西門(mén)子電源模塊6EP1961-3BA01

1. 概述

西門(mén)子驅(qū)動(dòng)裝置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有與驅(qū)動(dòng)基本應(yīng)用有關(guān)的功能外，還具有強(qiáng)大的通訊功能。驅(qū)動(dòng)通訊可以分為三種方式：

? PROFIBUS DP協(xié)議
? USS協(xié)議
? SIMOLINK協(xié)議（一般用來(lái)代替Peer to Peer協(xié)議，實(shí)現(xiàn)從站到從站的通訊）

PROFIBUS DP和USS協(xié)議屬于主/從通訊，需要有PLC作為主站，驅(qū)動(dòng)裝置作為從站。

USS協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是，其接口集成在基本裝置中，不需要額外費(fèi)用；主要缺點(diǎn)是通訊速度慢，只有基本通訊功能（PKW+PZD），多31個(gè)從站。

PROFIBUS DP協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是，通訊速度快，除了基本功能之外還有一些附加功能（例如：非循環(huán)通訊，交叉通訊），站點(diǎn)數(shù)更多；主要缺點(diǎn)是需要另外購(gòu)買(mǎi)作為選件的通訊模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）。

SIMOLINK協(xié)議（代替Peer to Peer協(xié)議）主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)裝置之間的通訊。SIMOLINK協(xié)議也可以是主/從通訊，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D。

這里我們主要介紹S7 PLC與驅(qū)動(dòng)裝置采用PROFIBUS DP協(xié)議進(jìn)行通訊。
采用PROFIBUS DP協(xié)議通訊時(shí)，既可以利用STEP 7本身提供的功能，也可以使用TIA軟件Drive ES。

本文檔只介紹STEP 7本身提供的功能。有關(guān)Drive ES的功能將根據(jù)需要在以后的文檔中再做介紹。

二 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程

1．具有通信功能的單機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)稱(chēng)為終端，是早期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要形式，它是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)通信線路與若干個(gè)終端直接相連

2．具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)。在簡(jiǎn)單的“終端——通信線路——計(jì)算機(jī)"這樣的單機(jī)系統(tǒng)中，主計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)較重，既要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，又要承擔(dān)通信功能。

3．以共享資源為主要目的的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。既利用通信線路將多臺(tái)終端設(shè)備連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的通信。

4．局域網(wǎng)絡(luò)及其互連為主要支撐環(huán)境的分布式計(jì)算階段。局域網(wǎng)是繼遠(yuǎn)程網(wǎng)之后發(fā)展起來(lái)的小型終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，它繼承了遠(yuǎn)程網(wǎng)的分組交換技術(shù)和計(jì)算機(jī)的I/O總線結(jié)構(gòu)技術(shù)。并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能強(qiáng)大、方便靈活等特點(diǎn)。是隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的。

三 通信方式

F      單工通信（simplex），

F      半雙工通信（Half-duplex）

F      全雙工通信（Full-duplex）

繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為S7-300PLC梯形圖的方法

繼電器接觸器控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)*的使用，已有一套能完成系統(tǒng)要求的控制功能并經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的控制電路圖，而PLC控制的梯形圖和繼電器接觸器控制電路圖很相似，因此可以直接將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的繼電器接觸器控制電路圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。主要步驟如下：

（1）熟悉現(xiàn)有的繼電器控制線路。

（2）對(duì)照PLC的I/O端子接線圖，將繼電器電路圖上的被控器件（如接觸器線圈、指示燈、電磁閥等）換成接線圖上對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)的編號(hào)，將電路圖上的輸入裝置（如傳感器、按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等）觸點(diǎn)都換成對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的編號(hào)。

（3）將繼電器電路圖中的中間繼電器、定時(shí)器，用PLC的輔助繼電器、定時(shí)器來(lái)代替。

（4）畫(huà)出全部梯形圖，并予以簡(jiǎn)化和修改。

這種方法對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)是可行的，比較方便，但較復(fù)雜的控制電路，就不適用了。

