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上海朕鋅電氣設備有限公司
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產品介紹
西門子模塊6ES73317PF110AB0
 | 6ES7331-7PF11-0AB0 SIMATIC S7-300,模擬輸入 SM 331,電位隔離, 8 AE Thermoelemente 型式 B,E,J,K,L,N,R,S,T TXK/TXK(L)nach GOST 16 位,50ms,1x 40極 |
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. 產品概況
1.1 引言
自動化領域的當前發展主流趨勢是基于PLC集成的解決方案。在實現若干復雜工藝功能和運動控制的應用中，基于PLC的機電一體化1）解決方案得到了迅速的推廣，它既能為用戶提供更加靈活和更加效能的機械設備，也能大大地節約制造成本。因此，機電一體化的理念正逐漸地貫徹到越來越多的項目規劃和產品設計中。
在機電一體化方案中，注重運動控制的工藝功能在自動化系統和驅動系統中得到了廣泛的應用。西門子的Technology CPU（或稱T CPU）實現了在一個SIMATIC CPU中集成工藝和運動控制功能，它不僅可*地執行開環控制和運動控制的任務，而且能*集成在SIMATIC產品家族和TIA（Totally Integrated Automation，全集成自動化）環境之中。
作為新的SINAMICS驅動家族的一員，SINAMICS S120是滿足機器和工廠框架中高性能要求的模塊化驅動系統。S120提供了高性能的單軸和多軸驅動，憑借其擴展性和靈活性，可廣泛應用在眾多行業。
1）機電一體化（Mechatronics），結合了機械工程、計算機技術和電子技術的綜合性學科，常用于制造業的設計和開發工作。
1.2 Technology CPU產品介紹
目前西門子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應用在運動控制和標準控制相結合的典型應用中；CPU317TF-2DP除了包含了以上兩款產品的所有功能，還提供了額外的故障安全功能，可應用在標準控制、運動控制和安全相關控制相結合的綜合應用之中。
圖1 T CPU產品家族
T CPU包括以下部分：
- SIMATIC CPU 31x-2DP
- 符合PLCopen認證的運動控制功能
- 工藝組態（工藝對象、軸組態、工藝工具等）
系統提供預編程的符合PLCopen認證的功能塊簡化了用戶的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對所有的工藝功能進行編程和調試。
T CPU可同時處理多達32個（對于315T-2DP）或64個（對于317T（F）-2DP）工藝對象。
更多T CPU產品信息請參考支持中心提供的相關網頁。
1.3 SINAMICS S120產品介紹
Sinamics S120 是西門子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅動控制系統，它不僅能控制普通的三相異步電動機，還能控制同步電機、扭矩電機及直線電機。其強大的定位功能將實現進給軸的、相對定位。內部集成的 DCC(驅動控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語言來實現邏輯、運算及簡單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅動器）和DC/AC（多軸驅動器）。
更多S120產品信息請參考支持中心提供的相關網頁。
2. 準備
2.1 環境要求
2.1.1 本文檔所述實例基于以下硬件環境：
• PS307 5A 6ES7307-1EA00-0AA0
• CPU 317TF-2DP 6ES7317-6TF14-0AB0
• SIMATIC MMC 8M 6ES7953-8LP11-0AA0
• SIMATIC Field PG M3 6ES7715-1BB23-0AA1
• PROFIBUS電纜
• 其他S7 300模塊（如果有，如DI、DO等）
• S120 Training Case 6ZB2480-0BA0，
圖2 S120 Training Case
包括：
（1）CU320 6SL3040-0MA00-0AA1
（2）非調節型電源模塊5kW 6SL3130-6AE15-0AA0
（3）雙電機模塊3A 6SL3120-2TE13-0AA0
（4）同步電機（1FK7022-5AK71-1AG3），通過SMC20（6SL3055-0AA00-5BA1）接增量型編碼器（2048,Sin/Cos，1Vpp）
（5）同步電機（1FK7022-5AK71-1LG3），通過DRIVE-CLIQ接值編碼器（512 ppr，EnDat）
（6）CompactFlash Card 6SL3054-0CG01-1AA0
2.1.2 本文檔所述實例基于以下軟件環境：
• Window XP SP3
• STEP 7 V5.5 SP2
• S7 Technology V4.2 SP1
• S7 Distributed Safety V5.4 SP52)
2）如需使用故障安全功能，則需要此軟件。
2.2 任務
2.2.1 組態實例
圖3 系統連接圖
2.2.2 任務
