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1 概述
S7-300/400與SINAMICS G150 之間通過PROFIBUS DP 總線可進(jìn)行周期性及非周期性數(shù)據(jù)通訊。使用標(biāo)準(zhǔn)S7功能塊SFC14/SFC15可實(shí)現(xiàn)周期性數(shù)據(jù)交換；使用標(biāo)準(zhǔn)S7功能塊SFC58 / SFC59，可以實(shí)現(xiàn)非周期性數(shù)據(jù)交換，讀寫 SINAMICS G150 的參數(shù)。S7-300/400與SINAMICS G150裝置的連接，如下圖所示：
圖1 S7-300/400與SINAMICS G150裝置的連接
2 SINAMICS G150站地址設(shè)置及硬件組態(tài)
SINAMICS G150的PROFIBUS DP站地址設(shè)置有兩種方法：
（1）通過CU320控制單元上DIP撥碼開關(guān)，設(shè)置站地址，有效地址值為1….126，設(shè)定方法如表1所示，將DIP開關(guān)撥“ON”處，多個(gè)開關(guān)激活，將有效位進(jìn)行加法運(yùn)算， 1+4+32=37，表示站地址是37，注意：通過撥碼開關(guān)改變地址時(shí)應(yīng)斷掉SINAMICS G150 電源，否則，更改的站地址是無效的。
表1 DIP開關(guān)設(shè)定PROFIBUS DP地址
（2） 在撥碼開關(guān)全部撥到OFF或ON狀態(tài)，可以利用參數(shù)P918設(shè)置站地址。
S7-300/400的硬件組態(tài)，如圖2所示，在硬件組態(tài)中設(shè)定的SINAMICS G150站地址應(yīng)與SINAMICS G150 實(shí)際的站地址一致，本例中采用站地址是6。
圖2 硬件組態(tài)
3 通訊報(bào)文設(shè)置
SINAMICS G150有多種報(bào)文結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，詳細(xì)描述請(qǐng)參考：SINAMICS_G150_operating-instructions手冊(cè)，表2為報(bào)文結(jié)構(gòu)。
表2 報(bào)文結(jié)構(gòu)
報(bào)文結(jié)構(gòu)是999為用戶自定義報(bào)文，當(dāng)用戶選擇此報(bào)文結(jié)構(gòu)時(shí)，SINAMICS G150的起、停控制位等需自己做關(guān)聯(lián)。此時(shí)必須將PLC控制請(qǐng)求置1（P854=1）。
注意：在做S7-300/400硬件組態(tài)時(shí)，需要配置報(bào)文結(jié)構(gòu)，圖3是STEP7中的報(bào)文設(shè)置，配置結(jié)束后進(jìn)行編譯保存；然后，打開STARTER，核對(duì)報(bào)文結(jié)構(gòu)是否一致，圖4是STARTER軟件中報(bào)文的設(shè)置，若不一致需在STARTER軟件中打開“configuration”做調(diào)整后點(diǎn)擊“Transfer to HW config”按鈕。
圖3 STEP7中的報(bào)文設(shè)置
圖4 STARTER軟件中報(bào)文設(shè)置
4 用PROFIBUS DP總線對(duì)SINAMICS G150起、停及速度控制
S7-300/400 PLC通過PROFIBUS DP周期性通訊方式將控制字1和主設(shè)定值發(fā)送至SINAMICS G150 ，當(dāng)組態(tài)的報(bào)文結(jié)構(gòu) PZD=2或自由報(bào)文999時(shí)，在S7-300/400 中可用“MOVE” 指令和功能塊SFC14和SFC15進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
下面分別采用“MOVE” 指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和調(diào)用SFC14和SFC15系統(tǒng)功能塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送加以說明。
例程文件名為：“G150_DP控制字、主給定值的發(fā)送及狀態(tài)字和實(shí)際頻率讀出程序.rar”，鏈接： G150_DP1.rar
注:程序中選擇標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1
1、采用“MOVE” 指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送：
