西門子S7-200CN EM235

S7-200CN, EM235 模擬量輸入輸出模塊，4輸入/1輸出

SIEMENS西門子希殿電氣技術有限公司

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1．概述
通過以太網可以實現S7-1200與S7-200連接通信。S7-200可以使用 模塊（CP243-1或CP 243-1 IT）連接到以太網上，該模塊提供S7 通信的功能，既可作為客戶機，也可以作為服務器，可以同時與最多8個S7 通信伙伴進行通信；S7-1200 集成以太接口，提供S7 通信的功能，只能作為服務器，可以同時建立3 個通信連接。
下面會用一個實例來描述S7-200 如何與S7-1200建立通信連接。

圖1： 實例網絡拓撲圖

2．硬件需求

•® S7-1214C AC/DC/RLY
•® CPU 224 XP CN DC/DC/DC
•® CP243-1 IT
•® SCALANCE X204-2
•® PG/PC(使用編程電纜)

3．軟件需求

•® S7-1200編程軟件 STEP 7 Basic V10.5
•® S7-200 編程軟件 STEP 7 –MicroWIN V4.0 SP6

4．組態

4. 1 S7-1200 配置
•® 使用STEP 7 Basic 創建項目“comS7200”;

圖2： 創建項目

•® 添加S7-1200 設備 CPU1214C;

圖3： 添加PLC設備

4. 2 S7-1200 PLC 編程
•® 在Program blocks 下，添加程序塊（DB1,DB2,DB3）,其中DB1和DB3為符號DB（選擇 Symbolic access only）,DB3為絕對地址DB(不選擇 Symbolic access only) , S7 通信只支持絕對地址DB 尋址通信；

圖4： 創建絕對地址DB2

•® 打開全局DB2，輸入2個數組類型數據，每個數組有16 個元素；

圖5： 在DB2中添加數據

•® 創建兩個Watch table(Watch table_1, Watch table_2) 用來觀察DB2的實時狀態；
•® 將程序下載到PLC CPU1214C 中。

4. 3 S7-200 配置
使用STEP 7-MicroWIN 中以太網向導將CP243-1 IT 配置為 S7 客戶端。
•® 通過菜單打開以太網向導工具；

圖6： 以太網向導

•® 設置模塊位置，可以使用“讀取模塊”來自動識別；

圖7： 模塊位置設置

•® 設置模塊CP243-1 IT 的IP地址192.168.0.8和子網掩碼255.255.255.0;

圖8： 設置IP 地址

•® 設置模塊的連接數1 ，最多只能設置8個，也就是說S7-200可同時與最多 8 個 S7 通訊伙伴進行通訊;

圖9： 設置模塊連接數；

•® 建立客戶端連接 Connection_1，設置服務器傳輸層服務接入點 TSAP 03.01和服務器IP地址 192.168.0.18 , TSAP 由 2 個字節組成。第一個字節為連接資源。第二個字節為通訊模板的機架號和插槽號；

圖10： 配置連接

•® 創建讀取數據傳輸 PeerMessage_1， 讀取服務器 16字節 DB2.DBB0~ DB2.DBB15 到VB0~VB15;

圖11： 配置數據傳輸0

•® 創建讀取數據傳輸 PeerMessage_2， 將 16字節VB16~VB31寫入服務器DB2.DBB16~ DB2.DBB31 ;

圖12： 配置數據傳輸1

•® 為配置分配存儲區;

圖13： 分配存儲區

4. 4 S7-200 PLC 編程
•® 在STEP 7-MicroWIN 中主程序中，調用子程序ETH0_CTRL;

圖14： 調用ETH0_CTRL

其中CP_Ready 為CP 243-1 IT 的狀態（0 未準備就緒，1 準備就緒），CH_Ready 為每個通道或 IT 服務的狀態（0通道 ，值為256）：Error 為出錯或報文代碼；
•® 程序建立后，需通過PPI連接 將程序塊和數據塊下載到S7-200 CPU中；