使用HW Config和S7T Config組態軸，然后借助STEP 7用戶程序操作該軸。要完成該任務請遵循以下步驟：
| 步驟 | 內容 |
| 1 | 接線 |
| 2 | 在HW Config中對CPU 317TF-2DP進行組態 |
| 3 | 更改MPI/DP接口的傳輸速率并將組態數據下載到CPU中 |
| 4 | 組態DP(DRIVE) |
| 5 | 激活生成工藝系統數據 |
| 6 | 使用HW Config對驅動器進行組態 |
| 7 | 組態通過PG/PC接口訪問驅動器 |
| 8 | 將硬件組態下載到目標硬件中 |
| 9 | 使用S7T Config組態SINAMICS驅動器 |
| 10 | 使用S7T Config組態軸工藝對象 |
| 11 | 創建工藝DB |
| 12 | 使用STEP 7用戶程序控制軸 |
| 13 | 試運行 |
表1 操作步驟列表
2.2.3 使用站向導
如果在步驟 1 之后，借助站點向導建立了 T 站點，則可以一步式執行步驟 2 到 5 ，然后接著執行步驟 6 。
3. 步驟
3.1 步驟1：接線
3.1.1 T CPU接線
請參考手冊S7-300 S7-300 CPU 數據： CPU 315T-2 DP 接線。
請嚴格按照手冊要求接線，注意安全。
3.1.2 PROFIBUS接線
用PROFIBUS電纜連接CU320到CPU 317TF-2DP的DP（DRIVE）接口，并將CU320的 PROFIBUS 地址設置為4 。可按照如下方式直接通過硬件DIP開關設置CU320的PROFIBUS 地址：
圖 4 CU320 PROFIBUS地址設置
3.2 可選：借助向導幫助建立 T 站點
組態CPU 31xT（F）時使用站向導可以一步式執行多步操作。若選擇該功能，可直接跳轉到步驟6。
操作步驟：
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在SIMATIC Manager中建立一個新的項目 |
| 2 | 選擇“插入”(Insert) >“站”(Station) >“SIMATIC T 站”(SIMATIC T Station) 菜單命令。
也可右擊項目名，選擇“插入新對象” (Insert New Object) >>“SIMATIC T 站”(SIMATIC T Station)
結果：“創建T站”對話框打開。 |
| 3 | 在“創建T站”對話框中設置以下參數： “CPU 型號”(CPU type)： CPU317TF-2 DP “生成工藝系統數據”(Generate Technology System Data) 選項激活 “MPI/DP”：“新建”(New)，類型 MPI，傳輸速度 1.5 Mbps “PG/PC”：未使用
點“OK”確認，STEP 7開始創建S7 300站，創建結束出現以下提示
結果：在項目中建立了包含CPU 317TF-2DP的SIMATIC 300站。 |
| 4 | 如步驟2中所述，打開硬件組態并插入其他模塊（如DI、DO等）并進行相關設置。 |
| 5 | 如步驟3中所述，將硬件組態下載到CPU中。 |
| 6 | 之后可直接跳轉到步驟6繼續以下操作。 |
3.3 步驟2：在HW Config中對CPU 317TF-2DP進行組態
操作步驟：
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在 SIMATIC 管理器中創建新的項目（例如“TCPUS120 ( 4579 KB ) ”）并添加一個 SIMATIC 300 站點。 |
| 2 | 通過選擇“SIMATIC 300”站點并雙擊“Hardware”（硬件）打開 HW Config。 |
| 3 | 打開“Hardware Catalog”（硬件目錄）并在“Profile”（配置文件）下拉列表中選擇“SIMATIC Technology-CPU”硬件配置文件。
|
| 4 | 在 HW Config 的站窗口中通過拖放插入一個裝配導軌。 |
| 5 | 將“PS 307 5A”電源模塊拖放到裝配導軌上。 |
| 6 | 通過拖放將 T CPU 添加到裝配導軌。
隨后會彈出一個消息框，點“OK”確認
|
| 7 | 隨后彈出PROFIBUS接口DP(DRIVE)的屬性對話框，點“OK”確認默認設置
|
| 8 | 在S7 300站中添加其他模塊（如果有） |
3.4 步驟3：更改MPI/DP接口的傳輸速率并將組態數據下載到CPU中
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在裝配導軌中,雙擊“MPI/DP”以在 HW Config 中打開MPI/DP 接口 (X1)。 |
| 2 | 單擊“屬性”(Properties) 按鈕。
|
| 3 | 在彈出的對話框中，點擊“新建”創建一個新的MPI子網
|
| 4 | 在隨后彈出的對話框中的“網絡設置”標簽下，設置傳輸速率為“1.5 Mbps”。
|
| 5 | 單擊“OK”（確定），確認所有打開的對話框。 |
| 6 | 選擇SIMATIC管理器的“選項”>“設置PG/PC接口”菜單命令，選擇MPI方式連接。 |
| 7 | 選擇“PLC”>“下載”菜單命令，并在 CPU 的 STOP 模式中傳送組態。
|
| 8 | 在彈出的對話框“選擇節點地址”中，選擇CPU并點“OK”確認。
|
3.5 步驟4：組態DP(DRIVE)
