西門子6ES7321-1EL00-0AA0模塊

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1、工業(yè)庫簡介
SIMATIC PCS 7工業(yè)庫（SIMATIC PCS 7 Industry Library，以下簡稱IL）為PCS 7 V8.0以上版本提供了全新的控制功能庫，是對PCS 7高級過程庫（APL）的擴(kuò)展，集成了非標(biāo)準(zhǔn)PCS 7 系統(tǒng)的工廠組件，包括S7-300控制器或者WinCC Flexible操作員面板。此外，IL中還集成了多個行業(yè)庫，例如，水、廢水處理行業(yè)庫和樓宇自動化行業(yè)庫。PCS 7 IL與PCS 7 APL一起使用，可對不同領(lǐng)域內(nèi)的控制任務(wù)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)*的總體解決方案。

圖1-1 PCS 7工業(yè)庫

在多數(shù)PCS 7應(yīng)用場合中，除了和過程控制直接相關(guān)的核心組件之外，工廠中還廣泛存在需要獨(dú)立控制的機(jī)器和設(shè)備，這些所謂的“成套設(shè)備”都是可以實(shí)現(xiàn)特定生產(chǎn)任務(wù)的控制子單元。由于點(diǎn)數(shù)規(guī)模較小、控制任務(wù)相對單一、邏輯運(yùn)算為主等特點(diǎn)，所以，部分“成套設(shè)備”的控制都采用S7-300配合操作員面板使用。關(guān)于如何基于工業(yè)庫在PCS 7中集成操作員面板請參考如下應(yīng)用文檔：

為了實(shí)現(xiàn)在PCS 7中集成S7-300 CPU，在PCS 7 V8.0中工業(yè)庫提供了兩個子庫：IL for PCS 7和IL for S7，其中的“IL for S7”主要就是面向S7-300 CPU環(huán)境下的應(yīng)用需求。而在PCS 7中集成S7-300 CPU主要有兩個方式，一個是以S7-400 CPU為主，S7-300 CPU作為類似RTU的角色與S7-400 CPU通訊，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)；另一個方式則是S7-300 CPU獨(dú)立組態(tài)，包含OS或操作員面板等，無須額外的作為主控的S7-400 CPU站。
本文分別按照兩個不同方式介紹具體的實(shí)現(xiàn)步驟，并在此過程中重點(diǎn)介紹“IL for S7”中功能塊調(diào)用、與S7-400 CPU的通訊以及分層操作等三個方面。

2、S7-300 CPU組態(tài)工業(yè)庫
在集成S7-300 CPU的PCS 7系統(tǒng)項目中，S7-300 CPU及其對應(yīng)的操作員面板是一相對獨(dú)立的單項目，該項目可以在PCS 7項目中創(chuàng)建生成，也可以來自成套設(shè)備提供商。同時，相關(guān)的功能塊還需要在OS上產(chǎn)生圖標(biāo)和操作面板，實(shí)現(xiàn)類似于APL功能塊一樣的操作。為此，集成的S7-300 CPU的程序需要基于IL S7庫來組態(tài)。具體組態(tài)過程如下：

2.1 創(chuàng)建多項目框架
由于PCS 7的創(chuàng)建項目向?qū)е袥]有集成S7-300 CPU的選項，所以需要按照手動的方式床架如下圖所示框架的多項目。其中的“300_IL_St”單項目就是包含了S7-300 CPU站和操作員面板組態(tài)項目。
示例項目采用CPU 317-2DP和MP370，只見通過IE完成通訊連接。具體S7-300 CPU站點(diǎn)的組態(tài)與常規(guī)項目組態(tài)*。

西門子6ES7307-1KA02-0AA0

圖2-1 基本項目框架

在PCS 7軟件環(huán)境中組態(tài)S7-300 CPU，還需要為其創(chuàng)建工廠層級，一方面可以和多項目中的其他項目結(jié)構(gòu)保持*，另一方面也可以實(shí)現(xiàn)跨單項目的OS分配等功能。更多關(guān)于多項目的功能使用可以參考：

西門子MM4系列變頻器都集成了串行接口，支持USS通信協(xié)議，通過USS協(xié)議可以對變頻器進(jìn)行控制和讀寫變頻器參數(shù)。使用S7-300PLC有以下兩種通訊方案：

1. 按照USS協(xié)議要求編寫通訊報文，計算BCC校驗(yàn)，適用于從站數(shù)量比較少，較簡單的應(yīng)用；
2. 采用DriveES SIMATIC軟件提供的S7-300庫程序，自動生成從站輪詢表程序，適用于從站數(shù)量比較多，較復(fù)雜的應(yīng)用。

