西门子S7-200CN EM235

S7-200CN, EM235 模拟量输入输出模块，4输入/1输出

SIEMENS西门子希殿电气技术有限公司

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1．概述
通过以太网可以实现S7-1200与S7-200连接通信。S7-200可以使用 模块（CP243-1或CP 243-1 IT）连接到以太网上，该模块提供S7 通信的功能，既可作为客户机，也可以作为服务器，可以同时与最多8个S7 通信伙伴进行通信；S7-1200 集成以太接口，提供S7 通信的功能，只能作为服务器，可以同时建立3 个通信连接。
下面会用一个实例来描述S7-200 如何与S7-1200建立通信连接。

图1： 实例网络拓扑图

2．硬件需求

•® S7-1214C AC/DC/RLY
•® CPU 224 XP CN DC/DC/DC
•® CP243-1 IT
•® SCALANCE X204-2
•® PG/PC(使用编程电缆)

3．软件需求

•® S7-1200编程软件 STEP 7 Basic V10.5
•® S7-200 编程软件 STEP 7 –MicroWIN V4.0 SP6

4．组态

4. 1 S7-1200 配置
•® 使用STEP 7 Basic 创建项目“comS7200”;

图2： 创建项目

•® 添加S7-1200 设备 CPU1214C;

图3： 添加PLC设备

4. 2 S7-1200 PLC 编程
•® 在Program blocks 下，添加程序块（DB1,DB2,DB3）,其中DB1和DB3为符号DB（选择 Symbolic access only）,DB3为绝对地址DB(不选择 Symbolic access only) , S7 通信只支持绝对地址DB 寻址通信；

图4： 创建绝对地址DB2

•® 打开全局DB2，输入2个数组类型数据，每个数组有16 个元素；

图5： 在DB2中添加数据

•® 创建两个Watch table(Watch table_1, Watch table_2) 用来观察DB2的实时状态；
•® 将程序下载到PLC CPU1214C 中。

4. 3 S7-200 配置
使用STEP 7-MicroWIN 中以太网向导将CP243-1 IT 配置为 S7 客户端。
•® 通过菜单打开以太网向导工具；

图6： 以太网向导

•® 设置模块位置，可以使用“读取模块”来自动识别；

图7： 模块位置设置

•® 设置模块CP243-1 IT 的IP地址192.168.0.8和子网掩码255.255.255.0;

图8： 设置IP 地址

•® 设置模块的连接数1 ，最多只能设置8个，也就是说S7-200可同时与最多 8 个 S7 通讯伙伴进行通讯;

图9： 设置模块连接数；

•® 建立客户端连接 Connection_1，设置服务器传输层服务接入点 TSAP 03.01和服务器IP地址 192.168.0.18 , TSAP 由 2 个字节组成。第一个字节为连接资源。第二个字节为通讯模板的机架号和插槽号；

图10： 配置连接

•® 创建读取数据传输 PeerMessage_1， 读取服务器 16字节 DB2.DBB0~ DB2.DBB15 到VB0~VB15;

图11： 配置数据传输0

•® 创建读取数据传输 PeerMessage_2， 将 16字节VB16~VB31写入服务器DB2.DBB16~ DB2.DBB31 ;

图12： 配置数据传输1

•® 为配置分配存储区;

图13： 分配存储区

4. 4 S7-200 PLC 编程
•® 在STEP 7-MicroWIN 中主程序中，调用子程序ETH0_CTRL;

图14： 调用ETH0_CTRL

其中CP_Ready 为CP 243-1 IT 的状态（0 未准备就绪，1 准备就绪），CH_Ready 为每个通道或 IT 服务的状态（0通道 ，值为256）：Error 为出错或报文代码；
•® 程序建立后，需通过PPI连接 将程序块和数据块下载到S7-200 CPU中；

图15： 设置 PG/PC 接口CP5611(PPI)

•® 这样以后就可以通过以太网接口进行下载，将PG/PC接口设为TCP/IP连接；
•® 在STEP 7-MicroWIN 中主程序中，调用子程序ETH0_XFR读取服务器数据,指定相应的连接通道和数据;

图16：调用ETH0_XFR 读取服务器

•® 在STEP 7-MicroWIN 中主程序中，调用子程序ETH0_XFR写入服务器数据,指定相应的连接通道和数据;

