西门子面板6AV2125-2AE23-0AX0-工控行业信息网(chinagkong.com)-工控行业门户网站

使用SIMATIC and STEP 7 (TIA Portal)高效的完成自动化任务

在这些页面下您可以浏览和下载这些视频。此外，相关的博途工程对应的每个自动化任务都是可以下载的。

Overview


时间节省	控制	通讯	通讯	驱动	技术

安全	仿真	维护

更多信息请点击:
www.siemens.com/automation-tasks

TIA 博途: 节省时间工具 - 面板技术	链接
面板技术可以帮助工程师节省大量时间。因为能够同时创建可视化和控制；支持保存面板到全局库并且反复使用它。这意味着能够快速的进行HMI开发，同时能够快速且高效的实现全局改变!	78380998

TIA 博途: 节省时间工具 - 改变设备类型	链接
在自动化项目中经常会提出新的需求；能够轻松改变设备类型的能力恰迎合了那些新的需求。从而帮助工程师节省大量时间。	78380995

TIA 博途: 节省时间工具 - 画面动画	链接
当通过简单的动画快速准确的创建可视化应用时，屏幕动画可以大量的节省时间。	78530249

SIMATIC S7-1200: AT 2 - 用户定义网页	链接
用户自定义Web界面是诊断和控制工厂级设备非常重要的工具。拥有大量远程自动化系统的最终用户，可以直接通过智能手机/设备最大限度的透明的访问所有的系统。	75311612

SIMATIC S7-1200: AT 4 - 简单的 HMI	链接
在工程组态中，轻松添加一个HMI到当前的自动化系统的能力是一个很大的优点。这是因为图形化的用户界面使控制系统更加简单直观。	75313273

SIMATIC S7-1200: AT 5 - HMI 到 SCADA	链接
能够利用当前的HMI画面和变量，并且在工厂范围内重复使用所有的内容。为所有的自动化系统提供了广泛的适用性和灵活性。	75312933

SIMATIC S7-1200: AT 9 - SIMATIC App	链接
自动化系统的Apps已经增加了诊断和控制的功能——随时随地!	75312637

仿真: AT 1 - SIMATIC S7-1500 & HMI 精智面板	链接
集成仿真和测试对于工程师是有很大帮助的。因为它能帮工程师一遍又一遍地测试硬件配置以及代码。因为无需要购买硬件就可以实现最初的测试，从而节省了宝贵的工程时间和前期项目成本。	99572823

维护: AT 1 - 远程HMI 访问	链接
远程HMI访问对于工程师有很大的帮助。因为可以使用网页浏览器快速高效地获得诊断信息，并且能够在库中添加控件图标创建更加完美的HMI架构。它节省了宝贵的工程时间和解决问题的时间。	99572770

可视化: AT1 - 在HMI上运行和停止CPU	链接
对于工程师通过在HMI上远程启停 CPU 有巨大的优势。因为通过这种方式不需要为了设置CPU的通断而打开现场的控制柜。并且还可以通过webserver或者SCADA 连接远程操作。	99521371

可视化: AT2_HMI_to_PC_RunTime	链接
具有把当前面板的HMI项目在基于PC的人机界面中重复利用的能力。例如，工厂扩建，对工程师有巨大的优势。因为通过这种方式自动化架构会具有很高的灵活性和可扩展性。从而节能宝贵的工程时间。	99522231

附加关键词
调查, 总结, 概括, 综述, 综合评述, 工程效率, 性能, 全集成自动化, 自动化解决方案, 工程平台SIMATIC PCS 7 支持集成PROFIBUS DP, PROFIBUS PA 和FF设备，同时也支持传统的HART通讯现场设备。和DP、PA 和FF设备不同，HART现场设备并不在硬件组态中显示。

以下过程描述硬件组态DP接口模块（ET 200M）组态HART现场设备。

1. 插入 PROFIBUS DP 接口模块

从硬件目录中选择相关的 DP 接口模块，并将它移动到要求的 PROFIBUS DP 段(例如，拖放该模块)。

图. 01

2. 插入HART模拟量模块
硬件目录中选择相关的SIMATIC HART接口模块并放置在DP接口模块相应插槽（例如拖拽）。如果没有其他接口模块或者模块需要组态，编译修改并下载至自动化系统。