本文主要介紹通過種方案實(shí)現(xiàn)CPU314-2PtP與MM440的USS通訊。使用S7-300編寫USS通訊程序分為以下幾個步驟：

1. 依據(jù)USS協(xié)議編寫報文；
2. 使用S7-300提供的串口數(shù)據(jù)發(fā)送程序發(fā)送USS報文；
3. 使用S7-300提供的串口數(shù)據(jù)接收程序接收USS報文；
4. 依據(jù)USS協(xié)議分析接收到的報文。

本文根據(jù)這4個步驟編寫了如下內(nèi)容：第1節(jié)簡單介紹USS協(xié)議內(nèi)容，了解USS協(xié)議報文格式；第2節(jié)根據(jù)USS協(xié)議列舉了4條報文；第3節(jié)介紹PLC和變頻器USS通訊的硬件組態(tài)；第4節(jié)介紹通過調(diào)用PLC中的發(fā)送和接收功能塊實(shí)現(xiàn)USS協(xié)議報文的發(fā)送和接收。

1 USS協(xié)議介紹
USS協(xié)議是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議。USS的工作機(jī)制是，通信是由主站發(fā)起，USS主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否響應(yīng)主站。從站不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時應(yīng)答主站：接收到主站報文沒有錯誤，并且本從站在接收到主站的報文中被尋址，上述條件不滿足或者主站發(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應(yīng)。USS的字符傳輸格式為11位，其中1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1偶校驗(yàn)、1位停止位。如下表所示：

USS字符幀結(jié)構(gòu)

USS協(xié)議的報文由一連串的字符組成，協(xié)議中定義了它們的功能，如下表所示：

USS報文結(jié)構(gòu)

? STX：長度1個字節(jié)，總是為02（Hex），表示一條信息的開始；
? LGE：長度1個字節(jié)，表明在LGE后字節(jié)的數(shù)量，上表中黃色區(qū)域長度；
? ADR：長度1個字節(jié)，表明從站地址；
? BCC：長度1個字節(jié)，異或校驗(yàn)和，USS報文中BCC前面所有字節(jié)異或運(yùn)算的結(jié)果；
? 有效數(shù)據(jù)區(qū)：由PKW區(qū)和PZD區(qū)組成，如下表所示。

USS有效數(shù)據(jù)區(qū)

PKW區(qū)用于主站讀寫從站變頻器參數(shù)：
? PKE：長度一個字,結(jié)構(gòu)如下表，任務(wù)或應(yīng)答ID請參考《MM440使用大全》第13章。
Bit15- Bit 12 Bit 11 Bit 10-Bit 0

PKW結(jié)構(gòu)

變頻器參數(shù)號<2000時，基本參數(shù)號PNU=變頻器參數(shù)號，例如P700的基本參數(shù)號PNU=2BC（Hex）（700（Dec）=2BC（Hex））。
變頻器參數(shù)號>=2000時，基本參數(shù)號PNU=變頻器參數(shù)號-2000（Dec），例如P2155的基本參數(shù)號PNU=9B（Hex）（2155-2000=155（Dec）=9B（Hex））。

? IND：長度一個字，結(jié)構(gòu)如下表。

IND結(jié)構(gòu)

變頻器參數(shù)號<2000時，PNU擴(kuò)展=0（Hex）。
變頻器參數(shù)號>=2000時，PNU擴(kuò)展=8（Hex）。
參數(shù)下標(biāo)，例如P2155[2]中括號中的2表示參數(shù)下標(biāo)為2。
? PWE：讀取或?qū)懭雲(yún)?shù)的數(shù)值
PZD區(qū)用于主站與從站交換過程值數(shù)據(jù)：
? PZD1： 主站?從站 控制字
主站?從站 狀態(tài)字
? PZD2： 主站?從站 速度設(shè)定值
主站?從站 速度反饋值
? PZDn： MM430/440支持多8個PZD，MM420支持多4個PZD

根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動裝置的不同，PKW和PZD區(qū)的數(shù)據(jù)長度不是固定的，可以通過P2012、P2013 設(shè)置。本例采用4PKW，2PZD報文格式。

2 USS協(xié)議報文定義
本文通過發(fā)送4個不同功能的報文來演示自定義USS報文的方法，USS協(xié)議詳細(xì)說明請參照《MM440使用大全》第13章。
例1．把參數(shù)P2155[2]的數(shù)值修改為40.00Hz

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