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西門子S7-1200與變頻器的連接
SIEMENS西門子
希殿電氣技術(上海)有限公司
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1 S7-1200與變頻器的連接
1.1本例程的系統配置
本例程中用到的硬件： S7-1200（CPU 1214C）、G120 ( 控制單元CU240B-2 )、一臺裝有TIA Portal軟件的PC機、CM1241模塊、電源模塊、標準RJ45網線。
1.2 硬件連接
1.2.1硬件連線
本例程中的硬件間的結構如下圖所示：
圖1-1
1.2.2 PLC與控制單元通信端口之間的連接
用電纜將CU240B-2 Modbus 通訊接口與PLC通信模塊連接起來，如下圖所示。
圖1-2
2 變頻器設置
2.1 地址設置
可以通過控制單元上的地址開關，也可以通過參數 P2021 或 STARTER 中“Control Unit / Communication / Field bus”頁面來確定變頻器的 Modbus-RTU 地址。
只有所有地址開關都設為“OFF”(0)時，P2021 或 STARTER 中的設置才有效。否則，Modbus-RTU 地址為地址開關所設置的地址。
2.2 參數設置
除了設置地址之外，還需要對其他一些變頻器的通信參數進行設置，才可以進行MODBUS通信。具體需要設置的參數如表2-1所示：
表2-1
| 參數 | 描述 |
| P0015 = 21 |
變頻器宏程序 選擇 I/O 配置 |
| p2030 = 2 |
現場總線協議選擇 2： Modbus |
| p2020 |
現場總線波特率 設置范圍是 4800 bit/s … 187500 bit/s，出廠為 19200 bit/s |
| p2024 |
Modbus 計時
|
| p2029 |
現場總線錯誤統計 指現場總線接口上接收錯誤的統計、顯示 |
| p2040 |
過程數據監控時間 指沒有收到過程數據時發出報警的延時。 注： 該時間必須根據從站數量、總線波特率加以調整，出廠為 100 ms。 |
3 PLC組態和編程
3.1 創建項目
首先創建一個項目，點擊創建新項目，輸入名稱，路徑等信息。
圖3-1
3.2 硬件組態
按照新手上路的提示首先選擇設備和網絡，進行硬件組態。
圖3-2
點擊添加新設備，添加相應型號的設備，修改設備名稱，選擇版本號，點擊添加。
圖3-3
在彈出的設備與網絡的右側硬件目錄中，找到通信模塊-點到點-CM1241(RS485)，加入CM1241通信模塊。
圖3-4
雙擊設備視圖中的RS485端口，設置端口組態，本例程配置如下圖。
圖3-5
在左側的項目樹-設備-在線訪問-Broadcom NetXtreme。。。（本例程PC機所使用的網卡），雙擊更新可使用的設備，搜索到連接的設備。
圖3-6
3.3 編程
在左邊的設備中找到S7-1200/程序塊，打開主程序（Main[OB1]）。在右邊的指令欄里選擇通信/通信處理器/MODBUS，添加MB_COMM_LOAD和MB_MASTER。
圖3-7
在彈出的調用選項中，定義一個背景數據塊。
圖3-8
使用同樣的方法，再加入一個MB_MASTER模塊，同樣定義背景數據塊。
圖3-9
分別按照圖3-10、圖3-11設置MB_COMM_LOAD和MB_MASTER模塊。
圖3-10
圖3-11
其中，MB_COMM_LOAD與MB_MASTER指令的參數說明，請參考表3-1，表3-2。
表3-1 MB_COMM_LOAD指令的參數
| 參數 | 聲明 | 數據類型 | 存儲區 | 說明 |
| REQ | Input | BOOL | I、Q、M、D、L | 在上升沿執行指令 |
| PORT | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
通信端口的 ID： 在設備組態中插入通信模塊后，端口 ID 就會顯示在 PORT 框連接的下拉列表中。 也可以在變量表的“常量” (Constants) 選項卡中引用該常量。 |
| BAUD | Input | UDINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
波特率選擇： 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 76800, 115200 所有其它值均無效。 |
| PARITY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
奇偶校驗選擇： 0 – 無 1 – 奇校驗 2 – 偶校驗 |
| FLOW_CTRL | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
流控制選擇： 0 –（默認值）無流控制 1 – 通過 RTS 實現的硬件流控制始終開啟（不適用于 RS485 端口） 2 - 通過 RTS 切換實現硬件流控制 |
| RTS_ON_DLY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
RTS 延時選擇： 0 -（默認值）到傳送消息的第一個字符之前，激活 RTS 無延時。 1 至 65535 – 到傳送消息的第一個字符之前，“激活 RTS”以毫秒為單位的延時（不適用于 RS-485 端口）。應用 RTS 延時必須與 FLOW_CTRL 選擇無關。 |
| RTS_OFF_DLY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
RTS 關斷延時選擇： 0 –（默認值）傳送最后一個字符到“取消激活 RTS”之間沒有延時。 1 至 65535 – 在發送消息的最后一個字符到“取消激活 RTS”之間以毫秒為單位的延時（不適用于 RS-485 端口）。應用 RTS 延時必須與 FLOW_CTRL 選擇無關。 |
