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上海朕锌电气设备有限公司
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产品简介
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产品介绍
西门子6SE7018-0TA61
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SIEMENS西门子上海朕锌电气设备有限公司
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1 S7-1200与变频器的连接
1.1本例程的系统配置
本例程中用到的硬件： S7-1200（CPU 1214C）、G120 ( 控制单元CU240B-2 )、一台装有TIA Portal软件的PC机、CM1241模块、电源模块、标准RJ45网线。
1.2 硬件连接
1.2.1硬件连线
本例程中的硬件间的结构如下图所示：
图1-1
1.2.2 PLC与控制单元通信端口之间的连接
用电缆将CU240B-2 Modbus 通讯接口与PLC通信模块连接起来，如下图所示。
图1-2
2 变频器设置
2.1 地址设置
可以通过控制单元上的地址开关，也可以通过参数 P2021 或 STARTER 中“Control Unit / Communication / Field bus”页面来确定变频器的 Modbus-RTU 地址。
只有所有地址开关都设为“OFF”(0)时，P2021 或 STARTER 中的设置才有效。否则，Modbus-RTU 地址为地址开关所设置的地址。
2.2 参数设置
除了设置地址之外，还需要对其他一些变频器的通信参数进行设置，才可以进行MODBUS通信。具体需要设置的参数如表2-1所示：
表2-1
| 参数 | 描述 |
| P0015 = 21 | 变频器宏程序 选择 I/O 配置 |
| p2030 = 2 | 现场总线协议选择 2： Modbus |
| p2020 | 现场总线波特率 设置范围是 4800 bit/s … 187500 bit/s，出厂为 19200 bit/s |
| p2024 | Modbus 计时
|
| p2029 | 现场总线错误统计 指现场总线接口上接收错误的统计、显示 |
| p2040 | 过程数据监控时间 指没有收到过程数据时发出报警的延时。 注： 该时间必须根据从站数量、总线波特率加以调整，出厂为 100 ms。 |
3 PLC组态和编程
3.1 创建项目
首先创建一个项目，点击创建新项目，输入名称，路径等信息。
图3-1
3.2 硬件组态
按照新手上路的提示首先选择设备和网络，进行硬件组态。
图3-2
点击添加新设备，添加相应型号的设备，修改设备名称，选择版本号，点击添加。
图3-3
在弹出的设备与网络的右侧硬件目录中，找到通信模块-点到点-CM1241(RS485)，加入CM1241通信模块。
图3-4
双击设备视图中的RS485端口，设置端口组态，本例程配置如下图。
图3-5
在左侧的项目树-设备-在线访问-Broadcom NetXtreme。。。（本例程PC机所使用的网卡），双击更新可使用的设备，搜索到连接的设备。
图3-6
3.3 编程
在左边的设备中找到S7-1200/程序块，打开主程序（Main[OB1]）。在右边的指令栏里选择通信/通信处理器/MODBUS，添加MB_COMM_LOAD和MB_MASTER。
图3-7
在弹出的调用选项中，定义一个背景数据块。
图3-8
使用同样的方法，再加入一个MB_MASTER模块，同样定义背景数据块。
图3-9
分别按照图3-10、图3-11设置MB_COMM_LOAD和MB_MASTER模块。
图3-10
图3-11
其中，MB_COMM_LOAD与MB_MASTER指令的参数说明，请参考表3-1，表3-2。
表3-1 MB_COMM_LOAD指令的参数
| 参数 | 声明 | 数据类型 | 存储区 | 说明 |
| REQ | Input | BOOL | I、Q、M、D、L | 在上升沿执行指令 |
| PORT | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 通信端口的 ID： 在设备组态中插入通信模块后，端口 ID 就会显示在 PORT 框连接的下拉列表中。 也可以在变量表的“常量” (Constants) 选项卡中引用该常量。 |
| BAUD | Input | UDINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 波特率选择： 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 76800, 115200 所有其它值均无效。 |
| PARITY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 奇偶校验选择： 0 – 无 1 – 奇校验 2 – 偶校验 |
| FLOW_CTRL | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 流控制选择： 0 –（默认值）无流控制 1 – 通过 RTS 实现的硬件流控制始终开启（不适用于 RS485 端口） 2 - 通过 RTS 切换实现硬件流控制 |
