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       SIEMENS   上海拓關自動化科技有限公司

上海拓關自動化科技有限公司 本著“以人為本、科技先導、顧客滿意、持續改進”的工作方針，致力于 工業自動化控制領域的產品開發、工程配套和系統集成，擁有豐富的自動化產品的應用和實踐經驗以及 雄厚的技術力量，尤其以 PLC復雜控制系統、傳動技術應用、伺服控制系統、數控備品備件、人機界面 及網絡/軟件應用為公司的技術特長，幾年來，上海拓關公司在與德國 SIEMENS公司自動化與驅動部門的 長期緊密合作過程中，建立了良好的相互協作關系，在可編程控制器、交直流傳動裝置方面的業務逐年 成倍增長，為廣大用戶提供了SIEMENS的最新 技術及自動控制的最佳解決方案，

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1 概述
S7-300/400與SINAMICS G150 之間通過PROFIBUS DP 總線可進行周期性及非周期性數據通訊。使用標準S7功能塊SFC14/SFC15可實現周期性數據交換；使用標準S7功能塊SFC58 / SFC59，可以實現非周期性數據交換，讀寫 SINAMICS G150 的參數。S7-300/400與SINAMICS G150裝置的連接，如下圖所示：

圖1 S7-300/400與SINAMICS G150裝置的連接

2 SINAMICS G150站地址設置及硬件組態
SINAMICS G150的PROFIBUS DP站地址設置有兩種方法：
（1）通過CU320控制單元上DIP撥碼開關，設置站地址，有效地址值為1….126，設定方法如表1所示，將DIP開關撥“ON”處，多個開關激活，將有效位進行加法運算， 1+4+32=37，表示站地址是37，注意：通過撥碼開關改變地址時應斷掉SINAMICS G150 電源，否則，更改的站地址是無效的。

表1 DIP開關設定PROFIBUS DP地址

（2） 在撥碼開關全部撥到OFF或ON狀態，可以利用參數P918設置站地址。
S7-300/400的硬件組態，如圖2所示，在硬件組態中設定的SINAMICS G150站地址應與SINAMICS G150 實際的站地址一致，本例中采用站地址是6。

圖2 硬件組態

3 通訊報文設置
SINAMICS G150有多種報文結構進行選擇，詳細描述請參考：SINAMICS_G150_operating-instructions手冊，表2為報文結構。

表2 報文結構

報文結構是999為用戶自定義報文，當用戶選擇此報文結構時，SINAMICS G150的起、停控制位等需自己做關聯。此時必須將PLC控制請求置1（P854=1）。
注意：在做S7-300/400硬件組態時，需要配置報文結構，圖3是STEP7中的報文設置，配置結束后進行編譯保存；然后，打開STARTER，核對報文結構是否一致，圖4是STARTER軟件中報文的設置，若不一致需在STARTER軟件中打開“configuration”做調整后點擊“Transfer to HW config”按鈕。

圖3 STEP7中的報文設置

 

圖4 STARTER軟件中報文設置

4 用PROFIBUS DP總線對SINAMICS G150起、停及速度控制
S7-300/400 PLC通過PROFIBUS DP周期性通訊方式將控制字1和主設定值發送至SINAMICS G150 ，當組態的報文結構 PZD=2或自由報文999時，在S7-300/400 中可用“MOVE” 指令和功能塊SFC14和SFC15進行數據傳送。
下面分別采用“MOVE” 指令進行數據傳送和調用SFC14和SFC15系統功能塊進行數據傳送加以說明。
例程文件名為：“G150_DP控制字、主給定值的發送及狀態字和實際頻率讀出程序.rar”，鏈接： G150_DP1.rar

