西门子6ES7314-1AG13-0AB0            西门子6ES7314-1AG13-0AB0

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)数字化的信息传递，提高了系统的自动化水平及运行的可靠性，解决了模拟信号传输所引起的干扰及漂移问题。

    (3)其通信介质采用RS-485屏蔽双绞线，远可达1000m，因此可有效地减少控制电缆的数量，原系统中需要20芯控制电缆一般在4根以上，现在只需工作电源就可以，从而可以大大减少开发和工程费用，提高可靠性。

    (4)通讯速率较高，可达187.5kbps。对于有5个变频器，每个调速器有六个过程数据需刷新的系统，PLC的典型扫描周期为几百毫秒。

    (5)它采用与PROFIBUS相似的操作模式，总线结构为单主站、主从存取方式。报文结构具有参数数据与过程数据，前者用于改变调速器的参数，后者用于快速刷新调速器的过程数据，如启动停止、逻辑锁定、速度给定、力矩给定等。具有的快速性与可靠性。

    2.2西门子USS通信协议[1]

    (1)协议概况

    ●Siemens驱动器所定义的USS协议，是Profibus通信协议的简化，通过其总线可以连接31个节点，传输速率可以达到19.2k比特率，通过主站(PC、PLC)进行控制。

    ●USS总线上的每个传动装置都有一个站号，主站通过它识别每个传动装置。

    ●USS可以是主从结构:从站回应主站发来的报文并发送报文。也可以是广播通讯方式:报文同时发送给所有的传动装置。

    (2)协议说明

    所有数据报文都由14个字节组成，是标准的异步报文格式:1个起始位，8个数据位，一个偶校验位和一个停止位。数据报文的结构如下:

    主站到从站的报文格式:

    从站到主站的报文格式:

    (3)USS协议报文描述

    ●STXSTX是单字节的ASCⅡSTX字符(值为02),表示报文的开始。

    ●LGELAE是单字节区域，表示报文中LAE区域后的字节数。

    ●ADRADR是单字节区域，包含从站传动装置的地址::

    其中位5是广播位。选择是否将这报文以广播方式发送给总线上的所有驱动器，位0~4是驱动器总线地址。

    ●BCCBCC是单字节区域，对报文中该区域以前所有的字节进行异或校验。

    ●INDIND是16位的区域，通用传动装置应设为0。

    ●PKEPKE是16位的区域，用来控制传动装置的参数读写，定义如下:位0~10为参数号，位12~15为参数读写控制，如2038H，2代表读参数，38H表示十进制ID为56的参数。

    ●VALVAL是16位的区域，通过读写参数命令将参数值写到对应的参数ID中。

    STW是16位的控制字区域，控制传动装置的运行，如047F表控制电机正向运行。

    ZSW是16位的状态字区域，表示传动装置不同的运行状态。

    ●HSW/HIWHSW是设定电机速度的16位的区域。如4000H对应额定速度的100%

    HIW是读取电机速度的16位区域，可以读出电机速度。如当前转速=(HIW×额定速度)/4000H。

    3自由口设定

    3.1钻机传动系统设备配置

    多年来，我国钻机市场一直以机械钻机为主，通过柴油发电机带动变速齿轮箱来调节绞车和泥浆泵的转率低下，耗能高，故障率高。随着钻机市场电驱动钻机的推广与普及，我国的钻机经历了购买二手旧钻机，进口新钻机到自主生产的过程，在此基础上，钻机也进行了一次大的更新，从模拟电路控制直流传动到数字化的直流传动设备，再到到高性能的具有通信功能的传动设备;在钻机实现自动化过程也经历了由继电器到开关量PLC再到高性能PLC(模拟量+总线通讯)的过程，现阶段钻机设备配置以高性能PLC控制为主，通过通讯功能读取数据和并根据工况改写驱动器的相关数据，这样的控制理论(模糊控制、神经网络控制等)就很容易的通过上位机实现，从而控制交直流驱动器实现调速的智能化。该系统通过S7-200CPU226作为主站，五台6SE71系列变频器作为从站，其中650kW的变频器带动绞车/钻机，500kW的变频器两两同步工作，带动1300系列的泥浆泵，参见图1。

    图1USS通讯系统配置

    3.2自由口用户数据存储器[3]

    在USS协议中，用户数据存储器分配如附表:

    附表

    驱动器参数设定区VB0-VB39共40个字节

    发送/接受缓冲区从VB40开始，用户自由分配

    系统数据区VB4022-VB4095共74个字节

    其中驱动器参数设定区主要完成从站数目(VB0)、每个从站LAE长度设定(VB1-VB31)、广播传送方式LAE(VB33)长度、传送时间(VW34)，初始化发送/接受缓冲区首地址(VD36)(设定值为VB40-VB4021)，其中V表示可变、B为字节、W为字、D为双字。

    3.3用户数据区设定

    在USS协议中每个从站需要44个字节，发送/接受缓冲区各占22个字节(对应从站+USS协议(发送+接受)+状态位)，其中状态位表示数据发送状态，在该系统中发送/接收首地址设为VB2000，用户数据区以循环方式传送数据时分配如下:

    绞车:从站1，地址VB2000-2043

    泥浆泵1的A变频器:从站2，地址VB2044-2087

    泥浆泵1的B变频器:从站3，地址VB2088-2131

    泥浆泵2的A变频器:从站4，地址VB2132-2175

    泥浆泵1的B变频器:从站5，地址VB2176-2219

    以广播方式发送数据时地址如下:

    只有发送缓冲区:VB2220-2263，接受缓冲区同上

    定义完数据区后，就可以根据每个地址的功能，在PLC编程时写入相应的控制字就可以完成控制功能。

    3.4通信功能设定