西门子6ES7288-3AR04-0AA0

1. 概述
串口模块ET200S 1SI（订货号：6ES7 138-4DF01-0AB0）是一款用于ET200S上的串口模块，支持两种软件协议（ASCII和3964(R)），通过接线区分可支持三种硬件接口（RS232C、RS422和RS485）。
在Step 7硬件组态中选择模块时，硬件目录中有以下六种版本的模块：
? ASCII （4B）
? ASCII（8B）
? ASCII（32B）
? 3964(R) （4B）
? 3964(R) （8B）
? 3964(R) （32B）
4/8/32字节代表数据传输的吞吐率大小，字节数越大，吞吐率越大，即数据传输越快，但是在ET200S机架上占用的I/O存储区也越多，如果从传输速率考虑，选择32B较快，如果从占用的I/O区较小考虑，选择4B占用较少，根据具体应用要求选择。
模块信息及指示灯含义，如下图1所示。

图1 模块指示灯含义

RS232C、RS422和RS485三种接口通讯的终端模块端子分配和电缆连接，如下图2/3/4所示。

图2-1 RS232C接口终端模块端子分配

 

图2-2 RS232C接口终端模块电缆连接

 

图3-1 RS422接口终端模块端子分配

 

图3-2 RS422接口终端模块电缆连接

 

图4-1 RS485接口终端模块端子分配

 

图4-2 RS485接口终端模块电缆连接

注意：RS485接口内部已经短接，不需要外部短接处理，只要直接连接1，2，8。

2. 软件环境

2.1 STEP7 V5.4 SP5
用于编写S7-300/400程序，此软件需要从西门子购买，本文档中的部分代码使用Step7 V5.4 SP5的软件编写。

2.2 ET200S 1SI 串行接口模块的功能块
STEP 7 软件中不包含ET200s 1SI模块做串口通讯的功能块，需要单独安装一个软件，然后在Libraries下才有ET200sSI的库，功能块可供通讯调用，该软件从以下的链接下载。25358470

2.3 串口调试器
第三方提供的串口调试工具，可以从互联网上免费下载，可用于测试串口通讯。

3. 硬件列表和接线

3.1 硬件列表

CPU	CPU317-2PN/DP	6ES7 317-2EK14-0AB0
ET200S	接口模块	6ES7 151-1BA01-0AB0
	功率模块	6ES7 138-4CA00-0AA0
	1 SI串口模块	6ES7 138-4DF01-0AB0
功率模块的终端模块	TM-P15S23-A0	6ES7 193-4CD20-0AA0
电子模块的终端模块	TM-E15C24-01	6ES7 193-4CA30-0AA0

表1 硬件设备

3.2 硬件接线示意图
以RS232C的方式接线为例说明，1 Si 模块按照RS232C的接线方式连接到电脑的232口，连接示意图如下所示。

图5 硬件结构和接线示意图

4.组态设置和编程

4.1 组态和配置

1．打开STEP7，点击File->New...创建一新项目，项目名称为et200s ASCII。

图6新建项目对话框

2．用鼠标右键点击项目名称，选择Insert New Object->SIMATIC 300 Station，更改站的名称为 317-2PN/DP ，如下图7所示。

图7 插入S7-300站

3. 在硬件组态中按订货号和硬件安装次序依次插入机架、CPU和ET200S标准从站模块，如下图8所示，注意所选串行接口模块为32字节的1SI ASCII （这里仅考虑数据传输的吞吐率，不考虑占用的I/O存储区的大小）。

图8组态硬件

4．双击1 SI ASCII 模块，点击Parameter选项，配置串口通信 参数。

图9 参数分配

本例中，“Interface”设为RS232C接口，勾选断线诊断，流量控制：无。通信波特率：9.6kb/s，数据位：8位，停止位：1位，奇偶效验：无，字符延迟时间：4ms，其他的参数都采用默认设置。注意：设定的参数要和通讯伙伴的相 同。

部分参数说明：

1．接口的选择

图10 接口设置

三种接口中：RS232C和RS422接口可以选择“断线检测”和“数据流量控制” 的功能， RS485/422可以设置“接收线路的初始化状态”。
2．字符桢的格式：支持10位和11位的字符桢格式，包括数据传输的波特率，数据位，停止位和奇偶校验位。
3．接收字符桢结束判断条件

图11 结束判断条件

On expiration of character delay time: 以固定的字符延迟时间为每帧数据的结束方式；
On receipt of end-of-text character: 以结束字符作为每帧数据的结束方式；
On receipt of fixed number of characters: 以固定的字符长度作为每帧数据的结束方式。

