西門子S7-300工業(yè)以太網信號控制電纜 |
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西門子S7-300工業(yè)以太網信號控制電纜 西門子S7-300工業(yè)以太網信號控制電纜
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S7-200 通過 Modbus Master 和 Slave 協(xié)議庫通信時,Modbus 地址和 S7-200 內存儲區(qū)地址的 映射關系都類似。 Modbus 保持寄存器地址映射舉例: ![]() Modbus 數字量地址映射舉例: 位地址(0xxxx 和 1xxxx)數據總是以字節(jié)為單位打包讀寫。個字節(jié)中的低有效位對應 Modbus 地址的起始地址。如下圖所示: ![]() 圖 4. 數字量地址映射舉例 1.4 Modbus RTU 主站例程為了更好地理解 Modbus 主站的編程,可參考下面的例程。 例子程序1: 多個MBUS_MSG指令輪詢執(zhí)行,
1.5 Modbus RTU 主站常問問題
Modbus RTU 主站庫對 CPU 的版本確實有要求,CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01(即訂貨號為6ES721*-***23-0BA*),1.22 版本之前(包括 1.22 版本)的 S7-200 CPU 不支持。
Modbus 指令庫使用的是 CPU 的自由口通信功能,工作在自由口模式下的通訊口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 編程通信監(jiān)控。如果通信口都已經被占用,可以考慮:
Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。 根據 Modbus 通信協(xié)議,Modbus 數據的地址使用 0xxxx、1xxxx、3xxxx 和 4xxxx 的形式,分別表示數字量輸出、數字量輸入、模擬量輸入等數據地址。在使用 S7-200 的指令庫時,Modbus 數據地址與 S7-200 的 I/O 和數據存儲區(qū)地址間有特定的對應關系。 有些設備表明它支持 Modbus RTU 通信協(xié)議,但也詳細提供了讀寫數據的詳細通信幀格式,其中包括如何 Modbus 站的地址,需要讀寫數據類型、長度等等。數據幀有特定字節(jié)指出此指令讀寫的數據類型和地址,此字節(jié)的數據內容即所謂"功能碼",如功能 1 讀取單個/多個數字量輸出點的值。 支持 Modbus 協(xié)議的設備或軟件,使用時用戶直接設置或看到的應當是 Modbus 數據地址。Modbus 地址所訪問的數據,是通過各種"功能"讀寫而來。功能碼是 Modbus 地址的底層。如果 Modbus 通信的一方提供的所謂 Modbus 協(xié)議只有功能碼,則需要注意了解此功能號與 Modbus 地址間的對應關系。
通常 Modbus 協(xié)議的保持寄存器地址范圍在 之間。對于多數應用來說已經夠了。但有些 Modbus 從站把地址映射到保持寄存器區(qū)的地址超過 9999 的部分。 Modbus Master 協(xié)議庫支持超過 9999 的保持寄存器地址。地址范圍為 36。只需在調用 MBUS_MSG 子程序時給 Addr 參數賦相應的值即可,如 416768。
西門子PLC數據的存儲格式為高位低存方式。舉例:VD200中包含VW200和VW202,其中VW202是低字,VW200是高字。若第三方設備與西門子數據存儲格式不同,是低位低存的方式,那么通信上來的數據就會存在錯誤,需要進行轉換才能使用。編程的方式比較多樣,針對雙字中高低字的交換可以使用SWAP(字交換)指令,若是字節(jié)交換可以考慮循環(huán)移位指令。
