西門子CPU314C-2DP*控制單元

西門子CPU314C-2DP*控制單元

西門子CPU314C-2DP*控制單元

本公司*經營：PLC系列：S7-200、S7-200CN、S7-200Smart、S7-300、S7-400、S7-1200、觸摸屏、變頻器、伺服電機、數控系統、開關電源（西門子DP總線電纜 接頭 cp5611卡）

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湖南國雄智能科技有限公司。在西門子公司廣大同仁和工控領域各界朋友的關懷下埋頭發展，一路走來已成西門子合作伙伴中的*。總部設在上海，辦公面積1500多平方米，員工150余人。公司組織架構完善合理，下轄河南、沈陽、濟南分公司，以及天津、石家莊、唐山、太原、洛陽、西安、大連、長春、北京、合肥辦事處。我公司已連續十七年榮獲西門子（）有限公司代理商獎，在產品供應與技術服務方面擁有優勢，深得廣大客戶和西門子公司的信賴。 
“信譽，客戶*”是公司成立之初所確立的宗旨，在公司的嚴格要求和員工們不折不扣地貫徹執行下發展延續至今。“假一罰十”一直是我公司的承諾。 
面對紛繁變化的市場和日益嚴峻的競爭，客戶的需求和利益始終被我們工作的。我們想客戶之所想，急客戶之所急。針對各行業客戶的不同需求，我們盡心盡力地為客戶需要解決的難題提準的解決方案，竭盡全力將服務落到實處、做到。在協助客戶解決難題、實現突破的基礎上，雙贏！ 
西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應用非常廣泛的可編程控制器。
 西門子（SIMATIC）PLC的6代
 1、西門子公司的產品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。
 2、1979年，S3被SIMATIC S5所取代，該廣泛地使用了微處理器。
 3、20世紀80年代初，S5進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
 4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優勢，其機型為：S7-200、300、400。
 5、1996年，在控制領域，西門子公司又提出PCS7（控制7）的概念，將其優勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業現場總線）、COROS（）、SINEC（西門子工業網絡）及控調技術融為一體。
 6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化，將PLC技術溶于全部自動化領域。
 由初發展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產，而S7系列PLC發展成為了西門子自動化的控制核心，而TDC沿用SIMADYN D技術內核，是對S7系列產品的進一步升級，它是西門子自動化，功能強的可編程控制器。

西門子S7-1200 緊湊型PLC在當前的市場中有著廣泛的應用，作為經常與SINAMICS G120系列變頻器共同使用的PLC，其USS通信協議的使用一直在市場上有著非常廣泛的應用。本文將主要介紹如何使用USS通信協議來實現S7-1200與G120變頻器的通信。

1．控制系統原理和接線圖

下圖是本例中所使用的原理和接線圖。

圖1:控制系統原理和接線圖

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用USS通信協議通過通信模塊CM1241 RS485來實現S7-1200與G120變頻器的通信。

本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

本例中使用的G120變頻器硬件為：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)

3．軟件需求

1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．組態

我們通過下述的實際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態S7-1214C 和G120變頻器的USS通信。

4. 1 PLC 硬件組態

首先在Step7 Basic V10.5中建立一個項目，如圖1所示。

圖2： 新建S7 1200項目

在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241 RS485模塊，如圖2所示。

圖3： S7 1200硬件配置

在CPU的屬性中，設置以太網的IP地址，建立PG與PLC的連接，如下圖所示。

圖4： S7 1200 IP地址的設置

4. 2 G120參數設置

變頻器的參數設置如下表所示。

表1 ：G120變頻器的參數設置

注意：表1中的17，18，19，20 這四項參數值的設置必須使PLC的參數值與變頻器的參數值相*。而19，20這兩個參數值必須設置成如表1中的值，否則有可能變頻器與S7-1200通信有如下問題：可能不能讀出從變頻器反饋回來的參數值。

