湖南 長沙 西門子 6ES7461-1BA01-0AA0 詳細(xì)參數(shù)
S7-1200 存儲(chǔ)卡使用
1 S7-1200 存儲(chǔ)卡介紹
S7-1200 CPU 使用的存儲(chǔ)卡為 SD 卡，存儲(chǔ)卡中可以存儲(chǔ)用戶項(xiàng)目文件，有如下四種功能：
圖. 1: S7-1200 存儲(chǔ)卡
怎樣插入存儲(chǔ)卡：
將CPU上擋板向下掀開，可以看到右上角有一 MC 卡槽，將存儲(chǔ)卡缺口向上插入，如下圖所示：
圖. 2: 插入存儲(chǔ)卡
注意
對(duì)于 S7-1200 CPU ，存儲(chǔ)卡不是必須的。
將存儲(chǔ)卡插到一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的 CPU 上，會(huì)造成 CPU 停機(jī)。
S7-1200 CPU 僅支持由西門子制造商預(yù)先格式化過的存儲(chǔ)卡， 存儲(chǔ)卡訂貨號(hào)如下表所示：
| 訂貨 | 容量 |
| 6ES7 954-8LF01-0AA0 | 24MB |
| 6ES7954-8LC01-0AA0 | 4MB |
| 6ES7 954-8LB01-0AA0 | 2MB |
如果使用 Windows 格式化程序?qū)?SIMATIC 存儲(chǔ)卡重新進(jìn)行格式化，CPU 將無法使用該重新格式化的存儲(chǔ)卡。
目前，S7-1200 仍不能使用存儲(chǔ)卡實(shí)現(xiàn)配方和數(shù)據(jù)歸檔這樣的高級(jí)功能。
2 存儲(chǔ)卡的工作模式
存儲(chǔ)卡有兩種工作模式：
修改存儲(chǔ)卡的工作模式：
在STEP 7 Basic 軟件的項(xiàng)目視圖下，點(diǎn)擊左側(cè)"項(xiàng)目視圖“--->"SIMATIC Card Reader" --->您的讀卡器型號(hào)，如下圖所示：
圖. 3: 項(xiàng)目視圖
右擊存儲(chǔ)卡的盤符（這里是F:），選擇“屬性”按鈕，打開下面窗口：
圖. 4: 存儲(chǔ)卡屬性
用戶在“存儲(chǔ)卡類型”中選擇需要的工作模式，點(diǎn)擊“確認(rèn)”完成設(shè)定。
3 程序卡的不同模式
優(yōu)點(diǎn)：更換 CPU 時(shí)不需要重新下載項(xiàng)目文件。
3.1 上載用戶文件到存儲(chǔ)卡
圖. 5: 啟動(dòng)
完成上述步驟后，CPU可以帶卡正常運(yùn)行。此時(shí)如果將存儲(chǔ)卡拔出，CPU 會(huì)報(bào)錯(cuò)，"ERROR"紅燈閃爍。
3.2 常見問題
FAQ 1
為什么插上存儲(chǔ)卡后 CPU 的“MAINT”燈閃爍，使用STEP 7 Basic下載時(shí)提示報(bào)錯(cuò)“The download of the hardware configuration failed (0050 -133 2 2458)”？
回答
請(qǐng)清除存儲(chǔ)卡中的所有文件，重新使用STEP7 Basic軟件將存儲(chǔ)卡設(shè)置到“編程”模式，然后再重復(fù)上述步驟。請(qǐng)您也檢查存儲(chǔ)卡上的撥碼開關(guān)，檢查存儲(chǔ)卡是否處于寫保護(hù)模式。
FAQ2
為什么CPU斷電上電后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，而不進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)？
回答
原因是 CPU 的啟動(dòng)方式不是“暖啟動(dòng)-RUN 模式”，詳細(xì)請(qǐng)參考上面“第二步”。
4 使用傳輸卡模式
優(yōu)點(diǎn): 編程器存在的情況下，傳輸卡可以向多個(gè)S7-1200 PLC 復(fù)制項(xiàng)目文件。
4.1 向處于傳輸模式的存儲(chǔ)卡中裝載項(xiàng)目
圖. 6: 拖拽
用戶也可以直接將一張已經(jīng)做好的“程序卡”更改為“傳輸卡” 。
4.2 從存儲(chǔ)卡復(fù)制項(xiàng)目到 S7-1200 PLC
FAQ
為什么 CPU 斷電上電后進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，而不進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)？
回答
5 使用存儲(chǔ)卡清除密碼
如果客戶忘記了之前設(shè)定的 S7-1200 的密碼，通過”恢復(fù)出廠設(shè)置“無法清除 S7-1200 內(nèi)部的程序和密碼，使用存儲(chǔ)卡是清除密碼的唯一方法。詳細(xì)步驟如下：
S7-1200 CPU 上電后，會(huì)將存儲(chǔ)卡中的程序復(fù)制到內(nèi)部的 FLASH 寄存器中，即執(zhí)行清除密碼操作。
客 戶也可以用相同的方法插入一張全新的或者空白的存儲(chǔ)卡到 S7-1200 CPU，設(shè)備上電后，S7-1200 CPU 會(huì)將內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)的程序轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)卡中，拔下存儲(chǔ)卡后，S7-1200 CPU 內(nèi)部將不在有用戶程序，即實(shí)現(xiàn)了清除密碼。存儲(chǔ)卡中的內(nèi)容可以使用讀卡器清除。
注意: 不要格式化存儲(chǔ)卡。
6 使用24M存儲(chǔ)卡更新 S7-1200 CPU 的固件版本
S7-1200 的固件版本可以從西門子官方網(wǎng)站下載: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en.。用戶可以使用西門子網(wǎng)站右上方的搜索引擎在“Download”分類中搜索“S7-1200 firmware”。
注意
更新 CPU 的固件版本具體步驟如下：
西門子S7-1200 PLC在當(dāng)前的市場(chǎng)中有著廣泛的應(yīng)用，作為常與變頻器共同使用的PLC，其與西門子MM440 變頻器的USS通信一直在市場(chǎng)上有著非常廣泛的應(yīng)用。本文將主要介紹如何使用USS通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)S7-1200與MM440變頻器的通信。
1. USS通信介紹
1.1. USS協(xié)議特點(diǎn)
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動(dòng)裝置開發(fā)的通信協(xié)議。USS 協(xié)議的基本特點(diǎn)如下：
? 支持多點(diǎn)通信（因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）
? 采用單主站的“主－從”訪問機(jī)制
? 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)（最多 31 個(gè)從站）
? 簡單可靠的報(bào)文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效
? 容易實(shí)現(xiàn)，成本較低
USS 的工作機(jī)制是，通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個(gè)從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否以及如何響應(yīng)。從站永遠(yuǎn)不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時(shí)應(yīng)答：
-- 接收到的主站報(bào)文沒有錯(cuò)誤，并且
-- 本從站在接收到主站報(bào)文中被尋址
上述條件不滿足，或者主站發(fā)出的是廣播報(bào)文，從站不會(huì)做任何響應(yīng)。對(duì)于主站來說，從站必須在接收到主站報(bào)文之后的一定時(shí)間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯(cuò)。
USS 的字符傳輸格式符合 UART 規(guī)范，即使用串行異步傳輸方式。USS 在串行數(shù)據(jù)總線上的字符傳輸幀為 11 位長度，如表1所示：
表1：USS字符幀
USS 協(xié)議的報(bào)文簡潔可靠，高效靈活。報(bào)文由一連串的字符組成，協(xié)議中定義了它們的特
定功能，表2所示：
表2：USS報(bào)文結(jié)構(gòu)
每小格代表一個(gè)字符（字節(jié)）。其中：
STX： 起始字符，總是 02 h
LGE： 報(bào)文長度
ADR：從站地址及報(bào)文類型
BCC： BCC 校驗(yàn)符
凈數(shù)據(jù)區(qū)由 PKW 區(qū)和 PZD 區(qū)組成，如表3所示：