STEP 7 LITE 塊

對(duì)于 STEP 7 LITE，所有用戶(hù)程序以及它們所使用的數(shù)據(jù)都以塊的形式存儲(chǔ)。由于能夠在一個(gè)塊內(nèi)調(diào)用其他塊（就像它們是子程序一樣），可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)程序的結(jié)構(gòu)化。這將大大提高 PLC 程序的組織透明性、可理解性和易維護(hù)性。具有以下塊類(lèi)型：

• 數(shù)據(jù)處理塊 (DHB) 控制程序的執(zhí)行。

• OB 可獨(dú)立于觸發(fā)事件而被分為多個(gè)類(lèi)別（例如，時(shí)間驅(qū)動(dòng)、報(bào)警驅(qū)動(dòng)）。這些類(lèi)別具有各種優(yōu)先級(jí)別。根據(jù)相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)別，一個(gè)類(lèi)別可將另一個(gè)類(lèi)別中斷。

• 在啟動(dòng)一個(gè) OB 時(shí)，將提供關(guān)于引發(fā)這次啟動(dòng)的事件的詳細(xì)信息。此信息可在用戶(hù)程序中進(jìn)行分析。

• 功能塊 (FB) 中包含實(shí)際用戶(hù)程序。

• 功能塊每次被調(diào)用時(shí)可被提供不同數(shù)據(jù)（所謂“實(shí)例"）。這些數(shù)據(jù)以及內(nèi)部變量（例如，用于中間值）和結(jié)果存儲(chǔ)在的實(shí)例數(shù)據(jù)塊中，并由系統(tǒng)自動(dòng)管理。

• 在調(diào)用一個(gè) FB/SFB 時(shí)，實(shí)例數(shù)據(jù)塊（實(shí)例 DB）被分配給該塊。它們是在編譯這些塊時(shí)自動(dòng)生成的。

• 用戶(hù)可從其用戶(hù)程序中的任意點(diǎn)或從一個(gè) HMI 系統(tǒng)過(guò)來(lái)訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)（當(dāng)然也可以是符號(hào)形式）。

• 功能（FC）中包含經(jīng)常使用的功能的例行程序

• 每個(gè)功能都具有一個(gè)固定功能值（作為 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，可具有幾個(gè)輸出參數(shù)）。調(diào)用之后，必須立即對(duì)輸出參數(shù)進(jìn)行處理。這樣，功能就不需要任何實(shí)例數(shù)據(jù)塊。

• 數(shù)據(jù)塊（DB）是用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域。

• 除了在每種情況下分配給一個(gè)功能塊的數(shù)據(jù)（實(shí)例數(shù)據(jù)）之外，還可定義全局?jǐn)?shù)據(jù)，且全局?jǐn)?shù)據(jù)可由任何軟件模塊（如用于配方的模塊）使用。

• 一個(gè)基本或結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型可被分配給一個(gè)數(shù)據(jù)塊的組件。例如，基本數(shù)據(jù)類(lèi)型為布爾 (BOOL)、實(shí)型 (REAL) 或整型 (INTEGER)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型（字段與結(jié)構(gòu)）是由基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（例如，一個(gè)配方）構(gòu)成的。一個(gè)數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)可以符號(hào)方式被尋址。這樣就促進(jìn)了編程，改善了程序的可讀性。

工具

項(xiàng)目概述

項(xiàng)目概覽對(duì)屬于某個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，而不管這些數(shù)據(jù)的目標(biāo)系統(tǒng)為何（SIMATIC S7、SIMATIC C7 或 ET 200S/X）。

符號(hào)編輯器

通過(guò) Symbol Editor 工具，可對(duì)所有全局變量進(jìn)行管理（與在對(duì)塊進(jìn)行編程時(shí)聲明的局部形式參數(shù)不同）。具有下列功能：