（1）在例程中，在變量表“SINAMICS G150 start_up”中，分別強(qiáng)制M1.0、M1.1為1；
（2）通過MW2發(fā)送控制字1，首先寫入047E，然后寫入047F，SINAMICS G150 開始運(yùn)行，如停止SINAMICS G150 ，發(fā)送047E，使SINAMICS G150 停止運(yùn)行，變量表如圖5所示；
（3）MW4寫入的是主設(shè)定值，速度設(shè)定值要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，4000H（十六進(jìn)制）對(duì)應(yīng)于
100%，發(fā)送的最大值為7FFFH（200%），所設(shè)定的百分?jǐn)?shù)乘以P2000 中設(shè)定的參考速度， 就是給定速度；
（4）在MW6中能顯示狀態(tài)字1，變量表如圖5所示；
（5）MW8中能顯示實(shí)際運(yùn)行速度，此處為十六進(jìn)制，4000H表示100％。控制程序如圖6所示。
圖5 變量表中的內(nèi)容
圖6 “MOVE”指令控制程序
2、SFC14和SFC15系統(tǒng)功能塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送：
SFC14（“DPRD_DAT”）用于讀取SINAMICS G150 過程數(shù)據(jù)，SFC15 （“DPWR_DAT”）用于將過程數(shù)據(jù)發(fā)送到SINAMICS G150 。
（1）控制SINAMICS G150 運(yùn)行：
通過先發(fā)送控制字047E然后發(fā)送047F來啟動(dòng)SINAMICS G150 ，控制字1在 DB1.DBW20中指定，主設(shè)定值在DB1.DBW22中設(shè)定，參看圖7；所有的這些變量在變量 表“SINAMICS G150 start_up”中設(shè)定及監(jiān)控，圖8是變量表的內(nèi)容，圖9是程序內(nèi)容。
（2）停止SINAMICS G150 ：
發(fā)送控制字047E至SINAMICS G150 ，使SINAMICS G150 停止運(yùn)行。
（3）讀取SINAMICS G150 狀態(tài)字及速度實(shí)際值：
S7-300/400 接收SINAMICS G150 狀態(tài)字1，存放在DB1.DBW30中；接收SINAMICS G150 傳來的速度實(shí)際值，存放在DB1.DBW32中，參看圖7，在變量表“SINAMICS G150 start_up”中能監(jiān)控到SINAMICS G150 狀態(tài)和速度實(shí)際值。
圖7 數(shù)據(jù)塊 DB1
圖8 變量表
圖9 控制程序
5 SINAMICS G150 參數(shù)的讀取及寫入
（1）擴(kuò)展PROFIBUS DP功能（DPV1）
非周期性數(shù)據(jù)傳送模式允許：
? 交換大量的用戶數(shù)據(jù)（最多240 bytes）
? DPV1支持DS47非周期數(shù)據(jù)交換
（2）參數(shù)請(qǐng)求及參數(shù)應(yīng)答的結(jié)構(gòu)
參數(shù)請(qǐng)求包括三部分：請(qǐng)求標(biāo)題、參數(shù)地址及參數(shù)值，如表3所示。
表3 參數(shù)請(qǐng)求格式
參數(shù)應(yīng)答格式，如表4所示，關(guān)于參數(shù)請(qǐng)求及應(yīng)答描述，參考表5。
表4 參數(shù)應(yīng)答格式
表5 參數(shù)請(qǐng)求及應(yīng)答描述
在表6 中，是關(guān)于DPV1參數(shù)應(yīng)答中的錯(cuò)誤值描述。
表6 DPV1參數(shù)應(yīng)答中的錯(cuò)誤值描述
（3）S7-300/400 通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式讀取SINAMICS G150 參數(shù)
使用S7-300/400 PLC通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式讀取SINAMICS G150 參數(shù)，可以讀一個(gè)參數(shù)下的多個(gè)索引值，或多個(gè)參數(shù)下的多個(gè)索引值。PLC讀取SINAMICS G150 參數(shù)時(shí)必須使用兩個(gè)功能塊SFC58 / SFC59 ，程序參見圖14。
例程文件名：“G150_DP讀參數(shù)r945程序.rar” 鏈接：G150_DP2.rar
以讀取一個(gè)參數(shù)下的一個(gè)索引值為例（讀參數(shù)r945.0）：
