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西门子一级代理商电缆
6XV1830-0EH10
PROFIBUS FC 标准电缆 GP， 2 芯总线，有屏蔽， 特殊结构用于 快速安装，供货单位: 较大 1000m， 较小订货量 20m 按米销售
下图是本例中所使用的原理和接线图。
本例中使用的PLC硬件为：
本例中使用的G120变频器硬件为：
1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和G120变频器的USS通信。
4. 1 PLC 硬件组态
首先在Step7 Basic V10.5中建立一个项目，如图1所示。
在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模块CM1241 RS485模块，如图2所示。
在CPU的属性中，设置以太网的IP地址，建立PG与PLC的连接，如下图所示。
4. 2 G120参数设置
变频器的参数设置如下表所示。
表1 ：G120变频器的参数设置西门子一级代理商电缆
注意：表1中的17，18，19，20 这四项参数值的设置必须使PLC的参数值与变频器的参数值相一致。而19，20这两个参数值必须设置成如表1中的值，否则有可能变频器与S7-1200通信有如下问题：可能不能读出从变频器反馈回来的参数值。
5. 1 S7 1200 PLC与G120 通过USS通信的基本原理
S7 1200提供了**的USS库进行USS通信，如下图所示：
USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块，接受变频器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
这些**功能块与变频器之间的控制关系如下图所示：
USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送，而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。
每个S7-1200 CPU较多可带3个通信模块，而每个CM1241 RS485通信模块较多支持16个变频器。因此用户在一个S7-1200 CPU中较多可建立3个USS网络，而每个USS网络较多支持16个变频器，总共较多支持48个USS变频器。
5. 2 S7 1200 PLC进行USS通信的编程
1．USS通信接口参数功能块的编程
USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信，它是S71200 CPU与变频器的通信借口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。
PORT：指的是通过哪个通信模块进行USS通信。
USS_PORT在发生通信错误时，通常进行3次尝试来完成通信事件，那么S7-1200与变频器通信的时间就是USS_PORT发生通信**时的时间间隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT与变频器通信的时间间隔应当大于较小的调用时间间隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误**时尝试次数是2次。
2．USS_DRV功能块的编程
USS_DRV功能块用来与变频器进行交换数据，从而读取变频器的状态以及控制变频器的运行。每个变频器使用一的一个USS_DRV功能块，但是同一个CM1241 RS485模块的USS网络的所有变频器（较多16个）都使用同一个USS_DRV_DB。
USS_DRV_DB：*变频器进行USS通信的数据块。
ERROR： 程序输出错误。
DRIVE： 变频器的USS站地址。变频器参数P2011设置。
注意：变频器的PKW的长度在这里是特殊需要注意的，在使用USS通信时必须是4，如果改成3或者127都将不能读取反馈回来的过程值。
USS_RPM功能块的编程 如下图所示。
USS_RPM功能块用于通过USS通信从变频器读取参数。
REQ： 读取参数请求。
DONE： 读取参数完成。
注意：进行读取参数功能块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。如果需要设置变量读取参数时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。
USS_WPM功能块的编程如下图所示。
USS_WPM 功能块用于通过USS通信设置变频器的参数。
DONE： 读取参数完成。
注意：对写入参数功能块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。如果需要设置变量进行写入参数值时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。
