6ES7223-1PL32-0XB0性能參數(shù)
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西門子S7-1200 緊湊型PLC在當(dāng)前的市場中有著廣泛的應(yīng)用，由于其性價比高，所以常被用作小型自動化控制設(shè)備的控制器，這也使得它經(jīng)常與第三方的設(shè)備（掃描槍、打印機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通訊。因?yàn)闆]有第三方的設(shè)備，這里就以超級終端為例介紹自由口通訊。
1．控制系統(tǒng)原理
圖1:控制系統(tǒng)原理
2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以連接三個串口通信模版。
本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS232 ( 6ES7 241 -1AH30 -0XB0 )
3．軟件需求
1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
4．組態(tài)
我們通過下述的實(shí)際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和超級終端通信。
點(diǎn)擊桌面上的“Totally Integrated Automation Portal V10”圖標(biāo)，打開如下圖：
圖2： 新建S7 -1200項(xiàng)目
首先需要選擇“Create new project”選項(xiàng)，然后在“Project name:”里輸入PTP；在“Path：”修改項(xiàng)目的存儲路徑為“C:\”；點(diǎn)擊“Create”，這樣就創(chuàng)建了一個文件PTP的新項(xiàng)目。創(chuàng)建后的窗口如下圖所示：
圖3： 新建項(xiàng)目后
點(diǎn)擊門戶視圖左下角的“Project View”切換到項(xiàng)目視圖下，如下圖：
圖4： 切換到項(xiàng)目視圖
打開后，在“Devices”標(biāo)簽下，點(diǎn)擊“Add new device”，在彈出的菜單中輸入設(shè)備名“PLC_1”并在設(shè)備列表里選擇CPU的類型。選擇后如下圖：
圖5： PLC硬件組態(tài)
插入CPU后，點(diǎn)擊CPU左邊的空槽，在右邊的“Catalog ”里找到“Communication”下的RS232模塊，拖拽或雙擊此模塊，這樣就把串口模塊插入到硬件配置里，接下來就需要配置此RS232模塊硬件接口參數(shù)，選擇RS232模塊，在其下方會出現(xiàn)該模塊的硬件屬性配置窗口， 在屬性窗口里有兩個選項(xiàng)，一個是“general”；一個是“RS232 interface”。在“General”里包括了此模塊的“項(xiàng)目信息”和“訂貨信息”；而在“RS232 interface”里包括“項(xiàng)目信息”、“端口的配置”、“發(fā)送信息的配置”、“接收信息的配置”和“硬件識別號”。在這里我們選擇“RS232 interface”，在“端口”配置的選項(xiàng)里，進(jìn)行端口的參數(shù)配置，
波特率為：9600 ；
校驗(yàn)方式：無 ；
數(shù)據(jù)位為：8 ；
停止位： 1；
硬件流控制：無；
等待時間： 1ms
設(shè)置參數(shù)如下圖：
圖6： RS232接口配置
此時確認(rèn)一下“硬件識別號”為11。
此時，完成了硬件的組態(tài)，接下來需要編寫串口通訊程序，在這里我們實(shí)現(xiàn)兩個功能：
一、 S7-1200 發(fā)送數(shù)據(jù)給超級終端；
二、 超級終端發(fā)送數(shù)據(jù)給S7-1200
對于第一個功能：S7-1200發(fā)送數(shù)據(jù)給超級終端，實(shí)際上是S7-1200是數(shù)據(jù)的發(fā)送方，超級終端是數(shù)據(jù)的接收方，對于S7-1200需要編寫發(fā)送程序；而對于超級終端來說，只要打開超級終端程序，配置硬件接口參數(shù)與前面S7-1200的端口參數(shù)一只即可。
下面的步驟將具體介紹此功能實(shí)現(xiàn)的步驟：
①、在PLC中編寫發(fā)送程序。在項(xiàng)目管理視圖下雙擊“Device”下的程序塊下的Main（OB1），打開OB1，在主程序中調(diào)用SEND_PTP功能塊如下圖所示：（注：SEND_PTP在指令庫下的擴(kuò)展指令中通訊指令下）
圖7： 調(diào)用發(fā)送功能塊
要對SEND_PTP賦值參數(shù)，首先需要創(chuàng)建SEND_PTP的背景數(shù)據(jù)塊和發(fā)送緩沖數(shù)據(jù)塊 ，雙擊“Devices”——> “PLC_1”——>“Program Block ”——“Add new block”，在彈出的串口命名DB_Send_PTP，選擇DB塊，在Type后選擇“SEND_PTP(SFB113)”
圖8： 創(chuàng)建發(fā)送功能塊的背景數(shù)據(jù)塊