• 針對(duì)過(guò)程信號(hào)（輸入/輸出）、標(biāo)志和塊定義符號(hào)名稱(chēng)和備注

• 分類(lèi)功能

• 與其他 Windows 程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

使用此工具時(shí)生成的符號(hào)表可供所有應(yīng)用程序使用。因此，對(duì)一個(gè)符號(hào)參數(shù)進(jìn)行的更改將由所有工具自動(dòng)識(shí)別。

硬件組態(tài)

Hardware Configuration 工具用于對(duì)自動(dòng)化項(xiàng)目中所使用的硬件進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)化。具有下列功能：

• 自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)
  所選模塊被分配該機(jī)架中的相應(yīng)插槽。

• CPU 參數(shù)分配：
  重啟特性和循環(huán)時(shí)間監(jiān)視等屬性可通過(guò)菜單來(lái)設(shè)定。輸入的數(shù)據(jù)歸檔于 CPU 中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中。

• 模塊參數(shù)分配：
  用戶(hù)可在輸入屏幕上模塊的所有可調(diào)參數(shù)。無(wú)需通過(guò) DIP 開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。硬件模塊的參數(shù)化是在 CPU 啟動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)完成的。這樣，不用進(jìn)行另外的參數(shù)化即可更換一個(gè)模塊。

系統(tǒng)診斷

系統(tǒng)診斷為用戶(hù)提供了自動(dòng)化系統(tǒng)狀態(tài)的概覽。該顯示可分為兩種不同形式：

• 顯示文本消息，文本消息可直接、快速輸出

• Hardware Config 中的像素圖像顯示，提供了以下選項(xiàng)：

• 顯示一般模塊信息（如訂貨號(hào)、版本、名稱(chēng)）和模塊狀態(tài)（如故障）

• 顯示集中式 I/O 模塊中的故障

• 顯示來(lái)自診斷緩沖器的報(bào)警

對(duì)于 CPU，還可顯示以下附加信息：

• 用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程故障的原因

• 顯示循環(huán)時(shí)間（zui長(zhǎng)的、zui短的和zui近一次的）

• 顯示預(yù)留和自由存儲(chǔ)空間

• 顯示性能數(shù)據(jù)（可能的輸入/輸出、標(biāo)志、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器和塊的數(shù)量）

編程語(yǔ)言

梯形圖 (LAD)、功能塊圖 (FBD) 和指令表 (IL) 等使用成熟的編程語(yǔ)言可用于編程。符合 DIN EN 6.1131-3 的程序可在傳統(tǒng) PLC 編程語(yǔ)言梯形圖 (LAD) 和功能塊圖 (FBD) 中創(chuàng)建。

用戶(hù)友好的像素圖形 LAD 和 FBD 編輯器為編程人員提供以下支持：

• 簡(jiǎn)便、直觀的操作：
  梯形圖/功能塊圖的創(chuàng)建具有人們已熟悉的 PC 用戶(hù)友好性的特點(diǎn)，如拖放、剪切、粘貼。

• 隨時(shí)可使用的復(fù)雜功能庫(kù)（例如， PID 控制）

通過(guò)指令表 (IL) 文本化編程語(yǔ)言，用戶(hù)可以創(chuàng)建運(yùn)行時(shí)間和存儲(chǔ)位置都得到優(yōu)化且“與硬件切近"的程序。在創(chuàng)建這些程序時(shí)，編程人員得到以下用戶(hù)友好編程功能的支持：

• 增量模式或自由文本模式輸入選項(xiàng)：
  用戶(hù)可以“增量"方式立即檢查每個(gè)輸入是否正確，或者在一個(gè)文本編輯器中創(chuàng)建整個(gè)程序，然后再使用適宜的符號(hào)表對(duì)它進(jìn)行編譯。

運(yùn)行組

STEP 7 LITE 的編程語(yǔ)言具有一個(gè)全面的指令集。通過(guò)它，可方便、快速地對(duì)復(fù)雜功能進(jìn)行編程（無(wú)需過(guò)多編程知識(shí)）。