表3：USS凈數(shù)據(jù)區(qū)
PKW： 此區(qū)域用于讀寫參數(shù)值、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本，并可修改和報(bào)告參數(shù)的改變 。其中：
PZD： 此區(qū)域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數(shù)據(jù)?？刂茀?shù)按設(shè)定好的固定格式在主、從站之間對(duì)應(yīng)往返。如：
根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動(dòng)裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是固定的，它們可以靈活改變以適應(yīng)具體的需要。但是，在用于與控制器通信的自動(dòng)控制任務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都要按相同的設(shè)定工作，并且在整個(gè)工作過程中不能隨意改變。
注意：
對(duì)于不同的驅(qū)動(dòng)裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長度可以按一定規(guī)律定義。 一旦確定就不能在運(yùn)行中隨意改變 ；
PKW 可以訪問所有對(duì) USS 通信開放的參數(shù)；而 PZD 僅能訪問特定的控制和過程數(shù)據(jù)；
PKW 在許多驅(qū)動(dòng)裝置中是作為后臺(tái)任務(wù)處理，因此 PZD 的實(shí)時(shí)性要比 PKW 好。
1.2. S7-1200 USS通信簡介
CM 1241 RS485 模塊通過 RS485 端口與MM440進(jìn)行通信。 可使用 USS 庫控制MM440和讀/寫MM440參數(shù)。該庫提供 1 個(gè) FB 和 3 個(gè) FC 來支持 USS 協(xié)議。 每個(gè) CM1241 RS485 通信模塊最多支持 16 個(gè)MM440。連接到一個(gè) CM 1241 RS485 的所有MM440（最多 16 個(gè)）是同一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分。連接到另一 CM 1241 RS485 的所有MM440是另一 USS 網(wǎng)絡(luò)的一部分。 因?yàn)?S7-1200最多支持三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備，所以用戶最多可建立三個(gè) USS 網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多 16 個(gè)MM440，總共支持 48 個(gè) USS MM440。各 USS 網(wǎng)絡(luò)使用各自唯一的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行管理（使用三個(gè) CM 1241 RS485 設(shè)備建立三個(gè) USS網(wǎng)絡(luò)需要三個(gè)數(shù)據(jù)塊）。 同一USS 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的所有指令必須共享該數(shù)據(jù)塊。 這包括用于控制網(wǎng)絡(luò)上所有MM440的 USS_DRV、USS_PORT、USS_RPM 和USS_WPM 指令。
2. 硬件需求及接線
2.1. 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(xié)議通過通信模塊CM1241 RS485來實(shí)現(xiàn)S7-1200與MM440變頻器的通信。
本例中使用的PLC硬件為：
1） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
2) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
3) CSM 1277 ( 6GK7 277 -1AA00 - 0AA0)
本例中使用的MM440變頻器硬件為：
1） MM440 （ 6SE6440 - 2AB11 - 2AA1 ）
2） MICROMASTER 4 ENCODER MODULE （ 6SE6400 - 0EN00 - 0AA0 ）
3） SIEMENS MOTOR （ 1LA7060 - 4AB10 - Z ）
4） USS 通信電纜 ( 6XV1830 - 0EH10 )
2.2. 接線
建議使用西門子的網(wǎng)絡(luò)插頭和PROFIBUS電纜。在 S7-1200 CPU 通信口上使用西門子網(wǎng)絡(luò)插頭。
PROFIBUS 電纜的紅色導(dǎo)線B 即 RS 485 信號(hào) +，此信號(hào)應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 P+；綠色導(dǎo)線A 即 RS 485 信號(hào) -，此信號(hào)應(yīng)當(dāng)連接到 MM 440 通信端口的 N-。
圖1： MM440接線端子 表4：MM440端子定義
因?yàn)镸M 440 通信口是端子連接，所以 PROFIBUS 電纜不需要網(wǎng)絡(luò)插頭，而是剝出線頭直接壓在端子上。如果還要連接下一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，則兩條電纜的同色芯線可以壓在同一個(gè)端子內(nèi)。PROFIBUS 電纜的紅色芯線應(yīng)當(dāng)壓入端子 29；綠色芯線應(yīng)當(dāng)連接到端子 30，如圖1、表4所示。完整接線圖如圖2所示。
圖2： S7-1200與MM440接線圖
a. 屏蔽/保護(hù)接地母排，或可靠的多點(diǎn)接地。此連接對(duì)抑制干擾有重要意義。
b. PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)插頭，內(nèi)置偏置和終端電阻。
c. MM 440 端的偏置和終端電阻。
d. 通信口的等電位連接?？梢员Ｗo(hù)通信口不致因共模電壓差損壞或通信中斷。
e. 雙絞屏蔽電纜（PROFIBUS）電纜，因是高速通信，電纜的屏蔽層須雙端接地（接 PE）。
注意，以下幾點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能有極為重要的影響。幾乎所有網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量方面的問題都與未考慮到下列事項(xiàng)有關(guān)：
? 偏置電阻用于在復(fù)雜的環(huán)境下確保通信線上的電平在總線未被驅(qū)動(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定；終端電阻用于吸收網(wǎng)絡(luò)上的反射信號(hào)。一個(gè)完善的總線型網(wǎng)絡(luò)必須在兩端接偏置和終端電阻。
? 通信口 M 的等電位連接建議單獨(dú)采用較粗的導(dǎo)線 ，而不要使用 PROFIBUS 的屏蔽層，因?yàn)榇诉B接上可能有較大的電流，以致通信中斷。
? PROFIBUS 電纜的屏蔽層要盡量大面積接 PE。一個(gè)實(shí)用的做法是在靠近插頭、接線端子處環(huán)剝外皮，用壓箍將裸露的屏蔽層壓緊在 PE 接地體上（如 PE 母排或良好接地的裸露金屬安裝板）。
? 通信線與動(dòng)力線分開布線；緊貼金屬板安裝也能改善抗干擾能力。驅(qū)動(dòng)裝置的輸入/輸出端要盡量采用濾波裝置，并使用屏蔽電纜。
? 在 MM 440 的包裝內(nèi)提供了終端偏置電阻元件，接線時(shí)可按說明書直接壓在端子上。如果可能，可采用熱縮管將此元件包裹，并適當(dāng)固定。
3. 組態(tài)
我們通過下述的實(shí)際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和MM440變頻器的USS通信。
3.1. PLC 硬件組態(tài)
首先在Step7 Basic V10.5中建立一個(gè)項(xiàng)目，如圖3所示。
圖3： 新建S7 1200項(xiàng)目
在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模塊CM1241 RS485模塊，如圖4所示：
圖4： S7 1200硬件配置
在CPU的屬性中，設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址，建立PG與PLC的連接，如圖5所示。
圖5： S7 1200 IP地址的設(shè)置
3.2. MM440參數(shù)設(shè)置
我們假定已經(jīng)完成了驅(qū)動(dòng)裝置的基本參數(shù)設(shè)置和調(diào)試（如電機(jī)參數(shù)辨識(shí)等等），以下只涉及與 S7-1200 控制器連接相關(guān)的參數(shù)。
