西門子電源模塊6EP1961-3BA01

1. 概述

西門子驅動裝置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有與驅動基本應用有關的功能外，還具有強大的通訊功能。驅動通訊可以分為三種方式：

? PROFIBUS DP協議
? USS協議
? SIMOLINK協議（一般用來代替Peer to Peer協議，實現從站到從站的通訊）

PROFIBUS DP和USS協議屬于主/從通訊，需要有PLC作為主站，驅動裝置作為從站。

USS協議的主要優點是，其接口集成在基本裝置中，不需要額外費用；主要缺點是通訊速度慢，只有基本通訊功能（PKW+PZD），多31個從站。

PROFIBUS DP協議的主要優點是，通訊速度快，除了基本功能之外還有一些附加功能（例如：非循環通訊，交叉通訊），站點數更多；主要缺點是需要另外購買作為選件的通訊模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）。

SIMOLINK協議（代替Peer to Peer協議）主要用來實現驅動裝置與驅動裝置之間的通訊。SIMOLINK協議也可以是主/從通訊，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D。

這里我們主要介紹S7 PLC與驅動裝置采用PROFIBUS DP協議進行通訊。
采用PROFIBUS DP協議通訊時，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Drive ES的功能將根據需要在以后的文檔中再做介紹。

二 網絡的發展過程

1．具有通信功能的單機系統。該系統稱為終端，是早期計算機網絡的主要形式，它是將一臺計算機通信線路與若干個終端直接相連

2．具有通信功能的多機系統。在簡單的“終端——通信線路——計算機"這樣的單機系統中，主計算機負擔較重，既要進行數據處理，又要承擔通信功能。

3．以共享資源為主要目的的計算機網絡。既利用通信線路將多臺終端設備連接起來，實現設備與設備之間的通信。

4．局域網絡及其互連為主要支撐環境的分布式計算階段。局域網是繼遠程網之后發展起來的小型終端設備網絡，它繼承了遠程網的分組交換技術和計算機的I/O總線結構技術。并具有結構簡單、經濟實用、功能強大、方便靈活等特點。是隨著微型計算機的廣泛應用而發展起來的。

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）

繼電器控制電路轉換為S7-300PLC梯形圖的方法

繼電器接觸器控制系統經過*的使用，已有一套能完成系統要求的控制功能并經過驗證的控制電路圖，而PLC控制的梯形圖和繼電器接觸器控制電路圖很相似，因此可以直接將經過驗證的繼電器接觸器控制電路圖轉換成梯形圖。主要步驟如下：

（1）熟悉現有的繼電器控制線路。

（2）對照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）換成接線圖上對應的輸出點的編號，將電路圖上的輸入裝置（如傳感器、按鈕開關、行程開關等）觸點都換成對應的輸入點的編號。

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

（4）畫出全部梯形圖，并予以簡化和修改。

這種方法對簡單的控制系統是可行的，比較方便，但較復雜的控制電路，就不適用了。

STEP 7 LITE 塊

對于 STEP 7 LITE，所有用戶程序以及它們所使用的數據都以塊的形式存儲。由于能夠在一個塊內調用其他塊（就像它們是子程序一樣），可實現用戶程序的結構化。這將大大提高 PLC 程序的組織透明性、可理解性和易維護性。具有以下塊類型：

