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西门子IPC347D工控机 西门子IPC347D工控机
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1. USS通信介绍
1.1. USS协议特点
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：
? 支持多点通信（因而可以应用在 RS 485 等网络上）
? 采用单主站的“主－从”访问机制
? 每个网络上多可以有 32 个节点（多 31 个从站）
? 简单可靠的报文格式，使数据传输灵活GX
? 容易实现，成本较低
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：
-- 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
USS 协议的报文简洁可靠，GX灵活。报文由一连串的字符组成，协议中定义了它们的特
定功能，表2所示：
表2：USS报文结构
每小格代表一个字符（字节）。其中：
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
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。
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。
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 通信模块多支持 16 个MM440。连接到一个 CM 1241 RS485 的所有MM440（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多支持三个 CM 1241 RS485 设备，所以用户多可建立三个 USS 网络，每个网络多 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. 硬件需求及接线
2.1. 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 )
2.2. 接线
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
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。
图2： S7-1200与MM440接线图
a. 屏蔽/保护接地母排，或可靠的多点接地。此连接对YZ干扰有重要意义。
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极为重要的影响。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：
? 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。
? 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。
问题
当MM4系列变频器出现A0703时该如何解决?
A0703
变频器没有收到来自DP主站的有效的控制字（控制字为0）。
常见原因
1. DP主站处于STOP状态
2. DP主站发送的控制字为0
注意：查找A0703故障原因之前请查看故障时刻PROFIBUS模板指示灯的状态，并根据指示灯状态和DP主站指示灯状态综合分析报警原因。PROFIBUS模板指示灯状态参考下表。
LED | 诊断信息 | 常见原因 |
灭 | PROFIBUS模板没有输入电压 | 没有输入电压或没有连接外部24V电源 PROFIBUS模板安装不正确 |
红快闪 | 无效的ROFIBUS地址在DIP拨码开关设置（地址设置为126或127） 硬件故障 软件故障 | 无效PROFIBUS地址，请检查P918参数 PROFIBUS模板损坏 PROFIBUS模板安装不正确，接插件接触不良 PLC组态异常（例如没有组态正确报文） |
红常亮 | 启动与变频器连接时，或者没有与变频器连接，如果整个状态是稳定的，那么这个PROFIBUS模板是有缺陷的 | PROFIBUS模板损坏 PROFIBUS模板安装不正确，接插件接触不良 |
橙闪 | 模板已经建立与变频器通讯连接，但没有与PROFIBUS的连接 | 没有连接DP电缆，或DP电缆中断 DP插头接触不良等 |
橙常亮 | 模板已经建立与变频器通讯连接，PROFIBUS通讯链路已经建立，但还没有周期数据交换 | 变频器已经连接到PROFIBUS网络，但PLC组态中没有组态该变频器 硬件组态中的变频器DP地址与时间变频器DP地址不一致 |
绿闪 | 已经建立周期性数据交换但是控制字为0，或PROFIBUS主站在STOP状态 | 变频器已经与PLC建立通讯，但控制字为0 变频器已经与PLC建立通讯，但PLC处于Stop状态 |
绿常亮 | 正在进行周期性数据交换 | 正常通讯 |
常见处理办法
1. 使DP主站处于运行状态
2. DP主站发送正确控制字
案例集
序号 | 故障现象描述 | 可能的故障原因及处理措施 |
1
| S7-300与MM440变频器进行PROFIBUS通讯报F0070故障，复位F0070故障后，变频器仍显示A0703报警，并且无法消除 | 原因：由于变频器没有收到来自DP主站的有效的控制字，出现A0703报警。
措施：检测以下两点
|
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。
CPU
6ES7211-0AA23-0B0 CPU221 DC/DC/DC,6输入/4输出
6ES7211-0BA23-0B0 CPU221 继电器输出,6输入/4输出
6ES7212-1AB23-0B8 CPU222 DC/DC/DC,8输入/6输出
6ES7212-1BB23-0B8 CPU222 继电器输出,8输入/6输出
6ES7214-1AD23-0B8 CPU224 DC/DC/DC,14输入/10输出
6ES7214-1BD23-0B8 CPU224 继电器输出,14输入/10输出
6ES7214-2AD23-0B8 CPU224XP DC/DC/DC,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7214-2BD23-0B8 CPU224XP 继电器输出,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7216-2AD23-0B8 CPU226 DC/DC/DC,24输入/16输出
6ES7216-2BD23-0B8 CPU226 继电器输出,24输入/16输出
扩展模块
6ES7 221-1BH22-0A8 EM221 16入 24VDC，开关量
6ES7 221-1BF22-0A8 EM221 8入 24VDC，开关量
6ES7 221-1EF22-0A0 EM221 8入 120/230VAC，开关量
6ES7 222-1BF22-0A8 EM222 8出 24VDC，开关量
6ES7 222-1EF22-0A0 EM222 8出 120V/230VAC，0. 开关量
6ES7 222-1HF22-0A8 EM222 8出 继电器
6ES7 222-1BD22-0A0 EM222 4出 24VDC 固态－MOSFET
6ES7 222-1HD22-0A0 EM222 4出 继电器 干触点
6ES7 223-1BF22-0A8 EM223 4入/4出 24VDC，开关量
6ES7 223-1HF22-0A8 EM223 4入 24VDC/4出 继电器
6ES7 223-1BH22-0A8 EM223 8入/8出 24VDC，开关量
6ES7 223-1PH22-0A8 EM223 8入 24VDC/8出 继电器
6ES7 223-1BL22-0A8 EM223 16入/16出 24VDC，开关量
6ES7 223-1PL22-0A8 EM223 16入 24VDC/16出 继电器
6ES7 223-1BM22-0A8 EM223 32入/32出 24VDC，开关量
6ES7 223-1PM22-0A8 EM223 32入 24VDC/32出 继电器
6ES7 231-0HC22-0A8 EM231 4入*12位精度，模拟量
6ES7 231-7PB22-0A8 EM231 2入*热电阻，模拟量
6ES7 231-7PD22-0A8 EM231 4入*热电偶，模拟量
6ES7 232-0HB22-0A8 EM232 2出*12位精度，模拟量
6ES7 235-0KD22-0A8 EM235 4入/1出*12位精度，模拟量
6ES7 277-0AA22-0A0 EM277 PROFIBUS-DP接口模块
6GK7 243-2AX01-0A0 CP243-2 AS-i接口模块
6ES7 253-1AA22-0A0 EM253 位控模块
6ES7 241-1AA22-0A0 EM241 调制解调器模块
6GK7 243-1EX00-0E0 CP243-1工业以太网模块
6GK7 243-1GX00-0E0 CP243-1IT 工业以太网模块
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