| RTS_ON_DLY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | RTS 延时选择： 0 -（默认值）到传送消息的*个字符之前，激活 RTS 无延时。 1 至 65535 – 到传送消息的*个字符之前，“激活 RTS”以毫秒为单位的延时（不适用于 RS-485 端口）。应用 RTS 延时必须与 FLOW_CTRL 选择无关。 |
| RTS_OFF_DLY | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | RTS 关断延时选择： 0 –（默认值）传送zui后一个字符到“取消激活 RTS”之间没有延时。 1 至 65535 – 在发送消息的zui后一个字符到“取消激活 RTS”之间以毫秒为单位的延时（不适用于 RS-485 端口）。应用 RTS 延时必须与 FLOW_CTRL 选择无关。 |
| RESP_TO | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 响应超时： “MB_MASTER”允许等待从站响应的时间（毫秒） 如果从站在此时间内没有响应，则“MB_MASTER”将重复该请求，或者在发送了数目的重试后终止请求并返回错误。 5 ms 至 65535 ms（默认值 = 1000 ms）。 |
| MB_DB | Input | VARIANT | D | “MB_MASTER”或“MB_SLAVE”指令的背景数据块的引用。 在程序中插入“MB_SLAVE”或“MB_MASTER”之后，数据块标识符会显示在 MB_DB 框连接的下拉列表中。 |
| DONE | Output | BOOL | I、Q、M、D、L | 指令的执行已完成且未出错。 |
| ERROR | Output | BOOL | I、Q、M、D、L | 错误： 0 – 未检测到错误 1 – 表示检测到错误。 在参数 STATUS 中输出错误代码。 |
| STATUS | Output | WORD | I、Q、M、D、L | 端口组态错误代码 |
表3-2 MB_MASTER指令的参数
| 参数 | 声明 | 数据类型 | 存储区 | 说明 |
| REQ | Input | BOOL | I、Q、M、D、L | 请求输入： 0 – 无请求 1 – 请求将数据发送到 Modbus 从站 |
| MB_ADDR | Input | UINT | I、Q、M、D、L 或常量 | Modbus RTU 站地址： 默认地址范围： 0 至 247 扩展地址范围： 0 至 65535 值“0”已预留，用于将消息广播到所有 Modbus 从站。 只有 Modbus 功能代码 05、06、15 和 16 支持广播。 |
| MODE | Input | USINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 模式选择： 请求类型： 读取、写入或诊断： 有关详细信息，请参见 Modbus 功能表。 |
| DATA_ADDR | Input | UDINT | I、Q、M、D、L 或常量 | 从站中的起始地址： Modbus 从站中将供访问的数据的起始地址。 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 | 数据长度： 要在该请求中访问的位数或字数。 可在 Modbus 功能表中找到有效长度。 |
| DATA_PTR | Input | VARIANT | M、D | 指向 CPU 的数据块或位存储器地址，从该位置读取数据或向其写入数据。 对于数据块，必须使用“标准 - 与 S7-300/400 兼容”访问类型进行创建。 |
| DONE | Output | BOOL | I、Q、M、D、L | 0: 事务未完成 1: 事务完成，且无任何错误 |
| BUSY | Output | BOOL | I、Q、M、D、L | 0: 当前没有“MB_MASTER”事务正在处理中 1: "MB_MASTER" 事务正在处理中 |
| ERROR | Output | BOOL | I、Q、M、D、L | 0: 无错误 1: 出错，错误代码由参数 STATUS 来指示 |
| STATUS | Output | WORD | I、Q、M、D、L | 执行条件代码 |
3.4 下载
编译，确认无误后，点击下载。在弹出的“扩展的下载到设备”中，选择PG/PC接口类型，以及PG/PC接口。选择设备，并点击下载。
图3-12
在弹出的下载预览中，查看将要覆盖的内容，选择统一下载，并点击下载。
图3-13
3.5 监视
点击转到在线，并点击启动监视，此时即可通过PLC给变频器进行MODBUS通信。
图3-14
4 MODBUS通信控制变频器
4.1 使用MODBUS通信控制变频器启停
如下图所示，打开Tag_1，使能MB_MASTER。使能完成之后，关闭Tag_1。
图4-1
如图4-2，将MODE改为1（即写入数据），DATA_ADDR写入40101（主设定值寄存器号），DATA_PTR写入1000（给定值的写入值）。然后REQ使用一个脉冲沿来发送给定值。此时，变频器的给定值已经改为1000。