圖15： 設置 PG/PC 接口CP5611(PPI)

•® 這樣以后就可以通過以太網接口進行下載，將PG/PC接口設為TCP/IP連接；
•® 在STEP 7-MicroWIN 中主程序中，調用子程序ETH0_XFR讀取服務器數據,指定相應的連接通道和數據;

圖16：調用ETH0_XFR 讀取服務器

•® 在STEP 7-MicroWIN 中主程序中，調用子程序ETH0_XFR寫入服務器數據,指定相應的連接通道和數據;

圖17：調用ETH0_XFR 寫入服務器

•® 將程序下載到S7-200 CPU 中；

4. 5 檢測 S7-1200 與S7-200 PLC 通信結果
•® 從S7-200 程序中可知，在M10.0 從0變為1時，讀取S7-1200的數據DB2.DBB0~DB2.DBB15 到VB0~VB15中；

圖18：S7-1200 DB2.DBB0~DBB15

 

圖19：S7-200 VB0~VB15

•® 從S7-200 程序中可知，在M11.0 從0變為1時，將S7-200的數據VB16~VB31 寫入S7-1200 的DB2.DBB16~DB2.DBB31中；

圖20：S7-200 VB16~VB31

 

圖21：S7-1200 DB2.DBB16~DBB31

5．總結
S7 1200 與 S7-200 通過 S7通信的基本原理如下圖所示：

圖22：S7-200與S7-1200 通信原理

注意：
CP 243-1 IT 可支持一個或多個遠程通訊伙伴的最多 8 個 S7 通訊通道到客戶機（最多212 字節）或服務器。CP 243-1 IT 可以根據客戶機/服務器原理在每個通道運行。每個通道，每次只能接收、處理或響應（主動響應或被動響應）一個請求。只有在發送響應后，CP 243-1 IT 通訊處理器才能接受其它請求。

1 系統配置

1.1軟硬件配置
（1）配備支持USS通信功能控制單元G120變頻器，異步電機。本例中，使用的控制單元是CU240E-2，固件版本V4.5。
（2）S7-200 PLC，與PC的連接電纜。本例中，使用的是CPU224 XP CN，連接電纜使用CP5512。
（3）安裝了Step7 Micro-Win V4.0軟件和USS協議庫的PC機。本例中，使用的是Step7 Micro-Win V4.0 SP6，USS協議庫為2.3版本。
西門子標準庫指令（包含USS協議庫）下載地址：http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResult.aspx?searchText=S0010

在進行PLC編程之前，請確認USS協議庫已經安裝，如圖1-1。

圖1-1

2.2 S7-200與控制單元間的接線

圖1-2

CU240E-2的控制端子排如圖1-2，從控制單元底部看，共有5個接線端子，其中2號端子為RS485P，3號端子為RS485N，用于通信數據的發送和接收。

圖1-3

S7-200作為USS通信主站，其通信端口和變頻器從站的接線如圖1-3。在通信網絡的首、末端需要使用終端電阻。
對于S7-200，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，把通信網絡末端的CU240E-2終端電阻撥碼開關撥到ON位置即可（位置在圖1-1中，標號⑨）；中間位置的CU240E-2，終端電阻撥碼開關必須撥到OFF位置。
本例中，S7-200（CPU224 XP CN）使用通信端口Port 0和變頻器進行通信。




2 變頻器設置

2.1 地址設置
變頻器的USS通信地址可以通過控制單元上的總線地址撥碼開關（位置在圖1-1中，標號⑤）進行設置。當地址撥碼開關的位置都為OFF時，也可用過參數P2021進行設置。

