西門子plc S7-200 SMART與G120 變頻器Modbus通訊詳解
發布日期:
2023-05-19

1、係統配置

1.1 軟件

安裝 Step7 Micro/Win SMART software(含 Modbus協議庫)的PC機,本例中使用的是Step7 Micro-Win SMART V2.0。

1.2 硬件

G120配備CU240E-2控製單元的變頻器一台、異步電機一台、S7-200 SMART PLC 一台、標準DRIVE-CLIQ電纜一根、雙絞屏蔽電纜一根。本例中,使用的G120的控製單元CU240E-2固件版本V4.6。

注意:在使用MicroWin software創建項目之前,確認Modbus庫文件已經存在。

2、硬件接線 2.1 CU240E-2控製單元接口

CU240E-2控製單元端子排如圖2-1,RS485接口在控製單元的底部,共有5個(ge) 接線端子,其中從(cong) 左到右,2號端子為(wei) RS485P,3號端子為(wei) RS485N,這兩(liang) 端子用於(yu) 通信數據的發送和接收。

2.2 G120 與(yu) S7-200 SMART接線

S7-200 SMART作為(wei) Modbus通信主站,其通信端口和變頻器從(cong) 站的接線如圖 2-2。在通信網絡的首、末端需要使用終端電阻。對於(yu) S7-200 SMART,需要在通信端口端子 3和8之間連接一阻值為(wei) 120歐姆的電阻。對於(yu) 變頻器,把通 信網絡末端的CU240E-2終端電阻撥碼開關(guan) 撥到ON位置即可;中間位置的 CU240E-2,終端電阻撥碼開關(guan) 必須撥到OFF位置。本例中,S7-200 SMART使用CPU自帶通信端口和變頻器進行通信。

3、通信設置

3.1 設置通訊接口

本例程使用PLC 以太網接口和 DRIVE-CLIQ 電纜,設置通信接口。

第一步:雙擊“通信”,彈出“通信”設置窗口;

第二步:選擇網絡接口卡,設置為(wei) “ICP/IP.AUTO.1”,係統會(hui) 自動收索CPU。

3.2 建立PC和PLC之間的連接

選擇“網絡接口”後自動搜索到CPU。

第一步:搜索到 CPU 後,選擇搜索到的CPU,點擊CPU的”IP地址”。

第二步:點擊“ 確定 ” 按鈕,完成網絡連接。

4、變頻器參數設置

4.1 變頻器地址設置

變頻器的Modbus通信地址可以通過控製單元上的總線地址撥碼開關(guan) 進行設置。當地址撥碼開關(guan) 的位置都為(wei) OFF時,也可用過參數 P2021進行設置。(說明:改變地址後需重新上電後才能生效)

4.2 變頻器參數設置

對變頻器一些基本的通信參數進行設置,才可以進行Modbus通信,如下表所示:

西門子plc S7-200 SMART與(yu) G120 變頻器Modbus通訊詳解

表4-2 變頻器的參數設置

4.3 G120常用寄存器說明

G120變頻器常用寄存器介紹,也是本例所使用的寄存器,如表4-3。要了解更多的 G120寄存器信息,請參見G120操作手冊(ce) 。

西門子plc S7-200 SMART與(yu) G120 變頻器Modbus通訊詳解

表4-3 常用寄存器說明

5、PLC編程

5.1 初始化程序

使用Modbus協議的初始化模塊MBUS_CTRL,初始化S7-200 SMART的CPU端口專(zhuan) 用於(yu) Modbus主站通信。

功能塊說明:

注:此處以及下文的“功能塊說明”僅(jin) 介紹了功能塊內(nei) 的主要管腳功能,未說 明的管腳功能,請參考 Step7 Micro-Win SMART V2.0軟件的幫助文件。

EN使能:必須保證每一掃描周期都被使能(使用SM0.0

Mode模式:為(wei) 1時,使能Modbus協議功能;為(wei) 0時恢複為(wei) 係統PPI協議。Baud 波特率:支持的通訊波特率為(wei) 4800,9600,19200 ,此處設置 9600。Parity 校驗:校驗方式選擇 (G120采用偶校驗)