插入背景DB后，再插入發(fā)送緩沖DB塊，重復(fù)上面的步驟，只是在選擇DB類型為“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”選項(xiàng)勾（這樣可以對該DB塊進(jìn)行直接地址訪問），并取名該DB塊為DB_SEND_BUFF。建好這兩個DB塊后，雙擊打開DB_SEND_BUFF預(yù)先定義好要發(fā)送的數(shù)據(jù)，如下圖所示：
圖9：在接收緩沖區(qū)中接收到的數(shù)據(jù)
定義完發(fā)送緩沖區(qū)后，接下來就可以對SEND_PTP賦值參數(shù)，賦值參數(shù)后如下圖：
圖10：發(fā)送編程
在上面的編程塊里需要注意的是，在指定發(fā)送緩沖區(qū)時。字符的開始地址是從第二個字節(jié)，而不是零字節(jié)開始，即是P#DB2.DBX2.0 Byte10 而不是P#DB2.DBX0.0 Byte10，原因是由于S7-1200對字符串的存放的格式造成的，S7-1200對字符串的前兩個字節(jié)的定義第一字節(jié)是最大的字符長度，第二個字節(jié)是實(shí)際的字符長度。接下來才是存放實(shí)際字符。如下圖：
圖11：String存儲格式
上面就完成了程序的編寫，對項(xiàng)目進(jìn)行編譯；右擊PLC_1項(xiàng)目在彈出的菜單里選擇“Complies ALL”選項(xiàng)，這樣就對硬件與軟件進(jìn)行編譯，如下圖：
圖12：編譯項(xiàng)目
編譯且沒有錯誤后就可以下載程序到PLC中，同樣右擊PLC_1項(xiàng)目，在彈出的菜單選擇“Download to Device”。
②、用串口交叉線連接S7-1200的串口與計(jì)算機(jī)的串口，打開計(jì)算機(jī)的超級終端程序，并設(shè)置硬件端口參數(shù)如下圖：
圖13：超級終端的端口設(shè)置
③、打開OB1功能塊在線監(jiān)控程序，在變量監(jiān)控表里強(qiáng)制M0.0為1，觸發(fā)數(shù)據(jù)的發(fā)送，此時在超級終端就會接收到發(fā)送的數(shù)據(jù)，如下圖：
圖14：在超級終端監(jiān)控發(fā)送來的數(shù)據(jù)
對于第二個功能：超級終端發(fā)送數(shù)據(jù)給S7-1200，實(shí)際上是S7-1200是數(shù)據(jù)的接收方，超級終端是數(shù)據(jù)的發(fā)送方，對于S7-1200需要編寫接收程序；而對于超級終端來說，只要打開超級終端程序，配置硬件接口參數(shù)與前面S7-1200的端口參數(shù)一致，在界面上輸入發(fā)送內(nèi)容即可。
下面的步驟將具體介紹此功能實(shí)現(xiàn)的步驟：
①、在PLC中編寫發(fā)送程序。在項(xiàng)目管理視圖下雙擊“Device”下的程序塊下的Main（OB1），打開OB1，在主程序中調(diào)用RCV_PTP功能塊如下圖所示：（注：RCV_PTP在指令庫下的擴(kuò)展指令中通訊指令下）
圖15： 調(diào)用發(fā)送功能塊
要對RCV_PTP賦值參數(shù)，首先需要創(chuàng)建RCV_PTP的背景數(shù)據(jù)塊和發(fā)送緩沖數(shù)據(jù)塊 ，雙擊“Devices”——> “PLC_1”——>“Program Block ”——“Add new block”，在彈出的串口命名DB_RCV_PTP，選擇DB塊，在Type后選擇“RCV_PTP(SFB114)”
圖16： 創(chuàng)建接收功能塊的背景數(shù)據(jù)塊
插入背景DB后，再插入接收緩沖DB塊，重復(fù)上面的步驟，只是在選擇DB類型為“Global DB”，并去掉“Symbolic access only”選項(xiàng)勾（這樣可以對該DB塊進(jìn)行直接地址訪問），并取名該DB塊為DB_RCV_BUFF。建好這兩個DB塊后，雙擊打開DB_RCV_BUFF定義接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的類型，如下圖所示：
圖17：定義接收緩沖區(qū)
定義完接收緩沖區(qū)后，接下來就可以對RCV_PTP賦值參數(shù)，賦值參數(shù)后如下圖：
圖18：接收編程
在上面的編程塊里需要注意的是，在指定接收緩沖區(qū)時。字符的開始地址是從第二個字節(jié)，而不是零字節(jié)開始，即是P#DB2.DBX2.0 Byte10 而不是P#DB2.DBX0.0 Byte10，原因是由于S7-1200對字符串的存放的格式造成的，S7-1200對字符串的前兩個字節(jié)的定義第一字節(jié)是最大的字符長度，第二個字節(jié)是實(shí)際的字符長度。接下來才是存放實(shí)際字符。如下圖：
圖19：String存儲格式
上面就完成了程序的編寫，對項(xiàng)目進(jìn)行編譯；右擊PLC_1項(xiàng)目在彈出的菜單里選擇“Complies ALL”選項(xiàng)，這樣就對硬件與軟件進(jìn)行編譯，如下圖：
圖20：編譯項(xiàng)目
編譯且沒有錯誤后就可以下載程序到PLC中，同樣右擊PLC_1項(xiàng)目，在彈出的菜單選擇“Download to Device”。
