6SL3210-5BE17-5CV0西門子V20變頻器380V
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SINAMICS V20 380-480 V AC 三相交流 - 15/+ 10 % 47-6 標(biāo)稱功率 0.75 kW 有 60 秒 150 % 過載 集成過濾器 C3 I/O 接口：4 DI，2 DO， 2 AI，1 AA 現(xiàn)場總線：USS/MODBUS RTU 安裝有 BOP 防護等級 IP20/UL 開放 尺寸：尺寸A 90x150x146（寬x高
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上海麗丞工業(yè)自動化設(shè)備有限公司
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西門子HMI人機界面：觸摸屏
西門子變頻器：MM420、MM430、MM440、G110、G120、6SE70
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S7-1200 支持Modbus RTU通信模式的模塊可作為Modbus RTU主站。以下以 CPU1215C DC/DC/DC和CM1241 RS485 模塊為例，介紹S7-1200 Modbus RTU 主站通信組態(tài)及編程步驟。
硬件和軟件需求及所完成的通信任務(wù):
硬件：
① CPU1215C DC/DC/DC (訂貨號： 6ES7 215-1AG31-0XB0)
② CM1241 RS485 (訂貨號：6ES7 241-1CH30-0XB0)
③ PS 307電源（訂貨號：6ES7307-1KA02-0AA0）
④ PC(帶以太網(wǎng)卡）
⑤ TP以太網(wǎng)電纜
軟件：
① STEP 7 Professional V11 SP2 UPD4+HSP
② ModSim(該軟件是第三方軟件，可以從 Internet 網(wǎng)絡(luò)下載)
所完成的通信任務(wù)：
將Modbus RTU從站ModSim中Modbus地址從40001開始的5個字中的數(shù)據(jù)，分別讀取到Modbus RTU主站CPU1215C 中地址從DB1.DBW0開始的5 個字中。
1.組態(tài)Modbus RTU 通信模塊
在硬件目錄里找到“通信模塊”→“點到點”→“CM1241(RS485)”，雙擊或拖拽此模塊至CPU左側(cè)即可，如下圖1所示：
圖1 組態(tài)通信模塊
接下來，在“設(shè)備視圖”中用鼠標(biāo)選中CM1241(RS485)模塊，在“屬性”→“端口組態(tài)”中配置此模塊硬件接口參數(shù)。如下圖2所示：
以下以傳輸率=9.6Kbps，奇偶校驗=無奇偶校驗，數(shù)據(jù)位=8位字符，停止位=1，其它保持默認設(shè)置為例。
圖2 RS485 端口設(shè)置
最后在“硬件標(biāo)識符”里確認一下硬件標(biāo)識符為271，如下圖3所示：
圖3 硬件標(biāo)識符
2.添加啟動OB
在項目樹下選擇“CPU1215C DC/DC/DC”→“程序塊”→“添加新塊”，在彈出的窗口中選擇“OB 組織塊”→ “Startup”，添加啟動OB 100，如下圖4所示：
圖4 添加啟動OB
3.調(diào)用MB_COMM_LOAD指令
為使端口一啟動就被設(shè)置為Modbus RTU通信模式，可在OB 100中調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令。調(diào)用“MB_COMM_LOAD”指令時會自動彈出創(chuàng)建相應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊的界面，如下圖5所示：
圖5 調(diào)用MB_COMM_LOAD指令
點擊“確認”為該指令創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊后，為各輸入/輸出引腳分配地址。尤其需注意MB_DB輸入引腳需指向“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊，如下圖6所示：
注意： “MB_COMM_LOAD”指令輸入位“REQ”需使用上升沿觸發(fā)。由于OB 100只在S7-1200啟動時執(zhí)行一次，因此，此例中將“REQ”設(shè)為“TRUE”。
圖6 MB_COMM_LOAD指令
MB_COMM_LOAD指令參數(shù)意義如下表1所示：
|
引腳 |
說明
|
|---|---|
|
EN |
使能端
|
|
REQ |
在上升沿執(zhí)行該指令
|
|
PORT |
通信端口的硬件標(biāo)識符
|
|
BAUD |
波特率選擇：3600，6000，12000，2400，4800，9600，19200，38400，57600，76800，115200 （注意：所有其它值均無效）
|
|
PARITY |
奇偶檢驗選擇：0-無；1-奇校驗；2-偶校驗