S7-1200 PLC 通过CM1241 RS485模块与变频器进行USS通信时，需要注意如下几点：
在S7-1200 PLC 与变频器的USS通信的实际使用过程中，需要根据网络的现场情况，对问题进行具体的解决。
当一台感应电机被机械驱动，并且有一台变频器给电机的出线端子提供某一电压的时候，它将作为一台发电机给变频器回馈能量。
由于变频器的直流侧电容只能吸收很小一部分的反馈能量，对于**过系统本身损耗的的制动力矩, 需提供一个动力制动电路来消除剩余能量。通过控制一个**的制动控制电路控制的制动单元的工作/停止周期来防止直流母线上的电压过高。通过控制在发电过程中制动单元的工作/停止周期来防止直流电压**过较大值和直流侧电容的过度充电。许多变频器的固有特征是当输出频率小于基础频率时，为恒定V/F比值控制（力矩恒定）；当输出频率大于基础频率时，为恒电压控制（功率恒定）。因为其恒压变频特性，基础频率之上的再生功率是恒定的，但在基础频率之下，将逐渐衰减至在速度为零时功率为零。当停车时，系统固定损耗大多数情况为摩擦力使驱动系统停止。
制动电阻的应用
通常情况下，当电源为380-460V时，变频器的直流母线电压较大值为800V，电阻，电缆，绝缘需与此工作电压匹配。
在此 J = 电机和驱动器的总转动惯量(Kgm2 )
? = 角速度 (弧度值/秒), 或者
因为能量与角速度的平方成正比，系统的较大能量集中在高速状态，会在开始减速的时候传递给电阻。假如电机运转在基础频率之上，传递给电阻的能量为定值，直到降至基础频率以下。用于制动周期的制动电阻应能承受热冲击，推荐使用额定脉冲式电阻。
举例：
需要的数据:
首先较基本的一步是确定减速时间 (Tb ):
较大减速发生在电机额定转矩的150%。
可以确定一个实际的减速时间 , 对于这个例子，令 =7s
制动功率为：
= 35.24 kW
制动电阻阻值为：
电阻的额定功率为：
1．控制系统原理和接线图
图1:控制系统原理和接线图
2．硬件需求
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G120变频器的通信。
1）PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)
3．软件需求
4．组态
图2： 新建S7 1200项目
图3： S7 1200硬件配置
图4： S7 1200 IP地址的设置
序号
功能
参数
设定值
1
工厂设置复位
P0010
30
2
工厂设置复位
P970
1
3
快速启动设置
P0010
1
4
电机额定电压
P0304
380V
5
电机额定功率
P0307
5.5KW
6
电机额定频率
P0310
50Hz
7
电机额定转速
P0311
1350r/min
8
USS命令源
P0700
5
9
频率设定源
P01000
5
10
较小电机频率
P1080
0.0Hz
11
较大电机频率
P1081
50.0Hz
12
启动斜坡时间
P1120
10.0S
13
延迟斜坡时间
P1121
10.0S
14
结束快速启动设置
P3900
1
15
激活*模式
P0003
3
16
参考频率
P2000
50.0Hz
17
USS数据传输速度
P2010
9
18
USS从站地址
P2011
1
19
USS PZD长度
P2012
2
20
USS PKW长度
P2013
4
21
通信监控
P2014
0
22
在E2PROM 保存数据
P0971
1
23
激活*模式
P0003
3
24
激活参数模式
P0010
30
25
从G120中传输参数到BOP
P0802
1
5．USS通信原理与编程的实现
图5： S7 1200 **的USS库
USS_PORT功能块是S7-1200与变频器USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。
USS_RPM功能块是通过USS通信读取变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
USS_WPM功能块是通过USS通信设置变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
图6： USS 通信功能块与变频器的控制关系
USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。
图7： USS通信接口参数功能块的编程
BAUD：指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数P2010种进行设置。
USS_DB：指的是和变频器通信时的USS数据块。每个通信模块较多可以有16个USS数据块，每个CPU较多可以有48个USS数据块，具体的通信情况要和现场实际情况相联系。每个变频器与S7-1200进行通信的数据块是一的。