注:程序中選擇標準報文1

1、采用“MOVE” 指令進行數據傳送：
（1）在例程中，在變量表“SINAMICS G150 start_up”中，分別強制M1.0、M1.1為1；
（2）通過MW2發送控制字1，首先寫入047E，然后寫入047F，SINAMICS G150 開始運行，如停止SINAMICS G150 ，發送047E，使SINAMICS G150 停止運行，變量表如圖5所示；
（3）MW4寫入的是主設定值，速度設定值要經過標準化，4000H（十六進制）對應于
100%，發送的最大值為7FFFH（200%），所設定的百分數乘以P2000 中設定的參考速度， 就是給定速度；
（4）在MW6中能顯示狀態字1，變量表如圖5所示；
（5）MW8中能顯示實際運行速度，此處為十六進制，4000H表示100％。控制程序如圖6所示。

圖5 變量表中的內容

 

圖6 “MOVE”指令控制程序

2、SFC14和SFC15系統功能塊進行數據傳送：
SFC14（“DPRD_DAT”）用于讀取SINAMICS G150 過程數據，SFC15 （“DPWR_DAT”）用于將過程數據發送到SINAMICS G150 。
（1）控制SINAMICS G150 運行：
通過先發送控制字047E然后發送047F來啟動SINAMICS G150 ，控制字1在 DB1.DBW20中指定，主設定值在DB1.DBW22中設定，參看圖7；所有的這些變量在變量 表“SINAMICS G150 start_up”中設定及監控，圖8是變量表的內容，圖9是程序內容。
（2）停止SINAMICS G150 ：
發送控制字047E至SINAMICS G150 ，使SINAMICS G150 停止運行。
（3）讀取SINAMICS G150 狀態字及速度實際值：
S7-300/400 接收SINAMICS G150 狀態字1，存放在DB1.DBW30中；接收SINAMICS G150 傳來的速度實際值，存放在DB1.DBW32中，參看圖7，在變量表“SINAMICS G150 start_up”中能監控到SINAMICS G150 狀態和速度實際值。

 
圖7 數據塊 DB1

 

圖8 變量表

 

圖9 控制程序

5 SINAMICS G150 參數的讀取及寫入

（1）擴展PROFIBUS DP功能（DPV1）
非周期性數據傳送模式允許：
? 交換大量的用戶數據（最多240 bytes）
? DPV1支持DS47非周期數據交換

（2）參數請求及參數應答的結構
參數請求包括三部分：請求標題、參數地址及參數值，如表3所示。

表3 參數請求格式

參數應答格式，如表4所示，關于參數請求及應答描述，參考表5。

表4 參數應答格式

表5 參數請求及應答描述

在表6 中，是關于DPV1參數應答中的錯誤值描述。

表6 DPV1參數應答中的錯誤值描述

（3）S7-300/400 通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式讀取SINAMICS G150 參數
使用S7-300/400 PLC通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式讀取SINAMICS G150 參數，可以讀一個參數下的多個索引值，或多個參數下的多個索引值。PLC讀取SINAMICS G150 參數時必須使用兩個功能塊SFC58 / SFC59 ，程序參見圖14。

例程文件名：“G150_DP讀參數r945程序.rar” 鏈接：G150_DP2.rar
以讀取一個參數下的一個索引值為例（讀參數r945.0）：

a．使用標志位M10.0及功能SFC58塊將讀請求（數據塊DB2如圖10所示），發送至SINAMICS G150，將M10.0設定為數值1啟動寫請求，當寫請求完成后必須將該請求置0，結束該請求。MW300（RET_VAL）顯示錯誤代碼，用于表示數據傳輸時發生的錯誤。在變量表G150_read（如圖11所示）中，按照表3參數請求格式進行設定，在DB1.DBW6中設定945，在DB1.DBW8中設定0，表明讀請求中要讀取r945.0中的數值。

圖10 “寫”請求數據塊DB26ES74121XJ070AB0

 

圖11 變量表G150_read內容

b．使用標志位M10.1及功能SFC59塊將讀應答發送至S7-300/400 ，SINAMICS G150 將參數值發送到DB3，圖12是數據塊DB3的內容。將M10.1設定為數值1啟動讀應答，當讀應答完成后必須將M10.1該請求置0。MW400 (RET_VAL) 顯示包括錯誤代碼。在變量表G150_read1（如圖13所示）中，能夠讀到相應讀應答，DB3.DBW6中讀到的是7861，表明此時參數r945.0=7861。

圖12 響應數據塊DB3

 