a．使用標(biāo)志位M10.0及功能SFC58塊將讀請(qǐng)求（數(shù)據(jù)塊DB2如圖10所示），發(fā)送至SINAMICS G150，將M10.0設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)寫請(qǐng)求，當(dāng)寫請(qǐng)求完成后必須將該請(qǐng)求置0，結(jié)束該請(qǐng)求。MW300（RET_VAL）顯示錯(cuò)誤代碼，用于表示數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤。在變量表G150_read（如圖11所示）中，按照表3參數(shù)請(qǐng)求格式進(jìn)行設(shè)定，在DB1.DBW6中設(shè)定945，在DB1.DBW8中設(shè)定0，表明讀請(qǐng)求中要讀取r945.0中的數(shù)值。
圖10 “寫”請(qǐng)求數(shù)據(jù)塊DB26ES74121XJ070AB0
圖11 變量表G150_read內(nèi)容
b．使用標(biāo)志位M10.1及功能SFC59塊將讀應(yīng)答發(fā)送至S7-300/400 ，SINAMICS G150 將參數(shù)值發(fā)送到DB3，圖12是數(shù)據(jù)塊DB3的內(nèi)容。將M10.1設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)讀應(yīng)答，當(dāng)讀應(yīng)答完成后必須將M10.1該請(qǐng)求置0。MW400 (RET_VAL) 顯示包括錯(cuò)誤代碼。在變量表G150_read1（如圖13所示）中，能夠讀到相應(yīng)讀應(yīng)答，DB3.DBW6中讀到的是7861，表明此時(shí)參數(shù)r945.0=7861。
圖12 響應(yīng)數(shù)據(jù)塊DB3
圖13變量表G150_read1內(nèi)容
圖14 讀取SINAMICS G150 參數(shù)程序
（4）S7-300/400通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式寫SINAMICS G150 參數(shù)
使用S7-300/400 PLC通過PROFIBUS DP非周期性通訊方式寫SINAMICS G150 參數(shù)，可以寫一個(gè)參數(shù)下的多個(gè)索引值，或多個(gè)參數(shù)下的多個(gè)索引值。寫參數(shù)時(shí)只需使用SFC58 ，如果需要讀取寫參數(shù)響應(yīng)時(shí)需使用SFC59，程序參見圖18。
例程文件名：“G150_DP寫參數(shù)P1120程序.rar” 鏈接：G150_DPP1120.rar
以寫參數(shù)P1120 為例 ，加以說明。
a．使用標(biāo)志位M10.2及SFC58 功能塊將寫請(qǐng)求（數(shù)據(jù)塊DB4如圖15所示）發(fā)送至SINAMICS G150，將M10.2設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)寫請(qǐng)求，當(dāng)寫請(qǐng)求完成后必須將該請(qǐng)求置0，結(jié)束該請(qǐng)求。MW500（RET_VAL）顯示錯(cuò)誤代碼，用于表示數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤。在變量表G150_write（如圖16所示）中，按照表3中的參數(shù)請(qǐng)求格式進(jìn)行設(shè)定，在DB4.DBW6中設(shè)定1120，在DB4.DBW8中設(shè)定0，表明將DB4.DBD12中的數(shù)值寫入?yún)?shù)P1120.0中。
圖15 寫請(qǐng)求數(shù)據(jù)塊DB4
圖16變量表G150_write中的內(nèi)容
b． 使用標(biāo)志位M10.3及功能SFC59塊將寫應(yīng)答發(fā)送到S7-300/400 數(shù)據(jù)塊DB5中，數(shù)據(jù)塊DB5的內(nèi)容，參看圖17，將M10.3設(shè)定為數(shù)值1啟動(dòng)讀請(qǐng)求，當(dāng)讀請(qǐng)求完成后必須將M10.3置0。MW504 (RET_VAL) 顯示錯(cuò)誤代碼。在變量表G150_write（如圖16所示）中，能夠讀到相應(yīng)寫請(qǐng)求響應(yīng)，DB5.DBB1中為02，表明寫請(qǐng)求已相應(yīng)，從SINAMICS G150 中讀到參數(shù)P1120已經(jīng)被更改，表明參數(shù)P1120已修改完成。
圖17數(shù)據(jù)塊DB5
圖18 寫SINAMICS G150 參數(shù)程序
1概述
