西門子6AV6641-0CA01-0AX1

6AV6641-0CA01-0AX1 SIMATIC 操作員面板 OP77B 背光照明顯示屏，4.5" 顯示屏，具圖形能力，MPI/PROFIBUS-DP 接口（zui高 12 MB），打印機/USB 接口，MMC 存儲卡插槽，用于通過 WINCC FLEXIBLE 2004 COMPACT 進行組態

SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司

：鄭鑫 ：

：www.zhenxindianqi。。ｃｎ

工作 （同步）

1. 概述
         通常情況下，要實現HMI設備與V20變頻器的通訊，需要一個支持USS通訊或MODBUS通訊的PLC，比如S7-200系列PLC。其通訊電纜連接如圖1所示。PLC的一個通訊端口與觸摸屏連接，可以采用PPI協議通訊。PLC的另一個通訊端口與V20的RS485通訊端口連接，采用MODBUS協議通訊，PLC上編寫MODBUS主站程序，V20為從站。

圖1 觸摸屏通過PLC與V20變頻器通訊

         如果只需要對V2O變頻器做簡單的運行控制和變量監視，那么上述配置中PLC的作用僅為數據中轉。這種情況下，觸摸屏直接和V20變頻器通訊，不僅能夠實現監控功能，而且可以少用一個PLC，節省成本。采用西門子的SMART LINE系列觸摸屏能夠實現與V20變頻器直接通訊的功能。通訊電纜連接如圖2所示。SMART LINE觸摸屏作為MODBUS主站，V20為從站。

圖2 觸摸屏直接與V20變頻器通訊

2. 硬件設備及其安裝
        下面用一個實例來介紹Smart Line觸摸屏與一臺V20變頻器通過MODBUS通訊的實現方法。該例子中用到的主要硬件設備如表1所示，觸摸屏組態軟件為WinCC Flexible 2008 SP4 China。

表1 示例主要硬件設備

         硬件安裝步驟如下：
1）將變頻器、電機、觸摸屏固定在安裝工位上。
2）連接變頻器到電機的動力電纜和接地電纜。
3）連接供電電源到變頻器的動力電纜和接地電纜。
4）連接變頻器和觸摸屏的RS485通訊電纜。觸摸屏RS485的9針接口與 V20端子對應關系：3對應P+，8對應N-。
5）連接24V直流電源的交流進線電纜和到觸摸屏的直流供電電纜。

3. V20變頻器參數設置
        V20變頻器要采用MODBUS通訊，可以做如下設置：
1）變頻器恢復出廠參數：
P0010=30
P0970=21
2）變頻器快速調試，選擇Cn011-MODBUS通訊連接宏：
a)設置電網頻率和功率單位
b)輸入電機銘牌參數
c)選擇連接宏Cn011-MODBUS通訊
d)選擇應用宏AP000
Cn011連接宏對應參數如表2所示。

表2 Cn011對應參數設置

3）修改MODBUS通訊參數，其它參數為Cn011連接宏默認參數：
P2014[0]=0 不監控報文間隔時間，否則可能會報F72故障
P2021[0]=3 MODBUS設備地址為3（與觸摸屏組態軟件中設置的從站地址*）

4. 觸摸屏組態
        在WinCC Flexible 2008 SP4 China軟件中組態Smart 1000 IE觸摸屏。詳細步驟如下：
1）創建項目。
        創建一個空項目，如圖3所示。

圖3 創建空項目

        選擇觸摸屏設備為Smart 1000 IE，如圖4所示。

圖4 選擇Smart 1000 IE觸摸屏

2）設置連接。
        在連接畫面中新建一個連接，相關參數設置如下：
通訊驅動程序：Modicon MODBUS
類型：RS485
波特率：9600
奇偶校驗：偶
數據位：8
停止位：1
組幀：RTU Standard
CPU類型：984
從站地址：3
        連接設置如圖5所示。