2.2 參數設置
除了設置地址之外，還需要對變頻器一些基本的通信參數進行設置，才可以進行USS通信，如表2-1所示：

表2-1

參數	描述
P0015 = 21	變頻器宏程序。 15：通過現場總線控制 設置方法：P10=1 → P15=21 → P10=0
p2030 = 1	現場總線協議選擇 1：USS協議
p2020	現場總線波特率 設置范圍是 4800 bit/s … 187500 bit/s，出廠為 19200 bit/s 本例使用：6（9600）
P2021	USS地址（在地址撥碼開關都為OFF時，才有效） 本例使用：3
p2040	過程數據監控時間 指沒有收到過程數據時發出報警的延時。 注：必須根據從站數量、總線波特率加以調整，出廠設置為 100 ms。

 

3 PLC編程

3.1使用USS協議的初始化模塊初始化S7-200的PORT0端口

圖3-1

功能塊說明：

注： 此處以及下文的“功能塊說明”僅介紹了功能塊內的主要管腳
          功能，未說明的管腳功能，請參考Step7 Micro-Win V4.0軟件的
          幫助文件。

輸入：
EN：使能。每次改變通訊狀態都應該執行一次初始化指令，EN信號應該通過脈沖激活。本例中，Port 0端口一直作為USS通信端口使用，因此使用SM0.1初始化一次即可。
Mode：1——為端口0指定USS協議，并啟用該協議。
Baud：波特率，應與變頻器定義的波特率一致。本例中，使用9600。
Active：激活驅動器地址，參考圖3-2。本例中，使用2#1000，即激活驅動器地址3。

圖3-2 激活驅動器地址3和5

 

3.2 使用USS_CTRL功能塊控制變頻器的運行

3.2.1 USS_CTRL功能塊編程

圖3-3

功能塊說明：

輸入：

EN：通常情況總是激活。
RUN：啟動變頻器。0-停止；1-啟動。
OFF2：自由停車。0-正常；1-自由停車。
OFF3：快速停止。0-正常；1-快速停止。
F _ACK：故障復位。通過上升沿對變頻器進行故障復位。
DIR：運行方向。0-正轉；1-反轉
Drive：變頻器USS地址，0-31。本例使用3。
Speed~：速度設定值，通過百分比進行設定，范圍 -200.0~~200.0%。

輸出：

Error：錯誤代碼。有關錯誤代碼說明，請參考表3-1。
Status：變頻器返回的狀態字。有關G120變頻器狀態字，請參考《參數手冊》有關r52參數的說明。
Speed：變頻器返回的速度實際值的百分比。
Run_EN：變頻器運行狀態。0-停止；1-運行。
D_Dir：變頻器運行方向。0-正轉；1-反轉。
Inhibit：變頻器禁止位狀態。0-正常；1-禁止。
Fault：變頻器故障狀態。0-正常；1-故障。

表3-1

錯誤代碼	說明
0	無錯。
1	驅動器不應答。
2	檢測到來自驅動器的應答中檢驗和錯誤。
3	檢測到來自驅動器的應答中校驗錯誤。
4	來自用戶程序的干擾造成錯誤。
5	嘗試非法命令。
6	提供非法驅動器地址。
7	未為USS協議設置通訊端口。
8	通訊端口正在忙于處理指令。
9	驅動器速度輸入超出范圍。
10	驅動器應答長度不正確。
11	驅動器應答第一個字符不正確。
12	驅動器應答中的字符長度不受USS指令支持。
13	錯誤的驅動器應答。
14	提供的DB_Ptr地址不正確。
15	提供的參數號不正確。
16	選擇了無效協議。
17	USS激活，不允許改動。
18	指定了非法波特率。
19	無通訊：驅動器未設為激活。
20	驅動器應答中的參數或數值不正確或包含錯誤代碼。
21	返回一個雙字數值，而不是請求的字數值。
22	返回一個字數值，而不是請求的雙字數值。

 

3.2.2 分配庫存儲區，編譯，下載。
在編譯程序之前，選擇 “程序塊” ->“ 庫”， 右鍵點擊，選擇“庫存儲區”。在彈出的對話框中點擊 “建議地址” 選擇V存儲區的地址后點擊 “OK”退出。如圖3-4。

