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Fig. 02
由于这三个网段互相独立, PROFIBUS 连接器中的终端电阻的开关状态设置如下:
设置两个414-4 H CPU 都为“ON”
设置两个IM157 接口模块都为“ON”
设置RS 485 中继器为“ON”
S7-200 CPU设置为“ON”
对 Y-Link 模块应按如下方法操作:
两个 IM 157 模块, Y- Link 和 RS485 中继器都需要 24 V DC 电源
PROFIBUS 1 DP 主站系统把机架 0 中的 CPU 414-4 H 连接到***个 IM157 模块。
PROFIBUS 2 DP 主站系统把机架 1 里的 CPU 414-4 H 连接到第二个 IM157 模块。
PROFIBUS 3 DP 主站系统通过 Y-Link 和 RS485 中继器连接 CPU 215-2DP。
3. STEP 7 Micro/WIN
打开 STEP7-Micro/Win 并设置 CPU 的 DP 地址。用 S7-200 CPU 215 用 S7-200 CPU 215-2DP 创建一个新项目,打开系统数据块然后设置 DP 属性 (见下图):
Fig. 03
4. H 系统项目中的故障中断 OB 块
根据需求,在 SIMATIC Manager 中创建以下 OB 块:
OB70 (I/O 冗余故障中断),OB72 (CPU 冗余故障中断),OB73(通讯冗余故障中断),OB82(诊断中断),OB83(删除/插入中断),OB85(程序执行故障中断)以及 OB86(机架故障中断)。
把这些 OB 保存并下载到控制器中,并且同时下载系统数据 “System data”。
5.运行
当 IM157 处于激活状态时(“ACT”LED 灯亮),组态切换到 RUN 模式。
1. 概述
在现场应用中,很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议,第三方仪表可以做Modbus主站或从站,西门子的通讯模块CP341 / CP441-2 通过Dongle(硬件狗)可以扩展该协议,S7-200 集成的口可以支持自由口通讯,通过指令库也可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以S7-200作为Modbus 主站,CP341作为Modbus 从站,实现Modbus RTU通讯,阐述两者在通讯方面的设置和注意事项。
2. 软件环境
2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于编写 S7-300/400程序,此软件需要从西门子购买,本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。
2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通讯模板的驱动程序,安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置,并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供,也可以从以下的链接下载:27013524
2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus从站时,需要安装此驱动协议,但安装之前必须先安装PtP Driver,此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买,也可以从以下的链接下载:27774276
2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200编 网站 自动化系统>>S7-200>>软件,文档编号S0010。
3. 硬件列表和接线
3.1 硬件列表
S7-300从站 | CPU315-2DP | 6ES7 315-2AG10-0AB0 |
CP341 RS422/485 | 6ES7 341-1CH01-0AE0 | |
Dongle | 6ES7 870-1AB01-0YA0 | |
PC 适配器(USB) | 6ES7 972-0CB20-0XA0 | |
S7-200主站 | CPU 224XP | 6ES7 214-2BD23-0XB0 |
表1 硬件设备
3.2 硬件接线
3.2.1 接口定义
S7-200的通讯口为RS485物理口(9针口),CP341是RS422/485的接口类型(15针口),两种设备的接口引脚的示意图如下所示,更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。
图1 S7-200 CPU通信口引脚定义
4. 组态设置和编程
4.1 S7-200做Modbus主站的设置
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口,此串行字符通信的格式:1个起始位;7/8位数据位;1位奇/偶/无校验;1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500,符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯,Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。
4.1.1 Modbus RTU主站库
使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点:
需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本;
Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求,CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01(即订货号为 6ES721*-***23-0BA*);
Modbus主站可读/写的***数据量为120个字(指每一个 MBUS_MSG 指令);
Modbus 主站库支持Port0和Port1(从站库只支持Port0口),本例中用Port0;