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在安裝導軌中，雙擊“DP（驅動器）”(DP(DRIVE))以打開 HW Config 中的“屬性 - DP（驅動器）”(Properties - DP(DRIVE)) 對話框。 |
| 2 | 單擊“Properties”（屬性）按鈕。
|
| 3 | 輸入 PROFIBUS 地址“2”。 |
| 4 | 單擊“New”（新建）以創建新 PROFIBUS 子網。 |
| 5 | 在“網絡設置”(Network settings) 選項卡中，設置PROFIBUS 網絡的傳輸率。 輸入傳輸率 12 Mbps。保持子網的“DP”配置文件設置。
|
| 6 | 單擊“OK”（確定），確認 HW Config 的所有打開的對話框。 |
3.6 步驟5：激活生成工藝系統數據
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 雙擊裝配導軌上的“Technology” |
| 2 | 選擇“Technology system data”（工藝系統數據）標簽，然后設置“Generate technology system data”（生成工藝系統數據）復選框。 單擊“OK”確認。
如果不產生工藝系統數據，Technology CPU只能作為標準S7 300 CPU使用。 |
3.7 步驟6：使用HW Config對驅動器進行組態
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在 HW 目錄中，打開樹形結構SIMATIC Technology > PROFIBUS DP(DRIVE) > Drives > SINAMICS > SINAMICS S120，選擇S120 CU320，并拖放到DP（DRIVE）的DP主站系統。
|
| 2 | 在彈出的對話框中輸入PROFIBUS地址“4”，然后點“OK”確認。
|
| 3 | 在彈出的對話框中為SINAMICS選擇適當的驅動器版本，然后單擊“OK”確認。
|
| 4 | 在彈出的“DP slave property”對話框中，選擇“Isochronous Operation”標簽，設置“Synchronize drive to equidistant DP cycle”，然后可設置相關事件系數，之后點擊“Align”，并點擊“OK”確認。
|
| 5 | 通過調用 Station（站）> Save and compile（保存并編譯）命令完成 HW 組態。 |
3.8 步驟7：組態通過PG/PC接口訪問驅動器
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在 HW Config 中使用 Options（選項）> Configure network（組態網絡）命令啟動 NetPro 網絡組態工具。 |
| 2 | 在 HW 目錄中，打開樹形結構Stations（站點）> PG/PC，然后將 PG/PC 站點拖放到“Network View”（網絡視圖）窗口中。
|
| 3 選擇新插入的 PG/PC 組件，然后單擊 Edit（編輯）> Object properties...（對象屬性...）打開“Properties – PG/PC”（屬性 — PG/PC）對話框，選擇Interface（接口）標簽。
| |
| 4 | 單擊“New...”（新建...）按鈕打開“New Interface – Type Selection”（新建接口 — 類型選擇）對話框。 選擇“MPI”，然后單擊“OK”（確定）進行確認。
|
| 5 | 在“Properties - MPI Interface”（屬性 — MPI 接口）對話框中，選擇地址“1”和“MPI network”（MPI 網絡）。 單擊“OK”（確定），確認輸入。
|
| 6 | 選擇“Properties – PG/PC”（屬性 — PG/PC）對話框中的“Assignment”（分配）標簽。通過單擊“Assign”（分配）將 PG/PC 中的 MPI 接口參數分配至已組態的接口。
|
| 7 | 單擊“OK”（確定）完成接口分配。
|
| 8 | 現在已經將 PG/PC 插入了 MPI 網絡，并滿足了與 SINAMICS S120控制單元交換數據的要求。
|
| 9 | 通過調用 Network（網絡）> Save and compile（保存并編譯）命令來完成網絡組態。選擇“Compile and check everything”（編譯并檢查全部），然后單擊“OK”（確定）進行確認。
|
| 10 | 單擊 File（文件）> Close（關閉），關閉輸出窗口。 |
| 11 | 通過調用 Network（網絡）> Exit（退出）命令關閉 NetPro 組態程序。 |
3.9 步驟8：將硬件組態下載到目標硬件中
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 切換回 HW Config 通過調用 PLC > Download...（下載...）命令將硬件組態下載到 CPU 中。 |
| 2 | 通過調用 Station（站）> Exit（退出）命令關閉 HW Config。 |
3.10 步驟9：使用S7T Config組態SINAMICS驅動器
操作步驟
- 自動在線組態驅動器
- 離線組態不帶完整的DRIVE-CLIQ接口技術的Servo 03驅動器
- 離線組態帶帶完整的DRIVE-CLIQ接口技術的Servo 02驅動器