图17：调用ETH0_XFR 写入服务器

•® 将程序下载到S7-200 CPU 中；

4. 5 检测 S7-1200 与S7-200 PLC 通信结果
•® 从S7-200 程序中可知，在M10.0 从0变为1时，读取S7-1200的数据DB2.DBB0~DB2.DBB15 到VB0~VB15中；

图18：S7-1200 DB2.DBB0~DBB15

 

图19：S7-200 VB0~VB15

•® 从S7-200 程序中可知，在M11.0 从0变为1时，将S7-200的数据VB16~VB31 写入S7-1200 的DB2.DBB16~DB2.DBB31中；

图20：S7-200 VB16~VB31

 

图21：S7-1200 DB2.DBB16~DBB31

5．总结
S7 1200 与 S7-200 通过 S7通信的基本原理如下图所示：

图22：S7-200与S7-1200 通信原理

注意：
CP 243-1 IT 可支持一个或多个远程通讯伙伴的最多 8 个 S7 通讯通道到客户机（最多212 字节）或服务器。CP 243-1 IT 可以根据客户机/服务器原理在每个通道运行。每个通道，每次只能接收、处理或响应（主动响应或被动响应）一个请求。只有在发送响应后，CP 243-1 IT 通讯处理器才能接受其它请求。

1 系统配置

1.1软硬件配置
（1）配备支持USS通信功能控制单元G120变频器，异步电机。本例中，使用的控制单元是CU240E-2，固件版本V4.5。
（2）S7-200 PLC，与PC的连接电缆。本例中，使用的是CPU224 XP CN，连接电缆使用CP5512。
（3）安装了Step7 Micro-Win V4.0软件和USS协议库的PC机。本例中，使用的是Step7 Micro-Win V4.0 SP6，USS协议库为2.3版本。
西门子标准库指令（包含USS协议库）下载地址：http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResultbx?searchText=S0010

在进行PLC编程之前，请确认USS协议库已经安装，如图1-1。

图1-1

2.2 S7-200与控制单元间的接线

图1-2

CU240E-2的控制端子排如图1-2，从控制单元底部看，共有5个接线端子，其中2号端子为RS485P，3号端子为RS485N，用于通信数据的发送和接收。

图1-3

S7-200作为USS通信主站，其通信端口和变频器从站的接线如图1-3。在通信网络的首、末端需要使用终端电阻。
对于S7-200，需要在通信端口端子3和8之间，连接一阻值为120欧姆的电阻。
对于变频器，把通信网络末端的CU240E-2终端电阻拨码开关拨到ON位置即可（位置在图1-1中，标号⑨）；中间位置的CU240E-2，终端电阻拨码开关必须拨到OFF位置。
本例中，S7-200（CPU224 XP CN）使用通信端口Port 0和变频器进行通信。




2 变频器设置

2.1 地址设置
变频器的USS通信地址可以通过控制单元上的总线地址拨码开关（位置在图1-1中，标号⑤）进行设置。当地址拨码开关的位置都为OFF时，也可用过参数P2021进行设置。

2.2 参数设置
除了设置地址之外，还需要对变频器一些基本的通信参数进行设置，才可以进行USS通信，如表2-1所示：

表2-1

参数	描述
P0015 = 21	变频器宏程序。 15：通过现场总线控制 设置方法：P10=1 → P15=21 → P10=0
p2030 = 1	现场总线协议选择 1：USS协议
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 本例使用：6（9600）
P2021	USS地址（在地址拨码开关都为OFF时，才有效） 本例使用：3
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：必须根据从站数量、总线波特率加以调整，出厂设置为 100 ms。

 

3 PLC编程

3.1使用USS协议的初始化模块初始化S7-200的PORT0端口

图3-1

功能块说明：

注： 此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚
          功能，未说明的管脚功能，请参考Step7 Micro-Win V4.0软件的
          帮助文件。

输入：
EN：使能。每次改变通讯状态都应该执行一次初始化指令，EN信号应该通过脉冲激活。本例中，Port 0端口一直作为USS通信端口使用，因此使用SM0.1初始化一次即可。
Mode：1——为端口0指定USS协议，并启用该协议。
Baud：波特率，应与变频器定义的波特率一致。本例中，使用9600。
Active：激活驱动器地址，参考图3-2。本例中，使用2#1000，即激活驱动器地址3。