圖13變量表G150_read1內容

 

圖14 讀取SINAMICS G150 參數程序

（4）S7-300/400通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式寫SINAMICS G150 參數
使用S7-300/400 PLC通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式寫SINAMICS G150 參數，可以寫一個參數下的多個索引值，或多個參數下的多個索引值。寫參數時只需使用SFC58 ，如果需要讀取寫參數響應時需使用SFC59，程序參見圖18。

例程文件名：“G150_DP寫參數P1120程序.rar”  鏈接：G150_DPP1120.rar
以寫參數P1120 為例 ，加以說明。

a．使用標志位M10.2及SFC58 功能塊將寫請求（數據塊DB4如圖15所示）發送至SINAMICS G150，將M10.2設定為數值1啟動寫請求，當寫請求完成后必須將該請求置0，結束該請求。MW500（RET_VAL）顯示錯誤代碼，用于表示數據傳輸時發生的錯誤。在變量表G150_write（如圖16所示）中，按照表3中的參數請求格式進行設定，在DB4.DBW6中設定1120，在DB4.DBW8中設定0，表明將DB4.DBD12中的數值寫入參數P1120.0中。

圖15 寫請求數據塊DB4

 

圖16變量表G150_write中的內容

b． 使用標志位M10.3及功能SFC59塊將寫應答發送到S7-300/400 數據塊DB5中，數據塊DB5的內容，參看圖17，將M10.3設定為數值1啟動讀請求，當讀請求完成后必須將M10.3置0。MW504 (RET_VAL) 顯示錯誤代碼。在變量表G150_write（如圖16所示）中，能夠讀到相應寫請求響應，DB5.DBB1中為02，表明寫請求已相應，從SINAMICS G150 中讀到參數P1120已經被更改，表明參數P1120已修改完成。

圖17數據塊DB5

 

圖18 寫SINAMICS G150 參數程序

1概述
S7協議是SIEMENS S7系列產品之間通訊使用的標準協議 ，其優點是通信雙方無論是在同一MPI總線上、同一PROFIBUS總線上或同一工業以太網中，都可通過S7協議建立通信連接，使用相同的編程方式進行數 據交換而與使用何種總線或網絡無關。S7通信分為按組態方式可分為單邊通信和雙邊通信，單邊通信通常應用于以下情況：

? 通信伙伴無法組態S7連接
? 通信伙伴無法停機
? 不希望在通訊伙伴側增加通信組態或程序

本文介紹S7-400基于PROFIBUS總線的S7單邊通信的組態步驟。

實驗環境，見表1。

序號	名稱	訂貨號
1	CR3導軌	6ES7 401-1DA01-0AA0
2	PS407	6ES7 407-0KA02-0AA0
3	CPU414-3	6ES7 414-3XM05-0AB0
4	CPU315-2 DP	6ES7 315-2AH14-0AB0
5	PROFIBUS 標準電纜	6XV1 830-0EH10
6	RS485總線連接器	6ES7972-0BB42-0XA0
7	STEP7 V5.5 SP2
8	Windows XP SP3

 