- 離線組態Servo 03和Servo 02的報文結構
3.10.1 自動在線組態驅動器
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在 SIMATIC 管理器中，雙擊“Technological Objects”打開 S7T Config。
結果：“工藝對象管理”(Technology Objects Management) 打開。 如果未組態任何工藝對象（如該實例所示），系統將自動運行 S7T Config。 |
| 2 | 通過選擇 Project（項目）> Save and recompile all（全部保存并重新編譯）命令保存當前項目數據。 |
| 3 | 在打開的S7T Config中，選擇 Project（項目）> Connect to selected target system（連接到所選的目標系統）命令更改為在線模式。如果未選擇目標系統，會彈出以下對話框
選擇Technology和S120_CU320，并將Access point（接入點）設為S7ONLINE，點“OK”確認。 |
| 4 | 如果S120中有組態數據，則可能會有如下對話框，在這里直接點“Close”關閉。
|
| 5 | 在S7T Config左側的項目樹中選擇S120_CU320，在工具欄中選擇Restore factory settings（恢復工廠設置）命令，執行對S120的工廠復位。
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| 6 | 在項目瀏覽器中，打開樹形結構 SIMATIC 300(1) > Technology（技術）> SINAMICS_S120 > Automatic configuration（自動組態）。通過雙擊“Automatic configuration”（自動組態）打開自動組態。
|
| 7 | 在“Automatic Configuration”（自動組態）對話框中點擊“Configure”啟動自動組態。
|
| 8 | 保留驅動對象的默認設置（“Servo”），點“Create”開始自動組態。
結果：兩個驅動對象自動創建組態且初始化。組態數據會自動地上載到編程設備。 |
| 9 | 自動組態結束后，點擊“Go OFFLINE”切換到離線模式。
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西門子模塊6ES73317PF110AB0
3.10.2 離線組態不帶完整的DRIVE-CLIQ接口技術的Servo 03驅動器
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在項目瀏覽器中，打開樹形結構 SIMATIC 300(1) > Technology > SINAMICS_S120 > Drives > Servo_03 > Configuration。通過雙擊“Configuration”（組態）打開離線驅動器組態。
|
| 2 | 單擊“Configure DDS...”（組態 DDS...）按鈕以啟動組態。
|
| 3 | 接受默認設置并單擊“下一步>”(Next >)。
|
| 4 | 在功率單元對話框中，確認所有的默認參數。
|
| 5 | 該 SINAMICS training case中沒有調節型電源模塊。 單擊“OK”，確認彈出的警告。
|
| 6 | 在“功率單元BICO”對話框中，選擇“Infeed in operation”為“1”，點“Next”進入下一步。
|
| 7 | 沒有完整 DRIVE-CLIQ 技術的電機被連接至功率單元的接口端子X2，點“Next”繼續。
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| 8 | 從列表中選擇正確的電機。 要激活備選選項，必須選中“Select standard motor from list”（從列表中選擇標準電機）框。SINAMICS training case中使用的電機是 1FK7022-xAK7x-xxxx。 根據所提供的文檔或電機類型銘牌（低壓電機 — 藍色齒輪）核對此電機型號。 選擇合適的電機并單擊“下一步 >”(Next >)。
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| 9 | 選擇“不使用制動閘”(Without holding brake) 并單擊“下一步 >”(Next >)。
|
| 10 | 選擇“Encoder 1”和“Select standard encoder from list”> “Via order no.”，選擇1FK7xxx-xxxxx-xAxx。點“OK”和“Next”進入到下一步。
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| 11 | 選擇PROFIdrive報文幀類型為“(105) SIEMENS egram 105，PZD-10/10”，并單擊“Next >”繼續。
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| 12 | 單擊“Finish”（完成）按鈕完成離線組態，并關閉對話框。
|
3.10.3 離線組態帶帶完整的DRIVE-CLIQ接口技術的Servo 02驅動器