图3-2 激活驱动器地址3和5

 

3.2 使用USS_CTRL功能块控制变频器的运行

3.2.1 USS_CTRL功能块编程

图3-3

功能块说明：

输入：

EN：通常情况总是激活。
RUN：启动变频器。0-停止；1-启动。
OFF2：自由停车。0-正常；1-自由停车。
OFF3：快速停止。0-正常；1-快速停止。
F _ACK：故障复位。通过上升沿对变频器进行故障复位。
DIR：运行方向。0-正转；1-反转
Drive：变频器USS地址，0-31。本例使用3。
Speed~：速度设定值，通过百分比进行设定，范围 -200.0~~200.0%。

输出：

Error：错误代码。有关错误代码说明，请参考表3-1。
Status：变频器返回的状态字。有关G120变频器状态字，请参考《参数手册》有关r52参数的说明。
Speed：变频器返回的速度实际值的百分比。
Run_EN：变频器运行状态。0-停止；1-运行。
D_Dir：变频器运行方向。0-正转；1-反转。
Inhibit：变频器禁止位状态。0-正常；1-禁止。
Fault：变频器故障状态。0-正常；1-故障。

表3-1

错误代码	说明
0	无错。
1	驱动器不应答。
2	检测到来自驱动器的应答中检验和错误。
3	检测到来自驱动器的应答中校验错误。
4	来自用户程序的干扰造成错误。
5	尝试非法命令。
6	提供非法驱动器地址。
7	未为USS协议设置通讯端口。
8	通讯端口正在忙于处理指令。
9	驱动器速度输入超出范围。
10	驱动器应答长度不正确。
11	驱动器应答第一个字符不正确。
12	驱动器应答中的字符长度不受USS指令支持。
13	错误的驱动器应答。
14	提供的DB_Ptr地址不正确。
15	提供的参数号不正确。
16	选择了无效协议。
17	USS激活，不允许改动。
18	指定了非法波特率。
19	无通讯：驱动器未设为激活。
20	驱动器应答中的参数或数值不正确或包含错误代码。
21	返回一个双字数值，而不是请求的字数值。
22	返回一个字数值，而不是请求的双字数值。

 

3.2.2 分配库存储区，编译，下载。
在编译程序之前，选择 “程序块” ->“ 库”， 右键点击，选择“库存储区”。在弹出的对话框中点击 “建议地址” 选择V存储区的地址后点击 “OK”退出。如图3-4。

图3-4

分配库存储区之后，编译并下载。

3.2.3 控制变频器运行。
此时，即可通过USS通信，控制变频器的运行。
例，
打开状态表监控，如图3-5。
M1.0为变频器的启停控制位，初始值为0，从0强制为1后，变频器即可运行。
VD30为变频器的速度设定值，强制为20.0后，变频器将以20%的速度运行。
VW20，VD22分别为变频器返回的状态字和速度实际值。

图3-5


3.3 读写参数
根据参数的不同数据类型，需要使用不同的功能块进行变频器参数的读写。下文中，将通过举例进行介绍。
注：目前，USS协议库的参数读写功能块，仅适用于读写参数号在3999以下的参数。对于参数号在4000以上的参数，如果要进行读写，可参考《操作说明》，7.4.2.4节，使用自由口编程的方式进行读写，在此不作介绍。
G120《操作说明》下载地址：30563628

3.3.1 使用USS_RPM_R功能块读取浮点型参数

图3-6

功能块说明：
输入：
EN：需要读取参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要读取的参数号。本例中，读取参数r27（输出电流实际值）。
Index：参数下标。本例中，r27无下标，必须定义为下标0。
输出：
Value：返回的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-7。把M6.0，从0强制为1后，VD560返回值为0.33。即r27=0.33。

图3-7 

3.3.2 使用USS_WPM_R功能块修改浮点型参数

西门子S7-200CN EM235
图3-8

功能块说明：
输入：
EN：需要修改参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
EEPR~：写入EEPROM存储器。（注：对CU240B/E-2无效）
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的参数号。本例中，修改参数P1120（斜坡上升时间）。
Index：参数下标。本例中，修改下标0。
Value：要写入的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-9。把M7.0，从0强制为1后，VD630的当前值15.0将会写入参数P1120的下标0中，即P1120.0=15.0。