图. 02
注意
必须激活HART功能。右击模拟量输入模块在弹出菜单中选择“对象属性...”，切换至“输入”标签页检查通道HART功能是否激活。

3. 插入"HART field device"模块
将刚刚插入的 HART 模拟量模块项插入硬件目录，并将相应的“HART field device”模块插入 SIMATIC HART 模拟模块的匹配插槽中(例如，拖放该模块)。

图. 图. 03

4. SIMATIC PDM设备分配
双击HART现场设备。点击“OK”确认保存修改。打开SIMATIC PDM硬件选择对话框，其中包含所有已集成的HART现场设备。

图. 04

在硬件选择树中，选择所需HART设备后OK确认。

注意
"硬件识别"功能能够识别已连接模块的设备。要求是修改的硬件组态已下载至自动化系统。不要下载自动化系统去增加和删除HART现场设备。

5. SIMATIC PDM中设备参数
在SIMATIC PDM为现场设备分配参数和唯一名称（TAG）。

图. 05

通过菜单"File > Save"保存修改， "File > Close"关闭SIMATIC PDM。

注意
如果设备已经参数化完成，可以通过"Device > Upload to PG/PC..."方式将这些参数读出来。

6. 修改测量点名称
右击硬件组态中HART现场设备模块，弹出菜单中选择"bbbbbb Properties"。在属性窗口中分配唯一名称然后“OK”应用更改。

图. 图. 06

注意
从SIMATIC V8.0 SP1起，支持PROFINET HART，可以使用上述步骤在PROFINET接口模块后组态HART现场设备。

LOGO! 模拟量扩展模块 AM2 PT100 或者 AM2 RTD 可以连接2线制、3线制或者4线制传感器

描述
2线制连接
在2线制连接中 ( 图. 1) 不会修正由于测量电路的电阻所引起的误差。必须短接 UI- 和 IC1。

图. 1

3线制连接
在3线制连接中 (图. 2) 测量电路的电阻得到了补偿，不会被计入测量结果。为了获得正确的测量结果，所有导线必须具有相同的电阻。这可以通过所有导线使用相同的长度和相同的横截面来保证。

图. 2

4线制连接
在4线制连接中( 图. 3 ) 采用与 3线制连接相同的接线方法连接 PT100。第四根导线保持开路。

图. 3

注意
可以用万用表来确定 PT100 的各种连接，或者依据数据表来判定。为了通过万用表确定连接关系，需要测量这些连接点之间的阻值 ( 图. 4 )。如果之间的阻值为 100 Ω，这表示分别为 PT100 的一个输入和一个输出引脚。如果这个连接点之间没有阻值，这表示这是 PT100 的 2 个输入引脚之间，或者是 2 个输出引脚之间。

图. 4

更多信息

更多关于模拟量扩展模块 AM2 RTD 的信息，请查阅 LOGO! 系统手册100761780
在LOGO! 程序中如何读取PT100 传感器的值，和如何根据温度阀值调整数字量输出？请参见15398450

附加关键字
PT100, PT1000, 扩展模块, 接线技术, 4线制连接1. 概述

在现场应用中，很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议，第三方仪表可以做Modbus主站或从站，西门子的通讯模块CP341 / CP441-2 通过Dongle（硬件狗）可以扩展该协议，S7-200 集成的口可以支持自由口通讯，通过指令库也可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以S7-200作为Modbus 主站，CP341作为Modbus 从站，实现Modbus RTU通讯，阐述两者在通讯方面的设置和注意事项。

2. 软件环境

2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于编写 S7-300/400程序，此软件需要从西门子购买，本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。

2.2 CP PTP bbbbb V5.1 SP11
串行通讯模板的驱动程序，安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置，并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供，也可以从以下的链接下载：27013524

2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus从站时，需要安装此驱动协议，但安装之前必须先安装PtP Driver，此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买，也可以从以下的链接下载：27774276

2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200编程的软件，本文档中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的软件编写。此软件可以从西门子下载中心免费下载，也可以从以下的链接下载。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0002。

2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200实现Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令库，要使用西门子的标准指令库，必须先安装指令库的软件包 Instruction Library，安装后，可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令，该软件包可以从以下的链接下载。http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0010。