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在項目瀏覽器中，打開樹形結構 SIMATIC 300(1) > Technology > SINAMICS_S120 > Drives > Servo_02 > Configuration。 雙擊“Configuration”打開離線驅動器組態。
|
| 2 | 通過單擊“Configure DDS...”（組態 DDS...）按鈕啟動組態。
|
| 3 | 參考組態“Servo_03”，組態“Servo_02” 驅動器。 功率部分具有完整的DRIVE-CLIQ技術，并已預組態好，所以電機和編碼器相關參數已經預先設置好。 |
| 4 | 有完整 DRIVE-CLIQ 技術的電機被連接至功率單元的接口端子X1
|
| 5 | 根據向導，完成Servo_02驅動器的離線組態。 |
3.10.4 離線組態Servo 03和Servo 02的報文結構
| 序號 | 操作 |
| 1 | 打開樹形結構 SIMATIC 300(1) > Technology > SINAMICS_S120 > Communication > Message frame configuration。在“SINAMICS_S120 – 組態”對話框中，將兩個消息幀類型都設置為“SIEMENS egram 105”，然后單擊“Set up address”按鈕，以在HW Config中設置報文幀地址。
|
| 2 | 彈出的對話框中點“Yes”確認。
結果：
|
| 3 | 在HW Config中選擇Station > Save and Compile，保存并編譯整個站，并下載到PLC中。 注意：如果提示保存編譯錯誤，請檢查連接DP(DRIVE)的PROFIBUS時間參數。 |
| 4 | 在S7T Config中選擇 Project > Save and recompile all菜單命令，保存并編譯整個工藝項目。 |
| 5 | 在S7T Config中選擇 Project > Connect to target system菜單命令，切換到在線模式。 |
| 6 | 所需的組態位于 PG/PC 上。 在“在線/離線比較”對話框中，單擊“<== Download”按鈕，將組態傳送到驅動器。 |
| 7 | 在彈出的對話框中勾選相關選項，并點“Yes”開始下載。
|
| 8 | 點“Close”關閉“在線/離線比較”對話框。 |
3.11 步驟10：使用S7T Config組態軸工藝對象
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在項目瀏覽器中，打開樹形結構 SIMATIC 300(1) > Technology > AXES。 雙擊“Insert axis”啟動軸向導：
|
| 2 | 在彈出的“Insert Axis”對話框中，保留默認設置（速度控制，定位），點“OK”確認。
|
| 3 | 在彈出的“Axis Type”對話框中，接受默認選擇，點“Next”繼續。
|
| 4 | 在“Drive assignment”對話框中，點“Set up addresses”獲取驅動器組態信息。
之后選擇組態的軸工藝對象要連接的驅動器Servo 02，點擊“Data transfer from the drive”讀取已組態好的電機的歸一化參考速度、zui大速度及zui大扭矩等參數，點“Next”進入下一步。
|
| 5 | 在彈出的“Encoder assignment”對話框中，分配驅動器帶的編碼器，并點擊“Data transfer from the drive”讀取已組態好的編碼器參數，點“Next”進入下一步。
|
| 6 | 在彈出的“Encoder configuration”對話框中，接受默認的參數，點“Next”進入到下一步。
|
| 7 | 在彈出的“Summary”對話框中，點“Finish”結束軸組態。
|
| 8 | 如需組態另外一個軸工藝對象，可將其連接到Servo 03驅動器，組態過程參考本步驟1~7步操作。 |
| 9 | 保存編譯后將工藝數據下載到Technology CPU中。 |
3.12 步驟11：創建工藝DB
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 切換到“Technological Objects Management”（工藝對象管理）。 單擊“OK”確認消息框，。
如果尚未運行“Technological Objects Management”（技術對象管理）應用程序，則可在SIMATIC 管理器中雙擊“Technology”文件夾中的“Technological Objects”將其打開。 |
| 2 | 選中DB1~DB3，點“Create”創建工藝DB
|
| 3 | 通過 Technological objects > Exit菜單命令關閉 Technological ObjectsManagement（工藝對象管理）。此時可看到在STEP 7管理器的Block路徑下，已經生成了工藝DB及其引用的UDT類型。
|
3.13 步驟12：使用STEP 7用戶程序控制軸
操作步驟
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在STEP 7管理器的Block路徑下新建一個FB100，命名為“SimplePositioning”，打開FB100.