4．缓冲区处理方式

图12 缓冲区设置

Dynamic Message frame buffer：如果勾上，模块就可以缓冲多个不同长度的消息；
Prevent message frame buffer overwrite：如果勾上，防止接收到的新消息覆盖缓冲区中的消息桢，这可以防止丢失以前接收到的消息桢；
Delete receive buffer during CPU startup：如果勾上，当CPU的工作模式从STOP切换到RUN（CPU启动）时，模块的接收缓冲区自动清空。
更多关于串口接口模块的组态和参数设置，请参考手册《ET 200S 串行接口模块》*2.9章节的内容，手册链接：9260793

4.2 编程

4.2.1 PLC侧编程

1．程序调用：从库Libraries -> ET200s SI -> ET200S Serial Interface -> ET200s SI中调用功能块，调用发送 FB3（S_SEND）和接收 FB2（S_RCV），并为其分配背景数据块分别为DB30和DB20，将块参数LADDR设为硬件组态中1 SI模块的起始逻辑地址256。

图13 ET200S串口模块的逻辑地址

2．创建发送数据块DB1和接收数据块DB2

图14发送/接收数据块DB1/DB2

3．调用发送功能块
ET200S 1SI 的发送功能块FB3 S_SEND 的参数设置见下表2。

LADDR	硬件组态中串口模块的起始逻辑地址，本例中为256
DB_NO	发送数据块号，本例中为1（DB1）
DBB_NO	发送数据的起始地址，本例中为0（从DB1.DBB0开始）
LEN	发送数据的长度，本例中为10
REQ	发送数据触发位，上升沿触发，本例中为M0.0
R	取消通讯，本例中不用
COM_RST	如果为1 ，重新启动FB，本例中为M0.2
DONE	发送完成位，发送完成且没有错误时为TRUE，
ERROR	错误位，为TRUE说明有错误
STATUS	状态字，标识错误代码，察看ET200S串行接口模块手册获得相应的说明

表2 FB3 S_SEND 的参数定义

 

图15 在程序中调用FB3 S_SEND

4．调用接收功能块
ET200S 1SI的接收功能块FB2 S_RCV的参数设置见下表3。

LADDR	硬件组态中串口模块的起始逻辑地址，本例中为256
DB_NO	接收数据块号，本例中为2（DB2）
DBB_NO	接收数据的起始地址，本例中为0（DB2.DBB0）
LEN	接收数据的长度，本例中为MW4，只有在接收到数据的当前周期，此值不为0 ，需要编程读出
EN_R	使能接收位，本例中为M0.2
R	取消通讯，本例中不用
COM_RST	如果为1 ，重新启动FB，本例中为M0.2
NDR	接收完成位，接收完成并没有错误时为TRUE
ERROR	错误位，为TRUE时说明有错误
STATUS	状态字，标识错误代码，查看ET200S串行接口模块手册获得相应的说明

表3 FB2 S_RCV的参数定义

 

 

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图16 在程序中调用FB2 S_RCV

4.2.2 PC机参数设置
参数分配：串口选择COM1（默认），传输波特率为9.6Kb/s， 8位数据位，无校验，1位停止位，这些参数要和ET200s中1SI ASCII模块设置一致，同时将串口调试软件打开。

图17 串口调试软件参数设置

4.3 通讯测试

1．ET200S 1SI发送数据，调试软件接收数据
首先将硬件配置和程序下载到PLC，将DB1中前10个字节设为十六进制的01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 ，然后将FB3的M0.0从FALSE置成TRUE，ET200S将发送数据10个字节数据，可以从串口调试软件的接收字符窗口中看到收到的数据（十六进制），结果如下图18所示。

图18 ET200S 1SI发送数据调试软件接收数据测试结果

2．调试软件发送数据，ET200S 1 SI接收数据
首先将硬件配置和程序下载到CPU中，将FB2的M0.1设为TRUE，使能ET200S 接收。在PC机的串口软件打开，在发送字符输入窗口输入16进制数据1122334455667788 9900，然后点击“手动发送”按钮发送数据，则在PLC侧DB2的前10个字节能接收到数据，接收的长度为10，测试结果如下。

图19调试软件发送数据ET200S 1SI接收数据测试结果

1  基座单元（BaseUnit）概述

一个典型的ET 200SP分布式I/O站点的组成包括：接口模块，信号模块以及相应的基座单元，如图1所示。基座单元（BaseUnit）是构成ET 200SP分布式I/O不可或缺的一部分，BaseUnit为ET 200SP 模块提供电气和机械连接，所有的信号模板必须安装在相应的BaseUint上。即BaseUnit是信号模块的基座。BaseUint一方面将现场的电气信号接入到ET 200SP系统，同时还起到将电源电压馈入等其它用途。