表1

2 組態

2.1配置S7-400站點

S7-400站點配置參見表2。

序號	說明	圖示
1.	創建新項目并在項目中插入S7-400站點
2.	打開硬件組態，組態S7-400站點
3.	在硬件目錄中查找使用的導軌型號，并雙擊找到的導軌型號
4.	在硬件目錄選擇使用的電源，并拖拽到導軌的1號槽
5.	在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導軌的3號槽，系統將自動彈出DP接口屬性對話框
6.	在對話框Address下拉框中設置DP站地址為2，單擊NEW按鈕添加新子網
7.	添加子網PROFBUS(1)，單擊選項頁“Network Setting”
8.	選擇PRFIBUS總線傳輸速率為1.5Mbps，Profile中選擇Standard，單擊所有屬性對話框OK按鈕
9.	編譯保存S7-400站點硬件組態，下載到S7-400 CPU中
10.	從菜單欄Option下Configure Network命令進入網絡組態界面
11.	如右圖所示，右鍵單擊CPU414-3DP，在彈出對話框中選擇Insert New Connection命令，插入一個新連接
12.	a) 選擇Unspecified連接伙伴， b) 連接類型菜單中選擇S7 connection，單擊OK按鈕，彈出S7 connection屬性對話框
13.	S7 connection屬性對話框設置： a) 選中Established an active connection b) Interface選擇CPU414-3 DP，DP(R0/S3) c) 設置伙伴PROFIBUS地址3 d) 設置本地ID為1 e) 點擊Address Details按鈕
14.	Address Detail對話框設置 a) 設置安裝CPU的機架號0 b) 設置安裝CPU的插槽號，對于S7-300，CPU只能安裝在2號槽 c) 設置連接資源號，對于S7單邊連接，連接資源號總是3 設置完成后可看到伙伴TSAP為03.02，點擊OK按鈕關閉屬性對話框
15.	點擊編譯保存圖標，完成S7單邊連接組態，并下載至S7-400 CPU中

 

表 2

 

2.2配置S7-300站點

S7-300站點配置參見表3。

序號	說明	圖示
1.	創建新項目并在項目中插入S7-300站點
2.	打開硬件組態，組態 S7-300 站點
3.	在硬件目錄SIMATIC-300，RACK-300下雙擊Rail，插入S7-300導軌
4.	在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導軌的2號槽，系統將自動彈出DP接口屬性對話框
5.	參考表2序號6~8步驟，將CPU的 PROFIBUS DP地址設置為3，傳輸速率設置為1.5Mbps，Profile中選為Standard。編譯保存完成S7-300站點組態，并下載到S7-300 CPU中

 

表 3

3 通信連接
如圖3-1示意圖，使用RS485總線連接器通過PROFIBUS標準電纜分別連接CPU414-3 的X2接口和CPU315-2的X2 接口。

圖3-1 CPU之間DP通信連接示意圖

4 通信編程
由于配置的是S7單邊通信，只需在配置S7網絡連接的一方進行編程，所以本例中只在CPU414-3中編程調用系統功能塊SFB14/SFB15，如圖4-1和圖4-2。

圖4-1 調用功能塊SFB14

 

圖4-2 調用功能塊SFB15

更多關于SFB14/15參數含義，參考西門子下載中心文檔編號1023《 SIMATIC 用于S7-300/400系統和標準功能的系統軟件參考手冊》的S7 通信章節。