3. 硬件列表和接线

3.1 硬件列表

S7-300从站	CPU315-2DP	6ES7 315-2AG10-0AB0
	CP341 RS422/485	6ES7 341-1CH01-0AE0
	Dongle	6ES7 870-1AB01-0YA0
	PC 适配器（USB）	6ES7 972-0CB20-0XA0
S7-200主站	CPU 224XP	6ES7 214-2BD23-0XB0

表1 硬件设备

3.2 硬件接线

3.2.1 接口定义
S7-200的通讯口为RS485物理口（9针口），CP341是RS422/485的接口类型（15针口），两种设备的接口引脚的示意图如下所示，更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。

图1 S7-200 CPU通信口引脚定义

图2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义

3.2.2 接线示意图

图3 硬件结构和接线示意图

4. 组态设置和编程

4.1 S7-200做Modbus主站的设置
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口，此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/无校验；1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯，Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。

4.1.1 Modbus RTU主站库

使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点：

需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本；
Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求，CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01（即订货号为 6ES721*－***23-0BA*）；
Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字（指每一个 MBUS_MSG 指令）；
Modbus 主站库支持Port0和Port1（从站库只支持Port0口），本例中用Port0；
使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配，见下图设置，而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突，否则编译调用会报错。

图4 库存储区设置

Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系：

Modbus 地址	读 / 写	Modbus 从站须支持的功能
00001~09999	读	功能1：读输出点
数字量输出	写	功能5：写单个输出点
	写	功能15：写多个输出点
10001~19999	读	功能2：读输入点
数字量输入	读	功能2：读输入点
30001~39999	读	功能4：读输入寄存器
输入寄存器	读	功能4：读输入寄存器
40001~49999	读	功能3：读保持寄存器
保持寄存器	写	功能6：写单个寄存器
	写	功能16：写多个寄存器

表2需要从站支持的功能

4.1.2 S7-200 Modbus主站编程
编程时，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化，详细见下表，参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。

图5 Modbus RTU 主站初始化

图中各参数含义如下

编号	符号/含义	说明
a	EN / 使能	必须保证每一扫描周期都被使能（使用SM0.0）。
b	Mode / 模式	为1时使能为Modbus协议；为0时恢复为PPI协议。
c	Baud / 波特率	支持的通讯波特率为1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。
d	Parity / 校验	校验方式选择：0＝无校验；1＝奇校验，2＝偶校验。
e	Timeout / 超时	主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为 1000毫秒，允许设置的范围为1-32767。这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。
f	Done / 完成位	初始化完成，此位会自动置1。
g	Error / 错误位	初始化错误代码。

表3

调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求。

图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序

图中各参数含义如下

编号	符号/含义	说明
a	EN / 使能	同一时刻只能有一个读写功能使能。
b	First / 读写请求位	每一个新的读写请求必须使用脉冲触发。
c	Slave / 从站地址	可选择的范围1–247。
d	RW / 读写操作位	0＝读， 1＝写。
e	Addr / 读写从站的数据地址	选择读写的数据类型：
		00001 至 0xxxx - 开关量输出
		10001 至 1xxxx - 开关量输入
		30001 至 3xxxx - 模拟量输入
		40001 至 4xxxx - 保持寄存器。
f	Count / 数据的个数	通讯的数据个数（位或字的个数）。
g	DaptPtr / 数据指针	如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中；
g	DaptPtr / 数据指针	如果是写指令，要写出的数据放到这个数据区中。
h	Done / 完成位	读写功能完成位。
i	Error / 错误代码	只有在Done位为1时，错误代码才有效。

表4

从上图中可见，S7-200作为Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校验，连接从站的站地址是3，数据存储区为VB2000开始的区域。

4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态

4.2.1 硬件组态

图7 S7-300侧硬件组态

4.2.2 设置Modbus参数

图8 消息桢字符结构

按照上述操作设置参数，从上图可以看出，本例中的传输波特率9.6Kb/s，1位起始位，8位数据位，偶校验位，1位停止位，从站站地址是3，主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。

图9 RS422/485 接口组态

RS422/485接口只能一个有效，接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。

4.2.3 Modbus驱动的下载
当配置好Modbus通信的参数后，保存前需要向CP341下载Modbus Slave的驱动，一旦下载完成后无需再次下载。
需要注意的是，在下载驱动时（可以在无Dongle情况下下载），需要将CPU停机，然后下载，操作过程如下所示。

