西门子PLC代理

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一、DP总线通讯功能概述

S7-300/400与SINAMICS S120 之间通过DP总线可进行周期性及非周期性数据通讯。使用标准S7功能块SFC14/SFC15，S7-300/400PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式可将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器；使用标准S7功能块SFC58 / SFC59，可以实现非周期性数据交换，读取或写入驱动器的参数。

二、S7-300/400与S120装置的连接
 

三、驱动器站地址设置

1.  驱动装置的PROFIBUS通讯地址设置有两种方法：

(1) 通过CU控制单元上的拨码开关实现地址设置，有效地址值为：1…126,本例中地址设置见下图。

注意：通过拨码开关改变地址时应断掉变频器电源

                                                                                                                                           

(2) 在拨码开关全部拨到OFF或ON状态时可以利用参数P918设置地址,否则

P918参数中设置的地址是无效的。

驱动装置的PROFIBUS 通讯波特率默认为：1.5Mbps

2.   在S7-300/400的硬件组态中设定的驱动装置站地址应与驱动装置的站地址一致。

图.1

四、通讯报文设置

对于不同的驱动装置只有特定的报文结构能被选用，详细描述请参考：SINAMICS_S120_Commissioning_Manual。表1为常用报文。

表1. 

 

报文格式999为用户自定义报文，当用户选择此报文格式时，电机的起、停控制位等需自己做关联。此时必须将PLC控制请求置1（P854=1）。

注意：用户可在S7-300/400硬件配置时根据需要配置报文结构，配置结束后进行
    编译保存；之后打开Starter，核对报文结构是否一致，若不一致需在Starter
       中打开“configuration”做调整后点击“Transfer to HW config”按钮。

图.2

 

 

 

DC/AC 驱动装置报文设定

图.3

五、用DP总线对电机起、停及速度控制

        S7-300/400PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器。

        (1) 控制字中Bit0做电机的起、停控制。

        (2) 主设定值为速度设定值，频率设定值和实际值要经过标准化，使得4000H(十六进制)对应于**，发送的较高频率(较大值)为7FFFH(200%)。可以在P2000中修改参考频率(缺省值为50Hz)。

        (3) 组态的报文结构 PZD=2或自由报文999时，在S7-300/400 中可用“MOVE”指令进行数据传送；当组态的报文结构  PZD〉2，在S7-300/400 中需调用SFC14和SFC15系统功能块。

        ?   SFC14(“DPRD_DAT”)用于读Profibus 从站的过程数据

        ?   SFC15(“DPWR_DAT”)用于将过程数据写入Profibus 从站

例子：SERVO_02 ”控制字、主设定值的发送及状态字、实际频率的读取程序

       (1) 控制驱动器运行：

       通过先发送控制字(STW1)047E然后发送047F来启动驱动器，该数据控制字在DB10.DBW8(见图4)中*，主设定值在DB10.DBD10中设定，运行信号为M1.0。这些值均通过变量表VAT_2设定及监控。控制程序见图3。

   （2）停止驱动器：

       应发送控制字047E至驱动器。

   （3）读取驱动器状态字及频率实际值：

       PLC接收状态字1(ZSW1)，存放在DB10.DBW0中；接收驱动器传来的频率实际值，存放在DB10.DBD2中。

图3.  控制程序

图4. DB10

六、驱动器参数的读取及写入

1.扩展PROFIBUS DP功能(DPV1)

非周期性数据传送模式允许：

    ?     交换大量的用户数据（较多240 bytes)

    ?     用DPV1的功能 READ 和 WRITE可以实现非周期性数据交换。传输数
        据块的内容应遵照 PROFIdrive参数通道(DPV1)数据集DS47（非周期参
        数通道结构）。

2. 参数请求及参数应答的结构

    参数请求包括三部分：请求标题、参数地址及参数值。

表2.参数请求格式

 

表3.参数应答格式

表4.参数请求及应答描述

 

表5.在DPV1参数应答中的错误值描述

3. S7-300/400PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式读取驱动器参数。

请注意：PLC读取驱动器参数时必须使用两个功能块SFC58 / SFC59 (程序参见图5)