然后将DATA_ADDR写入40100（控制字寄存器号），DATA_PTR写入047E（停车），然后REQ使用一个脉冲沿来发送停车命令。再将DATA_ADDR写入40100（控制字寄存器号），DATA_PTR写入047F（启动），然后REQ使用一个脉冲沿来发送启动命令。
图4-2
注意：
MB_COMM_LOAD使能完成之后，一定要将Tag_1关闭，否则MB_MASTER模块将无法使用。
变频器启动位需要一个上升沿，所以先给其停车命令，然后发送启动命令，利用上升沿来启动变频器。
4.2 使用MODBUS通信修改和查看变频器参数
现在，以参数P1120加速时间为例，对参数的修改和查看进行讲解。
首先，进行读参数的演示。将MODE输入改为0（即读参数模式），将DATA_ADDR中写入40322（即加速时间的寄存器号），然后REQ使用脉冲沿来发送一个读请求。此时，可以接收到参数P1120中的数据位1000（即加速时间为10s）。
图4-3
然后进行写参数：将MODE输入改为1（即写参数模式），将DATA_ADDR中写入40322（即加速时间的寄存器号），在DATA_PTR中写入500，然后REQ使用脉冲沿来发送一个写请求。此时，已经将500写入了参数P1120之中，加速时间改为5s。
图4-4
控制单元中的 Modbus 寄存器和对应的参数如下表所示：
西门子6SE7018-0TA61
表4-1 Modbus 寄存器和对应的参数
使用CU240S PN或CU240S PN-F控制单元的G120变频器支持Profinet通讯。要进行Profinet通讯，需要为变频器设置IP地址，在网络中，该地址必须是*的。
下面介绍如何为G120变频器设置IP地址。
首先，在硬件上完成PC机以太网接口与G120变频器控制单元PN口的连接，可以使用网线，建议使用西门子电缆与接头。并在“Options” → “Set PG/PC Interface”菜单中，完成相关设置。
在“SIMATIC Manager”的“PLC”菜单（图1）中，打开“Edit Ethernet Node”对话框（图2）。
图1
在“Edit Ethernet Node”对话框（图2）中，点击“Browse”按钮，会自动搜索网络中的Profinet IO设备，并显示在列表中。
选中要分配IP地址的变频器（根据MAC地址选定，该地址在出厂时由厂家为每台Profinet IO设备分配，*并且不可修改；G120控制单元的MAC地址存储于参数r61002），并点击“OK”按钮。
图2
然后，根据图3中的顺序，为变频器设置IP地址，子网掩码（设置后，点击“Assign IP Configuration”按钮分配），设备名称（必须以字母开头，设置后，点击“Assign Name”按钮分配），点击“Close”按钮关闭对话框。
图3
至此，即完成了对变频器IP地址的设置。
IP地址相关参数：
r60000，设备名称；
r60001，IP地址；
r60002，MAC地址；
r60003，网关；
r60004，子网掩码。
电源模块
6ES7 407-0DA02-0AA0 电源模块(4A)
6ES7 407-0KA02-0AA0 电源模块(10A)
6ES7 407-0KR02-0AA0 电源模块(10A)冗余
6ES7 407-0RA02-0AA0 电源模块(20A)
6ES7 405-0DA02-0AA0 电源模块(4A)
6ES7 405-0KA02-0AA0 电源模块(10A)
6ES7 405-0RA01-0AA0 电源模块(20A)
6ES7 971-0BA00 备用电池
CPU
6ES7 412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序内存/256KB数据内存
6ES7 414-4HM14-0AB0 CPU 414-4H; 冗余热备CPU 2.8 MB RAM
6ES7 417-4HT14-0AB0 CPU 417-4H; 冗余热备CPU 30 MB RAM
6ES7 400-0HR00-4AB0 412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型*机架、2个电源、2个1M 存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS407 10A)
6ES7 400-0HR50-4AB0 412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型*机架、2个电源、2个1M 存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，以及4个备用电池(PS405 10A)
6ES7 412-1XJ05-0AB0 CPU412-1,144KB程序内存/144KB数据内存
6ES7 412-2XJ05-0AB0 CPU412-2,256KB程序内存/256KB数据内存
6ES7 414-2XK05-0AB0 CPU414-2,512KB程序内存/512KB数据内存