使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配,见下图设置,而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突,否则编译调用会报错。
Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系:
Modbus 地址 | 读 / 写 | Modbus 从站须支持的功能 |
00001~09999 | 读 | 功能1:读输出点 |
数字量输出 | 写 | 功能5:写单个输出点 |
功能15:写多个输出点 | ||
10001~19999 | 读 | 功能2:读输入点 |
数字量输入 | ||
30001~39999 | 读 | 功能4:读输入寄存器 |
输入寄存器 | ||
40001~49999 | 读 | 功能3:读保持寄存器 |
保持寄存器 | 写 | 功能6:写单个寄存器 |
功能16:写多个寄存器 |
表2需要从站支持的功能
4.1.2 S7-200 Modbus主站编程
编程时,使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化,详细见下表,参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。
图5 Modbus RTU 主站初始化
图中各参数含义如下
编号 | 符号/含义 | 说 明 |
a | EN / 使能 | 必须保证每一扫描周期都被使能(使用SM0.0)。 |
b | Mode / 模式 | 为1时使能为Modbus协议;为0时恢复为PPI协议。 |
c | Baud / 波特率 | 支持的通讯波特率为1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200。 |
d | Parity / 校验 | 校验方式选择:0=无校验;1=奇校验,2=偶校验。 |
e | Timeout / 超时 | 主站等待从站响应的时间,以毫秒为单位,典型的设置值为 1000毫秒,允许设置的范围为1-32767。这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。 |
f | Done / 完成位 | 初始化完成,此位会自动置1。 |
g | Error / 错误位 | 初始化错误代码。 |
表3
调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG,发送一个Modbus 请求。
图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序
图中各参数含义如下
编号 | 符号/含义 | 说 明 |
a | EN / 使能 | 同一时刻只能有一个读写功能使能。 |
b | First / 读写请求位 | 每一个新的读写请求必须使用脉冲触发。 |
c | Slave / 从站地址 | 可选择的范围1–247。 |
d | RW / 读写操作位 | 0=读, 1=写。 |
e | Addr / 读写从站的数据地址 | 选择读写的数据类型: |
00001 至 0xxxx - 开关量输出 | ||
10001 至 1xxxx - 开关量输入 | ||
30001 至 3xxxx - 模拟量输入 | ||
40001 至 4xxxx - 保持寄存器。 | ||
f | Count / 数据的个数 | 通讯的数据个数(位或字的个数)。 |
g | DaptPtr / 数据指针 | 如果是读指令,读回的数据放到这个数据区中; |
如果是写指令,要写出的数据放到这个数据区中。 | ||
h | Done / 完成位 | 读写功能完成位。 |
i | Error / 错误代码 | 只有在Done位为1时,错误代码才有效。 |
表4
从上图中可见,S7-200作为Modbus RTU主站,波特率9.6Kb/s,偶校验,连接从站的站地址是3,数据存储区为VB2000开始的区域。
4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态
4.2.1 硬件组态
图7 S7-300侧硬件组态
4.2.2 设置Modbus参数
图8 消息桢字符结构
按照上述操作设置参数,从上图可以看出,本例中的传输波特率9.6Kb/s,1位起始位,8位数据位,偶校验位,1位停止位,从站站地址是3,主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。
图9 RS422/485 接口组态
RS422/485接口只能一个有效,接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。
4.2.3 Modbus驱动的下载
当配置好Modbus通信的参数后,保存前需要向CP341下载Modbus Slave的驱动,一旦下载完成后无需再次下载。
需要注意的是,在下载驱动时(可以在无Dongle情况下下载),需要将CPU停机,然后下载,操作过程如下所示。
图10 下载Dongle时,需要CPU停机
图11 从站驱动下载后结果
4.2.4 CP341做Modbus从站的编程
从Step7 软件下的EXAMPLE目录中,找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目,打开,然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中,打开路径如下所示。
-0XA0
图14 FC01/05/15 参数组态界面
FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,可以读写操作,用户地址区为0xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图,左边为信息传递地址(地址区不能冲突),右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为00001 ~ 00008,对应S7-300的M10.0 ~ M10.7,并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
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