图 1 ET200SP系统组成

 

一个典型的BaseUnit如下图所示：

图 2 BaseUnit及其接线端子

 

2 座单元（BaseUnit）分类

BaseUnit根据功能不同可分为多种类型，包括A0，A1，B0，C0，D0等几大类。

A0：适用于数字量模块，通讯模块，以及部分模拟量模块；

A1：带有内置温度测量，适用于模拟量模块；

B0：适用于继电器模块；

C0：适用于AS-i主站模块；

D0：适用于电能测量模块；

其分类及参考示例见下表：

表1  BaseUnit分类及示例
BaseUnit 类型	适用 I/O  模块类型	示例（适用于  BU  类型的  I/O  模块）
		I/O  模块（示例）	BaseUnit
BU  类型  A0 ● 24 V DC ● 15 mm 宽	数字量模块或通信模块 ● 6ES7...A0	DI 16×24VDC ST (6ES7131-6BF00-0BA0)	BU15-P16+A0+2D (6ES7193-6BP00-0DA0)
	*温度补偿的模拟量模块 * ● 6ES7...A1	AI 4xU/I 2-wire ST (6ES7134-6HD00-0BA1)
BU  类型  A1 ● 24 V DC ● 15 mm 宽	需要温度补偿的模拟量模块 ● 6ES7...A1	AI 4xRTD/TC 2-/3-/4-wire HF (6ES7134-6JD00-0CA1)	BU15-P16+A0+2D/T (6ES7193-6BP00-0DA1)
	*温度补偿的模拟量模块 ● 6ES7...A1	AI 4xI 2/4-wire ST (6ES7134-6GD00-0BA1
BU  类型  B0 ● 较高  230 V AC ● 20 mm 宽	带继电器的输出模块 ● 6ES7...B0	RQ 4x120VDC-230VAC/5A NO ST (6ES7132-6HD00-0BB0)	BU20-P12+A4+0B (6ES7193-6BP20-0BB0)
BU  类型  C0 ● 较高  30 V DC ● 20 mm 宽	CM AS-i Master ST ● 6ES7...C1	CM AS-i Master ST  (3RK7137-6SA00-0BC1)	BU20-P6+A2+4D (6ES7193-6BP20-0DC0)
BU  类型  D0 ● 较高  400 V AC ● 20 mm 宽	AI Energy Meter ST ● 6ES7...D0	AI Energy Meter ST (6ES7134-6PA00-0BD0)	BU20-P12+A0+0B (6ES7193-6BP00-0BD0)
*  用于补偿热电偶的基准结温度

 

在A0和A1类BaseUnit中，根据是否用于形成新的电位组，以及是否需要额外AUX（辅助接线端子）或附加供电端子，又可以分为多个类型。根据订货号的不同，一个BaseUnit也可同时具有以上多个功能，如即可形成新电位组的又带AUX（辅助接线端子）功能。

综上所述，基座单元的分类可以总结如下：

图 3 BaseUnit的分类一览

BaseUnit各型号说明及特征如下表所示：

 

BU15-P16+A10+2D/T  的短名称（示例）			BaseUnit  特性
模块宽度	BU	15	宽度为  15 mm  的  BaseUnit
信号连接	P	16	● 连接方式：直插式端子  ● I/O  模块端子数：如  16  个
连接到  AUX  总线	A	0	与  AUX  总线无连接
		10	n = AUX  端子数，如  10  个
电源母线	2		2  个直插式端子（ L+，接地），用于通过 P1  和P2  供电或引出供电电压（请参见  D  和  B）
	12		● 2  个直插式端子（ L+ ，接地），用于通过P1  和P2  供电或引出供电电压（请参见  D 和  B ） ●  2x5  个直插式附加端子（ 1B  至  5B ，1C  至  5C ），用于连接其它电位，较大可为  24 V DC / 10 A  的供电电流
	0		没有可以连接电源的 P1 和  P2  的端子
		D	● 引入一组新电位 ● 馈入电源电压，较大可为  24 V DC/10 A  的供电电流
		B	● 其它传导电位组 ● 引出供电电源用于外部组件或每组电位中较大  24 VDC/10 A  的总循环电流
附加功能	T		集成温度传感器，以补偿热电偶的基准结温度