|
|
FLOW_CTRL |
流控制選擇：0-（默認值）無流控制
|
|
RTS_ON_DLY |
RTS延時選擇：0-（默認值）
|
|
RTS_OFF_DLY |
RTS關(guān)斷延時選擇：0-（默認值）
|
|
RESP_TO |
響應(yīng)超時： 默認值 = 1000 ms。MB_MASTER 允許用于從站響應(yīng)的時間（以毫秒為單位）。 |
|
MB_DB |
對 MB_MASTER 或 MB_SLAVE 指令所使用的背景數(shù)據(jù)塊。 |
|
DONE |
完成位：指令執(zhí)行完成且未出錯置1 |
|
ERROR |
錯誤位：0-未檢測到錯誤；1-檢測到錯誤。在參數(shù)STATUS中輸出錯誤代碼。 |
|
STATUS |
表1 MB_COMM_LOAD指令參數(shù)意義
4.創(chuàng)建DATA_PTR數(shù)據(jù)發(fā)送、接收緩沖區(qū)
通過“程序塊”→ “添加新塊”，選擇“數(shù)據(jù)塊（DB）”創(chuàng)建 DB 塊，選擇“標(biāo)準(zhǔn)與S7- 300/400兼容” ，點擊“確認”鍵。在DB中創(chuàng)建數(shù)據(jù)類型為5個字的數(shù)組，如下圖7所示：
注意：DATA_PTR數(shù)據(jù)發(fā)送、接收緩沖區(qū)使用的DB訪問類型必須是標(biāo)準(zhǔn)與S7- 300/400兼容。
圖7 創(chuàng)建DATA_PTR 數(shù)據(jù)發(fā)送、接收緩沖區(qū)
5.調(diào)用MB_MASTER指令
在OB1中調(diào)用“MB_MASTER”指令，調(diào)用該指令時會自動彈出創(chuàng)建相應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊的界面，如下圖8所示：
圖8 調(diào)用MB_MASTER指令
點擊“確認”為該指令創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊后，并為各輸入/輸出引腳分配地址，如下圖9所示：
注意：“MB_MASTER”指令的輸入位“REQ”必須使用上升沿觸發(fā)。
以下以S7-1200作為Modbus RTU主站，用F03功能碼讀取Modbus RTU從站2，從Modbus地址40001開始的五個字，接收的數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū)DB3.DBW0開始區(qū)域為例。設(shè)置如下所示：MB_ADDR=2，MODE=0，DATA_ADDR=40001，DATA_LEN=5。
地址對應(yīng)關(guān)系如下表2所示：
| Modbus RTU主站CPU1215C 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址 | Modbus RTU從站Modbus地址 |
| DB3.DBW0 | 40001 |
| DB3.DBW2 | 40002 |
| DB3.DBW4 | 40003 |
| DB3.DBW6 | 40004 |
| DB3.DBW8 | 40005 |
表2 Modbus地址對應(yīng)關(guān)系
圖9 MB_MASTER指令
MB_MASTER指令參數(shù)意義如下表3所示：
| 引腳 | 說明 |
|
EN |
使能端 |
|
REQ |
在上升沿執(zhí)行該指令，請求將數(shù)據(jù)發(fā)送或讀取到Modbus從站 |
|
MB_ADDR |
Modbus RTU從站地址。默認地址范圍：0至247；擴展地址范圍：0至65535。值0被保留用于將消息廣播到所有Modbus從站。 |
|
MODE |
模式選擇：指定請求類型 |
|
DATA_ADDR |
從站中的起始地址：指定Modbus從站中將供訪問的數(shù)據(jù)的起始地址。 |
|
DATA_LEN |
數(shù)據(jù)長度：指定要在該請求中訪問的位數(shù)或字數(shù)。 |
|
DATA_PTR |
數(shù)據(jù)指針： 指向要寫入或讀取的數(shù)據(jù)的 M 或 DB 地址（DB訪問類型必須是標(biāo)準(zhǔn)與S7-300/400兼容）。 |
|
DONE |
完成位：上一請求已完成且沒有出錯后，DONE 位將保持為 TRUE 一個掃描周期時間。 |
|
BUSY |
0 – 無正在進行的 MB_MASTER 操作； 1 – MB_MASTER 操作正在進行 |
|
EEROR |
錯誤位： 上一請求因錯誤而終止后，ERROR 位將保持為 TRUE 一個掃 |
|
STATUS |
表3 MB_MASTER指令參數(shù)意義
關(guān)于MODE，DATA_ADDR，DATA_LEN可在下表4中查看：
| MB_MASTER Modbus功能 | ||||
|
Modbus地址參數(shù) |
地址類型 |
Modbus數(shù)據(jù)長度參數(shù) |
Modbus功能 |
|
| 模式0 | ||||