6ES7 414-3XM05-0AB0 CPU414-3,1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 414-3EM05-0AB0 CPU414-3PN/DP 1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-2XN05-0AB0 CPU416-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存
6ES7 416-3XR05-0AB0 CPU416-3,5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-3ER05-0AB0 CPU416-3PN/DP 5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-2FN05-0AB0 CPU416F-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存
6ES7 416-3FR05-0AB0 CPU416F-3PN/DP,5.6M程序内存/5.6M数据内存
6ES7 417-4XT05-0AB0 CPU417-4,15M程序内存/15M数据内存
内存卡
6ES7 955-2AL00-0AA0 2 X 2M字节 RAM
6ES7 955-2AM00-0AA0 2 X 4M字节 RAM
6ES7 952-0AF00-0AA0 64K字节 RAM
6ES7 952-1AH00-0AA0 256K字节 RAM
6ES7 952-1AK00-0AA0 1M字节 RAM
6ES7 952-1AL00-0AA0 2M字节 RAM
6ES7 952-1AM00-0AA0 4M字节 RAM
6ES7 952-1AP00-0AA0 8M字节 RAM
6ES7 952-1AS00-0AA0 16M字节 RAM
6ES7 952-1AY00-0AA0 64M字节 RAM
6ES7 952-0KF00-0AA0 64K字节 FLASH EPROM
6ES7 952-0KH00-0AA0 256K字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KK00-0AA0 1M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KL00-0AA0 2M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KM00-0AA0 4M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KP00-0AA0 8M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KS00-0AA0 16M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KT00-0AA0 32M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KY00-0AA0 64M字节 FLASH EPROM
开关量输入模板
6ES7 421-7BH01-0AB0 开关量输入模块(16点,24VDC)中断
6ES7 421-1BL01-0AA0 开关量输入模块(32点,24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0 开关量输入模块(32点,120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0 开关量输入模块(16点,120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0 开关量输入模块(16点,24V到60VUC)
开关量输出模板
6ES7 422-1BH11-0AA0 开关量输出模块(16点,24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0 32点输出，24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0 32点输出，24VDC,0.5A,中断
6ES7 422-1FH00-0AA0 16点输出，120/230VAC，2A
6ES7 422-1HH00-0AA0 16点输出，继电器，5A
模拟量模块
6ES7 431-0HH00-0AB0 16路模拟输入，13位
6ES7 431-1KF00-0AB0 8路模拟输入，13位，隔离
6ES7 431-1KF10-0AB0 8路模拟输入，14位，隔离，线性化
6ES7 431-1KF20-0AB0 8路模拟输入，14位，隔离
6ES7 431-7QH00-0AB0 16路模拟输入，16位，隔离
6ES7 431-7KF00-0AB0 8路模拟输入，16位，隔离，热电偶
6ES7 431-7KF10-0AB0 8路模拟输入，16位，隔离，热电阻
6ES7 432-1HF00-0AB0 8路模拟输出，13位，隔离
功能模板
6ES7 450-1AP00-0AE0 FM450-1计数器模板
6ES7 451-3AL00-0AE0 FM451定位模板
6ES7 452-1AH00-0AE0 FM452电子凸轮控制器
6ES7 453-3AH00-0AE0 FM453定位模板
6ES7 455-0VS00-0AE0 FM455C闭环控制模块