0=無校驗

1=奇較驗

2=偶較驗

Port端口:設置物理通信端口(0= CPU中集成的 RS-485,1= 可選 CM01信號板上的 RS-485或RS-232)。

Timeout超時:主站等待從(cong) 站響應的時間,以毫秒為(wei) 單位,典型的設置值為(wei) 1000毫秒(1 秒),允許設置的範圍為(wei) 1-32767。注意:這個(ge) 值必須設置足 夠大以保證從(cong) 站有時間響應。

Done完成位:初始化完成,此位會(hui) 自動置1。

Error:初始化錯誤代碼。

5.2 主站讀寫(xie) 功能塊

5.2.1 寫(xie) 控製字

功能塊說明:

注:此處以及下文的“功能塊說明”僅(jin) 介紹了功能塊內(nei) 的主要管腳功能,未說 明的管腳功能,請參考Step7 Micro-Win SMART V2.0軟件的幫助文件。

EN使能:同一時刻隻能有一個(ge) 讀寫(xie) 功能(即 MBUS_MSG)使能。注意:G120對於(yu) 寫(xie) 指令同一時刻隻運行對一個(ge) 保持寄存器操作;讀指令同一時 刻最大允許操作125個(ge) 保持寄存器。

First讀寫(xie) 請求位:每一個(ge) 新的讀寫(xie) 請求必須使用脈衝(chong) 觸發。

Slave從(cong) 站地址:可選擇的範圍1-247

RW請求方式:0=讀,1=寫(xie)

Count數據個(ge) 數:通訊的數據個(ge) 數(位或字的個(ge) 數)。注意:Modbus主站可讀/寫(xie) 的最大數據量為(wei) 120個(ge) 字(是指每一個(ge) MBUS_MSG指令)。

DataPtr數據指針:

如果是讀指令,讀回的數據放到這個(ge) 數據區中 ;

2. 如果是寫(xie) 指令,寫(xie) 出的數據放到這個(ge) 數據區中 。

Done 完成位:讀寫(xie) 功能完成位 。

Error錯誤代碼:隻有在 Done位為(wei) 1時,錯誤代碼才有效。

常用的控製字:

047E :運行準備

047F :正轉啟動

0C7F :反轉啟動

04FE :故障確認

5.2.2 寫(xie) 速度設定值

5.2.3 讀狀態字和速度實際值

5.2.4 讀取斜坡時間

5.2.5 寫(xie) 斜坡下降時間

6、分配庫存儲(chu) 區

在編譯程序之前,首先要為(wei) Modbus庫分配可用的全局V存儲(chu) 器地址。

第一步:選擇 “程序塊” ->“ 庫” 右鍵,選擇“庫存儲(chu) 區”;

第二步:點擊 “建議地址”, 選擇 V存儲(chu) 器的地址;

第三步:點擊 “確定”退出。

7、調試程序

程序編輯完成後,要調試程序。

第一步:點擊“保存“,保存好編輯的程序;

第二步:點擊“編譯“,編譯程序;

第三步:點擊“下載“,把程序下載到PLC的CPU當中;第四步:點擊“運行“,啟動程序。

8、監控狀態表

通過監控狀態表,可以修改過程數據和監控過程數據的變化狀態。

控製字:VW100=16#047F 說明啟動命令已經給了。

狀態字:VW300=16#EF37 說明變頻器的狀態,參見 r0052。

主設定值:VW200=16#1000 說明速度設定值已經給了,16#0-4000對應轉速 0-P2000的值。

速度實際值:VW302=16#1000 說明電機實際轉速已經運行到 375rpm。斜坡上升時間:VW400=1000,從(cong) 寄存器列表中可以看到 40322的寄存器的定 標係數是 100,所以參數 P1120=1000/100=10。

斜坡下降時間:VW402=2000,讀的下降時間;VW500=2000,設定的下降時 間;VW402=VW500,說明寫(xie) 指令已經生效。從(cong) 寄存器列表中可以看到 40323 的寄存器的定標係數是 100,所以參數 P1121=2000/100=20。

9、Modbus錯誤代碼

Done完成位:Modbus功能塊的完成位,用於(yu) 確定功能塊的操作是否完成;

Error 錯誤代碼:隻有在Done位為(wei) 1時,錯誤代碼才有效。Modbus錯誤代碼及含義(yi) 如表 9-1所示。

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表9-1 Modbus錯誤代碼表

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