圖3-4

分配庫存儲區之后，編譯并下載。

3.2.3 控制變頻器運行。
此時，即可通過USS通信，控制變頻器的運行。
例，
打開狀態表監控，如圖3-5。
M1.0為變頻器的啟�？刂莆唬�初始值為0，從0強制為1后，變頻器即可運行。
VD30為變頻器的速度設定值，強制為20.0后，變頻器將以20%的速度運行。
VW20，VD22分別為變頻器返回的狀態字和速度實際值。

圖3-5


3.3 讀寫參數
根據參數的不同數據類型，需要使用不同的功能塊進行變頻器參數的讀寫。下文中，將通過舉例進行介紹。
注：目前，USS協議庫的參數讀寫功能塊，僅適用于讀寫參數號在3999以下的參數。對于參數號在4000以上的參數，如果要進行讀寫，可參考《操作說明》，7.4.2.4節，使用自由口編程的方式進行讀寫，在此不作介紹。
G120《操作說明》下載地址：30563628

3.3.1 使用USS_RPM_R功能塊讀取浮點型參數

圖3-6

功能塊說明：
輸入：
EN：需要讀取參數時激活。
XMT_~：操作請求。使用上升沿激活。
Drive：變頻器USS地址。本例中，使用3。
Param：要讀取的參數號。本例中，讀取參數r27（輸出電流實際值）。
Index：參數下標。本例中，r27無下標，必須定義為下標0。
輸出：
Value：返回的參數值。

編譯、下載之后，打開狀態表監控，如圖3-7。把M6.0，從0強制為1后，VD560返回值為0.33。即r27=0.33。

圖3-7 

3.3.2 使用USS_WPM_R功能塊修改浮點型參數

西門子S7-200CN EM235
圖3-8

功能塊說明：
輸入：
EN：需要修改參數時激活。
XMT_~：操作請求。使用上升沿激活。
EEPR~：寫入EEPROM存儲器。（注：對CU240B/E-2無效）
Drive：變頻器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的參數號。本例中，修改參數P1120（斜坡上升時間）。
Index：參數下標。本例中，修改下標0。
Value：要寫入的參數值。

編譯、下載之后，打開狀態表監控，如圖3-9。把M7.0，從0強制為1后，VD630的當前值15.0將會寫入參數P1120的下標0中，即P1120.0=15.0。

圖3-9

3.3.3 使用USS_RPM_W功能塊讀取U16（無符號16位）類型參數

圖3-10

功能塊說明：
輸入：
EN：需要讀取參數時激活。
XMT_~：操作請求。使用上升沿激活。
Drive：變頻器USS地址。本例中，使用3。
Param：要讀取的參數號。本例中，讀取參數P210（電源電壓）。
Index：參數下標。本例中，P210無下標，必須定義為下標0。
輸出：
Value：返回的參數值。

編譯、下載之后，打開狀態表監控，如圖3-11。把M2.0，從0強制為1后，VDW160返回值為440。即P210=440。

圖3-11

3.3.4 使用USS_WPM_W功能塊修改U16（無符號16位）類型參數

圖3-12

功能塊說明：
輸入：
EN：需要修改參數時激活。
XMT_~：操作請求。使用上升沿激活。
EEPR~：寫入EEPROM存儲器。（注：對CU240B/E-2無效）
Drive：變頻器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的參數號。本例中，修改參數P1211（自動重啟嘗試次數）。
Index：參數下標。P1211無下標，必須定義為下標0。
Value：要寫入的參數值。