• 數據處理塊 (DHB) 控制程序的執行。

• OB 可獨立于觸發事件而被分為多個類別（例如，時間驅動、報警驅動）。這些類別具有各種優先級別。根據相應的優先級別，一個類別可將另一個類別中斷。

• 在啟動一個 OB 時，將提供關于引發這次啟動的事件的詳細信息。此信息可在用戶程序中進行分析。

• 功能塊 (FB) 中包含實際用戶程序。

• 功能塊每次被調用時可被提供不同數據（所謂“實例"）。這些數據以及內部變量（例如，用于中間值）和結果存儲在的實例數據塊中，并由系統自動管理。

• 在調用一個 FB/SFB 時，實例數據塊（實例 DB）被分配給該塊。它們是在編譯這些塊時自動生成的。

• 用戶可從其用戶程序中的任意點或從一個 HMI 系統過來訪問這些數據（當然也可以是符號形式）。

• 功能（FC）中包含經常使用的功能的例行程序

• 每個功能都具有一個固定功能值（作為 IEC 標準的擴展，可具有幾個輸出參數）。調用之后，必須立即對輸出參數進行處理。這樣，功能就不需要任何實例數據塊。

• 數據塊（DB）是用于存儲用戶數據的數據區域。

• 除了在每種情況下分配給一個功能塊的數據（實例數據）之外，還可定義全局數據，且全局數據可由任何軟件模塊（如用于配方的模塊）使用。

• 一個基本或結構化數據類型可被分配給一個數據塊的組件。例如，基本數據類型為布爾 (BOOL)、實型 (REAL) 或整型 (INTEGER)。結構化數據類型（字段與結構）是由基本數據類型（例如，一個配方）構成的。一個數據塊中的數據可以符號方式被尋址。這樣就促進了編程，改善了程序的可讀性。

工具

項目概述

項目概覽對屬于某個自動化項目的所有數據進行管理，而不管這些數據的目標系統為何（SIMATIC S7、SIMATIC C7 或 ET 200S/X）。

符號編輯器

通過 Symbol Editor 工具，可對所有全局變量進行管理（與在對塊進行編程時聲明的局部形式參數不同）。具有下列功能：

• 針對過程信號（輸入/輸出）、標志和塊定義符號名稱和備注

• 分類功能

• 與其他 Windows 程序進行數據交換

使用此工具時生成的符號表可供所有應用程序使用。因此，對一個符號參數進行的更改將由所有工具自動識別。

硬件組態

Hardware Configuration 工具用于對自動化項目中所使用的硬件進行組態和參數化。具有下列功能：

• 自動化系統的組態
  所選模塊被分配該機架中的相應插槽。

• CPU 參數分配：
  重啟特性和循環時間監視等屬性可通過菜單來設定。輸入的數據歸檔于 CPU 中的系統數據塊中。

• 模塊參數分配：
  用戶可在輸入屏幕上模塊的所有可調參數。無需通過 DIP 開關進行調節。硬件模塊的參數化是在 CPU 啟動過程中自動完成的。這樣，不用進行另外的參數化即可更換一個模塊。