|
讀取 |
00001到09999 |
輸出位 |
1到2000 |
01 |
|
10001到19999 |
輸入位 |
1到2000 |
02 |
|
|
30001到39999 |
輸入寄存器 |
1到125 |
04 |
|
|
40001到49999 400001到465535（擴展） |
保持寄存器 |
1到125 |
03 |
|
| 模式1 | ||||
| 寫入 |
00001到09999 |
輸出位 |
1（單個位） |
05 |
|
40001到49999 400001到465535（擴展） |
保持寄存器 |
1（單個字） |
06 |
|
|
00001到09999 |
輸出位 |
2到1968 |
15 |
|
|
40001到49999 400001到465535（擴展） |
保持寄存器 |
2到123 |
16 |
|
| 模式2 | ||||
| 有些Modbus從站不支持使用Modbus功能05H或06H寫入單個位或字。在這樣的情況下，可通過模式2強制使用Modbus功能15H或16H寫入單個位或字 | ||||
|
寫入
|
00001到09999 |
輸出位 |
2到1968 |
15 |
|
40001到49999 400001到465535（擴展） |
保持寄存器 |
1到123 |
16 |
|
| 模式11 | ||||
|
讀出從站的通信狀態(tài)字和事件計數(shù)器：狀態(tài)字指示指令的執(zhí)行狀態(tài)（0：未在執(zhí)行；0xFFFF：正在執(zhí)行）。 每次成功傳送一條消息時，事件計數(shù)器值將遞增。使用該功能時，忽略“MB_MASTER”指令的 DATA_ADDR 和 DATA_LEN 參數(shù)。 |
||||
| 模式80 | ||||
|
通過讀取錯誤代碼 (0x0000) 檢查從站狀態(tài)：每個請求1個字 |
||||
| 模式81 | ||||
|
通過診斷代碼 0x000A 復(fù)位從站的事件計數(shù)器：每個請求1個字 |
||||
表4 MB_MASTER Modbus功能表
6. Modbus 從站軟件設(shè)置
注意：Modbus RTU從站采用ModSim軟件測試，該軟件是第三方軟件，可以從 Internet 網(wǎng)絡(luò)下載。
在打開的ModSim軟件中建立連接，并設(shè)置RTU模式的參數(shù)：波特率Baud=9600，數(shù)據(jù)位Data=8，停止位Stop=1，校驗Parity=NONE，如下圖10所示：
圖10 建立ModSim連接
選擇“File”→“New”打開ModSim通信界面，設(shè)置Modbus RTU從站的地址Device Id=2，開始地址Address=0001，數(shù)據(jù)長度Length=5，Modbus數(shù)據(jù)類型功能碼03。分別雙擊各Modbus地址后的數(shù)據(jù)區(qū)，出現(xiàn)“Write Register"對話框，在此寫入數(shù)據(jù)值，如下圖11所示：
注意：Device Id設(shè)置必須與“MB_MASTER”指令中輸入引腳“MB_ADDR”設(shè)置的地址一致。
圖11 設(shè)置ModSim
7. Modbus RTU測試結(jié)果
在STEP 7 Professional V11 UPD4軟件中打開該項目CPU1215C DC/DC/DC的“監(jiān)控表”，觸發(fā)“MB_MASER”指令的輸入位M10.0。Modbus RTU主站將ModSim從站地址40001中的數(shù)值11，40002中的數(shù)值12，40003中的數(shù)值13，40004中的數(shù)值14，40005中的數(shù)值15，分別讀取到了地址DB3.DBW0，DB3.DBW2，DB3.DBW4，DB3.DBW6，DB3.DBW8中，如下圖12所示：
圖12 Modbus RTU測試結(jié)果
多個CM 1241 RS485 通訊模塊之間可以使用 PROFIBUS 電纜相互連接?？梢詫?1 個主站和最多 31 個 MODBUS 從站使用 PROFIBUS 電纜連接組網(wǎng)。
S7-1200 Modbus RTU輪詢需要通過上一條”MB_MASTER“指令輸出位“Done“=1來觸發(fā)下一條“MB_MASTER“指令。具體說明及編程思路請參考以下鏈接：
如何使用STEP 7(TIA Portal)V11為SIMATIC S7-1200建立Modbus RTU通訊？
http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/47756141
| STATUS(W#16#) | 說明 |
| 0000 | 端口無錯誤 |
| 8180 | 端口ID值無效 |
| 8181 | 波特率值無效 |
| 8182 | 奇偶校驗值無效 |
| 8183 | 流控制值無效 |
| 8184 | 響應(yīng)超時值無效 |
| 8185 | MB_DB參數(shù)不是MB_MASTER或MB_SLAVE的背景數(shù)據(jù)塊 |