 各类BaseUint功能详细描述如下： 

2.1 形成电位组的BaseUnit

ET 200SP的一个BaseUnit必须为打开新电位组的BaseUnit BU...D （带浅色接线盒和浅色安装导轨释放按钮）： 

–  打开新的电位组（电源和  AUX  总线与左侧断开） 

–  接入电源电压  L+ ，馈电电流较高10 A

2.2 用于传导电位组的BaseUnit

此类BaseUnit无打开新电位组功能，故该类型BaseUnit的左侧必须配合形成电位组的BaseUnit使用，此类BaseUnit带深色接线盒：  BU..B

2.3 带AUX辅助接线端子的BaseUnit

带有额外AUX辅助接线端子的BaseUnit （例如  BU15-P16+A10+2D ）还可连接一个安装在  AUX 总线上的电位（不**过模块的较大电源电压）。  

AUX总线可单独用作： 

作为PE bar（满足EN 60998-1的要求）。为确保符合这一标准，PE bar的长度不能**过8个安装的BaseUnit所允许的较大数量。 

用于额外要求的电压 

AUX总线被设计为： 

较大载流量（环境温度为60°C时）：10 A

允许的电压：取决于BaseUnit的类型。

以下为2个使用AUX辅助接线端子的典型例子：

DI 8×24VDC ST (6ES7131-6BF00-0BA0) 使用了BU15-P16+A10+2D（6ES7193-6BP20-0DA0）作为BaseUnit即可实现如图4所示的供电方式，图中M信号的连接可通过AUX辅助端子实现。

图 4 通过AUX辅助接线端子实现3线制开关的连接

 

AI 4 x I 2-, 4-wire ST（6ES7 134-6GD00-0BA1）使用了BU15-P16+A0+12D（6ES7193-6BP40-0DA1）作为BaseUnit即可实现如图5所示的供电方式，即4线制仪表的供电可以通过附加供电端子来完成。

图 5 通过附加供电端子实现4线制信号的连接

2.1.带集成电阻温度计的BaseUnit

此类BaseUnit用于在连接热电偶时补偿基准结温度：BU..T

 

3 aseUnit的选型：

BaseUnit的选项涉及到以下几个方面，电位组的划分；是否需要AUX辅助接线端子；BaseUnit与所安装的信号模块是否匹配等多方面的问题。

3.1 电源分组的确定

带有电源分组能力的BaseUnit均为浅色，根据ET 200SP系统工作原理（图6），在下列情况下，必须采用带电源分组能力的BaseUnit；

图 6 ET200SP系统工作原理

 

?         ET 200SP接口模块后的一个BaseUnit；

?         一个电位组的所有I/O模块及负载的总供电负荷已**过10A；

?         模块间的AUX辅助接线端子所接电压等级不同；

?         由于个别模块（如RQ 4×120VDC-230VAC/5A NO ST数字量输出模块、电能测量模块等）只能使用不带电位分组功能的BaseUnit，因此如果一个分布式ET 200SP上只有此类模块，则这些模块左侧必须有一个带电位分组功能的BaseUnit。

电位组也可根据实际功能划分，如数字量输入信号使用一个电位组，数字量输出信号使用另一个电位组；或者根据BaseUnit的供电能力对电位组进行分组。各电位组可使用的I/O模块数取决于下列因素： 

1.  此电位组上运行的所有 I/O模块的电源总需求；

2.  从外部连接到此电位组上的所有负载的电源总需求；

1和2中计算出的总电流数不得**过10 A 。

3.2 根据模块选择相对应的BaseUnit

数字量模块和不带温度测量的模拟量模块（6ES7 134-6GD00-0BA1除外）选型: 

图 7 I/O模块和不带温度测量的模拟量模块BaseUnit选型图

1浅色BaseUnit：组态新的电位组，电气隔离左侧相邻模块。ET 200SP的**个BaseUnit始终是浅色的BaseUnit，用于馈电电源电压L+。深色BaseUnit：从左侧相邻模块传导内部电源和AUX总线。

2AUX端子：可独立使用的10个内部桥接端子，高达24V DC/10A或用作保护导体。

3AI 4xI 2/4-wire ST模块（6ES7 134-6GD00-0BA1）选择BaseUnit不适用于此图。

模拟量模块AI 4xI 2/4-wire ST（6ES7 134-6GD00-0BA1）选型:

图8 AI 4xI 2/4-wire ST BaseUnit选型图

 

带温度测量的模拟量模块BaseUnit选型：

图 9 热电偶测量模块BaseUnit选型图

 

注：温度测量模块也可选择A0类型的BaseUnit，但由于A0类型的BaseUnit不带温度补偿功能，故不推荐。

继电器输出模块BaseUnit选型：

图 10 继电器模块BaseUnit选型图

 