MM 440 的參數(shù)分為幾個(gè)訪問級(jí)別，以便于過濾不需要查看的部分。 與 S7-1200 連接時(shí)，需要設(shè)置的主要有“控制源”和“設(shè)定源”兩組參數(shù)。要設(shè)置此類參數(shù)，需要“專家”參數(shù)訪問級(jí)別，即首先需要把 P0003 參數(shù)設(shè)置為 3。
控制源參數(shù)設(shè)置：
控制命令控制驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)、停止、正/反轉(zhuǎn)等功能?？刂圃磪?shù)設(shè)置決定了驅(qū)動(dòng)裝置從何種途徑接受控制信號(hào)，如表5所示。
表5：控制源由參數(shù) P0700 設(shè)置
此參數(shù)有分組，在此僅設(shè)第一組，即 P0700[0]。
設(shè)定源控制參數(shù)：
設(shè)定值控制驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速/頻率等功能。設(shè)定源參數(shù)決定了驅(qū)動(dòng)裝置從哪里接受設(shè)定值（即給定），如表6所示。
表6：設(shè)定源由參數(shù) P1000 設(shè)置
此參數(shù)有分組，在此僅設(shè)第一組，即 P1000[0]。
控制源和設(shè)定源之間可以自由組合，根據(jù)工藝要求可以靈活選用。我們以控制源和設(shè)定源都來自 COM Link 上的 USS 通信為例，簡介 USS 通信的參數(shù)設(shè)置。
主要參數(shù)有：
1. P0700： 設(shè)置 P0700[0] = 5，即控制源來自 COM Link 上的 USS 通信；
2. P1000： 設(shè)置 P1000[0] = 5，即設(shè)定源來自 COM Link 上的 USS 通信；
3. P2009： 決定是否對(duì) COM Link 上的 USS 通信設(shè)定值規(guī)格化，即設(shè)定值將是運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的百分比形式，還是絕對(duì)頻率值。為0，不規(guī)格化 USS 通信設(shè)定值，即設(shè)定為MM440中的頻率設(shè)定范圍的百分比形式；為1，對(duì) USS 通信設(shè)定值進(jìn)行規(guī)格化，即設(shè)定值為絕對(duì)的頻率數(shù)值；
4. P2010： 設(shè)置 COM Link 上的 USS 通信速率。根據(jù) S7-1200 通信口的限制，支持的通信波特率如表7所示。
| 4 | 2400 bit/s |
| 5 | 4800 bit/s |
| 6 | 9600 bit/s |
| 7 | 19200 bit/s |
| 8 | 38400 bit/s |
| 9 | 57600 bit/s |
| 12 | 115200 bit/s |
表7：通信波特率
5. P2011： 設(shè)置 P2011[0] = 0 至 31，即驅(qū)動(dòng)裝置 COM Link 上的 USS 通信口在網(wǎng)絡(luò)上的從站地址；
6. P2012： 設(shè)置 P2012[0] = 2，即 USS PZD 區(qū)長度為 2 個(gè)字長；
7. P2013： 設(shè)置 P2013[0] = 4；
8. P2014： 設(shè)置 P2014[0] = 0 至 65535，即 COM Link 上的 USS 通信控制信號(hào)中斷超時(shí)時(shí)間，單位為 ms；如設(shè)置為 0，則不進(jìn)行此端口上的超時(shí)檢查；
9. P0971： 設(shè)置 P0971 = 1，上述參數(shù)將保存入MM 440 的 EEPROM 中。
4. USS通信原理與編程的實(shí)現(xiàn)
4.1 S7 1200 PLC與MM440 通過USS通信的基本原理
S7 1200提供了專用的USS庫進(jìn)行USS通信，如圖6所示：
圖6：S7 1200 專用的USS庫
USS_DRV功能塊通過USS_DRV_DB數(shù)據(jù)塊實(shí)現(xiàn)與USS_PORT功能塊的數(shù)據(jù)接收與傳送，而USS_PORT功能塊是S7-1200 PLC CM1241 RS485模塊與MM440之間的通信接口。USS_RPM功能塊和USS_WPM功能塊與MM440的通信與USS_DRV功能塊的通信方式是相同的。如圖7所示。
圖7：通信結(jié)構(gòu)圖
4.2. 功能塊使用介紹
USS_DRV 功能塊是S7-1200 USS通信的主體功能塊，接受MM440的信息和控制MM440的指令都是通過這個(gè)功能快來完成的。必須在主 OB中調(diào)用。
USS_PORT功能塊是S7-1200與MM440進(jìn)行USS通信的接口，主要設(shè)置通信的接口參數(shù)?？稍谥鱋B或中斷OB中調(diào)用。
USS_RPM功能塊是通過USS通信讀取MM440的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用。
USS_WPM功能塊是通過USS通信設(shè)置MM440的參數(shù)。必須在主 OB中調(diào)用。
4.3. S7 1200 PLC進(jìn)行USS通信的編程
4.3.1. USS_DRV功能塊的編程
USS_DRV功能塊的編程如圖8所示。
圖8： USS_DRV功能塊的編程
USS_DRV功能塊用來與MM440進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，從而讀取MM440的狀態(tài)以及控制MM440的運(yùn)行。每個(gè)MM440使用唯一的一個(gè)USS_DRV功能塊，但是同一個(gè)CM1241 RS485模塊的USS網(wǎng)絡(luò)的所有MM440（最多16個(gè)）都使用同一個(gè)USS_DRV_DB。
| USS_DRV_DB： 指定MM440進(jìn)行USS通信的數(shù)據(jù)塊。 | |||||
| RUN： 指定DB塊的MM440啟動(dòng)指令。 | |||||
| OFF2： 緊急停止，自由停車。 該位為0時(shí)停車。 | |||||
| OFF3： 快速停車，帶制動(dòng)停車。該位為0時(shí)停車。 | |||||
| F_ACK： MM440故障確認(rèn)。 | |||||
| DIR ： MM440控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 | |||||
| SPEED_SP： MM440的速度設(shè)定值。 | |||||
| NDR： 新數(shù)據(jù)就緒。 | |||||
| ERROR： 程序輸出錯(cuò)誤。 | |||||
| RUN_EN： MM440運(yùn)行狀態(tài)指示。 | |||||
| D_DIR： MM440運(yùn)行方向狀態(tài)指示。 | |||||
| INHIBIT： MM440是否被禁止的狀態(tài)指示。 | |||||
| FAULT： MM440故障。 | |||||
| SPEED： MM440的反饋的實(shí)際速度值。 | |||||
| DRIVE： MM440的USS站地址。MM440參數(shù)P2011設(shè)置。 | |||||
| PZD_LEN： PZD數(shù)據(jù)的字?jǐn)?shù)，有效值2，4，6或8個(gè)字。MM440參數(shù)P2012設(shè)置。 | |||||
4.3.2. USS通信接口參數(shù)功能塊的編程
USS通信接口參數(shù)功能塊的編程如圖9所示。
圖9： USS通信接口參數(shù)功能塊的編程
USS_PORT功能塊用來處理USS網(wǎng)絡(luò)上的通信，它是S71200 CPU與MM440的通信接口。每個(gè)CM1241 RS485模塊有且必須有一個(gè)USS_PORT功能塊。
PORT： 通信模塊標(biāo)識(shí)符：在默認(rèn)變量表的“常量”(Constants) 選項(xiàng)卡內(nèi)引用的常量。
BAUD： 指的是和MM440進(jìn)行通行的速率。 MM440的參數(shù)P2010種進(jìn)行設(shè)置。
USS_DB： 引用在用戶程序中放置 USS_DRV 指令時(shí)創(chuàng)建和初始化的背景數(shù)據(jù)塊。
ERROR： 輸出錯(cuò)誤。
STATUS：掃描或初始化的狀態(tài)。
USS_PORT 功能通過RS485通信模塊處理 CPU 和變頻器之間的實(shí)際通信。 每次調(diào)用此功能可處理與一個(gè)變頻器的一次通信。 用戶程序必須盡快調(diào)用此功能以防止與變頻器通信超時(shí)。 可在主 OB 或任何中斷 OB 中調(diào)用此功能。通常從循環(huán)中斷 OB 調(diào)用USS_PORT 以防止變頻器超時(shí)以及使 USS_DRV 調(diào)用的 USS 數(shù)據(jù)保持最新。