| RESP_TO | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
響應超時： “MB_MASTER”允許等待從站響應的時間（毫秒） 如果從站在此時間內沒有響應，則“MB_MASTER”將重復該請求，或者在發送了指定數目的重試后終止請求并返回錯誤。 5 ms 至 65535 ms（默認值 = 1000 ms）。 |
| MB_DB | Input | VARIANT | D | “MB_MASTER”或“MB_SLAVE”指令的背景數據塊的引用。 在程序中插入“MB_SLAVE”或“MB_MASTER”之后，數據塊標識符會顯示在 MB_DB 框連接的下拉列表中。 |
| DONE | Output | BOOL | I、Q、M、D、L | 指令的執行已完成且未出錯。 |
| ERROR | Output | BOOL | I、Q、M、D、L |
錯誤： 0 – 未檢測到錯誤 1 – 表示檢測到錯誤。 在參數 STATUS 中輸出錯誤代碼。 |
| STATUS | Output | WORD | I、Q、M、D、L | 端口組態錯誤代碼 |
表3-2 MB_MASTER指令的參數
| 參數 | 聲明 | 數據類型 | 存儲區 | 說明 |
| REQ | Input | BOOL | I、Q、M、D、L |
請求輸入： 0 – 無請求 1 – 請求將數據發送到 Modbus 從站 |
| MB_ADDR | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
Modbus RTU 站地址： 默認地址范圍： 0 至 247 擴展地址范圍： 0 至 65535 值“0”已預留，用于將消息廣播到所有 Modbus 從站。 只有 Modbus 功能代碼 05、06、15 和 16 支持廣播。 |
| MODE | Input | USINT | I、Q、M、D、L 或常量 |
模式選擇： 指定請求類型： 讀取、寫入或診斷： 有關詳細信息，請參見 Modbus 功能表。 |
| DATA_ADDR | Input | UDINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 從站中的起始地址： 指定 Modbus 從站中將供訪問的數據的起始地址。 可在 Modbus 功能表中找到有效地址。 |
| DATA_LEN | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 數據長度： 指定要在該請求中訪問的位數或字數。 可在 Modbus 功能表中找到有效長度。 |
| DATA_PTR | Input | VARIANT | M、D | 指向 CPU 的數據塊或位存儲器地址，從該位置讀取數據或向其寫入數據。 對于數據塊，必須使用“標準 - 與 S7-300/400 兼容”訪問類型進行創建。 |
| DONE |
Output |
BOOL | I、Q、M、D、L |
0: 事務未完成 1: 事務完成，且無任何錯誤 |
| BUSY | Output | BOOL | I、Q、M、D、L |
0: 當前沒有“MB_MASTER”事務正在處理中 1: "MB_MASTER" 事務正在處理中 |
| ERROR | Output | BOOL | I、Q、M、D、L |
0: 無錯誤 1: 出錯，錯誤代碼由參數 STATUS 來指示 |
| STATUS | Output | WORD | I、Q、M、D、L | 執行條件代碼 |
3.4 下載
編譯，確認無誤后，點擊下載。在彈出的“擴展的下載到設備”中，選擇PG/PC接口類型，以及PG/PC接口。選擇設備，并點擊下載。
圖3-12
在彈出的下載預覽中，查看將要覆蓋的內容，選擇統一下載，并點擊下載。
圖3-13
3.5 監視
點擊轉到在線，并點擊啟動監視，此時即可通過PLC給變頻器進行MODBUS通信。
圖3-14
4 MODBUS通信控制變頻器
4.1 使用MODBUS通信控制變頻器啟停
如下圖所示，打開Tag_1，使能MB_MASTER。使能完成之后，關閉Tag_1。
圖4-1
如圖4-2，將MODE改為1（即寫入數據），DATA_ADDR寫入40101（主設定值寄存器號），DATA_PTR寫入1000（給定值的寫入值）。然后REQ使用一個脈沖沿來發送給定值。此時，變頻器的給定值已經改為1000。
然后將DATA_ADDR寫入40100（控制字寄存器號），DATA_PTR寫入047E（停車），然后REQ使用一個脈沖沿來發送停車命令。再將DATA_ADDR寫入40100（控制字寄存器號），DATA_PTR寫入047F（啟動），然后REQ使用一個脈沖沿來發送啟動命令。
圖4-2
注意：
MB_COMM_LOAD使能完成之后，一定要將Tag_1關閉，否則MB_MASTER模塊將無法使用。
變頻器啟動位需要一個上升沿，所以先給其停車命令，然后發送啟動命令，利用上升沿來啟動變頻器。
4.2 使用MODBUS通信修改和查看變頻器參數
現在，以參數P1120加速時間為例，對參數的修改和查看進行講解。
首先，進行讀參數的演示。將MODE輸入改為0（即讀參數模式），將DATA_ADDR中寫入40322（即加速時間的寄存器號），然后REQ使用脈沖沿來發送一個讀請求。此時，可以接收到參數P1120中的數據位1000（即加速時間為10s）。
圖4-3
然后進行寫參數：將MODE輸入改為1（即寫參數模式），將DATA_ADDR中寫入40322（即加速時間的寄存器號），在DATA_PTR中寫入500，然后REQ使用脈沖沿來發送一個寫請求。此時，已經將500寫入了參數P1120之中，加速時間改為5s。
圖4-4
控制單元中的 Modbus 寄存器和對應的參數如下表所示：
表4-1 Modbus 寄存器和對應的參數
關鍵詞
G120，CU240B-2，CU240E-2，Modbus RTU