S7400電源模塊

6ES7 407-0DA02-0AA0

6ES7 407-0KA02-0AA0

6ES7 407-0KR02-0AA0

6ES7 407-0RA02-0AA0

6ES7 405-0DA02-0AA0

6ES7 405-0KA02-0AA0

6ES7 405-0RA01-0AA0

6ES7 971-0BA00

CPU

6ES7 412-3HJ14-0AB0

6ES7 414-4HM14-0AB0

6ES7 417-4HT14-0AB0

6ES7 400-0HR00-4AB0

6ES7 400-0HR50-4AB0

6ES7 412-1XJ05-0AB0

6ES7 412-2XJ05-0AB0

6ES7 414-2XK05-0AB0

6ES7 414-3XM05-0AB0

6ES7 414-3EM05-0AB0

6ES7 416-2XN05-0AB0

6ES7 416-3XR05-0AB0

6ES7 416-3ER05-0AB0

6ES7 416-2FN05-0AB0

6ES7 416-3FR05-0AB0

6ES7 417-4XT05-0AB0

內存卡

6ES7 955-2AL00-0AA0

6ES7 955-2AM00-0AA0

6ES7 952-0AF00-0AA0

6ES7 952-1AH00-0AA0

6ES7 952-1AK00-0AA0

6ES7 952-1AL00-0AA0

6ES7 952-1AM00-0AA0

6ES7 952-1AP00-0AA0

6ES7 952-1AS00-0AA0

6ES7 952-1AY00-0AA0

6ES7 952-0KF00-0AA0

6ES7 952-0KH00-0AA0

6ES7 952-1KK00-0AA0

6ES7 952-1KL00-0AA0

6ES7 952-1KM00-0AA0

6ES7 952-1KP00-0AA0

6ES7 952-1KS00-0AA0

6ES7 952-1KT00-0AA0

6ES7 952-1KY00-0AA0

開關量輸入模板

6ES7 421-7BH01-0AB0

6ES7 421-1BL01-0AA0

6ES7 421-1EL00-0AA0

6ES7 421-1FH20-0AA0

6ES7 421-7DH00-0AB0

開關量輸出模板

6ES7 422-1BH11-0AA0

6ES7 422-1BL00-0AA0

6ES7 422-7BL00-0AB0

6ES7 422-1FH00-0AA0

6ES7 422-1HH00-0AA0

模擬量模塊

6ES7 431-0HH00-0AB0

6ES7 431-1KF00-0AB0

6ES7 431-1KF10-0AB0

6ES7 431-1KF20-0AB0

6ES7 431-7QH00-0AB0

6ES7 431-7KF00-0AB0

6ES7 431-7KF10-0AB0

6ES7 432-1HF00-0AB0

功能模板

6ES7 450-1AP00-0AE0

6ES7 451-3AL00-0AE0

6ES7 452-1AH00-0AE0

6ES7 453-3AH00-0AE0

6ES7 455-0VS00-0AE0

6ES7 455-1VS00-0AE0

6DD1 607-0AA2

6ES7 953-8LJ20-0AA0

6ES7 953-8LL20-0AA0

6ES7 953-8LM20-0AA0

6DD1 607-0CA1

6DD1 607-0EA0

6DD1 607-0EA2

6DD1 684-0GE0

6DD1 684-0GD0

6DD1 684-0GC0

6DD1 681-0AE2

6DD1 681-0AF4

6DD1 681-0EB3

6DD1 681-0AG2

6DD1 681-0DH1

6DD1 681-0AJ1

6DD1 681-0GK0

通訊模板

6ES7 440-1CS00-0YE0

6ES7 441-1AA04-0AE0

6ES7 441-2AA04-0AE0

6ES7 963-1AA00-0AA0

6ES7 963-2AA00-0AA0

6ES7 963-3AA00-0AA0

6ES7 870-1AA01-0YA0

6ES7 870-1AB01-0YA0

6GK7 443-5FX02-0XE0

6GK7 443-5DX04-0XE0

6GK7 443-1EX11-0XE0

6GK7 443-1EX41-0XE0

附件

6ES7 960-1AA04-0XA0

6ES7 960-1AB04-0XA0

6ES7 960-1AA04-5AA0

6ES7 960-1AA04-5BA0

6ES7 960-1AA04-5KA0

6ES7 833-1CC01-0YA5

6ES7 833-1CC00-6YX0

6ES7 197-1LA03-0XA0

6ES7 492-1AL00-0AA0

6ES7 400-1TA01-0AA0

6ES7 400-1JA01-0AA0

6ES7 400-1TA11-0AA0

6ES7 400-1JA11-0AA0

6ES7 401-2TA01-0AA0

6ES7 400-2JA00-0AA0

6ES7 400-2JA10-0AA0

6ES7 403-1TA01-0AA0

6ES7 403-1JA01-0AA0

6ES7 403-1TA11-0AA0

6ES7 403-1JA11-0AA0

6ES7 460-0AA01-0AB0

6ES7 461-0AA01-0AA0

6ES7 468-1AH50-0AA0

6ES7 468-1BB50-0AA0

6ES7 461-0AA00-7AA0

6ES7 460-1BA01-0AB0

6ES7 461-1BA01-0AA0

6ES7 468-3AH50-0AA0

6ES7 468-3BB50-0AA0

6ES7 460-3AA01-0AB0

6ES7 461-3AA01-0AA0

6ES7 468-1BF00-0AA0

6ES7 468-1CB00-0AA0

6ES7 468-1CC50-0AA0

6ES7 468-1CF00-0AA0

6ES7 468-1DB00-0AA0

6ES7 461-3AA00-7AA0

6ES7 463-2AA00-0AA0

6ES7 964-2AA04-0AB0

6ES74121XJ070AB0