图10 下载Dongle时，需要CPU停机

图11 从站驱动下载后结果

4.2.4 CP341做Modbus从站的编程
从Step7 软件下的EXAMPLE目录中，找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目，打开，然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中，打开路径如下所示。

图12 Modbus Slave 例程打开路径

OB1中调用FB80编程如下：

图13 FB80程序块调用

CP卡初始化正常后，CP_START，CP_START_FM和CP_START_OK为1信号，否则CP_START_ERROR为1，同时可以从ERROR_NR察看错误信息，也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息，错误信息对照和处理方式可以参考
《S7-300以用于PtP CP Modbus 协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。

FB80的各参数含义如下

LADDR	硬件组态中CP341的起始逻辑地址，本例中为256
START_TIMER	初始化超时定时器，本例中为T120
START_TIME	初始化定时器时间，本例中为5S
OB_MASK	I/O访问错误屏蔽位，本例中为True（I/O访问错误已屏蔽）
CP_START	FB初始化使能位，本例中为M0.0
CP_START_FM	CP_START 初始化的上升沿位，本例中为M0.1
CP_NDR	从CP卡写操作位，本例中为m0.2
CP_START_OK	初始化完成且无错误，本例中为M0.3
CP_START_ERROR	初始化完成，但有错误，本例中为M0.4
ERROR_NR	错误号，本例中为MW2
ERROR_INFO	错误信息，本例中为MW4

表5

5. 通讯测试
Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的，在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，从站返回响应报文。Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制的，以下对现场常用的功能码进行分类测试，关于功能码的详细信息请参考手册。

5.1 FC01/05/15功能码
CP341从站的通讯区域配置

图14 FC01/05/15 参数组态界面

FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，可以读写操作，用户地址区为0xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为00001 ~ 00008，对应S7-300的M10.0 ~ M10.7，并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图15 功能码FC01使用

S7-200主站，用功能码FC01读取从站8点数字量输出，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图16 FC01功能码数据交换

5.2 FC02功能码
CP341从站的通讯区域配置

图17 FC02 参数组态界面

FC02对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，只读操作，用户地址区为1xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始，如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为10001 ~ 10008，对应S7-300的M20.0 ~ M20.7，并且以此为例说明FC02功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图18 功能码FC02使用

S7-200主站，用功能码FC02读取从站8点数字量输入，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图19 FC02功能码数据交换

5.3 FC03/06/16 功能码
CP341从站的通讯区域配置

图20 FC03/06/16参数组态界面

FC03/06/16 对应的数据区为寄存器，数据的传递以字为单位，可以读写操作，用户地址区为4xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址
区为40001 ~ 40004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明
FC03功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图21功能码FC03使用

S7-200主站，用功能码FC03读取从站4个字寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图22 FC03功能码数据交换

5.4 FC04 功能码
CP341从站的通讯区域配置

图23 FC04参数组态界面

FC04对应的数据区为寄存器输入，数据的传递也以字为单位，只读操作，用户地址区3xxxx，Modbus地址在信息传送中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址区为30001 ~ 30004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明FC04功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图24功能码FC04使用

S7-200主站，用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图25 FC04功能码数据交换

5.5 Limits 栏

图26 Limits 参数组态界面

对于写功能码FC05、06、15、16，可以禁用或限制访问相关S7-300存储区，即使用这些功能码时，S7-300存储区需要在设定的最小和最大的范围之间，如果访问的区域超出这个范围，则访问会被拒绝，同时输出报错误信息。

6. 总结
本文档以S7-200为主站和CP341为从站简单介绍了Modbus RTU通讯，关于通讯的组态设置，编程以及常用功能码的使用，其具体的使用可以作为西门子串行通讯模块与第三方的仪表、设备等进行串行通信的参考。

7. 相关参考资料
关于西门子串行通信应用的文档可以参考相关产品手册，或登录下载中心网站http://www.ad.siemens.com.cn/download/ ，搜索下载如下文档：
A0006：串口通讯模块的信息与使用
A0081：CP340/341/440/441通讯及编程
A0336：CP341 Modbus RTU多站点轮询
A0440：CP340/341基于ASCII驱动协议的多站点轮询
A0384：S7-300 CP341作主S7-200作从的Modbus通信

关键词
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