②、用串口交叉線連接S7-1200的串口與計(jì)算機(jī)的串口，打開計(jì)算機(jī)的超級終端程序，并設(shè)置硬件端口參數(shù)如下圖：
圖21：超級終端的端口設(shè)置
在桌面上新建文本文件，打開此文本文件在里面輸入“gfdcba”，如下圖：
圖22：在文本文件下輸入要發(fā)送的字符串
③、打開變量監(jiān)控表，強(qiáng)制M0.0，使能接收。然后， 在超級終端里，選擇菜單“Transfer”下的“Send Text file”，在打開的窗口里找到桌面 上的文本文件。
圖23：通過超級終端發(fā)送數(shù)據(jù)
打開DB_RCV_BUFF數(shù)據(jù)塊，在線查看接收到的數(shù)據(jù)，如下圖：
圖23：接收緩沖區(qū)中接收到的數(shù)據(jù)
通過上面的例子實(shí)現(xiàn)了簡單的應(yīng)用，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要按第三方設(shè)備的協(xié)議進(jìn)行編寫S7-1200的程序。
西門子S7-1200 緊湊型PLC在當(dāng)前的市場中有著廣泛的應(yīng)用，作為經(jīng)常與SENTRON PAC3200系列儀表共同使用的PLC，其Modbus通信協(xié)議的使用一直在市場上有著非常廣泛的應(yīng)用。本文將主要介紹如何使用Modbus 通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)S7-1200與SENTRON PAC3200儀表的通信。
1．西門子SENTRON PAC3200 儀表介紹
西門子的SENTRON PAC3200多功能電力儀表是一種用于面板安裝的儀表，可用來計(jì)量、顯示配電系統(tǒng)多達(dá)50個測量變量，例如電壓、電流、功率、有功功率、頻率以及最大值、最小值和平均值。中文大屏幕圖形液晶顯示使用戶可遠(yuǎn)距離讀表。PAC3200儀表如下圖所示。
圖1:儀表PAC3200
1.1 SENTRON PAC3200 MODBUS RTU通信擴(kuò)展模塊介紹
PAC3200多功能儀表的本體沒有MODBUS RTU通信的功能，如果希望將PAC3200作為從站連接到MODBUS RTU網(wǎng)絡(luò)與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換必須選用外部擴(kuò)展通信模塊――SENTRON PAC RS485模塊。(注意: PAC RS485 擴(kuò)展模塊使用錯誤的固件版本時將不能工作
SENTRON PAC3200 電力監(jiān)測設(shè)備的固件版本最低應(yīng)為FWV2.0X。 較早的版本不支持
PAC RS485 擴(kuò)展模塊。)該擴(kuò)展模塊具有下列性能特點(diǎn)：
• 可通過設(shè)備正面設(shè)置參數(shù)
• 即插即用
• 支持 4.8/9.6/19.2 以及 38.4 KBd 通信傳輸速率
• 通過6針螺釘端子接線
• 不需要外接輔助電源
• 通過模塊上的 LED 顯示狀態(tài)
PAC3200 MODBUS RTU通信擴(kuò)展模塊如下圖所示。
（1） 通信接線端子
（2） 安裝螺釘
（3） 通風(fēng)口
（4） LED
圖2:PAC3200 MODBUS RTU 通信模塊
1.2 SENTRON PAC3200 MODBUS RTU通信擴(kuò)展模塊的接線
SENTRON PAC3200 MODBUS RTU通信擴(kuò)展模塊的接線如下圖所示
圖3:PAC3200 MODBUS RTU 通信模塊的接線圖
1. 將電纜連接到端子排上相應(yīng)的螺栓端子。
2. 將電纜屏蔽層的一端連接到保護(hù)性接地PE。
3. 將信號公共端連接到保護(hù)性接地。 這樣也使得擴(kuò)展模塊接地。
4. 在第一個和最后一個通信節(jié)點(diǎn)上，在正信號和負(fù)信號之間接入總線端接電阻器。 為
此，PAC RS485 擴(kuò)展模塊中集成了一個120 Ohm 的總線端接電阻器。 如果需要其它
電阻值，請使用外部總線端接電阻器。 將它連接到第一個和最后一個通信節(jié)點(diǎn)。
1.3 SENTRON PAC3200 MODBUS RTU通信的方式
1．SENTRON PAC3200設(shè)備支持的功能碼如下：
| FC | 功能碼 | 數(shù)據(jù)類型 | 訪問權(quán)限 | |
| 02 | 輸入的狀態(tài) | 位 | 輸入 | R |
| 03 | 輸出寄存器 | 寄存器 | 輸出 | R |
| 04 | 輸入寄存器 | 寄存器 | 輸入 | R |
| 06 | 單一輸出寄存器 | 寄存器 | 輸出 | RW |
| 10 | 多個輸出寄存器 | 寄存器 | － | RW |
| 2B | 設(shè)備識別 | － | － | R |
表1: SENTRON PAC3200設(shè)備支持的功能碼
R—可讀
RW—可讀寫
2．SENTRON PAC3200 MODBUS RTU 與S7-1200進(jìn)行通信
S7-1200 PLC可以通過功能代碼0x03 和0x04 訪問儀表PAC3200的被測量數(shù)據(jù)。
下表是一些PAC3200 被測量的數(shù)據(jù)。