圖5 連接設置

3）添加變量。
        添加與變頻器監控相關的10個變量，如表3所示。

表3 變量列表

        變量地址參照V20變頻器操作手冊，添加完成后的變量畫面如圖6所示。

圖6 添加變量

         速度設定值變量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉速，此處采用變量的線性轉換屬性，將-16384對應-1500，+16384對應+1500，如圖7所示。再采用變量的限制值屬性，將變量的輸入值限制在-1600和+1600之間，如果超出該限制值的范圍，則輸入不起作用。如圖8所示。

圖7 速度設定值變量線性轉換

圖8 速度設定值變量限制值

        速度反饋值變量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉速，此處也采用變量的線性轉換屬性，將-16384對應-1500，+16384對應+1500，如圖9所示。注意，圖9和圖7所示的線性轉換是*的。

圖9 速度反饋值變量線性轉換

4）添加畫面。
        項目生成時已經有一個模板和一個畫面，此例僅用到一個畫面。修改畫面的名字為V20_Monitor，如圖10所示。

圖10 編輯之前的畫面V20_Monitor

5）編輯模板。
        模板中的對象在選擇使用模板的畫面中會顯示出來，此處把西門子的LOGO和退出Runtime的按鈕放置在模板中，如圖11所示。

圖11 編輯模板

         然后在按鈕的事件屬性中添加函數。在按鈕STOP RT事件屬性的單擊事件下添加StopRuntime函數，如圖12所示。

圖12 退出運行畫面按鈕事件設置

6）編輯畫面。
        在V20_Monitor畫面中放置IO域、文本域、按鈕、棒圖、圓形等對象。在文本域中輸入相應的文本，設置字號、顏色等，將相關對象分類排列整齊，完成后的V20_Monitor畫面如圖13所示。

圖13編輯完成的畫面V20_Monitor

        給10個IO域分別連接10個變量。

        其中控制字1和狀態字1采用16進制顯示，控制字1類型模式為輸入/輸出，狀態字1類型模式為輸出，如圖14所示。

圖14 控制字1對應IO域常規設置

         轉速設定、實際轉速、輸出電壓、直流電壓采用帶符號整數顯示，轉速設定類型模式為輸入/輸出，其它三個變量類型模式為輸出，如圖15所示。

圖15 實際轉速對應IO域常規設置

         輸出頻率、輸出電流、輸出轉矩、輸出功率采用帶符號整數顯示，并移動小數點2位，類型模式為輸出，如圖16所示。此處移動小數點2位的作用是將通訊接收到的值除以100并顯示在觸摸屏上，這樣做的理由是V20變頻器在發送這些值時將實際值乘了100。

圖16 輸出電流對應IO域常規設置

         除了用IO域來顯示實際轉速的數值外，還采用棒圖這種圖形化的形式來顯示實際轉速，編輯完成的棒圖外觀如圖17所示。

圖17 編輯完成的棒圖外觀

         設置棒圖的常規屬性，其中連接變量為Feedback，zui大值設為2000，zui小值設為-2000，如圖18所示。

圖18 棒圖常規屬性設置

         設置棒圖的外觀，如圖19所示。

圖19 棒圖外觀屬性設置

         設置棒圖刻度，如圖20所示。

圖20 棒圖刻度屬性設置

          運行指示燈用來指示變頻器是否處于運行狀態，連接變量為StsWord1的第2位，運行時顯示綠色，非運行時顯示白色。其外觀動畫設置如圖21所示。

圖21 運行指示及其外觀動畫設置

         反轉指示燈用來指示變頻器是否處于反轉狀態，連接變量為StsWord1的第14位，反轉時顯示綠色，非反轉時顯示白色。其外觀動畫設置如圖22所示。

圖22 反轉指示及其外觀動畫設置

         故障指示燈用來指示變頻器是否處于故障狀態，連接變量為StsWord1的第3位，故障時顯示紅色，非故障時顯示綠色。其外觀動畫設置如圖23所示。

圖23 故障指示及其外觀動畫設置

         接著設置4個按鈕的功能，此處在按鈕的單擊事件下添加不同的函數來實現不同的功能。
啟動按鈕：添加SetValue函數，變量為CtrlWord1，值為1150（16進制047E）。再添加SetBitInTag函數，變量仍為CtrlWord1，位為0，如圖24所示。每次按下啟動按鈕，觸摸屏將先發送047E，再發送047F給V20變頻器，實現啟動功能。