　西門(mén)子PLC S7-1500系列的信號(hào)模塊具有多種特點(diǎn)，下面介紹如下：

　　1. 擴(kuò)展性能強(qiáng)

　?。?）模塊可以具有不同的通道數(shù)量和功能

　?。?）集成更多功能，實(shí)現(xiàn)緊湊設(shè)計(jì)，減少了變量的使用

　?。?）U 型連接器，可自行連接背板總線

　?。?）節(jié)省了安裝空間，安裝導(dǎo)軌上可安裝更多組件

　　2. 系統(tǒng)性能優(yōu)異

　　（1）采用PROFINET IRT 進(jìn)行循環(huán)同步操作，短循環(huán)時(shí)間降至 250 μs

　?。?）數(shù)字量輸入模塊，具有 50 μs 的超短輸入延時(shí)

　　（3）模擬量模塊，8 通道轉(zhuǎn)換時(shí)間低至 125 μs

　?。?）多功能模擬量輸入模塊，具有自動(dòng)線性化特性，適用于溫度測(cè)量和限值監(jiān)測(cè)

　　3. 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔

　?。?）所有模塊都可以在 ET200MP I/O 系統(tǒng)中集中和分布使用

　　（2）統(tǒng)一采用 40 針前連接器，適用于所有模塊

　?。?）同一引腳上的信號(hào)相同。即，電路圖中宏指令創(chuàng)建后，即可無(wú)限次重復(fù)使用，從而避免了接線錯(cuò)誤

　　（4）集成短接片，簡(jiǎn)化了接線操作

　?。?）可擴(kuò)展的電纜存放機(jī)制，為使用厚絕緣層的導(dǎo)線節(jié)省了更多空間

　?。?）預(yù)先設(shè)計(jì)的電纜定位槽可在進(jìn)行電氣連接之前實(shí)現(xiàn)直接預(yù)接線

　　（7）采用機(jī)械式插頭連接器編碼模式，可防止插入錯(cuò)誤和模塊連接錯(cuò)誤

　　4. 診斷高效

　　（1）通道級(jí)診斷消息，支持快速故障修復(fù)

　　（2）可讀取電子識(shí)別碼，快速識(shí)別所有組件

　　5. 固件更新方便

　?。?）可以在安裝狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)固件更新

西門(mén)子電源模塊6EP1961-3BA01

下面以S7-300 PLC與MasterDrives CUVC變頻器的通訊為例：

主站：S7-300 CPU315-2DP可編程序控制器
從站：MasterDrives CUVC變頻器 + CBP2 通訊模板
編程裝置：PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口（MPI Adapter 或CP5611卡）

裝有STEP 7 V5.4 的PC機(jī)用于S7 CPU315-2DP的硬件組態(tài)與編程，通過(guò)MPI電纜與CPU315-2DP的MPI接口連接，用于硬件組態(tài)數(shù)據(jù)及程序的下載。CPU315-2DP的DP接口通過(guò)PROBIBUS 電纜與CUVC 變頻器的CBP2 上的DP 接口連接，用于S7-300 與變頻器的通訊。

網(wǎng)絡(luò)連接如圖1 所示。

圖1：PC機(jī)、CPU315-2DP 與驅(qū)動(dòng)裝置的連接

3. 硬件組態(tài)

3.1. 新建項(xiàng)目
在SIMATIC Manager 中新建一個(gè)項(xiàng)目，名稱(chēng)為Drives_Comm。如圖2 所示。

圖2：新建項(xiàng)目，名稱(chēng)為Drives_Comm

3.2. 插入一個(gè)S7-300 主站
在項(xiàng)目名稱(chēng)Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station，如圖3 所示。