S7-1200 PLC與MM440的通信是與它本身的掃描周期不同步的，在完成一次與MM440的通信事件之前，S7-1200通常完成了多個(gè)掃描。
USS_PORT通信的時(shí)間間隔是S7-1200與MM440通信所需要的時(shí)間，不同的通信波特率對(duì)應(yīng)的不同的USS_PORT通信間隔時(shí)間。表8列出了不同的波特率對(duì)應(yīng)的USS_PORT最小通信間隔時(shí)間。
表8：不同的波特率對(duì)應(yīng)的USS_PORT最小通信間隔時(shí)間
USS_PORT在發(fā)生通信錯(cuò)誤時(shí)，通常進(jìn)行3次嘗試來完成通信事件，那么S7-1200與MM440通信的時(shí)間就是USS_PORT發(fā)生通信超時(shí)的時(shí)間間隔。例如：如果通信波特率是9600，那么USS_PORT與MM440通信的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)大于最小的調(diào)用時(shí)間間隔，即大于116.3毫秒而小于349毫秒。S7-1200 USS 協(xié)議庫默認(rèn)的通信錯(cuò)誤超時(shí)嘗試次數(shù)是2次。
基于以上的USS_PORT通信時(shí)間的處理，建議在循環(huán)中斷OB塊中調(diào)用USS_PORT通信功能塊。在建立循環(huán)中斷OB塊時(shí)，我們可以設(shè)置循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間，以滿足通信的要求。循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置如圖10所示：
圖10：循環(huán)中斷OB塊的掃描時(shí)間的設(shè)置
4.3.3. USS_RPM功能塊的編程
USS_RPM功能塊的編程 如圖11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MM440讀取參數(shù)。
| REQ： 讀取參數(shù)請(qǐng)求。 | |||
| DRIVE： MM440的USS站地址。 | |||
| PARAM： MM440的參數(shù)代碼。 | |||
| INDEX： MM440的參數(shù)索引代碼 | |||
| USS_DB：指定MM440進(jìn)行USS通信的數(shù)據(jù)塊。 | |||
| DONE： 讀取參數(shù)完成。 | |||
| ERROR： 讀取參數(shù)錯(cuò)誤。 | |||
| STATUS：讀取參數(shù)狀態(tài)代碼。 | |||
| VALUE： 所讀取的參數(shù)的值。 | |||
注意：進(jìn)行讀取參數(shù)功能塊編程時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型一定要正確對(duì)應(yīng)。
4.3.4. USS_WPM功能塊的編程
USS_WPM功能塊的編程如圖12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(shè)置MM440的參數(shù)。
| REQ： 寫參數(shù)請(qǐng)求。 | |||
| DRIVE： MM440的USS站地址。 | |||
| PARAM： MM440的參數(shù)代碼。 | |||
| INDEX： MM440的參數(shù)索引代碼。 | |||
| EEPROM：把參數(shù)存儲(chǔ)到MM440的EEPROM。 | |||
| VALUE： 設(shè)置參數(shù)的值。 | |||
| USS_DB：指定MM440進(jìn)行USS通信的數(shù)據(jù)塊。 | |||
| DONE： 讀取參數(shù)完成。 | |||
| ERROR： 讀取參數(shù)錯(cuò)誤狀態(tài)。 | |||
注意：對(duì)寫入?yún)?shù)功能塊編程時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型一定要正確對(duì)應(yīng)。
4.3.5. 常見錯(cuò)誤
如果讀寫同時(shí)使能，則報(bào)錯(cuò)818A：參數(shù)請(qǐng)求通道正在被本變頻器的另一請(qǐng)求占用。如圖13所示。
圖13：讀寫同時(shí)使能報(bào)錯(cuò)
如果通信斷開，則PORT報(bào)錯(cuò)818B，如圖14所示。
圖14：通信斷開報(bào)錯(cuò)
如果速度設(shè)定值不正確，則報(bào)錯(cuò)8186，如圖15所示。
圖15：速度設(shè)定值錯(cuò)誤
關(guān)鍵詞
USS 協(xié)議，S7-1200，MM440，變頻器
1. 概述
在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，很多儀表和設(shè)備僅支持Modbus RTU的通訊協(xié)議，第三方儀表可以做Modbus主站或從站，西門子的通訊模塊CP341 / CP441-2 通過Dongle（硬件狗）可以擴(kuò)展該協(xié)議，S7-200 集成的口可以支持自由口通訊，通過指令庫也可以方便的實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通訊。本文以S7-200作為Modbus 主站，CP341作為Modbus 從站，實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通訊，闡述兩者在通訊方面的設(shè)置和注意事項(xiàng)。
2. 軟件環(huán)境
2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于編寫 S7-300/400程序，此軟件需要從西門子購買，本文檔中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的軟件編寫。
2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通訊模板的驅(qū)動(dòng)程序，安裝此驅(qū)動(dòng)后才能對(duì)PtP模板進(jìn)行參數(shù)配置，并在Step7中集成通訊編程需要使用的功能塊。此驅(qū)動(dòng)隨購買模板一起提供，也可以從以下的鏈接下載：27013524
2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus從站時(shí)，需要安裝此驅(qū)動(dòng)協(xié)議，但安裝之前必須先安裝PtP Driver，此驅(qū)動(dòng)可以在購買Modbus Dongle時(shí)選擇購買，也可以從以下的鏈接下載：27774276
2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200編程的軟件，本文檔中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的軟件編寫。此軟件可以從西門子下載中心免費(fèi)下載，也可以從以下的鏈接下載。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 網(wǎng)站 自動(dòng)化系統(tǒng)>>S7-200>>軟件，文檔編號(hào)S0002。
2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200實(shí)現(xiàn)Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令庫，要使用西門子的標(biāo)準(zhǔn)指令庫，必須先安裝指令庫的軟件包 Instruction Library，安裝后，可以在Step 7-Micro/WIN軟件的庫中找到Modbus相關(guān)的指令，該軟件包可以從以下的鏈接下載。http://www.ad.siemens.com.cn/download 網(wǎng)站 自動(dòng)化系統(tǒng)>>S7-200>>軟件，文檔編號(hào)S0010。
3. 硬件列表和接線
3.1 硬件列表
| S7-300從站 | CPU315-2DP | 6ES7 315-2AG10-0AB0 |
| CP341 RS422/485 | 6ES7 341-1CH01-0AE0 | |
| Dongle | 6ES7 870-1AB01-0YA0 | |
| PC 適配器（USB） | 6ES7 972-0CB20-0XA0 | |
| S7-200主站 | CPU 224XP | 6ES7 214-2BD23-0XB0 |
表1 硬件設(shè)備
3.2 硬件接線
3.2.1 接口定義
S7-200的通訊口為RS485物理口（9針口），CP341是RS422/485的接口類型（15針口），兩種設(shè)備的接口引腳的示意圖如下所示，更詳細(xì)的信息可以參考CP341及S7-200通信接口的手冊(cè)。