5．USS通信原理與編程的實現

5. 1 S7 1200 PLC與G120 通過USS通信的基本原理

S7 1200提供了的USS庫進行USS通信，如下圖所示：

圖5： S7 1200 的USS庫

        USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊，接受變頻器的信息和控制變頻器的指令都是通過這個功能快來完成的。必須在主 OB中調用，不能在循環中斷OB中調用。
        USS_PORT功能塊是S7-1200與變頻器USS通信的接口,主要設置通信的接口參數。可在主OB或中斷OB中調用。
        USS_RPM功能塊是通過USS通信讀取變頻器的參數。必須在主 OB中調用，不能在循環中斷OB中調用。
        USS_WPM功能塊是通過USS通信設置變頻器的參數。必須在主 OB中調用，不能在循環中斷OB中調用。

這些功能塊與變頻器之間的控制關系如下圖所示：

圖6： USS 通信功能塊與變頻器的控制關系

        USS_DRV功能塊通過USS_DRV_DB數據塊實現與USS_PORT功能塊的數據接收與傳送，而USS_PORT功能塊是S7-1200 PLC CM1241 RS485模塊與變頻器之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與變頻器的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的。

        每個S7-1200 CPU多可帶3個通信模塊，而每個CM1241 RS485通信模塊多支持16個變頻器。因此用戶在一個S7-1200 CPU中多可建立3個USS網絡，而每個USS網絡多支持16個變頻器，總共多支持48個USS變頻器。

5. 2 S7 1200 PLC進行USS通信的編程

1．USS通信接口參數功能塊的編程
USS通信接口參數功能塊的編程如下圖所示。

圖7： USS通信接口參數功能塊的編程

USS_PORT功能塊用來處理USS網絡上的通信，它是S71200 CPU與變頻器的通信借口。每個CM1241 RS485模塊有且必須有一個USS_PORT功能塊。

PORT：指的是通過哪個通信模塊進行USS通信。
BAUD：指的是和變頻器進行通行的速率。 變頻器的參數P2010種進行設置。
USS_DB：指的是和變頻器通信時的USS數據塊。每個通信模塊多可以有16個USS數據塊，每個CPU多可以有48個USS數據塊，具體的通信情況要和現場實際情況相連接。每個變頻器與S7-1200進行通信的數據塊是*的。
ERROR：輸出錯誤。
STATUS：掃描或初始化的狀態。
S7-1200 PLC與變頻器的通信是與它本身的掃描周期不同步的，在完成一次與變頻器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多個掃描。
USS_PORT通信的時間間隔是S7-1200與變頻器通信所需要的時間，不同的通信波特率對應的不同的USS_PORT通信間隔時間。下圖列出了不同的波特率對應的USS_PORT小通信間隔時間。

圖8：不同的波特率對應的USS_PORT小通信間隔時間

        USS_PORT在發生通信錯誤時，通常進行3次嘗試來完成通信事件，那么S7-1200與變頻器通信的時間就是USS_PORT發生通信超時的時間間隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT與變頻器通信的時間間隔應當大于小的調用時間間隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 協議庫默認的通信錯誤超時嘗試次數是2次。
        基于以上的USS_PORT通信時間的處理，我們建議在循環中斷OB塊中調用USS_PORT通信功能塊。在建立循環中斷OB塊時，我們可以設置循環中斷OB塊的掃描時間，以滿足通信的要求。循環中斷OB塊的掃描時間的設置如下圖所示：

圖9：循環中斷OB塊的掃描時間的設置 

2．USS_DRV功能塊的編程
USS_DRV功能塊的編程如下圖所示。

圖10： USS_DRV功能塊的編程

USS_DRV功能塊用來與變頻器進行交換數據，從而讀取變頻器的狀態以及控制變頻器的運行。每個變頻器使用*的一個USS_DRV功能塊，但是同一個CM1241 RS485模塊的USS網絡的所有變頻器（多16個）都使用同一個USS_DRV_DB。

USS_DRV_DB：變頻器進行USS通信的數據塊。
RUN：                 DB塊的變頻器啟動指令。
OFF2：                 緊急停止，自由停車。 該位為0時停車。
OFF3：                 快速停車，帶制動停車。 該位為0時停車。
F_ACK：             變頻器故障確認。
DIR ：                 變頻器控制電機的轉向。
SPEED_SP：       變頻器的速度設定值。

