西门子S7-1200与变频器的连接
SIEMENS西门子
希殿电气技术(上海)有限公司
联系人：康经理
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）到传送消息的第一个字符之前，激活 RTS 无延时。 1 至 65535 – 到传送消息的第一个字符之前，“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）传送最后一个字符到“取消激活 RTS”之间没有延时。 1 至 65535 – 在发送消息的最后一个字符到“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，或者在发送了指定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： 指定请求类型： 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： 指定 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： 指定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：
表4-1 Modbus 寄存器和对应的参数
关键词
G120，CU240B-2，CU240E-2，Modbus RTU