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| 2 | 在程序編輯器中選擇“Library”>“S7-Tech”>“S7-Tech V4.2”，從這里可以調用系統提供的運動控制功能塊。
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| 3 | 調用FB401“MC_Power”、FB402“MC_Reset”、FB405“MC_Halt”、FB410“MC_MoveAbsolute”等功能塊。注意在Axis引腳輸入的對應軸工藝對象的工藝DB號。
|
| 4 | 在OB1中調用FB100
|
| 5 | 在STEP 7管理器中將所有的用戶程序下載到PLC中
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3.14 步驟13：試運行
| 序號 | 操作 |
| 1 | 在項目的“Blocks”文件夾中，雙擊“VAT_1”變量表。 |
| 2 | 選擇“PLC ”> “Connect to” > “Configured CPU”命令使變量表在線。 |
| 3 | 選擇“Variable”>“Monitor”切換到變量監控。 |
| 4 | 首先使能軸，然后執行MoveAbsolute，使軸運行到一個位置“Object_Position”（MD22）。 |
| 5 | 可通過MC_Halt停止軸的運行。 |
1. 概述
在現場應用中，很多儀表和設備僅支持Modbus RTU的通訊協議，第三方儀表可以做Modbus主站或從站，西門子的通訊模塊CP341 / CP441-2 通過Dongle（硬件狗）可以擴展該協議，S7-200 集成的口可以支持自由口通訊，通過指令庫也可以方便的實現Modbus RTU通訊。本文以S7-200作為Modbus 主站，CP341作為Modbus 從站，實現Modbus RTU通訊，闡述兩者在通訊方面的設置和注意事項。
2. 軟件環境
2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于編寫 S7-300/400程序，此軟件需要從西門子購買，本文檔中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的軟件編寫。
2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通訊模板的驅動程序，安裝此驅動后才能對PtP模板進行參數配置，并在Step7中集成通訊編程需要使用的功能塊。此驅動隨購買模板一起提供，也可以從以下的鏈接下載：27013524
2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus從站時，需要安裝此驅動協議，但安裝之前必須先安裝PtP Driver，此驅動可以在購買Modbus Dongle時選擇購買，也可以從以下的鏈接下載：27774276
2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200編程的軟件，本文檔中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的軟件編寫。此軟件可以從西門子下載中心免費下載，也可以從以下的鏈接下載。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 自動化系統>>S7-200>>軟件，文檔編號S0002。
2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200實現Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令庫，要使用西門子的標準指令庫，必須先安裝指令庫的軟件包 Instruction Library，安裝后，可以在Step 7-Micro/WIN軟件的庫中找到Modbus相關的指令，該軟件包可以從以下的鏈接下載。http://www.ad.siemens.com.cn/download 自動化系統>>S7-200>>軟件，文檔編號S0010。
3. 硬件列表和接線
3.1 硬件列表
| S7-300從站 | CPU315-2DP | 6ES7 315-2AG10-0AB0 |
| CP341 RS422/485 | 6ES7 341-1CH01-0AE0 | |
| Dongle | 6ES7 870-1AB01-0YA0 | |
| PC 適配器（USB） | 6ES7 972-0CB20-0XA0 | |
| S7-200主站 | CPU 224XP | 6ES7 214-2BD23-0XB0 |
表1 硬件設備
3.2 硬件接線
3.2.1 接口定義
S7-200的通訊口為RS485物理口（9針口），CP341是RS422/485的接口類型（15針口），兩種設備的接口引腳的示意圖如下所示，更詳細的信息可以參考CP341及S7-200通信接口的手冊。
圖1 S7-200 CPU通信口引腳定義
圖2 S7-300 CP341 RS422/485 通訊口引腳定義
3.2.2 接線示意圖
圖3 硬件結構和接線示意圖
4. 組態設置和編程
4.1 S7-200做Modbus主站的設置
S7-200 CPU上的通信口在電氣上是標準的RS-485半雙工串行通信口，此串行字符通信的格式：1個起始位；7/8位數據位；1位奇/偶/無校驗；1停止位。通信波特率可以設置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合這些格式的串行通訊設備可以和S7-200進行自由口通訊，Modbus RTU指令庫就是使用自由口編程實現的。
4.1.1 Modbus RTU主站庫