ERROR：          程序輸出錯誤。
RUN_EN：        變頻器運行狀態指示。
D_DIR：           變頻器運行方向狀態指示。
INHIBIT：        變頻器是否被禁止的狀態指示。
FAULT：           變頻器故障。
SPEED：           變頻器的反饋的實際速度值。

DRIVE：           變頻器的USS站地址。變頻器參數P2011設置。
PZD_LEN：      變頻器的循環過程字。 變頻器參數P2012設置。

注意：變頻器的PKW的長度在這里是特殊需要注意的，在使用USS通信時必須是4，如果改成3或者127都將不能讀取反饋回來的過程值。

3．USS_RPM功能塊的編程

USS_RPM功能塊的編程 如下圖所示。

圖11：USS_RPM功能塊的編程

USS_RPM功能塊用于通過USS通信從變頻器讀取參數。

REQ：         讀取參數請求。
DRIVE：     變頻器的USS站地址。
PARAM：   變頻器的參數代碼。
INDEX：     變頻器的參數索引代碼
USS_DB：  變頻器進行USS通信的數據塊。

DONE：     讀取參數完成。
ERROR：  讀取參數錯誤。
STATUS： 讀取參數狀態代碼。
VALUE：   所讀取的參數的值。

注意：進行讀取參數功能塊編程時，各個數據的數據類型一定要正確對應。如果需要設置變量讀取參數時，注意該參數變量的初始值不能為0，否則容易產生通信錯誤。

4．USS_WPM功能塊的編程

USS_WPM功能塊的編程如下圖所示。

圖12：USS_WPM功能塊的編程

USS_WPM    功能塊用于通過USS通信設置變頻器的參數。
REQ：         讀取參數請求。
DRIVE：     變頻器的USS站地址。
PARAM：   變頻器的參數代碼。
INDEX：     變頻器的參數索引代碼。
EEPROM：把參數存儲到變頻器的EEPROM。
VALUE：    設置參數的值。
USS_DB：   變頻器進行USS通信的數據塊。

DONE：      讀取參數完成。
ERROR：   讀取參數錯誤狀態。
STATUS：  讀取參數狀態代碼。

注意：對寫入參數功能塊編程時，各個數據的數據類型一定要正確對應。如果需要設置變量進行寫入參數值時，注意該參數變量的初始值不能為0，否則容易產生通信錯誤。

5. 3 S7 1200 PLC進行USS通信的調試

S7-1200 PLC 通過CM1241 RS485模塊與變頻器進行USS通信時，需要注意如下幾點：

1. 當同一個CM1241 RS485 模塊帶有多個（多16個）USS變頻器時，這個時候通信的USS_DB是同一個，USS_DRV功能塊調用多次，每個USS_DRV功能塊調用時，相對應的USS站地址與實際的變頻器要*，而其它的控制參數也要*。
2. 當同一個S7-1200 PLC 帶有多個CM1241 RS485模塊（多3個）時，這個時候通信的USS_DB相對應的是3個，每個CM1241 RS485模塊的USS網絡使用相同的USS_DB,不同的USS網絡使用不同的USS_DB。
3. 當對變頻器的參數進行讀寫操作時，注意不能同時進行USS_RPM和USS_WPM的操作，并且同一時間只能進行一個參數的讀或者寫操作，而不能進行多個參數的讀或者寫操作。

在S7-1200 PLC 與變頻器的USS通信的實際使用過程中，需要根據網絡的現場情況，對問題進行具體的解決。

2產品分類編輯
可編程控制器是由現代化生產的需要而產生的，可編程序控制器的分
西門子PLCS7-200系列

類也必然要符合現代化生產的需求。 
一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結構特點去分類。

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6ES7211-1BE40-0XB0西門子介紹

SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC，能中等性能要求的應用。各種單獨西門子PLC之S7家族的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數運算比較有效地實現了更為復雜的算術運算；一個帶用戶接口的工具方便用戶給所有模塊進行參數賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作內，人機對話的編程要求大大。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數據，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作自動地處理數據的傳送；CPU的智能化的診斷連續的功能是否正常、記錄錯誤和特殊事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的和修改；S7-300 PLC設有操作選擇開關，操作選擇開關像鑰匙一樣可以，當鑰匙時，就不能改變操作，這樣就可防止或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程Step 7的用戶界面提供通信組態功能，這使得組態非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線；串行通信處理器用來連接點到點的通信；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制。

