西門子模塊6ES7215-1AG40-0XB0

概述
在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，很多儀表和設(shè)備僅支持Modbus RTU的通訊協(xié)議,，第三方儀表可以做Modbus主站或從站,，西門子的通訊模塊CP341 / CP441-2 通過Dongle（硬件狗）可以擴(kuò)展該協(xié)議，S7-200 集成的口可以支持自由口通訊,，通過指令庫(kù)也可以方便的實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通訊,。本文以S7-200作為Modbus 主站，CP341作為Modbus 從站,，實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通訊,，闡述兩者在通訊方面的設(shè)置和注意事項(xiàng)。

2. 軟件環(huán)境

2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于編寫 S7-300/400程序,，此軟件需要從西門子購(gòu)買,，本文檔中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的軟件編寫。

2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通訊模板的驅(qū)動(dòng)程序,，安裝此驅(qū)動(dòng)后才能對(duì)PtP模板進(jìn)行參數(shù)配置,，并在Step7中集成通訊編程需要使用的功能塊。此驅(qū)動(dòng)隨購(gòu)買模板一起提供,，也可以從以下的鏈接：27013524

2.3 CP PTP Modbus Sl V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus從站時(shí),，需要安裝此驅(qū)動(dòng)協(xié)議，但安裝之前必須先安裝PtP Driver,，此驅(qū)動(dòng)可以在購(gòu)買Modbus Dongle時(shí)選擇購(gòu)買,，

2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200編程的軟件,，本文檔中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的軟件編寫,。

2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200實(shí)現(xiàn)Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令庫(kù),，要使用西門子的標(biāo)準(zhǔn)指令庫(kù),，必須先安裝指令庫(kù)的軟件包 Instruction Library，安裝后,，可以在Step 7-Micro/WIN軟件的庫(kù)中找到Modbus相關(guān)的指令,，

3. 硬件列表和接線

3.1 硬件列表

表1 硬件設(shè)備

3.2 硬件接線

3.2.1 接口定義
S7-200的通訊口為RS485物理口（9針口），CP341是RS422/485的接口類型（15針口）,，兩種設(shè)備的接口引腳的示意圖如下所示,，更詳細(xì)的信息可以參考CP341及S7-200通信接口的手冊(cè)。

圖1 S7-200 CPU通信口引腳定義

圖2 S7-300 CP341 RS422/485 通訊口引腳定義

3.2.2 接線示意圖

圖3 硬件結(jié)構(gòu)和接線示意圖

4. 組態(tài)設(shè)置和編程

4.1 S7-200做Modbus主站的設(shè)置
S7-200 CPU上的通信口在電氣上是標(biāo)準(zhǔn)的RS-485半雙工串行通信口,，此串行字符通信的格式：1個(gè)起始位,；7/8位數(shù)據(jù)位,；1位奇/偶/無(wú)校驗(yàn)；1停止位,。通信波特率可以設(shè)置為1200,、2400、4800,、9600,、19200、38400,、57600或112500,，符合這些格式的串行通訊設(shè)備可以和S7-200進(jìn)行自由口通訊，Modbus RTU指令庫(kù)就是使用自由口編程實(shí)現(xiàn)的,。

4.1.1 Modbus RTU主站庫(kù)

使用Modbus 主站指令庫(kù)時(shí)需要注意的幾點(diǎn)：

• 需要S7-200的編程軟件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本,；

• Modbus RTU 主站庫(kù)對(duì)CPU的版本有要求，CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01（即訂貨號(hào)為 6ES721*－***23-0BA*）,；

• Modbus主站可讀/寫的數(shù)據(jù)量為120個(gè)字（指每一個(gè) MBUS_MSG 指令）,；

• Modbus 主站庫(kù)支持Port0和Port1（從站庫(kù)只支持Port0口），本例中用Port0,；

• 使用Modbus 庫(kù)時(shí)必須對(duì)庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行分配,，見下圖設(shè)置，而且分配的空間不能和程序中其它空間沖突,，否則編譯調(diào)用會(huì)報(bào)錯(cuò),。

圖4 庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)設(shè)置

• Modbus主站庫(kù)支持的功能碼和地址對(duì)應(yīng)關(guān)系：
   

  Modbus 地址	讀 / 寫	Modbus 從站須支持的功能
  00001~09999	讀	功能1：讀輸出點(diǎn)
  數(shù)字量輸出	寫	功能5：寫單個(gè)輸出點(diǎn)
  		功能15：寫多個(gè)輸出點(diǎn)
  10001~19999	讀	功能2：讀輸入點(diǎn)
  數(shù)字量輸入
  30001~39999	讀	功能4：讀輸入寄存器
  輸入寄存器
  40001~49999	讀	功能3：讀保持寄存器
  保持寄存器	寫	功能6：寫單個(gè)寄存器
  		功能16：寫多個(gè)寄存器

  表2需要從站支持的功能

4.1.2 S7-200 Modbus主站編程
編程時(shí)，使用SM0.0調(diào)用MBUS_CTRL完成主站的參數(shù)初始化,，詳細(xì)見下表,，參數(shù)的說(shuō)明也可以從子程序的局部變量表中找到。

圖5 Modbus RTU 主站初始化

圖中各參數(shù)含義如下

. 通訊測(cè)試
Modbus RTU格式通信協(xié)議是以主從的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，在傳輸?shù)倪^程中主站是主動(dòng)方,，即主站發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文到從站，從站返回響應(yīng)報(bào)文,。Modbus 系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換是通過功能碼來(lái)控制