ERROR：输出错误。
STATUS：扫描或初始化的状态。
S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与变频器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多个扫描。
USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与变频器通信所需要的时间，不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORT较小通信间隔时间。
图8：不同的波特率对应的USS_PORT较小通信间隔时间
基于以上的USS_PORT通信时间的处理，我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时，我们可以设置循环中断OB块的扫描时间，以满足通信的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置如下图所示：
图9：循环中断OB块的扫描时间的设置
USS_DRV功能块的编程如下图所示。
图10： USS_DRV功能块的编程
RUN： *DB块的变频器启动指令。
OFF2： 紧急停止，自由停车。 该位为0时停车。
OFF3： 快速停车，带制动停车。 该位为0时停车。
F_ACK： 变频器故障确认。
DIR ： 变频器控制电机的转向。
SPEED_SP： 变频器的速度设定值。
RUN_EN： 变频器运行状态指示。
D_DIR： 变频器运行方向状态指示。
INHIBIT： 变频器是否被禁止的状态指示。
FAULT： 变频器故障。
SPEED： 变频器的反馈的实际速度值。
PZD_LEN： 变频器的循环过程字。 变频器参数P2012设置。
3．USS_RPM功能块的编程
图11：USS_RPM功能块的编程
DRIVE： 变频器的USS站地址。
PARAM： 变频器的参数代码。
INDEX： 变频器的参数索引代码
USS_DB： *变频器进行USS通信的数据块。
ERROR： 读取参数错误。
STATUS： 读取参数状态代码。
VALUE： 所读取的参数的值。
4．USS_WPM功能块的编程
图12：USS_WPM功能块的编程
REQ： 读取参数请求。
DRIVE： 变频器的USS站地址。
PARAM： 变频器的参数代码。
INDEX： 变频器的参数索引代码。
EEPROM：把参数存储到变频器的EEPROM。
VALUE： 设置参数的值。
USS_DB： *变频器进行USS通信的数据块。
ERROR： 读取参数错误状态。
STATUS： 读取参数状态代码。
5. 3 S7 1200 PLC进行USS通信的调试
通常，在交流电机和负载的减速阶段，储存的大部分能量将被电机转化为电能反馈到变频器。当一个高惯性负载突然减速时，会有过大的反馈能量不能被变频器的直流母线所吸收，导致直流母线上电压过高而跳闸。
当运行在基础频率之上任何速度，再生功率都为较大值且保持恒定，此时制动电阻器发挥较大功效。较大制动扭矩与在恒定电压下反比于电阻值的再生电流是一对函数关系。于是电阻值的选择决定了制动扭矩的大小。
电阻的额定功率取决于制动周期（制动时间和循环时间）和电阻的冷却。
出于安全的考虑，通常使用一个热继电器来单独保护电阻防止持续过载。这个热继电器应该控制切断变频器输入电源。
电阻值及额定功率可以由需吸收的能量，即释放的功率值和连续减速的延时时间算出。为了得到电阻的阻值需要知道要求的制动扭矩；为了得到电阻的额定功率需要知道负载的能量有多大。
电机和负载的动能等于 0,5 J?2
转动惯量为10 的负载由1500rpm减速到静止。
计算制动电阻值，额定功率。
电机及驱动 30kW
电机额定转矩 191Nm
减速时间 待定
重复周期时间 30 s
负载转动惯量 (J) 10 Kgm2
电阻阻值(R) 未知
电阻额定功率值（Pr） 未知
电阻工作电压 (V) 750V
较大值 Mb max = 1.5 x 191 = 286.5
较快的减速时间Tb :
秒
计算减速时间为7s时需要的制动转矩
Kw
由于制动电阻的工作为间歇性的，其额定功率可按间歇性的功率选择而不必是连续功率。优点是可根据电阻的过载系数来充分利用电阻的过载值（O/L), 这个系数可由一组冷却曲线得出，这个曲线是由制动电阻生产商或者供应商提供的。
在这个例子中，减速时间设置为7秒，循环周期时间为30秒。
所选择的电阻的额定功率为：
= 17.5Kw
实际上，在再生制动过程中，电机和负载的机械损耗可耗散15%到20%的制动能量。通常的情况下，实际上推荐的制动电阻阻值是代表应用中的较小值，使用推荐的阻值有可能会产生额外的制动转矩。然而，由于负载惯量的能量反馈值是由减速度决定，制动单元通过调整制动电阻的运行/停止周期来实现按照实际速率消耗能量。