不支持。S7-200自身的通信端口或其通信擴展模塊均不支持 Modbus TCP、CANopen、DeviceNet 以及 BACnet 通信協(xié)議。
引起6號錯誤主要有兩方面的原因:1.多個 MBUS_MSG 指令同時使能執(zhí)行;2. Modbus庫存儲區(qū)中分配的建議地址區(qū)與編程中已使用的V存儲區(qū)有重疊。 2Modbus RTU從站 2.1 CPU 上的通信口(Port0)支持 Modbus RTU 從站通信協(xié)議S7-200 CPU上的通信口Port0可以支持Modbus RTU協(xié)議,成為Modbus RTU從站。此功能是通過S7-200的自由口通信模式實現(xiàn),因此可以通過無線數據電臺等慢速通信設備傳輸。
要實現(xiàn)Modbus RTU通信,需要STEP 7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的編程軟件,而且須安裝STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library(指令庫)。Modbus RTU功能是通過指令庫中預先編好的程序功能塊實現(xiàn)的。
2.2 編程基本步驟:檢查Micro/WIN的軟件版本,應當是STEP 7-Micro/WIN V3.2以上版本。 檢查Micro/WIN的指令樹中是否存在Modbus RTU從站指令庫(圖1),庫中應當包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE兩個子程序。如果沒有,須安裝Micro/WIN32 V3.2的Instruction Library(指令庫)軟件包; ![]() 圖1. 指令樹中的庫指令 編程時使用SM0.1調用子程序MBUS_INIT進行初始化,使用SM0.0調用MBUS_SLAVE,并相應參數。關于參數的詳細說明,可在子程序的局部變量表中找到; ![]() 圖2. 調用Modbus RTU通信指令庫 圖中參數意義如下:
表 1. 從站錯誤代碼
在CPU的V數據區(qū)中分配庫指令數據區(qū)(Library Memory); 如有必要,使用主站軟件測試。
在圖2的例子中,規(guī)定了 Modbus 保持寄存器區(qū)從 VB0 開始(HoldStart = VB0),并且保持寄存器為1000個字(MaxHold=1000),因保持寄存器以字(兩個字節(jié))為單位,實際上這個通信緩沖區(qū)占用了VB0~VB1999共2000個字節(jié)。因此分配庫指令保留數據區(qū)時至少要從VB2000開始。當然保持區(qū)不一定要從VB0開始。
可到一些軟件下載網站尋找類似軟件,如 ModScan32 等。 2.3 Modbus RTU 從站地址與S7-200的地址對應Modbus地址總是以00001、30004之類的形式出現(xiàn)。S7-200內部的數據存儲區(qū)與Modbus的0、1、3、4共4類地址的對應關系如下: 表2. Modbus地址對應表
其中T為S7-200中的緩沖區(qū)起始地址,即 HoldStart。 如果已知S7-200中的V存儲區(qū)地址,推算Modbus地址的公式如下: Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T為偶數 2.4 Modbus RTU 從站指令庫支持的功能碼Modbus RTU 從站指令庫支持特定的 Modbus 功能。訪問使用此指令庫的主站必須遵循這個指令庫的要求。
2.5 Modbus RTU 從站例程
需要 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版打開 2.6 Modbus RTU 從站常見問題