举例如下：

       (1) 使用标志位M10.0及功能SFC58块将写请求(数据集RECORD DB1) (图6)发送至驱动器。  

       将M10.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW108 (RET_VAL)显示错误代码，用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。

       (2) 之后，使用标志位M10.1及功能SFC59块将读请求发送至驱动器，驱动器返回参数值响应(响应块DB2)  (参见图7) 。

    将M10.1设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW110 (RET_VAL) 显示包括错误代码。

    用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。

图5.  读取驱动器参数程序

图6.  “写”请求数据块DB1

图7.  驱动器返回参数值数据块DB2

4. S7-300/400PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式写入驱动器参数P1217。

举例如下：

       PLC写参数时只需使用SFC58，在本项目的Network 3中发送写请求DB1 (参见图9) 到驱动器； PLC读“写参数”响应时需使用SFC59，在本项目中读取驱动器返回的参数值数据块为DB2 (参见图10) 。程序参见图8。

       (1) 将M10.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW108 (RET_VAL)显示错误代码，用于表示功能处理时发生的错误。有关所有错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。

       (2)  将M10.1设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW110 (RET_VAL) 显示包括错误代码。

       用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。

图8.  写入驱动器参数程序

图9.  写请求DB1

图10.  驱动器返回的数据块DB2

问题：   
S7-400中保持数据传输的一致性使用的是什么机理?

解答：
一致的数据指的是就内容来说是一致的，而 且它所描述了在某个时间点的一个称之为一致性数据的过程状态。要保持数据的一致性，它在传输或处理过程中不得被更新或改动。< /span>

样例 1：< /span>   
为了对CPU在循环程序处理过程中有一致的过程信号的映像，在程序处理前就把过程信号读入输入的过程映像中，并 且在程序处理后又写到输出的过程映像。然后，在程序处理过程中，用户程序在对操作数区输入(I)和输出(Q) 寻址时并不直接访问信号模块，而是访问CPU 的内部存储区里的过程映像 。< /span> 
样例 2： 
如果一个通讯块(比如 SFB 14 “GET”, SFB 15 “PUT”)被较高**级的过程警报OB所中断，就有可能出现不一致性。 现在，如果在该过程警报OB中的用户程序更改了已经部分被通讯块处理过的数据，那样的话被传输的数据中，部分是过程警报处理以前时间的数据，部 分则是过程警报处理以後时间的数据，这意味着，此数据是不一致的。

SFC 81 "UBLKMOV"    
使用 SFC 81 “UBLKMOV”，把一个内存区(源区)的内容一致地复制到另一个内存区(目标区)里 。复 制过程不得被操作系统的任何其它动作所打断。 
使用SFC 81 “UBLKMOV”，可复制下列内存区：

• 位存储器
• DB 内容
• 输入的过程映像
• 输出的过程映像

可复制的较大数据量为 512 字节。请注意与CPU性能有关的限制。有关的限制可从操作列表中看到。

既然复制过程不能打断，在使用 SFC 81“UBLKMOV” 时，可增大CPU对报警的响应时间。

源区和目标区不得互相交迭。如 果*的目标区大于源区，那么只把与源区里同样多的数据复制到目标区。如果*的目标区小于源区，那 么只把目标区能接收的那么多的数据复制入目标区。

通讯块和功能之间的一致性
对 S7-400 ，通 讯作业不在循环程序的执行处来处理，而是在程序循环过程中的一个固定的时间段里处理。从系统来讲，数据格式字节，字 和双字永远可以得到一致性的处理，就是说传输一个字节，一个字(两个字节)或双字(4个字节)是不会被打断的。  
如果通讯块(比如 SFB 12 “BSEND”)只能成对使用(象SFB 12 “BSEND” 和 SFB 13 “BRCV”) 而且它访问公共数据在用户程序中被调用，那么也访问本身数据区，比如通过 “DONE”参数对该数据区的访问，是可以协调的。通 过这些通讯块局部传输的数据的一致性，因而可以在用户的程序里得到保证。  
使用 S7 的通讯功能时动作是不一样的。用这些功能时目标设备 (比如 SFB 14 “GET”, SFB 15“PUT”) 里的用户程序不要求通讯块。在编程时就必须把一致性数据的大小已经考虑在内。