使用Modbus 主站指令庫時需要注意的幾點：
- 需要S7-200的編程軟件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本；
- Modbus RTU 主站庫對CPU的版本有要求，CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01（即訂貨號為 6ES721*－***23-0BA*）；
- Modbus主站可讀/寫的zui大數據量為120個字（指每一個 MBUS_MSG 指令）；
- Modbus 主站庫支持Port0和Port1（從站庫只支持Port0口），本例中用Port0；
- 使用Modbus 庫時必須對庫存儲區進行分配，見下圖設置，而且分配的空間不能和程序中其它空間沖突，否則編譯調用會報錯。
圖4 庫存儲區設置
- Modbus主站庫支持的功能碼和地址對應關系：
Modbus 地址 讀 / 寫 Modbus 從站須支持的功能 00001~09999 讀 功能1：讀輸出點 數字量輸出 寫 功能5：寫單個輸出點 功能15：寫多個輸出點 10001~19999 讀 功能2：讀輸入點 數字量輸入 30001~39999 讀 功能4：讀輸入寄存器 輸入寄存器 40001~49999 讀 功能3：讀保持寄存器 保持寄存器 寫 功能6：寫單個寄存器 功能16：寫多個寄存器 表2需要從站支持的功能
4.1.2 S7-200 Modbus主站編程
編程時，使用SM0.0調用MBUS_CTRL完成主站的參數初始化，詳細見下表，參數的說明也可以從子程序的局部變量表中找到。
圖5 Modbus RTU 主站初始化
圖中各參數含義如下
| 編號 | 符號/含義 | 說 明 |
| a | EN / 使能 | 必須保證每一掃描周期都被使能（使用SM0.0）。 |
| b | Mode / 模式 | 為1時使能為Modbus協議；為0時恢復為PPI協議。 |
| c | Baud / 波特率 | 支持的通訊波特率為1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。 |
| d | Parity / 校驗 | 校驗方式選擇：0＝無校驗；1＝奇校驗，2＝偶校驗。 |
| e | Timeout / 超時 | 主站等待從站響應的時間，以毫秒為單位，典型的設置值為 1000毫秒，允許設置的范圍為1-32767。這個值必須設置足夠大以保證從站有時間響應。 |
| f | Done / 完成位 | 初始化完成，此位會自動置1。 |
| g | Error / 錯誤位 | 初始化錯誤代碼。 |
表3
調用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發送一個Modbus 請求。
圖6 調用Modbus RTU 主站讀寫子程序
圖中各參數含義如下
| 編號 | 符號/含義 | 說 明 |
| a | EN / 使能 | 同一時刻只能有一個讀寫功能使能。 |
| b | First / 讀寫請求位 | 每一個新的讀寫請求必須使用脈沖觸發。 |
| c | Slave / 從站地址 | 可選擇的范圍1–247。 |
| d | RW / 讀寫操作位 | 0＝讀， 1＝寫。 |
| e | Addr / 讀寫從站的數據地址 | 選擇讀寫的數據類型： |
| 00001 至 0xxxx - 開關量輸出 | ||
| 10001 至 1xxxx - 開關量輸入 | ||
| 30001 至 3xxxx - 模擬量輸入 | ||
| 40001 至 4xxxx - 保持寄存器。 | ||
| f | Count / 數據的個數 | 通訊的數據個數（位或字的個數）。 |
| g | DaptPtr / 數據指針 | 如果是讀指令，讀回的數據放到這個數據區中； |
| 如果是寫指令，要寫出的數據放到這個數據區中。 | ||
| h | Done / 完成位 | 讀寫功能完成位。 |
| i | Error / 錯誤代碼 | 只有在Done位為1時，錯誤代碼才有效。 |
表4
從上圖中可見，S7-200作為Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校驗，連接從站的站地址是3，數據存儲區為VB2000開始的區域。
4.2 CP341 做Modbus 從站的硬件組態
4.2.1 硬件組態
圖7 S7-300側硬件組態
4.2.2 設置Modbus參數
圖8 消息楨字符結構
按照上述操作設置參數，從上圖可以看出，本例中的傳輸波特率9.6Kb/s，1位起始位，8位數據位，偶校驗位，1位停止位，從站站地址是3，主從通訊設備的字符幀格式和波特率等參數設置需要*。
圖9 RS422/485 接口組態
RS422/485接口只能一個有效，接口的選擇只需要組態而不需要在硬件上短接。
4.2.3 Modbus驅動的下載
當配置好Modbus通信的參數后，保存前需要向CP341下載Modbus Slave的驅動，一旦下載完成后無需再次下載。
需要注意的是，在下載驅動時（可以在無Dongle情況下下載），需要將CPU停機，然后下載，操作過程如下所示。
圖10 下載Dongle時，需要CPU停機
圖11 從站驅動下載后結果
4.2.4 CP341做Modbus從站的編程
從Step7 軟件下的EXAMPLE目錄中，找到項目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的項目，打開，然后將Modbus通訊模塊FB80傳遞到用戶項目中，打開路徑如下所示。
圖12 Modbus Slave 例程打開路徑
OB1中調用FB80編程如下：
圖13 FB80程序塊調用