圖1 S7-200 CPU通信口引腳定義
圖2 S7-300 CP341 RS422/485 通訊口引腳定義
3.2.2 接線示意圖
圖3 硬件結(jié)構(gòu)和接線示意圖
4. 組態(tài)設(shè)置和編程
4.1 S7-200做Modbus主站的設(shè)置
S7-200 CPU上的通信口在電氣上是標(biāo)準(zhǔn)的RS-485半雙工串行通信口，此串行字符通信的格式：1個(gè)起始位；7/8位數(shù)據(jù)位；1位奇/偶/無校驗(yàn)；1停止位。通信波特率可以設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合這些格式的串行通訊設(shè)備可以和S7-200進(jìn)行自由口通訊，Modbus RTU指令庫就是使用自由口編程實(shí)現(xiàn)的。
4.1.1 Modbus RTU主站庫
使用Modbus 主站指令庫時(shí)需要注意的幾點(diǎn)：
圖4 庫存儲(chǔ)區(qū)設(shè)置
| Modbus 地址 | 讀 / 寫 | Modbus 從站須支持的功能 |
| 00001~09999 | 讀 | 功能1：讀輸出點(diǎn) |
| 數(shù)字量輸出 | 寫 | 功能5：寫單個(gè)輸出點(diǎn) |
| 功能15：寫多個(gè)輸出點(diǎn) | ||
| 10001~19999 | 讀 | 功能2：讀輸入點(diǎn) |
| 數(shù)字量輸入 | ||
| 30001~39999 | 讀 | 功能4：讀輸入寄存器 |
| 輸入寄存器 | ||
| 40001~49999 | 讀 | 功能3：讀保持寄存器 |
| 保持寄存器 | 寫 | 功能6：寫單個(gè)寄存器 |
| 功能16：寫多個(gè)寄存器 |
表2需要從站支持的功能
4.1.2 S7-200 Modbus主站編程
編程時(shí)，使用SM0.0調(diào)用MBUS_CTRL完成主站的參數(shù)初始化，詳細(xì)見下表，參數(shù)的說明也可以從子程序的局部變量表中找到。
圖5 Modbus RTU 主站初始化
圖中各參數(shù)含義如下
| 編號(hào) | 符號(hào)/含義 | 說 明 |
| a | EN / 使能 | 必須保證每一掃描周期都被使能（使用SM0.0）。 |
| b | Mode / 模式 | 為1時(shí)使能為Modbus協(xié)議；為0時(shí)恢復(fù)為PPI協(xié)議。 |
| c | Baud / 波特率 | 支持的通訊波特率為1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。 |
| d | Parity / 校驗(yàn) | 校驗(yàn)方式選擇：0＝無校驗(yàn)；1＝奇校驗(yàn)，2＝偶校驗(yàn)。 |
| e | 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，允許設(shè)置的范圍為1-32767。這個(gè)值必須設(shè)置足夠大以保證從站有時(shí)間響應(yīng)。 |
| f | Done / 完成位 | 初始化完成，此位會(huì)自動(dòng)置1。 |
| g | Error / 錯(cuò)誤位 | 初始化錯(cuò)誤代碼。 |
表3
調(diào)用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送一個(gè)Modbus 請(qǐng)求。
圖6 調(diào)用Modbus RTU 主站讀寫子程序
圖中各參數(shù)含義如下
| 編號(hào) | 符號(hào)/含義 | 說 明 |
| a | EN / 使能 | 同一時(shí)刻只能有一個(gè)讀寫功能使能。 |
| b | First / 讀寫請(qǐng)求位 | 每一個(gè)新的讀寫請(qǐng)求必須使用脈沖觸發(fā)。 |
| c | Slave / 從站地址 | 可選擇的范圍1–247。 |
| d | RW / 讀寫操作位 | 0＝讀， 1＝寫。 |
| e | Addr / 讀寫從站的數(shù)據(jù)地址 | 選擇讀寫的數(shù)據(jù)類型： |
| 00001 至 0xxxx - 開關(guān)量輸出 | ||
| 10001 至 1xxxx - 開關(guān)量輸入 | ||
| 30001 至 3xxxx - 模擬量輸入 | ||
| 40001 至 4xxxx - 保持寄存器。 | ||
| f | Count / 數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù) | 通訊的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)（位或字的個(gè)數(shù)）。 |
| g | DaptPtr / 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； |
| 如果是寫指令，要寫出的數(shù)據(jù)放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)中。 | ||
| h | Done / 完成位 | 讀寫功能完成位。 |
| i | Error / 錯(cuò)誤代碼 | 只有在Done位為1時(shí)，錯(cuò)誤代碼才有效。 |
表4
從上圖中可見，S7-200作為Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校驗(yàn)，連接從站的站地址是3，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)為VB2000開始的區(qū)域。
4.2 CP341 做Modbus 從站的硬件組態(tài)
4.2.1 硬件組態(tài)
圖7 S7-300側(cè)硬件組態(tài)
4.2.2 設(shè)置Modbus參數(shù)
圖8 消息楨字符結(jié)構(gòu)
按照上述操作設(shè)置參數(shù)，從上圖可以看出，本例中的傳輸波特率9.6Kb/s，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)位，1位停止位，從站站地址是3，主從通訊設(shè)備的字符幀格式和波特率等參數(shù)設(shè)置需要一致。
圖9 RS422/485 接口組態(tài)
RS422/485接口只能一個(gè)有效，接口的選擇只需要組態(tài)而不需要在硬件上短接。
4.2.3 Modbus驅(qū)動(dòng)的下載
當(dāng)配置好Modbus通信的參數(shù)后，保存前需要向CP341下載Modbus Slave的驅(qū)動(dòng)，一旦下載完成后無需再次下載。
需要注意的是，在下載驅(qū)動(dòng)時(shí)（可以在無Dongle情況下下載），需要將CPU停機(jī)，然后下載，操作過程如下所示。
圖10 下載Dongle時(shí)，需要CPU停機(jī)
圖11 從站驅(qū)動(dòng)下載后結(jié)果
4.2.4 CP341做Modbus從站的編程
從Step7 軟件下的EXAMPLE目錄中，找到項(xiàng)目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的項(xiàng)目，打開，然后將Modbus通訊模塊FB80傳遞到用戶項(xiàng)目中，打開路徑如下所示。
圖12 Modbus Slave 例程打開路徑
OB1中調(diào)用FB80編程如下：
圖13 FB80程序塊調(diào)用
CP卡初始化正常后，CP_START，CP_START_FM和CP_START_OK為1信號(hào)，否則CP_START_ERROR為1，同時(shí)可以從ERROR_NR察看錯(cuò)誤信息，也可以在硬件組態(tài)中在線后的CP341的診斷緩沖區(qū)察看詳細(xì)的錯(cuò)誤信息，錯(cuò)誤信息對(duì)照和處理方式可以參考
《S7-300以用于PtP CP Modbus 協(xié)議RTU格式S7的可裝載驅(qū)動(dòng)程序?yàn)閺恼尽返氖謨?cè)。
FB80的各參數(shù)含義如下
| LADDR | 硬件組態(tài)中CP341的起始邏輯地址，本例中為256 |
| START_TIMER | 初始化超時(shí)定時(shí)器，本例中為T120 |
| START_TIME | 初始化定時(shí)器時(shí)間，本例中為5S |
| OB_MASK | I/O訪問錯(cuò)誤屏蔽位，本例中為True（I/O訪問錯(cuò)誤已屏蔽） |
| CP_START | FB初始化使能位，本例中為M0.0 |
| CP_START_FM | CP_START 初始化的上升沿位，本例中為M0.1 |
| CP_NDR | 從CP卡寫操作位，本例中為m0.2 |
| CP_START_OK | 初始化完成且無錯(cuò)誤，本例中為M0.3 |
| CP_START_ERROR | 初始化完成，但有錯(cuò)誤，本例中為M0.4 |
