2024年5月14日发(作者：)

基于PLC与变频器通信方式闭环调速系统

——USS通讯在交流调速控制系统中的应用

董小丹

摘 要：当今自动化控制产品日新月异，相同功能的实现有各种各样不同的方式。比如很多设

备上都要使用的定位控制的实现就有很多种方法。有的利用单片机结合伺服系统实现定位控制；有

的使用PLC高速脉冲输出功能或配定位单元结合伺服系统实现；还有的利用变频器的多段速控制来

实现定位控制。但不同的定位控制系统有不同的特点，成本也有很大的差异，于是针对不同的设备

对精度和响应速度的要求，选用合适的定位控制系统以实现最优的性价比就非常必要。本文主要介

绍了西门子公司的PLC与变频器之间的USS串口通讯协议，并以S7-200和MM440变频器之间的USS

通讯为例，介绍了USS串口通讯在中、小型控制系统中的应用。

引 言

传统的PLC与变频器之间的接口大多采用的是依靠PLC的数字量输出来控制变频器的启停，依

靠PLC的模拟输出来控制变频器的速度给定，这样做存在以下问题： 1、

需要控制系统在设计时采用很多硬件，价格昂贵

2、现场的布线多容易引起躁声和干扰

3、PLC 和变频器之间传输的信息受硬件的限制，交换的信息量很少。

4、在变频器的启停控制中由于继电器接触器等硬件的动作时间有延时，影响控制精度。

5、通常变频器的故障状态由一个接点输出，PLC能得到变频器的故障状态，但不

能准确的判断当故障发生时，变频器是何种故障。

如果PLC通过与变频器进行通讯来进行信息交换，可以有效地解决上述问题，通讯方式使用

的硬件少，传送的信息量大，速度快，等特点可以有效地解决上述问题，另外，通过网络，可以连

续地对多台变频器进行监视和控制，实现多台变频器之间的联动控制和同步控制，通过网络还可以

实时的调整变频器的参数。

目前各个厂家的变频器都相继的开发出了支持连网的功能，比如，很多变频器都有了支持现场

总线（如：DEVICENET、PROFIBUS、AS_I）等的接口协议，可以很方便的与PLC进行数据通信。本文

主要介绍西门子S7-200和MicroMaster变频器之间的通讯协议USS，使用USS通讯协议，用户可以

通过程序调用的方式实现S7-200和MicroMaster变频器之间的通信，编程的工作量小，通讯网络由

PLC和变频器内置的RS485通讯口和双绞线组成，一台S7-200最多可以和31台变频器进行通讯，

这是一种费用低、使用方便的通讯方式。

一、S7-200与MM440变频器的连接

将MM440的通信端子为P+（29）和N-（30）分别接至S7-200通信口的3号与8号针即可。

二、USS通讯协议介绍

USS通讯协议的功能，所有的西门子变频器都带有一个RS485通讯口，PLC作为主

站，最多允许31个变频器作为通讯连路中的从站，根据各变频器的地址或者采用广播

方式，可以访问需要通讯的变频器，只有主站才能发出通讯请求报文，报文中的地址字

符指定要传输数据的从站，从站只有在接到主站的请求报文后才可以向从站发送数据，

从站之间不能直接进行数据交换。在使用USS协议之前，需要先安装西门子的指令库。

USS协议指令在STEP7—MICRO/WIN32指令树的库文件夹中，STEP7—MICRO/WIN32指令

库提供14个子程序、3个中断程序和8条指令来支持USS协议。调用一条指令时，将会

自动地增加一个或几个子程序。

USS协议使用CPU的下列资源，

协议占用PLC的通讯端口0或1，使用USS——INIT指令可以选择PLC的端口

是使用USS协议还是PPI协议，选择USS协议后PLC的相应端口不能在做其它用途，包

括与STEP7-WICRO/WIN32的通讯，只有通过执行另外一条USS指令或将PLC——CPU的

模式开关拨到RUN或STOP状态，才能钟新在进行PPI通讯，当PLC和与变频器通讯中

断时，变频器将停止运行，所以在本例中选择CPU226 因为它有两个通讯端口，当第一

个口用于USS通讯时，第二个端口可以用于程序监控，USS指令要占用2300～3600字节

的程序存储空间和400个字节的变量存储区间

2.变频器的通讯与CPU的扫描时异步的，完成一次变频器的通讯通常需要几个CPU的

扫描周期，通讯时间和链路上变频器的台数、波特率和扫描周期有关，本例中通讯的波

特率设定为19200，变频器的台数为3台，经实际调试检测通讯时间大约为50ms.

三、使用USS协议的优点