访问 CPU的工作内存   
操作系统的通讯功能是以固定长度数据包来访问CPU的工作内存。此数据包的大小与CPU性能有关，S7-400 CPU是32个字节。< /span> 
这样就确保了在使用通讯功能时报警响应时间不会被延长。由于这种访问与用户程序异步，你无法一致地传输任意个数字节的数据。< /span>
下面将解释为保证数据一致性所要遵循的规则。

用于 SFB 14 "GET" 或读变量的一致性规则

如果是 SFB 14 “GET”，只要遵循下列规则就可一致性地传输数据。

• 主动CPU(数据接收方)：通过调用SFB 14读出OB中接收区的数据，或者，如果无法这样做的话，r 在SFB 14的处理结束后读出接收区的数据。
• 被动CPU (数据发送方)：按照被动CPU (数据发送方)规定的数据块的大小写入与发送区大小等量的数据。
• 被动 CPU (数据发送方)：在封锁中断的情况下把要发送的数据写入发送区。< /span>

  
  

  下图给出了一个无法保证数据传输一致性的例子。因为它没有遵守一致性规则的*二条：被动 CPU (数据发送方)的数据块大小为 8 个字节，而传输的却是 32 个字节。

  
  

图 1：数据传输的例子

用于 SFB 15“PUT”或写变量的一致性规则

对于 SFB 15 “PUT”，如果遵循下列规则，数据传输将具有一致性：

• 主动CPU (数据发送方)： 把来自调用SFB 15 的OB 中的数据写入发送区。如果不可能，在 **次调用 SFB 15 结束后写入发送区。 
• 主动CPU (数据发送方)：把按照被动 CPU (数据发送方)*的块大小的数据写入发送区。< /span>
• 被动CPU (数据接收方)： 在封锁中断的情况下，从接收区里读出收到的数据。< /span>

  
  

  下图为一个数据传输的例子。由 于一致性规则的*二条没有得到遵守<被动CPU(数据接收方)*的数据块大小只有32 个字节，而发送的却是64个字节>，无 法保证数据的一致性。

  
  

图 2：无 法保证一致性的数据传输

通过SFC 81 “ UBLKMOV”可在S7-400 的用户程序里实现跨几个变量的大数据块一致性传输(不可中断的块移动)。

这样，例如通过SFB 14 “ GET”, SFB 15 “PUT”以及读/写变量，可实现对此数据的一致性访问。

从一台 DP 标准从站读出一致性数据，/ 然后把它一致性地写入一台 DP 标准从站。

通过SFC 14 “DPRD_DAT”从一台 DP 标准从站一致性地读出数据  
通过SFC 14 “DPRD_DAT”(从一台 DP 标准从站读出一致性数据)， 从一台DP标准从站一致性地读出数据。如果数据传输中无错误，则读出的数据被输入由RECORD*的目标区。< /span> 
目标区必须与你已经用STEP 7为选定的模块组态好的长度一致。每次调用SFC 14只能访问一个模块/DP ID 的数据(从组态好的起始地址)。

通过 SFC 15“DPWR_DAT” 把数据一致性地写入一台 DP 标准从站

通过 SFC 15“DPWR_DAT”（ 把数据一致性地写入一台DP标准从站）把 RECORD 里的数据一致性地传输入赋址好的DP 标准从站。 
源区的长度必须与通过 STEP 7 为选定模块组态好的长度一致。

注意：  
PROFIBUS DP标准定义了传输一致性用户数据的上限（见下一节）。通常的DP标准从站遵守这些限制。对于较老的CPU (<1999)，对 传输一致性用户数据存在与 CPU 有关的限制。 
请参考这些CPU的技术数据。在关键字 “DP 主站 -每台DP 从站的用户数据” 下去寻找CPU 可以一致性地从一台DP标准从站读出数据和一致性地写入一台DP标准从站的数据的较大长度,一些近期CPU的此项指标已经**过标准DP从站可能或接受的数据长度值。< /span>