系統診斷

系統診斷為用戶提供了自動化系統狀態的概覽。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：

• 顯示一般模塊信息（如訂貨號、版本、名稱）和模塊狀態（如故障）

• 顯示集中式 I/O 模塊中的故障

• 顯示來自診斷緩沖器的報警

對于 CPU，還可顯示以下附加信息：

• 用戶程序執行過程故障的原因

• 顯示循環時間（zui長的、zui短的和zui近一次的）

• 顯示預留和自由存儲空間

• 顯示性能數據（可能的輸入/輸出、標志、計數器、定時器和塊的數量）

編程語言

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

用戶友好的像素圖形 LAD 和 FBD 編輯器為編程人員提供以下支持：

• 簡便、直觀的操作：
  梯形圖/功能塊圖的創建具有人們已熟悉的 PC 用戶友好性的特點，如拖放、剪切、粘貼。

• 隨時可使用的復雜功能庫（例如， PID 控制）

通過指令表 (IL) 文本化編程語言，用戶可以創建運行時間和存儲位置都得到優化且“與硬件切近"的程序。在創建這些程序時，編程人員得到以下用戶友好編程功能的支持：

• 增量模式或自由文本模式輸入選項：
  用戶可以“增量"方式立即檢查每個輸入是否正確，或者在一個文本編輯器中創建整個程序，然后再使用適宜的符號表對它進行編譯。

運行組

STEP 7 LITE 的編程語言具有一個全面的指令集。通過它，可方便、快速地對復雜功能進行編程（無需過多編程知識）。

　西門子PLC S7-1500系列的信號模塊具有多種特點，下面介紹如下：

　　1. 擴展性能強

　　（1）模塊可以具有不同的通道數量和功能

　　（2）集成更多功能，實現緊湊設計，減少了變量的使用

　　（3）U 型連接器，可自行連接背板總線

　　（4）節省了安裝空間，安裝導軌上可安裝更多組件

　　2. 系統性能優異

　　（1）采用PROFINET IRT 進行循環同步操作，短循環時間降至 250 μs

　　（2）數字量輸入模塊，具有 50 μs 的超短輸入延時

　　（3）模擬量模塊，8 通道轉換時間低至 125 μs

　　（4）多功能模擬量輸入模塊，具有自動線性化特性，適用于溫度測量和限值監測

　　3. 設計簡潔

　　（1）所有模塊都可以在 ET200MP I/O 系統中集中和分布使用

　　（2）統一采用 40 針前連接器，適用于所有模塊

　　（3）同一引腳上的信號相同。即，電路圖中宏指令創建后，即可無限次重復使用，從而避免了接線錯誤

　　（4）集成短接片，簡化了接線操作

　　（5）可擴展的電纜存放機制，為使用厚絕緣層的導線節省了更多空間

　　（6）預先設計的電纜定位槽可在進行電氣連接之前實現直接預接線

　　（7）采用機械式插頭連接器編碼模式，可防止插入錯誤和模塊連接錯誤

　　4. 診斷高效

　　（1）通道級診斷消息，支持快速故障修復

　　（2）可讀取電子識別碼，快速識別所有組件

　　5. 固件更新方便

　　（1）可以在安裝狀態下實現固件更新

西門子電源模塊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機用于S7 CPU315-2DP的硬件組態與編程，通過MPI電纜與CPU315-2DP的MPI接口連接，用于硬件組態數據及程序的下載。CPU315-2DP的DP接口通過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。

網絡連接如圖1 所示。

圖1：PC機、CPU315-2DP 與驅動裝置的連接

3. 硬件組態

3.1. 新建項目
在SIMATIC Manager 中新建一個項目，名稱為Drives_Comm。如圖2 所示。

圖2：新建項目，名稱為Drives_Comm

3.2. 插入一個S7-300 主站
在項目名稱Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station，如圖3 所示。

圖3：在項目下插入一個S7-300 站

接下來對該站進行硬件組態：從硬件組態目錄中依次插入機架、電源、CPU，設置CPU上PROFIBUS DP 接口的網絡參數（可采用缺省設置，即：地址2，高地址126，波特率1.5 Mbps，協議DP）。如圖4 所示。

圖4：設置CPU 上PROFIBUS DP 接口的參數

按OK 鍵確認后得到主站的組態結果，如圖5所示。

圖5：主站的組態

3.3 插入一個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 的區別是，前者只能按照PPO 類型選擇報文結構（即CBP 功能：循環通訊），后者還能選擇更多的報文結構，以配合CBP2 的一些擴展功能（DPV1功能）。

（關于CBP2 模板的報文結構參見下面第7 部分）
（關于MM4 PROFIBUS 模板的報文結構參見下面第8 部分）

選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為從站，地址設成3。如圖6 所示。

圖6：選擇MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作為3 號站

3.4. 在從站中插入“模板"
在驅動裝置從站中插入類似于ET 200M 從站中的模板，以確定報文結構。
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）。該選項共占兩行。意思是：PPO類型3，即：0個字參數數據（又叫PKW），2 個字過程數據（又叫PZD）。參數數據用于PLC 讀/寫變頻器的參數，過程數據用于PLC 控制和監視生產過程。0 個字參數數據表示PLC 不能讀/寫驅動裝置的參數，參數數據也不占用S7 的外設地址；2 個字過程數據表示PLC 和驅動裝置交換2 個字過程數據，各占用S7-300 PLC 四個字節的外設地址。地址范圍是輸入字節256 - 259，輸出字節256 -259。如圖7 所示。

通常S7 傳送到驅動裝置的第1 個字是控制字，第2 個字是頻率設定值；驅動裝置傳送到S7的第1 個字是狀態字，第2 個字是頻率實際值。這是簡單的應用。

(關于CBP2 模板的其他選項的含義參見下面第7 部分)
(關于MM4 PROFIBUS 模板選項的含義參見下面第8 部分)

圖7：驅動裝置的輸入/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），打開其屬性。如圖8 所示。

圖8：驅動裝置的輸入/輸出地址的屬性

屬性中給出驅動裝置占用S7-300 PLC 外設地址的情況，包括：輸出/輸入地址，長度，單位，連續性范圍。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。