表2: SENTRON PAC3200設(shè)備的一些被測量數(shù)據(jù)
2．西門子SENTRON PAC3200 儀表與S7-1200進(jìn)行通信的接線圖
下圖是SENTRON PAC3200儀表與S7-1200進(jìn)行MODBUS RTU 通信的接線圖。
圖4:S7-1200與PAC3200進(jìn)行MODBUS RTU 進(jìn)行通信的接線圖
3．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用MODBUS通信協(xié)議通過通信模塊CM1241 RS485來實(shí)現(xiàn)S7-1200與PAC3200儀表的通信。
本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )
本例中使用的PAC3200儀表硬件為：
1） PAC3200 （7KM2112-0BA00-3AA0）
2） MODBUS RTU 模塊 （7KM9300-0AB00-0AA0）
3） MODBUS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)
3．軟件需求
1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
4．S7-1200 MODBUS RTU的通信方式
S7-1200作為MODBUS RTU主站的通信方式是由DATA_ADDR 和 MODE 參數(shù)來選擇 Modbus 功能類型的。
DATA_ADDR（從站中的起始 Modbus 地址）： 指定要在 Modbus 從站中訪問的數(shù)據(jù)的起始地址。MB_MASTER 使用 MODE 輸入而非功能代碼輸入。 MODE 和 Modbus 地址范圍一起確定實(shí)際 Modbus 消息中使用的功能代碼。
下表列出了 MB_MASTER 參數(shù) MODE、Modbus 功能代碼和 Modbus 地址范圍之間的對應(yīng)關(guān)系。
表3: MB_MASTER的MODBUS 功能
5．S7-1200 與PAC3200 進(jìn)行MODBUS RTU的通信組態(tài)
我們通過一個實(shí)例來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和PAC3200的MODBUS RTU通信。
5. 1 PLC 硬件組態(tài)
首先在Step7 Basic V10.5中建立一個項(xiàng)目，如圖1所示。
圖5： 新建S7 1200項(xiàng)目
在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241 RS485模塊，如圖2所示。
圖6： S7 1200硬件配置
在CPU的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址，建立PG與PLC的連接，如下圖所示。
圖7： S7 1200 IP地址的設(shè)置
5. 2 PAC3200參數(shù)設(shè)置
在SENTRON PAC 電力監(jiān)測設(shè)備的主菜單中，調(diào)用“設(shè)置”>“RS485 模塊”，出現(xiàn)下面的設(shè)置畫面：
圖8： PAC3200 MODBUS RTU 通信參數(shù)的設(shè)置
1. 地址的設(shè)置范圍：1-247。本例中設(shè)為8。
2. 波特率的設(shè)置范圍：4800，9600，19200，38400。本例中設(shè)為38400。
3. 設(shè)置外部通信的數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位及停止位：
• 8E1=8 個數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)位為even， 1 個停止位
• 8O1=8 個數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)位為odd， 1 個停止位
• 8N2=8 個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗(yàn)位， 2 個停止位
• 8N1=8 個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗(yàn)位， 1 個停止位
本例中根據(jù)S7-1200 MODBUS MASTER 的參數(shù)設(shè)置為 8N1。
4. 協(xié)議的設(shè)置：可選項(xiàng)為：SEABUS,MODBUS RTU。
本例中設(shè)為MODBUS RTU。
5．響應(yīng)時間的設(shè)置：注意與波特率的設(shè)置相匹配，本例中設(shè)為10mS。
6．S71200 與PAC3200的MODBUS RTU通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)
6. 1 S7 1200 PLC與PAC3200 通過MODBUS RTU 通信的基本原理
S7 1200提供了專用的MODBUS庫進(jìn)行MODBUS通信，如下圖所示：
