西門子S7-200 SMART與G120變頻器進(jìn)行Modbus通訊的配置及調(diào)試方法

1、系統(tǒng)配置

1.1 軟件

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

1.2 硬件

G120配備CU240E-2控制單元的變頻器一臺、異步電機(jī)一臺、S7-200 SMARTPLC一臺、標(biāo)準(zhǔn)DRIVE-CLIQ電纜一根、雙絞屏蔽電纜一根。本例中，使用的G120的控制單元CU240E-2固件版本V4.6。

注意：在使用MicroWin software創(chuàng)建項(xiàng)目之前，確認(rèn)Modbus庫文件已經(jīng)存在。

圖1-1 S7-200 SMART 界面

2、硬件接線 2.1 CU240E-2控制單元接口

CU240E-2控制單元端子排如圖2-1，RS485接口在控制單元的底部，共有5個(gè)接線端子，其中從左到右，2號端子為RS485P，3號端子為RS485N，這兩端子用于通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

圖2-1 控制單元端子圖

2.2 G120 與S7-200 SMART接線

圖2-2 PLC和控制器接線圖

S7-200 SMART作為Modbus通信主站，其通信端口和變頻器從站的接線如圖 2-2。在通信網(wǎng)絡(luò)的首、末端需要使用終端電阻。對于S7-200 SMART，需要在通信端口端子 3和8之間連接一阻值為120歐姆的電阻。對于變頻器，把通 信網(wǎng)絡(luò)末端的CU240E-2終端電阻撥碼開關(guān)撥到ON位置即可（位置在圖 2-1中，標(biāo)號⑨）；中間位置的 CU240E-2，終端電阻撥碼開關(guān)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(jìn)行通信。

3、通信設(shè)置

3.1 設(shè)置通訊接口

本例程使用PLC 以太網(wǎng)接口和 DRIVE-CLIQ 電纜，設(shè)置通信接口，如下圖3-1。

第一步:雙擊“通信”，彈出“通信”設(shè)置窗口；

第二步：選擇網(wǎng)絡(luò)接口卡，設(shè)置為“ICP/IP.AUTO.1”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)收索CPU。

圖3-1 設(shè)置通信接口

3.2 建立PC和PLC之間的連接

選擇“網(wǎng)絡(luò)接口”后自動(dòng)搜索到CPU，如圖3-2。

第一步：搜索到 CPU 后，選擇搜索到的CPU，點(diǎn)擊CPU的”IP地址”。

第二步：點(diǎn)擊“ 確定 ” 按鈕，完成網(wǎng)絡(luò)連接。

圖3-2 建立S7-200 CPU和控制器連接

4、變頻器參數(shù)設(shè)置

4.1 變頻器地址設(shè)置

變頻器的Modbus通信地址可以通過控制單元上的總線地址撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)置，如圖 4-1。 當(dāng)?shù)刂窊艽a開關(guān)的位置都為OFF時(shí)，也可用過參數(shù) P2021進(jìn)行設(shè)置。（說明： 改變地址后需重新上電后才能生效）

圖 4-1 地址開關(guān)設(shè)置

4.2 變頻器參數(shù)設(shè)置

對變頻器一些基本的通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，才可以進(jìn)行Modbus通信，如表4-2所示：

表4-2 變頻器的參數(shù)設(shè)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 。

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(xié)議的初始化模塊MBUS_CTRL，初始化S7-200 SMART的CPU端口專用于Modbus主站通信，如圖 5-1。

圖 5-1 初始化

功能塊說明：

注：此處以及下文的“功能塊說明”僅介紹了功能塊內(nèi)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1時(shí)，使能Modbus協(xié)議功能；為0時(shí)恢復(fù)為系統(tǒng)PPI協(xié)議。Baud 波特率： 支持的通訊波特率為4800，9600，19200 ,此處設(shè)置 9600。 Parity 校驗(yàn)： 校驗(yàn)方式選擇 （G120采用偶校驗(yàn)）

0＝無校驗(yàn)

1＝奇較驗(yàn)

2＝偶較驗(yàn)

Port端口：設(shè)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(shí)：主站等待從站響應(yīng)的時(shí)間，以毫秒為單位，典型的設(shè)置值為1000毫秒（1 秒），允許設(shè)置的范圍為 1-32767。注意：這個(gè)值必須設(shè)置足 夠大以保證從站有時(shí)間響應(yīng)。