編譯、下載之后，打開狀態表監控，如圖3-13。把M3.0，從0強制為1后，VW230的當前值2將會寫入參數P1211的下標0中，即P1211=2。

圖3-13

3.3.5 使用USS_RPM_D功能塊讀取U32（無符號32位）類型參數

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圖3-14

功能塊說明：
輸入：
EN：需要讀取參數時激活。
XMT_~：操作請求。使用上升沿激活。
Drive：變頻器USS地址。本例中，使用3。
Param：要讀取的參數號。本例中，讀取參數P730（DO0功能）。
Index：參數下標。本例中，P730無下標，必須定義為下標0。
輸出：
Value：返回的參數值。
編譯、下載之后，打開狀態表監控，如圖3-15。把M4.0，從0強制為1后，VD360返回值為16#0034FC03。即P730=52.3。

圖3-15

注：16#0034FC03到52.3的轉換說明
當使用讀寫參數的功能塊時，類似于P730=52.3這樣的BICO連接參數，需要經過如下轉換：
高字，0034（16進制）= 52（十進制）；
低字中的高字節，對于CU240B/E-2，規定為FC（16進制）；
低字中的低字節，03（16進制）= 3（十進制）。
所以， 0034FC03（16進制）= 52.3（十進制）

3.3.6 使用USS_WPM_D功能塊修改U32（無符號32位）類型參數

圖3-16

功能塊說明：
輸入：
EN：需要修改參數時激活。
XMT_~：操作請求。使用上升沿激活。
EEPR~：寫入EEPROM存儲器。（注：對CU240B/E-2無效）
Drive：變頻器USS地址。本例中，使用3。
Param：要修改的參數號。本例中，修改參數P731（DO1功能）。
Index：參數下標。本例中，P731無下標，必須定義為下標0。
Value：要寫入的參數值。
編譯、下載之后，打開狀態表監控，如圖3-17。把M5.0，從0強制為1后，VD430的當前值16#0034FC0C將會寫入參數P731中，即P731=52.12。有關0034FC0C（16進制）到52.12的轉換，請參考3.5.1節中的注釋。

圖3-17

1.S7-200和S7-300進行MPI通信
S7-200 PLC與S7-300 PLC之間采用MPI通訊方式時，S7-200 PLC中不需要編寫任何與通訊有關的程序，只需要將要交換的數據整理到一個連續的V 存儲區當中即可，而S7-300 PLC中需要在組織塊OB1（或是定時中斷組織塊OB35）當中調用系統功能X_GET（SFC67）和X_PUT(SFC68)，以實現S7-200 PLC與S7-300 PLC之間的通訊。調用SFC67和SFC68時VAR_ADDR參數填寫S7-200的數據地址區，由于S7-200的數據區為v區，這里需填寫 P#DB1.DBX×× BYTE n 對應的就是S7200 V存儲區當中VB××到VB（××＋n）的數據區。例如交換的數據存在S7-200中VB50到VB59這10個字節當中，VAR_ADDR參數應為 P#DB1.DBX50.0 BYTE 10.
首先根據S7-300的硬件配置，在STEP7當中組態S7-300站并且下載，注意S7-200和S7-300出廠默認的MPI地址都是2，所以必須修 改其中一個PLC的站地址，例子程序當中將S7-300 MPI地址設定為2，S7-200地址設定3，另外要分別將S7-300和S7-200的通訊速率設定一致，可設為9.6K，19.2K，187.5K三 種波特率，例子程序當中選用了19.2K的速率。

S7-200 PLC修改MPI地址可以參考下圖：

圖1 S7-200 設置MPI地址

S7-300 PLC修改MPI地址可以參考下圖：

圖2 S7-300 設置MPI地址

例子程序在OB1當中調用數據讀寫功能塊：SFC67和SFC68，如下圖：

圖3 程序編寫

分別在STEP7 MicroWin32 和STEP7當中監視S7-200和S7-300 PLC當中的數據，數據監視界面如下：

圖4 S7-200監控結果

圖5 S7-300監控結果

通過CP5611，STEP7 MicroWin32， Set PG/PC Interface可以讀取S7200和S7300的站地址，如下圖：

圖6 CP5611診斷結果（站地址0為進行編程的計算機）

圖7 使用STEP7 MicroWin32診斷結果

2.S7-200和S7-300進行PROFIBUS通信
S7-300與S7-200通過EM277進行 PROFIBUS DP通訊，需要在STEP7中進行S7-300站組態，在S7-200系統中不需要對通訊進行組態和編程，只需要將要進行通訊的數據整理存放在V 存儲區，并且S7-300組態EM277從站時設置正確的地址即可。
插入一個S7-300的站：