西門子模塊6ES7215-1AG40-0XB0

產(chǎn)品特性：

針對(duì)低性能要求的模塊化中小控制系統(tǒng) 可配不同檔次的CPU

可選擇不同類型的擴(kuò)展模塊 可以擴(kuò)展多達(dá)32個(gè)模塊

模塊內(nèi)集成背板總線 網(wǎng)絡(luò)連接 - 多點(diǎn)接口 (MPI), -PROFIBUS或-工業(yè)以太網(wǎng)

通過編程器PG訪問所有的模塊 無(wú)插槽限制

助于“HWConfig"工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)

產(chǎn)品特點(diǎn)：

循環(huán)周期短,、處理速度高 指令集功能強(qiáng)大（包含350多條指令），可用于復(fù)雜功能

產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊,，可用于空間有限的場(chǎng) 模塊化結(jié)構(gòu),，設(shè)計(jì)更加靈活

有不能檔次的CPU模塊可供選用 功能模塊和I/O模塊可選擇

有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型

工作原理：

PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。OB1 是用于循環(huán)處理的組織塊（主程序）,，它可以調(diào)用別的邏輯塊,，或被中斷程序（組織塊）中斷。

·在起動(dòng)完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1,，在OB1 中可以調(diào)用其它邏輯塊(FB, SFB, FC 或SFC),。

循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。

在循環(huán)程序處理過程中,，CPU 并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū),，而是訪問CPU 內(nèi)部的輸入/輸出過程映像區(qū)（在CPU的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)）

編程工具:

使用STEP7軟件對(duì)S7-300進(jìn)行編程，目前S7-300的編程軟件版本為STEP7 V5.5 SP2,。

STEP7包含了自動(dòng)化項(xiàng)目從項(xiàng)目的啟動(dòng),、實(shí)施到測(cè)試以及服務(wù)每一個(gè)階段所需的全部功能。

STEP7中的編程語(yǔ)言

1,、順序功能圖 2,、梯形圖 3、語(yǔ)句表 4,、功能塊圖 5,、結(jié)構(gòu)文本

 西門子S7-300PLC中國(guó)一級(jí)代理商  西門子SM331模塊,，331-7KF02-0AB0 西門子中國(guó)*總代理  dp總線插頭  西門子DP總線連接插頭

 西門子變頻器代理  西門子S7-300CPU模塊代理商  西門子PROFIBUS DP現(xiàn)在總線電纜  西門子電纜6XV1830-0EH10  西門子電源

S7-300組成部件:

S7-300采用了模塊式結(jié)構(gòu),，由以下幾部分組成。

1．*處理器模塊( CPU)

各種型號(hào)的CPU有不同的性能,，例如有的CPU集成了數(shù)字量和模擬量的I/O通道,，有的CPU集成了PROFIBUS-DP的通信接口。CPU面板上有狀態(tài)指示燈,、模式轉(zhuǎn)換開關(guān),、24V電源端子、電池盒和存儲(chǔ)卡插槽,。

2．電源模塊( PS)

電源模塊用于將220V交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電,，供給CPU和其他模塊使用。電源模塊的額定輸出電流有2A,、SA和10A 3種,，電源模塊的面板上有工作開關(guān)和狀態(tài)指示燈，當(dāng)電源過載時(shí)指示燈會(huì)閃爍,。

3．信號(hào)模塊( SM)

信號(hào)模塊包括了數(shù)字量和模擬量的I/O模塊,，它們作為PLC的過程輸入和輸出通道。信號(hào)模塊主要有數(shù)字量輸入模塊SM321,、數(shù)字量輸出模塊SM322、模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332,。模擬量輸入模塊可以輸入熱電偶,、熱電阻、DC4~ 20mA和DC0~10V等多種不同類型和不同量程的模擬量信號(hào)。信號(hào)模塊通過背板總線將現(xiàn)場(chǎng)的過程信號(hào)傳遞給CPU,。

4．功能模塊( FM)

功能模塊主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求較高的特殊控制任務(wù),，例如計(jì)數(shù)器模塊、快速/慢速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)位置控制模塊,、電子凸輪控制器模塊、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定位模塊、伺服電動(dòng)機(jī)定位模塊,、定位和連續(xù)路徑控制模塊,、閉環(huán)控制模塊、工業(yè)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的接口模塊,、稱重模塊,、位置輸入模塊和超聲波位置解碼器等。

5．通信處理器(CP)

通信處理器用于PLC與PLC之間,、PLC與計(jì)算機(jī)之間,、PLC與其他智能設(shè)備之間的通信，它可以將PLC連入PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線,、AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng),，或用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。通信處理器可以減輕CPU處理通信的負(fù)擔(dān),，并減少用戶對(duì)通信的編程工作,。

6．接口模塊(IM)

接口模塊用于組成多機(jī)架系統(tǒng)時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。S7 -300通過主機(jī)架和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架,，zui多可以配置32個(gè)信號(hào)模塊,、功能模塊和通信處理器（需要相應(yīng)的CPU支持）。

7．導(dǎo)軌

導(dǎo)軌由不銹鋼制作,，用于進(jìn)行物理固定,。