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6ES7211-1BE40-0XB0西門子介紹

S7-300 有兩種類型： 
型 
溫度范圍從0到60°C 
條件擴展型 
溫度范圍從-25°C到 +60°C，更強的耐受振動和污染特性。 
用在擴展條件的特殊模塊可以單獨訂貨。 
簡單的結構使得S7-300靈活而易于 
DIN導軌安裝 
只需簡單地將模塊鉤在 DIN的安裝導軌上，轉動到位，然后用螺栓鎖緊。 
集成的背板總線 
背板總線集成在模塊上，模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在機殼的背后。 
更換模塊簡單并且不會弄錯 
更換模塊時，只需松開安裝螺釘。很簡單地拔下已經接線的前連接器。
在連接器上的編碼防止將已接線的連接器插到其他的模塊上。 
對于模塊可以使用螺釘型接線端子或簧型接線端子 
TOP連接

采用一個帶螺釘或連接的1至3線進行預接線。或者
直接在模塊上進行接線。 
確定的安裝深度 
所有的端子和連接器都在模塊上的凹槽內，并有端蓋保護,
因此所有的模塊都有相同的安裝深度。 
沒有槽位的 
模塊和通訊處理模塊可以不受地插到任何一個槽上，自行組態。 
如果用戶的自控任務需要多于8個模塊或通訊處理器模塊時，
則可以擴展 s7-300機架(CPU314以上) 
在4個機架上多可安裝 32個模塊 
多3個擴展機架(ER) 可以接到機架(CR) 上，每個機架(CR/ER)可以8個模塊。 
通過接口模塊連接 
- 每個機架上(CR/ER)都有它自己的接口模塊。它總是插在CPU旁邊的槽內，
負責與其他擴展機架自動地進行通訊。 
- 通過IM365擴展，可擴展1個機架，長1米，電源也是由此擴展提供。 
- 通過IM/361擴展，可擴展3個機架，機架(CR)到擴展機架(ER)及
擴展機架之間的距離為10米。 
每個機架可以距離其他機架很遠進行安裝，兩個機架間(主機架與擴展
機架，擴展機架與擴展機架)的距離長為10 米。

5）電源模塊帶APFC，減小對電網的，適應電網的波動。2電路設計 采用集中供電方案可避免分散供電的缺點，但要求電源的可靠性更高，否則電源一旦失效會造成整屏的黑屏，而不是部分黑屏。電源可靠性的積極的辦法為變換效率，量，同時選用可靠性高的線路與器件。2．1AC/DC電路設計 的AC/DC全波整流電路采用的是整流＋電容濾波電路。這種電路是一種非線件和儲能元件的組合，輸入交流電壓的波形是正弦的，但輸入電流的波形發生了嚴重的畸變，呈脈沖狀。由此產生的諧波電流對電網有危害作用，使電源輸入功率因素下降。在本設計中整流電路部分采用有源功率因數校正電路(AP
靈活布置 
機架(CR/ER)可以根據布局需要，水平或垂直安裝。 
功能 
---- SIMATIC S7-300的大量功能支持和幫助用戶進行編程、啟動和 
高速的指令處理 
0.6~0.1ms的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內開辟了全新的應用領域。 
浮點數運算 
用此功能可以有效地實現更為復雜的算術運算 
方便用戶的參數賦值 
一個帶用戶接口的工具給所有模塊進行參數賦值，這樣就節省了入門和培訓的費用。

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如果result大于0，則表示讀寫有效，數據類型為int。注意：此函數只能用在freeprotocol(協議通道)中。【用法】Output(channel,pString,count,result);【舉例】char srt[9];int result;Output(1,str[0],9,result);Input（）；【描述】個參數channel表示通道，如果通道為com1，則channel=1；如果通道為com2，則channel=2，數據類型為int。第二個參數pString表示寫入通道的字符串的地址，數據類型為unsigned cha