CP卡初始化正常后，CP_START，CP_START_FM和CP_START_OK為1信號，否則CP_START_ERROR為1，同時可以從ERROR_NR察看錯誤信息，也可以在硬件組態中在線后的CP341的診斷緩沖區察看詳細的錯誤信息，錯誤信息對照和處理方式可以參考
《S7-300以用于PtP CP Modbus 協議RTU格式S7的可裝載驅動程序為從站》的手冊。
FB80的各參數含義如下
| LADDR | 硬件組態中CP341的起始邏輯地址，本例中為256 |
| START_TIMER | 初始化超時定時器，本例中為T120 |
| START_TIME | 初始化定時器時間，本例中為5S |
| OB_MASK | I/O訪問錯誤屏蔽位，本例中為True（I/O訪問錯誤已屏蔽） |
| CP_START | FB初始化使能位，本例中為M0.0 |
| CP_START_FM | CP_START 初始化的上升沿位，本例中為M0.1 |
| CP_NDR | 從CP卡寫操作位，本例中為m0.2 |
| CP_START_OK | 初始化完成且無錯誤，本例中為M0.3 |
| CP_START_ERROR | 初始化完成，但有錯誤，本例中為M0.4 |
| ERROR_NR | 錯誤號，本例中為MW2 |
| ERROR_INFO | 錯誤信息，本例中為MW4 |
表5
5. 通訊測試
Modbus RTU格式通信協議是以主從的方式進行數據傳輸的，在傳輸的過程中主站是主動方，即主站發送數據請求報文到從站，從站返回響應報文。Modbus 系統間的數據交換是通過功能碼來控制的，以下對現場常用的功能碼進行分類測試，關于功能碼的詳細信息請參考手冊。
5.1 FC01/05/15功能碼
CP341從站的通訊區域配置
圖14 FC01/05/15 參數組態界面
FC01、FC05、FC15對應的數據區為位輸出，數據的傳遞以位為單位，可以讀寫操作，用戶地址區為0xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址（地址區不能沖突），右邊對應的是S7-300的數據區。例如左邊信息傳遞地址從0 ~ 7對應用戶地址區為00001 ~ 00008，對應S7-300的M10.0 ~ M10.7，并且以此為例說明FC01功能碼的通訊。
S7-200主站程序調用
圖15 功能碼FC01使用
S7-200主站，用功能碼FC01讀取從站8點數字量輸出，接收的數據存放在VB2000開始的區域，測試截圖結果如下。
圖16 FC01功能碼數據交換
5.2 FC02功能碼
CP341從站的通訊區域配置
圖17 FC02 參數組態界面
FC02對應的數據區為位輸出，數據的傳遞以位為單位，只讀操作，用戶地址區為1xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始，如上圖，左邊為信息傳遞地址（地址區不能沖突），右邊對應的是S7-300的數據區。例如左邊信息傳遞地址從0 ~ 7對應用戶地址區為10001 ~ 10008，對應S7-300的M20.0 ~ M20.7，并且以此為例說明FC02功能碼的通訊。
S7-200主站程序調用
圖18 功能碼FC02使用
S7-200主站，用功能碼FC02讀取從站8點數字量輸入，接收的數據存放在VB2000開始的區域，測試截圖結果如下。
圖19 FC02功能碼數據交換
5.3 FC03/06/16 功能碼
CP341從站的通訊區域配置
圖20 FC03/06/16參數組態界面
FC03/06/16 對應的數據區為寄存器，數據的傳遞以字為單位，可以讀寫操作，用戶地址區為4xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址，右邊對應的是S7-300的數據區，左邊傳輸地址不可改，右邊只對應一個數據區。例如用戶地址
區為40001 ~ 40004，對應S7-300數據區為DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此為例說明
FC03功能碼的通訊。
S7-200主站程序調用
圖21功能碼FC03使用
S7-200主站，用功能碼FC03讀取從站4個字寄存器，接收的數據存放在VB2000開始的區域，測試截圖結果如下。
圖22 FC03功能碼數據交換
5.4 FC04 功能碼
CP341從站的通訊區域配置
圖23 FC04參數組態界面
FC04對應的數據區為寄存器輸入，數據的傳遞也以字為單位，只讀操作，用戶地址區3xxxx，Modbus地址在信息傳送中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址，右邊對應的是S7-300的數據區，左邊傳輸地址不可改，右邊只對應一個數據區。例如用戶地址區為30001 ~ 30004，對應S7-300數據區為DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此為例說明FC04功能碼的通訊。
S7-200主站程序調用
圖24功能碼FC04使用
S7-200主站，用功能碼FC04讀取從站4個字輸入寄存器，接收的數據存放在VB2000開始的區域，測試截圖結果如下。
圖25 FC04功能碼數據交換
5.5 Limits 欄
圖26 Limits 參數組態界面
對于寫功能碼FC05、06、15、16，可以禁用或限制訪問相關S7-300存儲區，即使用這些功能碼時，S7-300存儲區需要在設定的zui小和zui大的范圍之間，如果訪問的區域超出這個范圍，則訪問會被拒絕，同時輸出報錯誤信息。
6. 總結
本文檔以S7-200為主站和CP341為從站簡單介紹了Modbus RTU通訊，關于通訊的組態設置，編程以及常用功能碼的使用，其具體的使用可以作為西門子串行通訊模塊與第三方的儀表、設備等進行串行通信的參考。
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