沒有關系。支持網絡通信的通信協(xié)議必須有其自己的網絡尋址規(guī)定。 Modbus 從站的地址只是它在 Modbus 網絡上的地址,而通常所說的 S7-200 CPU 地址是 CPU 在西門子的 PPI 網絡上的站地址。S7-200 CPU 的大部分通信功能都通過 PPI 網絡完成,例如編程、網絡讀寫通信等。
Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。 根據 Modbus 通信協(xié)議,Modbus 數據的地址使用 00xxx、10xxx、30xxx 和 40xxx 的形式,分別表示數字量輸出、數字量輸入、模擬量輸入等數據地址。在使用 S7-200 的指令庫時,Modbus 數據地址與 S7-200 的 I/O 和數據存儲區(qū)地址間有特定的對應關系。 有些設備表明它支持 Modbus RTU 通信協(xié)議,但也詳細提供了讀寫數據的詳細通信幀格式,其中包括如何 Modbus 站的地址,需要讀寫數據類型、長度等等。數據幀有特定字節(jié)指出此指令讀寫的數據類型和地址,此字節(jié)的數據內容即所謂"功能碼",如功能 1 讀取單個/多個數字量輸出點的值。 支持 Modbus 協(xié)議的設備或軟件,使用時用戶直接設置或看到的應當是 Modbus 數據地址。Modbus 地址所訪問的數據,是通過各種"功能"讀寫而來。功能碼是 Modbus 地址的底層。如果 Modbus 通信的一方提供的所謂 Modbus 協(xié)議只有功能碼,則需要注意了解此功能號與 Modbus 地址間的對應關系。
Modbus 指令庫使用的是 CPU 的自由口通信功能,工作在自由口模式下的通訊口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 編程通信監(jiān)控。如果通信口都已經被占用,可以考慮:
有些HMI軟件使用Modbus RTU通信協(xié)議時,處理存儲在數據保持寄存器中的實數(浮點數)的方式與西門子的實數保存格式不同。西門子的PLC遵循"高字節(jié)低地址、低字節(jié)高地址"的規(guī)律。 Modbus RTU的保持寄存器總是以"字(雙字節(jié))"為單位,而一個實數需要4個字節(jié)(雙字)表示。HMI軟件在處理時可能會把保持寄存器的兩個"字"互換位置,造成不能識別以西門子格式表示的實數。如果HMI軟件一方無法處理這種實數,則可在S7-200 CPU中編程將存入數據緩沖區(qū)(保持寄存器區(qū))的實數的高字和低字互換。
可能此軟件使用了Modbus功能15(寫多個離散量)或類似功能(功能 16)。S7-200從站協(xié)議遵守"以整字節(jié)地址邊界(如Q0.0、Q2.0)開始、以8的整數倍為位個數"的規(guī)約。如果HMI軟件未嚴格執(zhí)行此規(guī)律就可能發(fā)生寫入錯誤的情況。
S7-200可以支持上述模式,但是沒有現(xiàn)成的指令庫,需要用戶自己編程。
使用指令庫時,若編譯后出現(xiàn)很多錯誤,一般是因為未庫指令數據存儲區(qū)。請參考相關條目。
可以。用戶可以自己編程實現(xiàn)。
S7-200可以組成RS-485基礎上的Modbus RTU網絡。如果通信對象是不同標準的通信口,可能還需要轉換。 3STEP 7-Micro/WIN 的標準指令庫 STEP 7-Micro/WIN V4.0 以上版內部已經帶有新的指令庫,但在未安裝西門子 Instruction Library 軟件包的情況下,不能顯示出來使用。
用戶可以直接從下面獲得西門子 Instruction Library 軟件安裝包:
的 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 版本支持以下幾種西門子標準指令庫:
![]() 圖1. 西門子標準庫以淺藍色圖標表示(Micro/WIN V4.0 SP5) 從以下兩種途徑可以獲得STEP 7-Micro/WIN指令庫:
3.1 分配庫指令數據區(qū)調用STEP 7 - Mciro/WIN32 V3.2 Instruction Library(指令庫)需要分配庫指令數據區(qū)(Library Memory)。庫指令數據區(qū)是相應庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲空間。 如果在編程時不分配庫指令數據區(qū),編譯時會產生許多相同的錯誤(錯誤18)。 操作步驟(以Modbus RTU庫指令為例): 在指令樹的Project(項目)中,以鼠標右鍵單擊Program Block(程序塊),在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory。如圖2所示: ![]() 圖2 在彈出的選項卡中設置庫指令數據區(qū),如圖2所示: ![]() 圖3.缺省情況下是從VB0開始,但因為與Modbus的保持寄存區(qū)沖突,所以手動改為VB2000。按"Suggest Address"按鈕也可以自動分配。
3.2 添加指令庫
步:在Micro/WIN的File(文件)菜單中選擇Add/Remove Libraries...(添加/刪除指令庫)命令 ;或者在指令樹的Libraries(指令庫)分支上單擊鼠標右鍵,選擇Add/Remove Libraries... ![]() 圖4. 選擇添加/刪除指令庫命令 添加/刪除對話框中將顯示已經在本機的Micro/WIN中集成的用戶自定義指令庫。 ![]() 圖5. 已安裝的庫指令 第二步:按Add(添加)按鈕,選擇新定義的庫文件路徑。用戶自定義庫將自動添加到Micro/WIN指令樹的Libraries分支下。 ![]() 圖6. 選擇庫文件
3.3 刪除庫指令步:選擇添加/刪除指令庫命令 ![]() 圖7. 選擇命令 第二步:選中須卸載的庫所對應的庫文件,按Remove(刪除)按鈕 ![]() 圖8. 選中要刪除的庫指令文件 4RS-485網絡
S7-200系統(tǒng)支持的PPI、MPI和PROFIBUS-DP協(xié)議通常以RS-485電氣網絡為硬件基礎。
S7-200 CPU通信口的共模抑制電壓是12V。所以對于這類非隔離型的RS-485端口,保證通信口之間的信號地等電位非常重要,將它們連接在一起(并不是說一定要接地)。
S7-200系統(tǒng)中的RS-485端口是半雙工的,不能同時發(fā)送和接收信號。
4.1 S7-200系統(tǒng)中的RS-485通信在S7-200系統(tǒng)中,CPU上的通信口(編程口),以及EM277模塊上的通信端口都是符合RS-485電氣標準的。但它們也有所不同:
以下三種協(xié)議,都可以在RS-485的硬件基礎上實現(xiàn)通信:
因此考察上述電氣網絡的通信時,我們應注意到它們都受RS-485網絡電氣基礎的制約。上述網絡所用的網絡硬件基本一樣。 5RS-485網絡的硬件組成
在S7-200系統(tǒng)中,無論是組成PPI、MPI還是RPOFIBUS-DP網絡,或是Modbus RTU網絡,用到的主要部件都是一樣的:
5.1 連接網絡連接器A. 電纜和剝線器。使用FC技術不用剝出裸露的銅線。 ![]() 圖1. 剝好一端的PROFIBUS電纜與快速剝線器(FCS,訂貨號6GK1905-6AA00)。 B. 打開PROFIBUS網絡連接器。首先打開電纜張力釋放壓塊,然后掀開芯線鎖。 ![]() 圖2. 打開的PROFIBUS連接器 C. 去除PROFIBUS電纜芯線外的保護層,將芯線按照相應的顏色標記插入芯線鎖,再把鎖塊用力壓下,使內部導體接觸。應注意使電纜剝出的屏蔽層與屏蔽連接壓片接觸。 ![]() 圖3. 插入電纜
D. 復位電纜壓塊,擰緊螺絲,消除外部拉力對內部連接的影響。 5.2 網絡連接器網絡連接器主要分為兩種類型:帶和不帶編程口的。不帶編程口的插頭用于一般聯(lián)網,帶編程口的插頭可以在聯(lián)網的同時仍然提供一個編程連接端口,用于編程或者連接HMI等。 ![]()