圖8 S7-300組態

選中STEP7的硬件組態窗口中的菜單 Option® Install new GSD（GSD 文件下載：113652）

導入SIEM089D.GSD文件，安裝EM277從站配置文件，如下圖：

圖9 安裝GSD

在SIMATIC文件夾中有EM277的GSD文件：

圖10 安裝GSD

導入GSD文件后，在右側的設備選擇列表中找到EM277從站，PROFIBUS DP®Additional Field Devices®PLC®SIMATIC®EM277,并且根據通訊字節數，選擇一種配置，本例選擇8字節入/8字節出的方式，如下圖：

圖11 通信區域組態

根據EM277上的撥位開關設定以上EM277從站的站地址。

圖12組態DP通信地址

組態完系統的硬件配置后，將編譯下載到S7-300的PLC當中。S7-300的硬件下載完成后，將EM277的撥位開關撥到與以上硬件組 態的設定值一致，在S7-200中編寫程序將進行交換的數據存放在VB0－VB15，對應S7-300的PQB0-PQB7和PIB0-PIB7，打開 STEP7中的變量表和STEP7 MicroWin32的狀態表進行監控，它們的數據交換結果如下圖：

圖13 通信數據監控

圖14 通信數據監控

注意：VB0－VB7是S7－300寫到S7－200的數據，VB8－VB15是S7－300從S7－200讀取的值。EM277上撥位開 關的位置一定要和S7－300中組態的地址值一致。如果使用的S7-200通信區域不從VB0開始，則需要設置地址偏移，在S7-300硬件組態中雙擊 EM277，修改數值0為實際使用的數值即可，如下圖所示：

圖15 地址區域偏移設置

3.S7-200和S7-300進行以太網通信
可以把S7-200的以太網模塊CP243-1配置為CLIENT，使用STEP 7 Micro/WIN32中的向導進行通信的配置即可。在命令菜單中選擇工具--> 以太網向導。

圖16 打開以太網向導

第一步是對以太網通信的描述.點擊下一步開始以太網配置。

圖17 向導介紹

在此處選擇模塊的位置,在線的情況下，您也可以用讀取模塊按鈕搜尋在線的CP243-1模塊。點擊下一步；

圖18 讀取模塊

在此處填寫IP地址和子網掩碼。點擊下一步；

圖19 地址設置

需要填寫模塊的連接數目，如只和CP343-1通信則在此處填寫1，點擊下一步。

圖20 模塊占用地址設置

選擇此為客戶機連接，遠程屬性TSAP （Transport Service Access Point）填寫為03.02，輸入343-1的IP地址.，點擊數據傳輸按鈕進入數據交換的定義。

圖21 連接設置

點擊新傳輸按鈕進入設置：選擇是讀取數據還是寫入數據。填寫通訊數據的字節個數，填寫發送數據區和接收數據區的起始地址，本例中為從S7-300的MB200開始讀取8個字節到vb1000開始的8個字節的區域中。
點擊確認按鈕：

圖22 數據區域設置

選擇CRC校驗,使用缺省的時間間隔30秒,點擊下一步按鈕。

圖23 使用CRC

填寫模塊所占用的V存儲區的起始地址。你也可以通過Suggest Address按鈕來獲得系統建議的V存儲區的起始地址, 點擊下一步按鈕。

圖24 配置存儲區

完成以太網向導配置后需要在程序中調用以太網向導所生成的ETHx_CTRL和ETH0_XFR, 然后，將整個項目下載到作CLIENT的S7-200 CPU上。

圖25 程序編寫