图3-9

3.3.3 使用USS_RPM_W功能块读取U16（无符号16位）类型参数

图3-10

功能块说明：
输入：
EN：需要读取参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要读取的参数号。本例中，读取参数P210（电源电压）。
Index：参数下标。本例中，P210无下标，必须定义为下标0。
输出：
Value：返回的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-11。把M2.0，从0强制为1后，VDW160返回值为440。即P210=440。

图3-11

3.3.4 使用USS_WPM_W功能块修改U16（无符号16位）类型参数

图3-12

功能块说明：
输入：
EN：需要修改参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
EEPR~：写入EEPROM存储器。（注：对CU240B/E-2无效）
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的参数号。本例中，修改参数P1211（自动重启尝试次数）。
Index：参数下标。P1211无下标，必须定义为下标0。
Value：要写入的参数值。

编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-13。把M3.0，从0强制为1后，VW230的当前值2将会写入参数P1211的下标0中，即P1211=2。

图3-13

3.3.5 使用USS_RPM_D功能块读取U32（无符号32位）类型参数

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图3-14

功能块说明：
输入：
EN：需要读取参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要读取的参数号。本例中，读取参数P730（DO0功能）。
Index：参数下标。本例中，P730无下标，必须定义为下标0。
输出：
Value：返回的参数值。
编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-15。把M4.0，从0强制为1后，VD360返回值为16#0034FC03。即P730=52.3。

图3-15

注：16#0034FC03到52.3的转换说明
当使用读写参数的功能块时，类似于P730=52.3这样的BICO连接参数，需要经过如下转换：
高字，0034（16进制）= 52（十进制）；
低字中的高字节，对于CU240B/E-2，规定为FC（16进制）；
低字中的低字节，03（16进制）= 3（十进制）。
所以， 0034FC03（16进制）= 52.3（十进制）

3.3.6 使用USS_WPM_D功能块修改U32（无符号32位）类型参数

图3-16

功能块说明：
输入：
EN：需要修改参数时激活。
XMT_~：操作请求。使用上升沿激活。
EEPR~：写入EEPROM存储器。（注：对CU240B/E-2无效）
Drive：变频器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的参数号。本例中，修改参数P731（DO1功能）。
Index：参数下标。本例中，P731无下标，必须定义为下标0。
Value：要写入的参数值。
编译、下载之后，打开状态表监控，如图3-17。把M5.0，从0强制为1后，VD430的当前值16#0034FC0C将会写入参数P731中，即P731=52.12。有关0034FC0C（16进制）到52.12的转换，请参考3.5.1节中的注释。

图3-17

1.S7-200和S7-300进行MPI通信
S7-200 PLC与S7-300 PLC之间采用MPI通讯方式时，S7-200 PLC中不需要编写任何与通讯有关的程序，只需要将要交换的数据整理到一个连续的V 存储区当中即可，而S7-300 PLC中需要在组织块OB1（或是定时中断组织块OB35）当中调用系统功能X_GET（SFC67）和X_PUT(SFC68)，以实现S7-200 PLC与S7-300 PLC之间的通讯。调用SFC67和SFC68时VAR_ADDR参数填写S7-200的数据地址区，由于S7-200的数据区为v区，这里需填写 P#DB1.DBX×× BYTE n 对应的就是S7200 V存储区当中VB××到VB（××＋n）的数据区。例如交换的数据存在S7-200中VB50到VB59这10个字节当中，VAR_ADDR参数应为 P#DB1.DBX50.0 BYTE 10.
首先根据S7-300的硬件配置，在STEP7当中组态S7-300站并且下载，注意S7-200和S7-300出厂默认的MPI地址都是2，所以必须修 改其中一个PLC的站地址，例子程序当中将S7-300 MPI地址设定为2，S7-200地址设定3，另外要分别将S7-300和S7-200的通讯速率设定一致，可设为9.6K，19.2K，187.5K三 种波特率，例子程序当中选用了19.2K的速率。