圖4. 左側為不帶編程口的網絡連接器(訂貨號:6ES7 972-0BA52-0xA0) 5.3 線型網絡結構通過PROFIBUS電纜連接網絡插頭,構成總線型網絡結構。 ![]() 圖5. 總線型網絡連接 在上圖中,網絡連接器A、B、C分別插到三個通信站點的通信口上;電纜a把插頭A和B連接起來,電纜b連接插頭B和C。線型結構可以照此擴展。 注意圓圈內的"終端電阻"開關設置。網絡終端的插頭,其終端電阻開關必須放在"ON"的位置;中間站點的插頭其終端電阻開關應放在"OFF"位置。 5.4 終端電阻和偏置電阻一個正規(guī)的RS-485網絡使用終端電阻和偏置電阻。在網絡連接線非常短、臨時或實驗室測試時也可以不使用終端和偏置電阻。 終端電阻:在線型網絡兩端(相距遠的兩個通信端口上),并聯(lián)在一對通信線上的電阻。根據傳輸線理論,終端電阻可以吸收網絡上的反射波,有效地增強信號強度。兩個終端電阻并聯(lián)后的值應當基本等于傳輸線在通信頻率上的特性阻抗 偏置電阻:偏置電阻用于在電氣情況復雜時確保A、B信號的相對關系,保證"0"、"1"信號的可靠性
入門實例:次使用S7-200筆錄對于很多沒有使用過S7-200PLC的朋友來說,很多問題可能成為大家的攔路虎,感覺入門很難。以下就用一個實例,為大家介紹次使用S7-200PLC時具體步驟,幫助您邁開使用PLC的步。文中希望實現(xiàn)的功能是:按下一個開關,點亮一個輸出點。本文可以幫您解決次使用S7-200時的以下問題: ![]() (一) 需要準備些硬件和軟件呢? 次使用S7-200時,需要準備硬件有:S7-200CPU,如CPU224XP(訂貨號:6ES7 214-2BD23-0xB8)
編程電纜 PC/PPI電纜(訂貨號:6ES7 901-3DB30-0xA0)
需要準備的軟件有:SETP7-Micro/Win V4.0 SP6 還需要準備一臺裝有Windows XP SP2的電腦 準備好硬件,我們就需要在電腦上正確安裝S7-200的編程軟件。特別提示要注意這個軟件是SETP7-Micro/Win,而不是SETP7。據老工程師講,SETP7是給S7-300等系列PLC編程用的,不能給S7-200進行編程。對于SETP7-Micro/Win軟件而言,目前常用的版本是V4..0 SP6。和安裝其它軟件一樣,正確安裝好編程軟件后,您就可以在桌面上看到如下所示的圖標。至此,我們就為下一步的調試做好基本準備嘍!
![]() (二) 如何為PLC的接線呢? 從以下接線圖可以看出,我們需要做的就是將為PLC提供電源和為數字量輸入點正確接線。
![]() (三) 如何與PLC通信呢? 1. 連接編程電纜 將編程電纜的USB口側插在電腦上,DB接口插在PLC的PORT0或者PORT1上。然后將PLC的模式開關設置為STOP。 2. 編程軟件設置 (1)打開編程軟件后,在整個界面的左側,點擊設置PG/PC接口。如下圖所示:
在出現(xiàn)的對話框中,選擇PC/PPIcable(PPI),并點擊屬性
屬性對話框的個界面,使用如下設置:
在屬性對話框中的第二個選項卡中,選擇通訊接口為USB,具體如下設置:
之后保存并關閉相應的對話框。 (2)回到編程軟件的初始界面,然后點擊通信
出現(xiàn)如下界面:
將搜索所有波特率打勾后,雙擊刷新即可。 如果能出現(xiàn)如下頁面,即表示PC與PLC的通訊。
![]() (四) 如何編寫程序呢? 打開編程界面,單擊紅色標注處,可以添加一個常開觸點
同樣的方法添加一個輸出線圈:
需要為輸入和輸出分配正確的地址,如下所示。之后點擊下載
出現(xiàn)如下界面后,繼續(xù)點擊下載
下圖顯示的是下載中的界面:
下載后,就可以進行PLC調試,進一步測試具體功能是否可以實現(xiàn)。 ![]() (五) 如何調試PLC呢? 先將模式開關設置為RUN,然后撥動連接在輸入點I0.0上開關,即可看到輸出點點亮了。至此,表明我們的程序和PLC運行一切正常。 如果想在編程軟件上監(jiān)控輸入點和輸出點的狀態(tài),可以點擊狀態(tài)表
