1 引言 　　計(jì)算機(jī)及通訊技術(shù)已成為工業(yè)環(huán)境中大部分解決方案的核心部分，其在系統(tǒng)中的比重正在迅速增加。在工業(yè)控制中，交流電機(jī)的拖動(dòng)越來越多的采用變頻器完成，不僅作為一個(gè)單獨(dú)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是隨著不斷的智能化，同遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間可以通過各種通訊方式結(jié)合成一個(gè)有機(jī)的整體。在實(shí)際工程實(shí)施時(shí)，變頻器的啟動(dòng)、停止、方向、告警、故障指示以及故障復(fù)位等控制通常為端子排開關(guān)信號(hào)控制方式，速度控制采用模擬量給定值控制方式來完成。由于變頻器的輸出端會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾信號(hào)，控制器有時(shí)會(huì)造成誤動(dòng)作的情況。當(dāng)控制距離遙遠(yuǎn)時(shí)，還存在敷線工程量過大的問題。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線的底層控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，變頻器生產(chǎn)廠家推出了具有數(shù)據(jù)通信功能的產(chǎn)品，采用RS-485通信接口用于系統(tǒng)配置和監(jiān)控是一種低成本的連接方案。 2 西門子變頻器的USS控制協(xié)議 　　2.1USS協(xié)議的特點(diǎn) 　　USS是西門子公司為變頻器開發(fā)的通信協(xié)議，可以支持變頻器同PC或PLC之間建立通信連接，常適合于規(guī)模較小的自動(dòng)化系統(tǒng)。它以主從方式構(gòu)成工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)站，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有一個(gè)主站，1～31個(gè)從站，各站點(diǎn)有唯一的標(biāo)識(shí)碼識(shí)別。 　　這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:用單一的、完全集成的系統(tǒng)來解決自動(dòng)化問題。所有的西門子變頻器都可以采用USS協(xié)議作為通信鏈路。數(shù)字化的信息傳遞，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平及運(yùn)行的可靠性，解決了模擬信號(hào)傳輸所引起的干擾及漂移問題。通信介質(zhì)采用RS-485屏蔽雙絞線，最遠(yuǎn)可達(dá)1000m，因此可有效地減少電纜的數(shù)量，從而可以大大減少開發(fā)和工程費(fèi)用，并極大地降低客戶的啟動(dòng)和維護(hù)成本;通信效率較高，可達(dá)187.5kbit/s。對(duì)于有10個(gè)調(diào)速器，每個(gè)調(diào)速器有6個(gè)過程數(shù)據(jù)需刷新的系統(tǒng)，PLC的典型掃描周期為幾百毫秒，采用與PROFIBUS相似的操作模式，總線結(jié)構(gòu)為單位站、主從存取方式，報(bào)文結(jié)構(gòu)具有參數(shù)數(shù)據(jù)與過程數(shù)據(jù)，前者用于改變調(diào)速器的參數(shù)，后者用于快速刷新調(diào)速器的過程數(shù)據(jù)，如啟動(dòng)停止、速度給定、力矩給定等。具有極高的快速性和可靠性。利用西門子變頻器的主機(jī)上提供的USS接口，僅在終端機(jī)中插入一RS-485通信板，就可實(shí)現(xiàn)變頻器的全部遠(yuǎn)程控制。 　　2.2USS協(xié)議的通信數(shù)據(jù)格式 　　USS協(xié)議的通信字符格式為一位起始位、一位停止位、一位偶校驗(yàn)位和八位數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)報(bào)文最大長(zhǎng)度位256個(gè)字節(jié)，包括3字節(jié)的頭部、1字節(jié)的校驗(yàn)碼和主數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊按照字的方式組織，高字節(jié)在前。通信數(shù)據(jù)報(bào)文格式如表1所示。 　　STX—起始字符，為02Hex;LGE—報(bào)文長(zhǎng)度，為n+2，3≤n≤254;ADR—從站地址碼，其中bit0～bit4表示從站地址，bit5為1表示廣播發(fā)送，bit6為1表示鏡像發(fā)送，用于網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，bit7為1表示特殊報(bào)文;BCC—校驗(yàn)字符，為從STX開始所有字節(jié)的異或和。 　　在一幀內(nèi)完成過程控制數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以通過指定參數(shù)號(hào)完成設(shè)備控制參數(shù)的讀寫。數(shù)據(jù)快由參數(shù)值域（PKW）和過程數(shù)據(jù)域（PZD）組成，二者均為變長(zhǎng)數(shù)據(jù)。 　　PKW域—參數(shù)值域，由參數(shù)識(shí)別碼、子參數(shù)號(hào)和參數(shù)值構(gòu)成，參數(shù)個(gè)數(shù)可根據(jù)設(shè)備的定義值最大可有124個(gè)字;PZD域—過程控制數(shù)據(jù)域，包括控制字/狀態(tài)字，設(shè)定值/實(shí)際值，最多16個(gè)字;PKE參數(shù)識(shí)別碼;IND用來指定某些數(shù)組型設(shè)備參數(shù)的子參數(shù)號(hào)。 　　