表5 MB_COMM_LOAD指令STATUS錯誤代碼
| STATUS(W#16#) |
說明
|
| 0000 |
無錯誤
|
| 80C8 |
從站超時。檢查波特率，奇偶校驗和從站的接線
|
| 80D1 |
接收方發(fā)出了暫停主動傳輸?shù)牧骺刂普埱蟛⒃谥付ǖ牡却龝r間內(nèi)未重新激活該傳輸。
如果接收方在等待時間內(nèi)未檢測到 CTS，則在硬件流控制期間也會生成該錯誤。 |
| 80D2 |
由于沒有從 DCE 接收到 DSR 信號，傳送請求終止
|
| 80E0 |
接收緩沖區(qū)已滿，消息被終止
|
| 80E1 |
奇偶校驗錯誤，消息被終止
|
| 80E2 |
組幀錯誤，消息被終止
|
| 80E3 |
超時錯誤，消息被終止
|
| 80E4 |
指定長度超出總緩沖區(qū)大小，消息被終止
|
| 8180 |
無效端口ID值
|
| 8186 |
Modbus站地址無效
|
| 8188 |
對于廣播調(diào)用，參數(shù) MODE 的值無效。 |
| 8189 |
數(shù)據(jù)地址值無效
|
| 818A |
數(shù)據(jù)長度值無效
|
| 818B |
指向本地數(shù)據(jù)源/目標(biāo)的指針無效
|
| 818C |
DATA_PTR的指針無效：使用指向位存儲區(qū)或訪問類型為“標(biāo)準(zhǔn) - 與 S7-300/400 兼容”的數(shù)據(jù)塊的指針。
|
| 8200 |
端口正忙于處理傳送請求
|
表6 MB_MASTER指令STATUS錯誤代碼（指令的通信和組態(tài)錯誤消息）
| STATUS(W#16#) | 從站的響應(yīng)代碼 |
說明
|
| 8380 | - |
CRC錯誤
|
| 8381 | 01 |
不支持此功能碼
|
| 8382 | 03 |
數(shù)據(jù)長度錯誤
|
| 8383 | 02 |
數(shù)據(jù)地址錯誤或地址超出 DATA_PTR 的有效范圍 |
| 8384 | >03 |
數(shù)據(jù)值錯誤
|
| 8385 | 03 |
不支持此數(shù)據(jù)診斷代碼
|
| 8386 | - |
響應(yīng)中的功能代碼與傳送中的功能代碼不匹配
|
| 8387 | - |
響應(yīng)的從站錯誤
|
| 8388 | - |
從站對寫請求的響應(yīng)不正確
|
表7 MB_MASTER指令STATUS錯誤代碼（Modbus 協(xié)議的錯誤消息）
如何檢查S7-1200 通信模塊CM1241是否已被成功設(shè)置為Modbus RTU通信模式？
可在程序或監(jiān)控表中查看“MB_COMM_LOAD”指令的輸出位“DONE”，“ERROR”以及“STATUS”狀態(tài)來判斷S7-1200 通信模塊CM1241是否已被成功設(shè)置為Modbus RTU通信模式。
執(zhí)行“MB_MASTER”指令，總是顯示輸出位“Busy”=1，為什么？
因為端口正忙于處理傳送請求。出現(xiàn)該錯誤時請檢查“MB_MASTER“指令輸入位”REQ“是否為上升沿觸發(fā)，或是否有其它的多個“MB_MASTER”指令在執(zhí)行。
通過執(zhí)行“MB_MASTER”指令無法寫入或讀取Modbus RTU叢站地址的數(shù)據(jù)，但程序中監(jiān)視“MB_MASTER”指令錯誤位“Error”=0，錯誤代碼“STATUS”=16#0，為什么？
“MB_MASTER”指令上一請求因錯誤而終止后，ERROR 位將保持為 TRUE 一個掃描周期時間，并且 STATUS 參數(shù)中的錯誤代碼值僅在 ERROR =TRUE 的一個掃描周期內(nèi)有效，因此無法通過程序或監(jiān)控表查看到。可采用如下所示的編程方式將ERROR 和 STATUS 參數(shù)讀出。
S7-1200 作為Modbus RTU 主站，如何對Modbus RTU從站進行0-65535擴展尋址？
通常，“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊“MB_MASTER_DB”中的“EXTENDED_ADDRESSING”默認為0，可以對Modbus RTU從站地址0-247進行訪問。
將“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊“MB_MASTER_DB”中的“EXTENDED_ADDRESSING”設(shè)置為1，才能對Modbus RTU從站進行0-65535擴展尋址。可按照如下步驟設(shè)置“EXTENDED_ADDRESSING”：
首先找到“系統(tǒng)塊”→“程序資源”，雙擊“MB_MASTER_DB”，在“MB_MASTER”指令的背景數(shù)據(jù)塊“MB_MASTER_DB”中查看“EXTENDED_ADDRESSING”。
在“監(jiān)控表”內(nèi)輸入“MB_MASTER_DB.EXTENDED_ADDRESSING”,將該位置1。
6SL3210-5BE17-5CV0西門子V20變頻器380V
