址，请查看PLC硬件配置中，PtP属性对话框Addresses栏址中显示的数值，本例中为“1023”，转化为16进制数为W#16#3FF。
|
|
DONE：
|
发送完成输出一个脉冲。
|
|
ERROR：
|
发送错误输出1。
|
|
STATUS：
|
发送块状态字。
|
|
SD_1：
|
发送数据区起始地址，发送数据区定义为DB1.DBB0开始的n个字节。
|
|
LEN：
|
发送字节的长度。
|
分配DB61为SFB61的背景数据块，在OB1中调用程序：
在SFB61接收通信块中需要对下列参数进行赋值：
|
EN_R：
|
接收使能。
|
|
R：
|
终止接收。
|
|
LADDR：
|
PtP串口的起始地址，请查看PLC硬件配置中，PtP属性对话框Addresses栏址中显示的数值，本例中为“1023”，转化为16进制数为W#16#3FF。
|
|
NDR：
|
接收到新数据输出一个脉冲。
|
|
ERROR：
|
接收错误输出1。
|
|
STATUS：
|
接收块状态字。
|
|
RD_1：
|
接收数据区起始地址，接收数据区定义为DB2.DBB0开始的n个字节。
|
|
LEN：
|
接收到数据的长度。
|
4.2 通过发送程序发送定义好的USS报文
将例子中的报文按字节顺序传送到从DB1.DBB0开始的16个字节中，设置MW104=16，当M100.0上升沿时PLC即发送一帧USS报文。如果变频器接收到的报文无误就会返回一条响应报文，需要将M200.0置1 PLC就会接收到响应报文，并把报文存储到从DB2.DBB0开始的16个字节中。
4.3使用S7-300 PLC编写BCC校验程序
在USS通讯中变频器在收到主站发送的报文后会重新计算报文的BCC校验，如果计算结果与报文传送的BCC校验不一致，那么表明变频器接收到的信息是无效的，变频器将丢弃这一信息，并且不向主站发出应答信号。所以正确计算BCC校验尤为重要。前面提到的4个例子报文中已经计算好了BCC校验，下面给出利用S7-300 PLC编程计算15个字节的BCC校验的程序。
15字节的BCC校验程序
程序中将DB1.DBB0到DB1.DBB14中的内容依次进行异或计算，并把计算结果保存到DB1.DBB15中。
北京市西门子模块总代理商