圖3：在項(xiàng)目下插入一個(gè)S7-300 站

接下來(lái)對(duì)該站進(jìn)行硬件組態(tài)：從硬件組態(tài)目錄中依次插入機(jī)架、電源、CPU，設(shè)置CPU上PROFIBUS DP 接口的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（可采用缺省設(shè)置，即：地址2，高地址126，波特率1.5 Mbps，協(xié)議DP）。如圖4 所示。

圖4：設(shè)置CPU 上PROFIBUS DP 接口的參數(shù)

按OK 鍵確認(rèn)后得到主站的組態(tài)結(jié)果，如圖5所示。

圖5：主站的組態(tài)

3.3 插入一個(gè)MASTERDRIVE 從站
在PROFIBUS(1): DP master system (1) 總線上掛上MasterDrives 從站。

從站路徑為：PROFIBUS DP >
                        SIMOVERT >
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx                 或
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1

MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 與MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的區(qū)別是，前者只能按照PPO 類(lèi)型選擇報(bào)文結(jié)構(gòu)（即CBP 功能：循環(huán)通訊），后者還能選擇更多的報(bào)文結(jié)構(gòu)，以配合CBP2 的一些擴(kuò)展功能（DPV1功能）。

（關(guān)于CBP2 模板的報(bào)文結(jié)構(gòu)參見(jiàn)下面第7 部分）
（關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板的報(bào)文結(jié)構(gòu)參見(jiàn)下面第8 部分）

選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為從站，地址設(shè)成3。如圖6 所示。

圖6：選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為3 號(hào)站

3.4. 在從站中插入“模板"
在驅(qū)動(dòng)裝置從站中插入類(lèi)似于ET 200M 從站中的模板，以確定報(bào)文結(jié)構(gòu)。
將右邊窗口硬件目錄中MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD插入左下窗口中的*行（Slot 1）。該選項(xiàng)共占兩行。意思是：PPO類(lèi)型3，即：0個(gè)字參數(shù)數(shù)據(jù)（又叫PKW），2 個(gè)字過(guò)程數(shù)據(jù)（又叫PZD）。參數(shù)數(shù)據(jù)用于PLC 讀/寫(xiě)變頻器的參數(shù)，過(guò)程數(shù)據(jù)用于PLC 控制和監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程。0 個(gè)字參數(shù)數(shù)據(jù)表示PLC 不能讀/寫(xiě)驅(qū)動(dòng)裝置的參數(shù)，參數(shù)數(shù)據(jù)也不占用S7 的外設(shè)地址；2 個(gè)字過(guò)程數(shù)據(jù)表示PLC 和驅(qū)動(dòng)裝置交換2 個(gè)字過(guò)程數(shù)據(jù)，各占用S7-300 PLC 四個(gè)字節(jié)的外設(shè)地址。地址范圍是輸入字節(jié)256 - 259，輸出字節(jié)256 -259。如圖7 所示。

通常S7 傳送到驅(qū)動(dòng)裝置的第1 個(gè)字是控制字，第2 個(gè)字是頻率設(shè)定值；驅(qū)動(dòng)裝置傳送到S7的第1 個(gè)字是狀態(tài)字，第2 個(gè)字是頻率實(shí)際值。這是簡(jiǎn)單的應(yīng)用。

(關(guān)于CBP2 模板的其他選項(xiàng)的含義參見(jiàn)下面第7 部分)
(關(guān)于MM4 PROFIBUS 模板選項(xiàng)的含義參見(jiàn)下面第8 部分)

圖7：驅(qū)動(dòng)裝置的輸入/輸出地址

3.5 查看從站中“模板"的屬性
雙擊左下窗口中的第二行（Slot 2），打開(kāi)其屬性。如圖8 所示。

圖8：驅(qū)動(dòng)裝置的輸入/輸出地址的屬性

屬性中給出驅(qū)動(dòng)裝置占用S7-300 PLC 外設(shè)地址的情況，包括：輸出/輸入地址，長(zhǎng)度，單位，連續(xù)性范圍。這里除了地址之外，其他屬性都是由PPO3 決定的，只能讀，不能改寫(xiě)。