Done完成位：初始化完成，此位會(huì)自動(dòng)置1。

Error：初始化錯(cuò)誤代碼。

5.2 主站讀寫功能塊

5.2.1 寫控制字

圖5-2 寫控制字

功能塊說明：

注：此處以及下文的“功能塊說明”僅介紹了功能塊內(nèi)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(shí)刻只能有一個(gè)讀寫功能（即 MBUS_MSG）使能。注意：G120對于寫指令同一時(shí)刻只運(yùn)行對一個(gè)保持寄存器操作；讀指令同一時(shí) 刻最大允許操作125個(gè)保持寄存器。

First讀寫請求位：每一個(gè)新的讀寫請求必須使用脈沖觸發(fā)。

Slave從站地址：可選擇的范圍1-247

RW請求方式： 0＝讀，1＝寫

Count數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)：通訊的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)（位或字的個(gè)數(shù)）。注意：Modbus主站可讀/寫的最大數(shù)據(jù)量為120個(gè)字（是指每一個(gè)MBUS_MSG指令）。

DataPtr數(shù)據(jù)指針：

如果是讀指令，讀回的數(shù)據(jù)放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中 ；

2. 如果是寫指令，寫出的數(shù)據(jù)放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中 。

Done 完成位：讀寫功能完成位 。

Error錯(cuò)誤代碼： 只有在 Done位為1時(shí)，錯(cuò)誤代碼才有效。

常用的控制字：

047E ：運(yùn)行準(zhǔn)備

047F ：正轉(zhuǎn)啟動(dòng)

0C7F ：反轉(zhuǎn)啟動(dòng)

04FE ：故障確認(rèn)

5.2.2 寫速度設(shè)定值

圖5-3 寫速度值

5.2.3 讀狀態(tài)字和速度實(shí)際值

圖5-4 讀狀態(tài)字1和速度實(shí)際值

5.2.4 讀取斜坡時(shí)間

圖5-5 讀參數(shù) P1120、P1121

5.2.5 寫斜坡下降時(shí)間

圖5-6 寫參數(shù) P1121

6、分配庫存儲(chǔ)區(qū)

在編譯程序之前，首先要為Modbus庫分配可用的全局 V存儲(chǔ)器地址，如圖6-1所示。

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

第二步：點(diǎn)擊 “建議地址”， 選擇 V存儲(chǔ)器的地址；

第三步：點(diǎn)擊 “確定”退出。

圖6-1 分配庫存儲(chǔ)區(qū)

7、調(diào)試程序

程序編輯完成后，要調(diào)試程序，如下圖7-1所示。

第一步：點(diǎn)擊“保存“，保存好編輯的程序；

第二步：點(diǎn)擊“編譯“，編譯程序；

第三步：點(diǎn)擊“下載“，把程序下載到PLC的CPU當(dāng)中； 第四步：點(diǎn)擊“運(yùn)行“，啟動(dòng)程序。

圖7-1 調(diào)試程序

8、監(jiān)控狀態(tài)表

通過監(jiān)控狀態(tài)表，可以修改過程數(shù)據(jù)和監(jiān)控過程數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)，如圖8-1所示。

圖8-1狀態(tài)表

控制字：VW100=16#047F 說明啟動(dòng)命令已經(jīng)給了。

狀態(tài)字：VW300=16#EF37 說明變頻器的狀態(tài)，參見 r0052。

主設(shè)定值：VW200=16#1000 說明速度設(shè)定值已經(jīng)給了，16#0-4000對應(yīng)轉(zhuǎn)速 0-P2000的值。

速度實(shí)際值：VW302=16#1000 說明電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速已經(jīng)運(yùn)行到 375rpm。 斜坡上升時(shí)間：VW400=1000，從寄存器列表中可以看到 40322的寄存器的定 標(biāo)系數(shù)是 100，所以參數(shù) P1120=1000/100=10。

斜坡下降時(shí)間：VW402=2000，讀的下降時(shí)間；VW500=2000，設(shè)定的下降時(shí) 間；VW402=VW500，說明寫指令已經(jīng)生效。從寄存器列表中可以看到 40323 的寄存器的定標(biāo)系數(shù)是 100，所以參數(shù) P1121=2000/100=20。

9、Modbus錯(cuò)誤代碼

Done完成位：Modbus功能塊的完成位，用于確定功能塊的操作是否完成；

Error 錯(cuò)誤代碼：只有在Done位為1時(shí)，錯(cuò)誤代碼才有效。Modbus錯(cuò)誤代碼及含義如表 9-1所示。

表9-1 Modbus錯(cuò)誤代碼表