圖24 啟動按鈕事件設置

          停止按鈕：添加ResetBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為0，如圖25所示。每次按下停止按鈕，控制字1的第0位將被復位為0，觸摸屏將發送047E給V20變頻器，實現OFF1停車功能。

圖25 停止按鈕事件設置西門子6AV6641-0CA01-0AX1

        反向按鈕：添加InvertBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為11，如圖26所示。每次按下反向按鈕，控制字1的第11位將做非運算，觸摸屏將相應的正轉或反轉指令發送給V20變頻器，實現轉向反向功能。

圖26 反向按鈕事件設置

         故障確認按鈕：添加SetBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為7。再添加ResetBitInTag函數，變量仍為CtrlWord1，位為7，如圖27所示。每次按下故障確認按鈕，觸摸屏將先發送1狀態的故障確認位，再發送0狀態的故障確認位給V20變頻器，給故障確認位一個上升沿，實現故障確認功能。

圖27 故障確認按鈕事件設置

5. 系統運行效果
        完成上述步驟之后，下載組態程序至觸摸屏中。實際運行效果證明：SMART LINE觸摸屏與V20變頻器通訊正常，觸摸屏可以通過四個按鈕控制變頻器運行、停止、反向以及故障確認；變頻器相關變量和狀態可以在觸摸屏上正確顯示。變頻器運行時觸摸屏顯示畫面如圖28所示。

圖28 變頻器運行時觸摸屏顯示畫面

1.概述

1.1 S7-1200 的PROFINET 通信口
S7-1200 CPU 本體上集成了一個 PROFINET 通信口，支持以太網和基于 TCP/IP 的通信標準。使用這個通信口可以實現 S7-1200 CPU 與編程設備的通信，與HMI觸摸屏的通信，以及與其它 CPU 之間的通信。這個PROFINET 物理接口是支持10/100Mb/s的 RJ45口，支持電纜交叉自適應，因此一個標準的或是交叉的以太網線都可以用于這個接口。

1.2 S7-1200支持的協議和zui大的連接資源

S7-1200 CPU 的PROFINET 通信口支持以下通信協議及服務
• TCP
• ISO on TCP ( RCF 1006 )
• S7 通信 (服務器端)

通信口所支持的zui大通信連接數
S7-1200 CPU PROFINET 通信口所支持的zui大通信連接數如下：
• 3個連接用于HMI (觸摸屏) 與 CPU 的通信
• 1個連接用于編程設備（PG）與 CPU 的通信
• 8個連接用于Open IE ( TCP, ISO on TCP) 的編程通信，使用T-block 指令來實現
• 3個連接用于S7 通信的服務器端連接，可以實現與S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太網S7 通信
S7-1200 CPU可以同時支持以上15個通信連接，這些連接數是固定不變的，不能自定義。