一致性传输用户数据到一台 DP 从站的上限较大值
PROFIBUS DP标准规定了传输一致性用户数据到DP从站的上限。这就是为什么在一台DP标准从站里，可用一个数据块来一致性地传输较大达64 个字 = 128 字节的用户数据。 
当组态时，你定义了一致性区的大小。该大小用特殊的代码格式(德语缩写： SKF)表示为64 个字 = 128 字节(输入用128个字节，128个字节用于输出)设置的一致性数据较大长度。再长就不可行了。 
这个上限只适用于纯用户数据。诊断数据和参数被分组到完整的数据纪录里，因而总是得到一致性地传输。< /span> 
在通常的代码格式里(德语缩写： AKF)，可为一致性数据设置较大长度16 个字 = 32 个字节 (32 个字节用于输入，32 个字节用于输出)。再长就不可行了。 
在本文里请同样注意， 通常在一个非系统主站 (通过GSD连接)上的CPU 41x 作为 DP 从站时，必 须是用一般代码格式才可加以组态。基于这个理由，作为PROFIBUS DP上从站的 CPU 41x 的传输内存的较大长度为16 个字 = 32个字节。 

不使用SFC 14 或 SFC 15 时的一致性数据访问
一致性数据访问 大于 4 个字节时，对于下列的CPU 是可行的(不用SFC 14或SFC 15)。要 被一致性传输的一个 DP 从站的数据区数据是被传输到一个过程映像分区的。这样在此区域里的信息永远是一致的。然后可用 装载/传输命令 (比如L EW 1) 来访问过程映像。  
这为访问一致性数据提供了特别方便和有力的选项(低运行开销)。这一方案又为高效地结合和参数化驱动或其它 DP 从站成为可能。< /span>

它适用于下列CPU。固件版本 3.0 以上：

S7-400 CPU	MLFB
CPU 412-1	6ES7 412-1XF03-0AB0
CPU 412-2	6ES7 412-2XG00-0AB0
CPU 414-2	6ES7 414-2XG03-0AB0
CPU 414-3	6ES7 414-3XJ00-0AB0
CPU 416-2	6ES7 416-2XK02-0AB0
CPU 416-3	6ES7 416-3XL00-0AB0
CPU 417-4	6ES7 417-4XL00-0AB0
CPU 414-4H	6ES7 414-4HJ00-0AB0
CPU 417-4H	6ES7 417-4HL01-0AB0

表 1：支持一致性数据访问的CPU(不用 SFC14/SFC15)

当你进行直接访问时 (比方说 L PEW 或 T PAW)，没有 I/O 访问错。

从 采用SFC14/15 方案转向采用过程映像方案时的注意要点：< /b>

•   当从SFC14/15 方案转向过程映像方案时，不建议同时使用系统功能以及过程映像。基本上讲，在用系统功能 SFC15 写时，过程映像是被追踪的，但 读出的时候就不被追踪了。 这意味着，过程映像值与系统功能 SFC14 的值之间的一致性是无法保证的。< /span>
• 在SFC 14/15 方案里，SFC 50 “RD_LGADR”输 出的地址区不同于过程映像方案的地址区
• 如果使用 CP 443-5 ext，同时使用系统功能以及过程映像会导致出现下列出错消息：“ 没有对过程映像的读/写”，或是“不可能再用SFC 14/15 进行读/写”。

  样例： 
  下面的例子 (过程映像分区 3 “TPA 3”）显示了  HW Config 中一种可能的组态。

  • TPA 3 在输出处：这50 个字节在过程映像分区3 里是一致的(下拉列表 “一致性范围 -> 总长度”)，因而可以通过一般的  “Load input xy”命令来读它。

  • 在输入下的下拉列表里选择 “过程映像分区 -> ---” 意味着过程映像里没有存储内容。只 能用系统功能SFC14/15来处理它。

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