由于继电器输出模块 RQ4 x 120 VDC / 230 VAC / 5A （6ES7 132-6HD00-0BB0）没有对应的形成新电位组的BaseUnit，故该模块的供电需来自左侧的BaseUnit，如果一个ET200 SP的分布式I/O站只有该模块时，需在该模块左侧单独配置一个有形成新电位组能力的BaseUnit。

通信模块BaseUnit选型：

 图 11 通信模块BaseUnit选型图

注：需注意每个AS-i通信模块必须单独形成电位组。

电能测量模块BaseUnit选型：

图  12 电能测量模块BaseUnit选型图

 

由于电能测量模块（6ES7134-6PA00-0BD0)没有对应的形成新电位组的BaseUnit，故该模块的供电需来自左侧的BaseUnit，如果一个ET200 SP的分布式I/O站只有该模块时，需在该模块左侧单独配置一个有形成新电位组能力的BaseUnit。

I/O 模块	基座单元BU15-			基座单元BU20-
	类型A0		类型A1	类型B0		类型C0	类型D0
	P16+A10+2D		P16+A0+12D/T	P12+A4+0B		P6+A2+4D	P12+A0+0B
	P16+A0+2D		P16+A0+2D/T
	P16+A10+2B		P16+A0+12B/T
	P16+A0+2B		P16+A0+2B/T
开关量模块
DI 16x24VDC ST	?
DI 8x24VDC ST	?
DI 8x24VDC HF	?
DQ 16x24VDC/0,5A ST	?
DQ 4x24VDC/2A ST	?
DQ 8x24VDC/0,5 ST	?
DQ 8x24VDC/0,5A HF	?
RQ 4x120VDC-230VAC/5A NO ST					?
模拟量模块
AI 4xRTD/TC 2-/3-/4-wire		?	?
HF
AI 4xU/I 2-wire ST		?	?
AI 2xU/I 2-/4-wire HS		?	?
AI 4xI 2-/4-wire ST		?	?
AQ 4xU/I ST		?	?
AQ 4xU/I HS		?	?
AI Energy Meter ST							?
通讯模块
CM 4xIO-Link		?
CM AS-i Master ST						?
CM PtP		?

目前已发布模块与BaseUnit的兼容列表如下：

I/O 模块	基座单元BU15-			基座单元BU20-
	类型A0		类型A1	类型B0		类型C0	类型D0
	P16+A10+2D		P16+A0+12D/T	P12+A4+0B		P6+A2+4D	P12+A0+0B
	P16+A0+2D		P16+A0+2D/T
	P16+A10+2B		P16+A0+12B/T
	P16+A0+2B		P16+A0+2B/T
开关量模块
DI 16x24VDC ST	?
DI 8x24VDC ST	?
DI 8x24VDC HF	?
DQ 16x24VDC/0,5A ST	?
DQ 4x24VDC/2A ST	?
DQ 8x24VDC/0,5 ST	?
DQ 8x24VDC/0,5A HF	?
RQ 4x120VDC-230VAC/5A NO ST					?
模拟量模块
AI 4xRTD/TC 2-/3-/4-wire		?	?
HF
AI 4xU/I 2-wire ST		?	?
AI 2xU/I 2-/4-wire HS		?	?
AI 4xI 2-/4-wire ST		?	?
AQ 4xU/I ST		?	?
AQ 4xU/I HS		?	?
AI Energy Meter ST							?
通讯模块
CM 4xIO-Link		?
CM AS-i Master ST						?
CM PtP		?

BaseUnit选型总结：

综上BaseUint选型图可知，对于大部分模块的大部分应用而言（普通模块，*AUX辅助接线功能），只需选择A0类型不带AUX辅助接线端子的即可满足需要。

4  用AUX端子的注意事项

当BaseUnit的一个接线端子内需要接入2根线时，需要注意线鼻子插入AUX端子的角度，由于横截面为0.75 mm2的双线终端套管需要空间，所以必须确保在压接双线终端套管时导线的排放角度正确，按较佳方式排列电线，以便互留安装的空间，如下图12所示： 

图 13 AUX端子接线

5接电缆屏蔽

简介

●   需要屏蔽连接件来安装电缆屏蔽（例如，针对模拟量模块）。电缆套管上的干扰电流通过安装导轨从屏蔽连接转移到大地上。在电缆进入开关面板时不需要屏蔽连接。 

●   将屏蔽连接件连接到  BaseUnit 。 

●   屏蔽连接件包含一个屏蔽触点和一个屏蔽端子。 

●   屏蔽连接件会在安装后自动连接到安装导轨的功能接地端  (FG) 。 

屏蔽端子如下图13所示：

图 14 ET 200SP屏蔽端子

安装电缆屏蔽件操作步骤：

图15 ET 200SP电缆屏蔽件安装示意图

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