6ES7 455-1VS00-0AE0 FM455S闭环控制模块
6DD1 607-0AA2 FM 458-1DP快速处理系统
6ES7 953-8LJ20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 4MByte(MMC)
6DD1 607-0CA1 EXM 438-1 I/O扩展模板
6DD1 607-0EA0 EXM 448 通讯扩展模板
6DD1 607-0EA2 EXM 448-2 通讯扩展模板
6DD1 684-0GE0 SC64连接电缆
6DD1 684-0GD0 SC63连接电缆
6DD1 684-0GC0 SC62连接电缆
6DD1 681-0AE2 SB10端子模块
6DD1 681-0AF4 SB60端子模块
6DD1 681-0EB3 SB61端子模块
6DD1 681-0AG2 SB70端子模块
6DD1 681-0DH1 SB71端子模块
6DD1 681-0AJ1 SU12端子模块
6DD1 681-0GK0 SU13端子模块
通讯模板
6ES7 440-1CS00-0YE0 CP440通讯处理器
6ES7 441-1AA04-0AE0 CP441-1通讯处理器
6ES7 441-2AA04-0AE0 CP441-2通讯处理器
6ES7 963-1AA00-0AA0 RS232C接口模板
6ES7 963-2AA00-0AA0 20mA接口模板
6ES7 963-3AA00-0AA0 RS422/485接口模板
6ES7 870-1AA01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 主站
6ES7 870-1AB01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 从站
6GK7 443-5FX02-0XE0 CP443-5基本型通讯处理器,支持Profibus-Fms协议
6GK7 443-5DX04-0XE0 CP443-5扩展型通讯处理器,支持Profibus-DP协议
6GK7 443-1EX11-0XE0 CP443-1 以太网通讯处理器
6GK7 443-1EX41-0XE0 CP443-1 高级以太网通讯处理器
附件
6ES7 960-1AA04-0XA0 冗余系统同步模板（新）近距离同步（10米以内）
6ES7 960-1AB04-0XA0 冗余系统同步模板（新）远程同步模板（10米到10公里，用同长度的光缆）
6ES7 960-1AA04-5AA0 冗余系统光纤连接电缆（1米）（新）
6ES7 960-1AA04-5BA0 冗余系统光纤连接电缆（2米）（新）
6ES7 960-1AA04-5KA0 冗余系统光纤连接电缆（10米）（新）
6ES7 833-1CC01-0YA5 S7F系统可选软件包
6ES7 833-1CC00-6YX0 F运行*
6ES7 197-1LA03-0XA0 Y-LINK
6ES7 492-1AL00-0AA0 前连接器
6ES7 400-1TA01-0AA0 主板(18槽)
6ES7 400-1JA01-0AA0 主板(9槽)
6ES7 400-1TA11-0AA0 主板(18槽)铝板
6ES7 400-1JA11-0AA0 主板(9槽)铝板
6ES7 401-2TA01-0AA0 CR2主板（18槽）
6ES7 400-2JA00-0AA0 UR2-H主板（18槽）
6ES7 400-2JA10-0AA0 UR2-H主板（18槽）铝板
6ES7 403-1TA01-0AA0 ER1机架（18槽）
6ES7 403-1JA01-0AA0 ER2机架（9槽）
6ES7 403-1TA11-0AA0 ER1机架（18槽）铝板
6ES7 403-1JA11-0AA0 ER2机架（9槽）铝板
6ES7 460-0AA01-0AB0 IM460-0
6ES7 461-0AA01-0AA0 IM461-0
6ES7 468-1AH50-0AA0 连接电缆 (0.75米）
6ES7 468-1BB50-0AA0 连接电缆 (1.5米）
6ES7 461-0AA00-7AA0 终端器
6ES7 460-1BA01-0AB0 IM460-1
6ES7 461-1BA01-0AA0 IM461-1
6ES7 468-3AH50-0AA0 468-3连接电缆 (0.75米）
6ES7 468-3BB50-0AA0 468-3连接电缆 (1.5米）
6ES7 460-3AA01-0AB0 IM460-3
6ES7 461-3AA01-0AA0 IM461-3
6ES7 468-1BF00-0AA0 468-1连接电缆（5米）
6ES7 468-1CB00-0AA0 468-1连接电缆（10米）
6ES7 468-1CC50-0AA0 468-1连接电缆（25米）
6ES7 468-1CF00-0AA0 468-1连接电缆（50米）
6ES7 468-1DB00-0AA0 468-1连接电缆（100米）
6ES7 461-3AA00-7AA0 终端器
6ES7 463-2AA00-0AA0 IM463-2接口模块
6ES7 964-2AA04-0AB0 IF-964 DP接口模块
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