| ERROR_NR | 錯(cuò)誤號(hào)，本例中為MW2 |
| ERROR_INFO | 錯(cuò)誤信息，本例中為MW4 |
表5
5. 通訊測(cè)試
Modbus RTU格式通信協(xié)議是以主從的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，在傳輸?shù)倪^程中主站是主動(dòng)方，即主站發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文到從站，從站返回響應(yīng)報(bào)文。Modbus 系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換是通過功能碼來控制的，以下對(duì)現(xiàn)場(chǎng)常用的功能碼進(jìn)行分類測(cè)試，關(guān)于功能碼的詳細(xì)信息請(qǐng)參考手冊(cè)。
5.1 FC01/05/15功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
圖14 FC01/05/15 參數(shù)組態(tài)界面
FC01、FC05、FC15對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為位輸出，數(shù)據(jù)的傳遞以位為單位，可以讀寫操作，用戶地址區(qū)為0xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址（地址區(qū)不能沖突），右邊對(duì)應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)。例如左邊信息傳遞地址從0 ~ 7對(duì)應(yīng)用戶地址區(qū)為00001 ~ 00008，對(duì)應(yīng)S7-300的M10.0 ~ M10.7，并且以此為例說明FC01功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
圖15 功能碼FC01使用
S7-200主站，用功能碼FC01讀取從站8點(diǎn)數(shù)字量輸出，接收的數(shù)據(jù)存放在VB2000開始的區(qū)域，測(cè)試截圖結(jié)果如下。
圖16 FC01功能碼數(shù)據(jù)交換
5.2 FC02功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
圖17 FC02 參數(shù)組態(tài)界面
FC02對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為位輸出，數(shù)據(jù)的傳遞以位為單位，只讀操作，用戶地址區(qū)為1xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始，如上圖，左邊為信息傳遞地址（地址區(qū)不能沖突），右邊對(duì)應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)。例如左邊信息傳遞地址從0 ~ 7對(duì)應(yīng)用戶地址區(qū)為10001 ~ 10008，對(duì)應(yīng)S7-300的M20.0 ~ M20.7，并且以此為例說明FC02功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
圖18 功能碼FC02使用
S7-200主站，用功能碼FC02讀取從站8點(diǎn)數(shù)字量輸入，接收的數(shù)據(jù)存放在VB2000開始的區(qū)域，測(cè)試截圖結(jié)果如下。
圖19 FC02功能碼數(shù)據(jù)交換
5.3 FC03/06/16 功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
圖20 FC03/06/16參數(shù)組態(tài)界面
FC03/06/16 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為寄存器，數(shù)據(jù)的傳遞以字為單位，可以讀寫操作，用戶地址區(qū)為4xxxx，Modbus地址在信息傳遞中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址，右邊對(duì)應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)，左邊傳輸?shù)刂凡豢筛?，右邊只?duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。例如用戶地址
區(qū)為40001 ~ 40004，對(duì)應(yīng)S7-300數(shù)據(jù)區(qū)為DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此為例說明
FC03功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
圖21功能碼FC03使用
S7-200主站，用功能碼FC03讀取從站4個(gè)字寄存器，接收的數(shù)據(jù)存放在VB2000開始的區(qū)域，測(cè)試截圖結(jié)果如下。
圖22 FC03功能碼數(shù)據(jù)交換
5.4 FC04 功能碼
CP341從站的通訊區(qū)域配置
圖23 FC04參數(shù)組態(tài)界面
FC04對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)為寄存器輸入，數(shù)據(jù)的傳遞也以字為單位，只讀操作，用戶地址區(qū)3xxxx，Modbus地址在信息傳送中從0開始。如上圖，左邊為信息傳遞地址，右邊對(duì)應(yīng)的是S7-300的數(shù)據(jù)區(qū)，左邊傳輸?shù)刂凡豢筛?，右邊只?duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。例如用戶地址區(qū)為30001 ~ 30004，對(duì)應(yīng)S7-300數(shù)據(jù)區(qū)為DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此為例說明FC04功能碼的通訊。
S7-200主站程序調(diào)用
圖24功能碼FC04使用
S7-200主站，用功能碼FC04讀取從站4個(gè)字輸入寄存器，接收的數(shù)據(jù)存放在VB2000開始的區(qū)域，測(cè)試截圖結(jié)果如下。
圖25 FC04功能碼數(shù)據(jù)交換
5.5 Limits 欄
圖26 Limits 參數(shù)組態(tài)界面
對(duì)于寫功能碼FC05、06、15、16，可以禁用或限制訪問相關(guān)S7-300存儲(chǔ)區(qū)，即使用這些功能碼時(shí)，S7-300存儲(chǔ)區(qū)需要在設(shè)定的最小和最大的范圍之間，如果訪問的區(qū)域超出這個(gè)范圍，則訪問會(huì)被拒絕，同時(shí)輸出報(bào)錯(cuò)誤信息。
6. 總結(jié)
本文檔以S7-200為主站和CP341為從站簡單介紹了Modbus RTU通訊，關(guān)于通訊的組態(tài)設(shè)置，編程以及常用功能碼的使用，其具體的使用可以作為西門子串行通訊模塊與第三方的儀表、設(shè)備等進(jìn)行串行通信的參考。
7. 相關(guān)參考資料
關(guān)于西門子串行通信應(yīng)用的文檔可以參考相關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)，或登錄下載中心網(wǎng)站http://www.ad.siemens.com.cn/download/ ， 搜索下載如下文檔：
A0006：串口通訊模塊的信息與使用
A0081：CP340/341/440/441通訊及編程
A0336：CP341 Modbus RTU多站點(diǎn)輪詢
A0440：CP340/341基于ASCII驅(qū)動(dòng)協(xié)議的多站點(diǎn)輪詢
A0384：S7-300 CP341作主S7-200作從的Modbus通信
關(guān)鍵詞
CP341，Modbus RTU，功能碼，S7-200
問題1：S7-200 CPU內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)類型？
回答：S7-200 CPU內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)分為易失性的RAM存儲(chǔ)區(qū)和永久保持的EEPROM兩種，其中RAM包含CPU工作存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)域中的V數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、T(定時(shí)器)區(qū)和C(計(jì)數(shù)器)區(qū)，EEPROM包含程序存儲(chǔ)區(qū)、V數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的全部和M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的前14個(gè)字節(jié)。