TCP（Transport Connection Protocol）
TCP是由 RFC 793描述的標準協議，可以在通信對象間建立穩定、安全的服務連接。如果數據用TCP協議來傳輸，傳輸的形式是數據流，沒有傳輸長度及信息幀的起始、結束信息。在以數據流的方式傳輸時接收方不知道一 條信息的結束和下一條信息的開始。因此，發送方必須確定信息的結構讓接收方能夠識別 。在多數情況下TCP應用了IP (Internet protocol) ，也就是“TCP/IP 協議”， 它位于 ISO-OSI 參考模型的第四層。
協議的特點：
• 與硬件綁定的高效通信協議
• 適合傳輸中等到大量的數據 (<=8192 bytes)
• 為大多數設備應用提供
– 錯誤恢復
– 流控制
– 可靠性
• 一個基于連接的協議
• 可以靈活的與支持TCP協議的第三方設備通信
• 具有路由兼容性
• 只可使用靜態數據長度
• 有確認機制
• 使用端口號進行應用尋址
• 大多數應用協議，如NET、FTP都使用TCP
• 使用 SEND/RECEIVE 編程接口進行數據管理需要編程來實現

1.3 硬件需求和軟件需求
硬件：
① S7-1200 CPU
② S7-300 CPU + CP343-1（支持S7 Client）
③ PC（帶以太網卡）
④ TP以太網電纜
軟件：
① STEP 7 Basic V10.5
② STEP 7 V5.4

2. ISO on TCP 通信
S7-1200 CPU 與S7-300/400 之間通過ISO on TCP 通信，需要在雙方都建立連接，連接對象選擇“Unspecified”。
所完成的通信任務為：
① S7-1200將DB3里的100個字節發送到S7-300的DB2中
② S7-300將輸入數據IB0發送給S7-1200的輸出數據區QB0。

2.1 S7-1200 CPU 的組態編程
組態編程過程與 S7-1200 CPU 之間的通信基本相似 （見 6.3 ），這里簡單描述一下步驟：
① 使用STEP 7 Basic V10.5 軟件新建一個項目
在STEP 7 Basic 的“Portal View”中選擇 “Create new project”創建一個新項目
② 添加新設備
然后進入“Project view”，在“Project tree”下雙擊“Add new device”，在對話框中選擇所使用的S7-1200 CPU添加到機架上，命名為 PLC_1。
③ 為 PROFINET 通信口分配以太網地址
在“Device View”中點擊 CPU 上代表PROFINET 通信口的綠色小方塊，在下方會出現PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses”下分配IP 地址為 192.168.0.1 ，子網掩碼為255.255.255.0。
④ 在 S7-1200 CPU 中調用“TSEND_C”通信指令并配置連接參數和塊參數
在主程序中調用發送通信指令，進入“Project tree” > “ PLC_1”>“Program blocks”>“Main”主程序中，從右側窗口“Instructions”> “Extended Instructions”>“Communications”下調用“TSEND_C”指令，并選擇“Single Instance”生成背景 DB塊。然后單擊指令塊下方的“下箭頭”，使指令展開顯示所有接口參數。
然后，創建并定義發送數據區 DB 塊。通過“Project tree”>“ PLC_1”> “Program blocks” >“Add new block” ，選擇 “Data block”創建 DB 塊，選擇尋址，點擊“OK”鍵，定義發送數據區為 100個字節的數組。
根據所使用的參數創建符號表，如圖1所示。
配置連接參數，如圖2所示。
配置塊接口參數，如圖3所示。

圖1 創建所使用參數的符號表圖PLC tag

圖2 配置連接參數

圖3 配置 TSEND_C 塊參數

⑤ 調用“TRCV”通信指令并配置塊參數如圖6 47所示。
因為與發送使用的是同一連接，所以使用的是不帶連接的發送指令“TRCV”，連接“ID”使用的也是“TSEND_C”中的“Connection ID”號，如圖4所示。

圖4 配置 T_RCV 塊參數

2.2 S7-300 CPU 的ISO on TCP通信的組態編程
① 使用STEP 7 軟件新建一個項目并進行硬件組態
創建完新項目，在項目的窗口下，右鍵菜單里，選擇“Insert New Object”>“SIMATIC 300 Station” ，插入一個S7-300 站。
為了編程方便，我們使用時鐘脈沖激活通信任務，在CPU的“Properties”＞“Cycle/Clock Memory”中設置，如圖5所示。