對(duì)于SIEMENS的MMV/MDV變頻器，協(xié)議有所簡(jiǎn)化: 　　IND固定為0;PKW為3字格式，即只有PWE1;PZD域的PZD1是控制字/狀態(tài)字，用來設(shè)置和監(jiān)測(cè)變頻器的工作狀態(tài);PZD域的PZD2設(shè)定頻率。 3 PLC控制變頻器的程序設(shè)計(jì) 　　PLC通訊程序采用子程序方式編制，主控程序?qū)ψ冾l器的控制通過調(diào)用有關(guān)子程序發(fā)送命令完成。數(shù)據(jù)接受由后臺(tái)中斷程序完成。發(fā)送命令子程序?qū)⒆冾l器目標(biāo)速度值和命令參數(shù)加工為USS協(xié)議格式，發(fā)送出去，并設(shè)置發(fā)送標(biāo)志，復(fù)位接受完成標(biāo)志，并開允許接受中斷和定時(shí)中斷。 　　當(dāng)變頻器發(fā)送響應(yīng)報(bào)文時(shí)，激活后臺(tái)中斷程序接受變頻器的狀態(tài)值和當(dāng)前速度值，存入接受緩沖區(qū)，并復(fù)位發(fā)送標(biāo)志，設(shè)置接受完成標(biāo)志。 　　3.1主控程序 　　按照采樣時(shí)間間隔，主控程序根據(jù)發(fā)送標(biāo)志和接受完成標(biāo)志，檢查變頻器接受緩沖區(qū)內(nèi)容，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。通訊程序由通信口初始化、運(yùn)行、停止、速度設(shè)定等5個(gè)子程序和一系列中斷服務(wù)子程序構(gòu)成，主控程序的流程如圖1所示。 　　3.2通訊子程序 　　通訊子程序如下: 　　SBR0 　　//通訊初始化程序 　　MOVB16#49，SMB30 　　//初始化P0為9600kb，8bit，偶校驗(yàn) 　　MOVB14，“P0-ST-LEN” 　　//設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)，發(fā)送字符數(shù) 　　MOVB16#2，“P0-ST-STX”//STX 　　MOVB12，“P0-ST-LGE”//LGE 　　MOVB0，“P0-ST-ADR”//主站地址 　　MOVB255，“TO” 　　ENI 　　ATCH4，25 　　ATCH6，11 　　RET 　　SBR2 　　//電機(jī)啟動(dòng)子程序 　　MOVBBPADR，，“P0-ST-ADR” 　　//取主控緩沖區(qū)的從機(jī)地址 　　MOVW16#0C7F，“P0-ST-PZD0” 　　//設(shè)定停止電機(jī)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn) 　　CALL“Send-BP” 　　//調(diào)用發(fā)送程序 　　RET 　　SBR4 　　//設(shè)定電機(jī)速度電機(jī)運(yùn)行子程序 　　MOVB“BPADR”，“P0-ST-ADRS” 　　//取主控緩沖區(qū)的從機(jī)地址 　　MOVW16#0C7F，“P0-ST-PZD0” 　　//設(shè)定電機(jī)啟動(dòng)、正轉(zhuǎn) 　　MOVW“BIT/SP”，“P0-ST-PZD1” 　　//取主控緩沖區(qū)的速度值 　　LDW>=“P0-ST-PZD1”，16#4000 　　//判斷是否超過最大速度 　　MOVW16#4000，“P0-ST-PZD1” 　　CALL“Send-BP” 　　//調(diào)用發(fā)送程序 　　RET 　　SBR5 　　//發(fā)送程序Send-BP 　　MOVD&VB3500，ACO 　　//計(jì)算BCC 　　MOVB14，AC1 　　//循環(huán)計(jì)算BCC，存入“P0-ST-BCCS”置位重發(fā)次數(shù)計(jì)數(shù)器 　　XMT“P0-ST-LEN”，0 　　//發(fā)送 　　ATCH0，9 　　//發(fā)送結(jié)束中斷的中斷服務(wù)程序號(hào) 　　MOVB100，“h” 　　//定時(shí)時(shí)間100ms 　　ATCH1，10 　　//定時(shí)中斷處理，未接受倒數(shù)據(jù)，重發(fā)數(shù)據(jù) 　　RET 　　3.3中斷接收子程序 　　中斷接收子程序由一系列服務(wù)程序組成，包括3種情況。 　?。?）判斷中斷接收的起始3個(gè)字符是否為制定字符，是將接收中斷指針指向下一個(gè)中斷程序，復(fù)位定時(shí)器，同時(shí)異或計(jì)算BCC值;否則將關(guān)閉接收中斷，等待定時(shí)中斷進(jìn)行錯(cuò)誤處理。 　?。?）對(duì)于數(shù)據(jù)塊的接收，采用計(jì)數(shù)方式控制，當(dāng)計(jì)數(shù)為零時(shí)，計(jì)算的BCC值應(yīng)為0，否則關(guān)閉接收中斷。 　　（3）定時(shí)中斷激活時(shí)表示接收超時(shí)，重發(fā)次數(shù)值減1，如果不為0，則自動(dòng)將發(fā)送緩沖區(qū)的內(nèi)容重新發(fā)送;為0，置位錯(cuò)誤標(biāo)志。 4 結(jié)束語 　　在變頻拖動(dòng)工程應(yīng)用中，傳統(tǒng)的方法是采用開關(guān)量和模擬量信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，信號(hào)容易受到干擾，出現(xiàn)控制上的錯(cuò)誤。采用基于RS-485接口的USS通信協(xié)議對(duì)變頻器進(jìn)行控制的方法，大大減少了系統(tǒng)布線，可以避免現(xiàn)場(chǎng)可能的各種電磁干擾對(duì)控制設(shè)備的影響，有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。