打開狀態(tài)表后,在地址欄中輸入需要監(jiān)控的地址,如下所示:
之后點擊監(jiān)控即可:
正常監(jiān)控后就可以在當前值中看到相應的數值:
開關未按下時的狀態(tài)
開關按下后的狀態(tài) 從以上的筆錄,我們可以看出S7-200PLC是一款簡單易學的控制設備。當然,PLC還有通訊、PID控制、運動控制等等很多功能,我們可以在本網站中的相關介紹中一步一步的對其進行學習和了解。相信不需要很長時間,您也可以成為S7-200PLC的使用高手!模擬信號是指在一定范圍內連續(xù)的信號(如電壓、電流),這個“一定范圍”可以理解為模擬量的有效量程。在使用S7-200模擬量時,需要注意信號量程范圍,撥碼開關設置,模塊規(guī)范接線,指示燈狀態(tài)等信息。 本文中,我們按照S7-200模擬量模塊類型進行分類介紹: 1.AI 模擬量輸入模塊? 2.AO模擬量輸出模塊? 3.AI/AO模擬量輸入輸出模塊 4.常見問題分析 首先,請參見“S7-200模擬量全系列總覽表”,初步了解S7-200模擬量系列的基本信息,具體內容請參見下文詳細說明:
![]() AI 模擬量輸入模塊 A. 普通模擬量輸入模塊: 如果,傳感器輸出的模擬量是電壓或電流信號(如±10V或0~20mA),可以選用普通的模擬量輸入模塊,通過撥碼開關設置來選擇輸入信號量程。注意:按照規(guī)范接線,盡量依據模塊上的通道順序使用(A->D),且未接信號的通道應短接。具體請參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》的附錄A-模擬量模塊介紹。 4AI EM231模塊: 首先,模擬量輸入模塊可以通過設置撥碼開關來選擇信號量程。開關的設置應用于整個模塊,一個模塊只能設置為一種測量范圍,且開關設置只有在重新上電后才能生效。也就是說,撥碼設置一經確定后,這4個通道的量程也就確定了。如下表所示:
注:表中0~5V和0~20mA(4~20mA)的撥碼開關設置是一樣的,也就是說,當撥碼開關設置為這種時,輸入通道的信號量程,可以是0~5V,也可以是0~20mA。 8AI EM231模塊: 8AI的EM231模塊,第0->5通道只能用做電壓輸入,只有第6、7兩通道可以用做電流輸入,使用撥碼開關1、2對其進行設置:當sw1=ON,通道6用做電流輸入;sw2=ON時,通道7用做電流輸入。反之,若選擇為OFF,對應通道則為電壓輸入。
注:當第6、7道選擇為電流輸入時,第0->5通道只能輸入0-5V的電壓。 B. 測溫模擬量輸入模塊(熱電偶TC;熱電阻RTD): 如果,傳感器是熱電阻或熱電偶,直接輸出信號接模擬量輸入,需要選擇特殊的測溫模塊。測溫模塊分為熱電阻模塊EM231RTD和熱電偶模塊EM231TC。注意:不同的信號應該連接至相對應的模塊,如:熱電阻信號應該使用EM231RTD,而不能使用EM231TC。且同一模塊的輸入類型應該一致,如:Pt1000和Pt100不能同時應用在一個熱電阻模塊上。 熱電偶模塊TC: EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型熱電偶,不支持B型熱電偶。通過撥碼設置,模塊可以實現(xiàn)冷端補償,但仍然需要補償導線進行熱電偶的自由端補償。另外,該模塊具有斷線檢測功能,未用通道應當短接,或者并聯(lián)到旁邊的實際接線通道上。? 熱電阻模塊RTD: 熱電阻的阻值能夠隨著溫度的變化而變化,且阻值與溫度具有一定的數學關系,這種關系是電阻變化率α。RTD模塊的撥碼開關設置與α有關,如下圖所示,就算同是 Pt100,α值不同時撥碼開關的設置也不同。在選擇熱電阻時,請盡量弄清楚α參數,按 照對應的撥碼去設置。具體請參看《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》的附錄A-熱電偶和熱電阻擴展模塊介紹。
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