也就是說V區(qū)和MB0-MB13這些區(qū)域都有對(duì)應(yīng)的EEPROM永久保持區(qū)域。
EEPROM的寫操作次數(shù)是有限制的(最少10萬次，典型值為100萬次)，所以請(qǐng)注意只在必要時(shí)才進(jìn)行保存操作。否則，EEPROM可能會(huì)失效，從而引起CPU故障。
EEPROM的寫入次數(shù)如果超過限制之后，該CPU即不能使用了，需要整體更換CPU，不能夠只更換CPU內(nèi)EEPROM，西門子不提供這項(xiàng)服務(wù)。
問題2：S7-200 CPU的存儲(chǔ)卡的作用？
回答：S7-200還提供三種類型的存儲(chǔ)卡用于永久存儲(chǔ)程序，數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)塊，數(shù)據(jù)記錄（歸檔）、配方數(shù)據(jù)，以及一些其他文件等，這些存儲(chǔ)卡不能用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只能通過PLC—存儲(chǔ)卡編程的方法將程序塊/數(shù)據(jù)塊/系統(tǒng)塊的初始設(shè)置存于存儲(chǔ)卡內(nèi)。
存儲(chǔ)卡分為兩種，根據(jù)大小共有三個(gè)型號(hào)。
32K存儲(chǔ)卡：僅用于儲(chǔ)存和傳遞程序、數(shù)據(jù)塊和強(qiáng)制值。32K存儲(chǔ)卡只可以用于向新版（23版）CPU傳遞程序，新版CPU不能向32K存儲(chǔ)卡中寫入任何數(shù)據(jù)。而且32K存儲(chǔ)卡不支持存儲(chǔ)程序以外的其他功能。訂貨號(hào)：6ES7 291-8GE20-0XA0。
64K/256K存儲(chǔ)卡：可用于新版CPU（23版）保存程序、數(shù)據(jù)塊和強(qiáng)制值、配方、數(shù)據(jù)記錄和其他文件（如項(xiàng)目文件、圖片等）。64K/256K新存儲(chǔ)卡只能用于新版CPU（23版）。64K存儲(chǔ)卡訂貨號(hào)： 6ES7 291-8GF23-0XA0；256K存儲(chǔ)卡訂貨號(hào)：6ES7 291-8GH23-0XA0。
為了把存儲(chǔ)卡中的程序送到CPU中，必須先插入存儲(chǔ)卡，然后給CPU上電，程序和數(shù)據(jù)將自動(dòng)復(fù)制到RAM及EEPROM中。
存儲(chǔ)卡的使用完整限制條件，請(qǐng)參考《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》附錄A 技術(shù)規(guī)范—可選卡件一節(jié)。
S7-200的外部存儲(chǔ)卡有哪些功能？
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問題3：S7-200 CPU內(nèi)的程序是否具有掉電保持特性？
回答：S7-200 CPU內(nèi)的程序塊下載時(shí)，會(huì)同時(shí)下載到EEPROM中，也就是說程序下載后，將永久保持。同樣，系統(tǒng)塊和數(shù)據(jù)塊下載時(shí)，也會(huì)同時(shí)下載到EEPROM中。
問題4：S7-200 CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)的掉電保持特性？
回答：S7-200系統(tǒng)手冊(cè)第四章——“PLC基本概念”一章中“理解S7--200如何保存和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)”一節(jié)詳細(xì)介紹了S7-200 CPU內(nèi)數(shù)據(jù)的掉電保持特性，建議用戶仔細(xì)閱讀。
S7-200 CPU內(nèi)的數(shù)據(jù)分為RAM區(qū)和EEPROM區(qū)。
其中，RAM區(qū)數(shù)據(jù)需要CPU內(nèi)置的超級(jí)電容或者外插電池卡才能實(shí)現(xiàn)掉電保持特性。
對(duì)于CPU221和CPU222的內(nèi)置超級(jí)電容，能提供典型值約50小時(shí)的數(shù)據(jù)保持。
對(duì)于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226的內(nèi)置超級(jí)電容，能提供典型值約100小時(shí)的數(shù)據(jù)保持。
超級(jí)電容需要在CPU上電時(shí)充電。為達(dá)到上述指標(biāo)的數(shù)據(jù)保持時(shí)間，需要連續(xù)充電至少24小時(shí)。
當(dāng)該時(shí)間不夠時(shí)，可以購買電池卡，以獲得更長時(shí)間的數(shù)據(jù)保持時(shí)間。
EEPROM區(qū)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)永久保持，不依靠超級(jí)電容或者電池就可以保持?jǐn)?shù)據(jù)。
問題5：S7-200 CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)的工作順序？
回答：S7-200 CPU一上電后，CPU先去檢查RAM區(qū)域中的數(shù)據(jù)，如果在超級(jí)電容或者電池有電的情況下，數(shù)據(jù)并未丟失，則使用該RAM區(qū)的數(shù)據(jù)；如果超級(jí)電容或者電池沒電了，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，則CPU去讀EEPROM中相應(yīng)的區(qū)域(包含數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)定義內(nèi)容)，如果在EEPROM中存有永久保持的數(shù)據(jù)，則CPU將EEPROM中的數(shù)據(jù)寫回到RAM區(qū)中，再進(jìn)行下面的工作。
如果EEPROM中也沒有對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)了，則該存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)將變成0。
問題6：S7-200 CPU電池卡的使用注意事項(xiàng)？
回答：新版S7-200 CPU電池卡有兩種型號(hào)。
對(duì)于CPU221和CPU222，由于其中沒有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，則對(duì)應(yīng)的為時(shí)鐘電池卡，訂貨號(hào)為：6ES7297--1AA23--0XA0。
對(duì)于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226，電池卡僅提供電池功能，訂貨號(hào)為：6ES7 291--8BA20--0XA0，該款電池卡型號(hào)又叫做BC293。
電池卡的壽命典型值約為200天，當(dāng)插上電池卡后，如果CPU處于工作狀態(tài)或者超級(jí)電容有電的情況下，并不消耗電池卡的電量。當(dāng)電池卡的電量消耗完畢之后，該電池卡就報(bào)廢了。
S7-200電池卡不能充電，使用完畢就不能再用了，只能購買新的電池卡了。
S7-200沒有檢測(cè)電池卡內(nèi)剩余電量的狀態(tài)位和這種功能。
新版S7-200 CPU電池卡不能用于老CPU，即訂貨號(hào)為6ES7xxx-xxx21-0XB0和6ES7xxx-xxx22-0XB0以及更老版本的CPU。
圖1
以上為兩種電池卡以及所在插槽位置。
電池卡的使用完整限制條件，請(qǐng)參考《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》附錄A 技術(shù)規(guī)范—可選卡件一節(jié)。
問題7：S7-200 CPU內(nèi)EEPROM的使用方法？
回答：EEPROM的寫入分為如下幾種情況：
1、MB0—MB13的設(shè)置，只需要在系統(tǒng)塊—斷電數(shù)據(jù)保持中設(shè)置即可。
默認(rèn)情況下，系統(tǒng)塊設(shè)置如下圖藍(lán)框中所示，即MB14—MB31，這些區(qū)域沒有對(duì)應(yīng)的EEPROM區(qū)域，無須考慮EEPROM寫入次數(shù)限制。
圖2