S7-200 PLC修改MPI地址可以参考下图：

图1 S7-200 设置MPI地址

S7-300 PLC修改MPI地址可以参考下图：

图2 S7-300 设置MPI地址

例子程序在OB1当中调用数据读写功能块：SFC67和SFC68，如下图：

图3 程序编写

分别在STEP7 MicroWin32 和STEP7当中监视S7-200和S7-300 PLC当中的数据，数据监视界面如下：

图4 S7-200监控结果

图5 S7-300监控结果

通过CP5611，STEP7 MicroWin32， Set PG/PC Interface可以读取S7200和S7300的站地址，如下图：

图6 CP5611诊断结果（站地址0为进行编程的计算机）

图7 使用STEP7 MicroWin32诊断结果

2.S7-200和S7-300进行PROFIBUS通信
S7-300与S7-200通过EM277进行 PROFIBUS DP通讯，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V 存储区，并且S7-300组态EM277从站时设置正确的地址即可。
插入一个S7-300的站：

图8 S7-300组态

选中STEP7的硬件组态窗口中的菜单 Option® Install new GSD（GSD 文件下载：113652）

导入SIEM089D.GSD文件，安装EM277从站配置文件，如下图：

图9 安装GSD

在SIMATIC文件夹中有EM277的GSD文件：

图10 安装GSD

导入GSD文件后，在右侧的设备选择列表中找到EM277从站，PROFIBUS DP®Additional Field Devices®PLC®SIMATIC®EM277,并且根据通讯字节数，选择一种配置，本例选择8字节入/8字节出的方式，如下图：

图11 通信区域组态

根据EM277上的拨位开关设定以上EM277从站的站地址。

图12组态DP通信地址

组态完系统的硬件配置后，将编译下载到S7-300的PLC当中。S7-300的硬件下载完成后，将EM277的拨位开关拨到与以上硬件组 态的设定值一致，在S7-200中编写程序将进行交换的数据存放在VB0－VB15，对应S7-300的PQB0-PQB7和PIB0-PIB7，打开 STEP7中的变量表和STEP7 MicroWin32的状态表进行监控，它们的数据交换结果如下图：

图13 通信数据监控

图14 通信数据监控

注意：VB0－VB7是S7－300写到S7－200的数据，VB8－VB15是S7－300从S7－200读取的值。EM277上拨位开 关的位置一定要和S7－300中组态的地址值一致。如果使用的S7-200通信区域不从VB0开始，则需要设置地址偏移，在S7-300硬件组态中双击 EM277，修改数值0为实际使用的数值即可，如下图所示：

图15 地址区域偏移设置

3.S7-200和S7-300进行以太网通信
可以把S7-200的以太网模块CP243-1配置为CLIENT，使用STEP 7 Micro/WIN32中的向导进行通信的配置即可。在命令菜单中选择工具--> 以太网向导。

图16 打开以太网向导

第一步是对以太网通信的描述.点击下一步开始以太网配置。

图17 向导介绍

在此处选择模块的位置,在线的情况下，您也可以用读取模块按钮搜寻在线的CP243-1模块。点击下一步；

图18 读取模块

在此处填写IP地址和子网掩码。点击下一步；

图19 地址设置

需要填写模块的连接数目，如只和CP343-1通信则在此处填写1，点击下一步。

图20 模块占用地址设置

选择此为客户机连接，远程属性TSAP （Transport Service Access Point）填写为03.02，输入343-1的IP地址.，点击数据传输按钮进入数据交换的定义。

图21 连接设置

点击新传输按钮进入设置：选择是读取数据还是写入数据。填写通讯数据的字节个数，填写发送数据区和接收数据区的起始地址，本例中为从S7-300的MB200开始读取8个字节到vb1000开始的8个字节的区域中。
点击确认按钮：

图22 数据区域设置

选择CRC校验,使用缺省的时间间隔30秒,点击下一步按钮。

图23 使用CRC

填写模块所占用的V存储区的起始地址。你也可以通过Suggest Address按钮来获得系统建议的V存储区的起始地址, 点击下一步按钮。

图24 配置存储区

完成以太网向导配置后需要在程序中调用以太网向导所生成的ETHx_CTRL和ETH0_XFR, 然后，将整个项目下载到作CLIENT的S7-200 CPU上。

图25 程序编写