圖5 設置時鐘脈沖

每一個時鐘位都按照不同的周期／頻率在０和１之間切換變化，見表1。
表1：時鐘位頻率

② 配置以太網模塊
進入“HW Config”中，組態所使用的 CPU 及“CP343-1”模板。并新建以態網 Ethernet (1) ，配置“CP343-1”模板IP 地址為：192.168.0.2，子網掩碼為： 255.255.255.0 。如圖6所示。配置完硬件組態及屬性，編譯存盤并下載所有硬件組態。

圖6 S7-300 硬件配置

③ 網絡組態
打開 “NetPro” 配置網絡，選中 CPU，在連接列表里建立新的連接并選擇連接對象和通信協議，如圖7所示。

　
圖7 創建新的連接并選擇 ISO-on-TCP 協議

這時會跳出通用信息，如圖8所示。

圖8 通用信息

然后，進入“Addresses”配置通信雙方的IP 地址及TSAP 地址，如圖9所示。

圖9 配置通信的IP 地址及TSAP 地址

配置完連接并編譯存盤后，將網絡組態下載到CPU300中。

④ 軟件編程
在OB1中，從“Libraries”>“SIMATIC_NET_CP”>“CP300”下，調用FC5（AG_SEND）、FC6（AG_RECV）通信指令。創建接收數據區為 DB2，定義成100個字節的數組。
CALL “ AG_RECV” //調用FC6
ID ：=1 // 連接號，要與連接配置列表中*，見圖8
LADDR ：=W#16#100 //CP的地址，要與配置中*，見圖8
RECV ：=P#DB2.DBX 0.0 BYTE 100 //接收數據區
NDR ：=M10.0 //為1時，接收到新數據
ERROR ：=M10.1 //為1時，有故障發生
STATUS ：=MW12 //狀態代碼
LEN ：=MW14 //接收到的實際數據長度

CALL “AG_SEND” //調用FC5
ACT ：=M0.2 //為１時，激活發送任務
ID ：=1 // 連接號，要與連接配置中*
LADDR ：=W#16#100 //CP的地址，要與配置中*
SEND ：=IB0 //發送數據區
LEN ：=1 //發送數據的長度
DONE ：=M10.2 //為1時，發送完成
ERROR ：=M10.3 //為1時，有故障發生
STATUS ：=MW16 //狀態代碼

2.3 監控通信結果
下載S7-1200和S7-300中的所有組態及程序，監控通信結果，如圖10、圖11所示。
在S7-1200 CPU中向DB3中寫入數據：“11”、“22”、“33”，則在S7-300中的DB2塊收到數據也為“11”、“22”、“33”。
在S7-300 CPU中，將“2#1111_1111”寫入IB0，則在S7-1200 CPU中QB0中收到的數據也為“2#1111_1111”。

圖10 S7-1200監控表

圖11 S7-300 變量表

3. TCP 通信
使用TCP 協議通信，除了連接參數的定義不同，通信雙方的其它組態及編程與前面的ISO on TCP 協議通信*相同。
S7-1200 CPU中，使用 TCP 協議與S7-300通信時，PLC_1的連接參數，如圖12所示。通信伙伴 S7-300 的連接參數，如圖13所示。

圖12 S7-1200 的TCP連接參數的配置

圖13 S7-300 的TCP連接參數的配置

西門子MM變頻器
6SE64402UC112AA1
6SE64402UC125AA1
6SE64402UC137AA1
6SE64402UC155AA1
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6SE64402UC230CA1
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6SE64402UC275DA1
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6SE64402UC318EA1
6SE64402UC322EA1
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6SE64402UC337FA1
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6SE64402UD137AA1
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6SE64402UD211AA1
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6SE64402UD230BA1
6SE64402UD240BA1
6SE64402UD255CA1
6SE64402UD275CA1
6SE64402UD311CA1
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6SE64402UD345FB1
6SE64402UD355FA1
6SE64402UD355FB1
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