MB0—MB13如果在系統(tǒng)塊中設(shè)置成掉電保持區(qū)域，如圖2紅框中所示，并將系統(tǒng)塊下載到CPU之后，則這14個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)在掉電的瞬間會(huì)將數(shù)值寫入EEPROM中，如果掉電時(shí)間超過超級(jí)電容和電池的保持時(shí)間之后，再上電時(shí)，CPU會(huì)將EEPROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)數(shù)值寫回到RAM中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，實(shí)現(xiàn)永久保持?jǐn)?shù)據(jù)的目的。
注意：實(shí)現(xiàn)該功能一定要將修改過的系統(tǒng)塊下載到CPU中。
2、數(shù)據(jù)塊中定義的數(shù)據(jù)，如圖3所示，當(dāng)下載數(shù)據(jù)塊的時(shí)候，同時(shí)會(huì)將定義的數(shù)據(jù)下載到EEPROM中，這樣，當(dāng)?shù)綦姇r(shí)間超過超級(jí)電容和電池的保持時(shí)間之后，再上電時(shí)，CPU會(huì)將EEPROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)塊中定義的數(shù)據(jù)數(shù)值寫回到RAM中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，實(shí)現(xiàn)永久保持?jǐn)?shù)據(jù)的目的。也就是恢復(fù)成數(shù)據(jù)的初始設(shè)置值。
注意：實(shí)現(xiàn)該功能一定要將定義好數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊下載到CPU中。
圖3
3、使用SMB31和SMW32控制字來實(shí)現(xiàn)將V區(qū)的數(shù)據(jù)存到EEPROM中
特殊存儲(chǔ)器字節(jié)31 (SMB31)命令S7-200將V存儲(chǔ)區(qū)中的某個(gè)值復(fù)制到永久存儲(chǔ)器的V存儲(chǔ)區(qū)，置位SM31.7提供了初始化存儲(chǔ)操作的命令。特殊存儲(chǔ)器字32 (SMW32)中存儲(chǔ)所要復(fù)制數(shù)據(jù)的地址。如圖4為S7-200系統(tǒng)手冊(cè)內(nèi)關(guān)于SMB31和SMW32的使用說明。
圖4
采用下列步驟來保存或者寫入V存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)特定數(shù)值：
1. 將要保存的V存儲(chǔ)器的地址裝載到SMW32中。
2. 將數(shù)據(jù)長度裝載入SM31.0和SM31.1。具體含義如圖4所示。
3. 將SM31.7置為1。
圖5
注意：如果在數(shù)據(jù)塊中定義了某地址的數(shù)據(jù)，而又使用這種辦法存儲(chǔ)同樣地址的數(shù)據(jù)，則當(dāng)CPU內(nèi)超級(jí)電容或電池沒電時(shí)，CPU再上電時(shí)將采用SMB31和SMW32存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
問題8：EEPROM寫入次數(shù)的統(tǒng)計(jì)？
回答：每次下載程序塊/數(shù)據(jù)塊/系統(tǒng)塊或者執(zhí)行一次SMB31.7置位的操作都算作對(duì)EEPROM的一次寫操作，所以請(qǐng)注意在程序中一定不要每周期都調(diào)用SMB31/SMW32用于將數(shù)據(jù)寫入EEPROM內(nèi)，否則CPU將很快報(bào)廢。
問題9：不使用數(shù)據(jù)塊的方法，如何在程序中實(shí)現(xiàn)不止一個(gè)V區(qū)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)？
回答：由于SMB31/SMW32一次最多只能送入一個(gè)V區(qū)雙字給EEPROM區(qū)域，因而當(dāng)有超過一個(gè)雙字的數(shù)據(jù)需要送入EEPROM中時(shí)，需要程序配合實(shí)現(xiàn)。具體操作方法可參照如下的例子，即使用SMB31/SMW32送完一個(gè)數(shù)據(jù)（字節(jié)/字/雙字）之后，通過一個(gè)標(biāo)志位（如M0.0）來觸發(fā)下一個(gè)SMB31/SMW32操作，之后需要將上一個(gè)標(biāo)志位清零，以用于下一次的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的操作。
由于SM31.7在每次操作結(jié)束之后都自動(dòng)復(fù)位，因而不能使用它作為第二次觸發(fā)操作的條件。
以上程序僅供參考。
或者可以參考如下FAQ，多次調(diào)用指令庫用以存儲(chǔ)多個(gè)V區(qū)變量到EEPROM存儲(chǔ)區(qū)中：
如何在 CPU 內(nèi)部 EEPROM 存儲(chǔ)空間中永久保存變量區(qū)域？
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問題10：定時(shí)器和計(jì)數(shù)器以及MB14-MB31的掉電保持性能？
回答：計(jì)數(shù)器和TONR型的定時(shí)器（T0-T31，T64-T95）能夠?qū)崿F(xiàn)掉電保持。這些區(qū)域只能由超級(jí)電容和電池來進(jìn)行數(shù)據(jù)的掉電保持，他們并沒有對(duì)應(yīng)的EEPROM永久保持存儲(chǔ)區(qū)。當(dāng)超過超級(jí)電容和電池供電的時(shí)間之后，這些計(jì)數(shù)器和TONR定時(shí)器的數(shù)據(jù)全部清零。
TON和TOF型的定時(shí)器（T32-T63，T96-T255）沒有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能。請(qǐng)不要在系統(tǒng)塊中設(shè)置這些區(qū)域?yàn)榈綦姳３?，如圖6所示為錯(cuò)誤做法：
圖6
按上述做法設(shè)置之后，下載系統(tǒng)塊時(shí)會(huì)導(dǎo)致如下錯(cuò)誤發(fā)生：
圖7
所以請(qǐng)不要將T32-T63，T96-T255的定時(shí)器設(shè)為掉電保持區(qū)域。
問題11：CPU內(nèi)具備斷電保持性的數(shù)據(jù)區(qū)為何會(huì)丟失？
以下情況會(huì)導(dǎo)致CPU內(nèi)數(shù)據(jù)清零：
1. 沒有插入電池卡的CPU斷電時(shí)間過長，內(nèi)部超級(jí)電容放電完畢，TONR區(qū)/C區(qū)/MB14-MB31區(qū)數(shù)據(jù)丟失，V區(qū)和MB0-MB13區(qū)的對(duì)應(yīng)EEPROM內(nèi)沒有數(shù)據(jù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，
2. 電池卡使用時(shí)間過長，使之沒電了， TONR區(qū)/C區(qū)/MB14-MB31區(qū)數(shù)據(jù)丟失，V區(qū)和MB0-MB13區(qū)的對(duì)應(yīng)EEPROM內(nèi)沒有數(shù)據(jù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，
3. 插在CPU上的存儲(chǔ)卡內(nèi)程序/數(shù)據(jù)與CPU內(nèi)部RAM中運(yùn)行的程序/數(shù)據(jù)不符，一上電時(shí)會(huì)導(dǎo)致原有數(shù)據(jù)/程序的丟失。
4. CPU損壞。
相關(guān)參考手冊(cè)：
S7-200系統(tǒng)手冊(cè)：
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在其中第四章——“PLC基本概念”一章中“理解S7--200如何保存和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)”一節(jié)有詳細(xì)介紹。
Micro'n Power《西門子 S7-200?LOGO!?SITOP 參考》V0.93版（更新版）
http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResult.aspx?searchText=A0136
在其中“S7-200PLC—功能、編程與調(diào)試—數(shù)據(jù)保持”一節(jié)和“S7-200PLC—功能、編程與調(diào)試—外插卡（時(shí)鐘/電池、存儲(chǔ)卡）” 一節(jié)中有詳細(xì)介紹。
關(guān)鍵詞
S7-200，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，RAM，EEPROM，掉電保持
湖南 長沙 西門子 6ES7461-1BA01-0AA0