S7協(xié)議是SIEMENS S7系列產(chǎn)品之間通訊使用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 ，其優(yōu)點(diǎn)是通信雙方無論是在同一MPI總線上、同一PROFIBUS總線上或同一工業(yè)以太網(wǎng)中，都可通過S7協(xié)議建立通信連接，使用相同的編程方式進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換而與使用何種總線或網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。S7通信分為按組態(tài)方式可分為單邊通信和雙邊通信，單邊通信通常應(yīng)用于以下情況：
? 通信伙伴無法組態(tài)S7連接
? 通信伙伴無法停機(jī)
? 不希望在通訊伙伴側(cè)增加通信組態(tài)或程序
本文介紹S7-400基于PROFIBUS總線的S7單邊通信的組態(tài)步驟。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境，見表1。
| 序號(hào) | 名稱 | 訂貨號(hào) |
| 1 | CR3導(dǎo)軌 | 6ES7 401-1DA01-0AA0 |
| 2 | PS407 | 6ES7 407-0KA02-0AA0 |
| 3 | CPU414-3 | 6ES7 414-3XM05-0AB0 |
| 4 | CPU315-2 DP | 6ES7 315-2AH14-0AB0 |
| 5 | PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)電纜 | 6XV1 830-0EH10 |
| 6 | RS485總線連接器 | 6ES7972-0BB42-0XA0 |
| 7 | STEP7 V5.5 SP2 | |
| 8 | Windows XP SP3 |
表1
2 組態(tài)
2.1配置S7-400站點(diǎn)
S7-400站點(diǎn)配置參見表2。
| 序號(hào) | 說明 | 圖示 |
| 1. | 創(chuàng)建新項(xiàng)目并在項(xiàng)目中插入S7-400站點(diǎn) |
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| 2. | 打開硬件組態(tài)，組態(tài)S7-400站點(diǎn) |
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| 3. | 在硬件目錄中查找使用的導(dǎo)軌型號(hào)，并雙擊找到的導(dǎo)軌型號(hào) |
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| 4. | 在硬件目錄選擇使用的電源，并拖拽到導(dǎo)軌的1號(hào)槽 |
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| 5. | 在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導(dǎo)軌的3號(hào)槽，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出DP接口屬性對(duì)話框 |
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| 6. | 在對(duì)話框Address下拉框中設(shè)置DP站地址為2，單擊NEW按鈕添加新子網(wǎng) |
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| 7. | 添加子網(wǎng)PROFBUS(1)，單擊選項(xiàng)頁“Network Setting” |
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| 8. | 選擇PRFIBUS總線傳輸速率為1.5Mbps，Profile中選擇Standard，單擊所有屬性對(duì)話框OK按鈕 |
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| 9. | 編譯保存S7-400站點(diǎn)硬件組態(tài)，下載到S7-400 CPU中 |
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| 10. | 從菜單欄Option下Configure Network命令進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)組態(tài)界面 |
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| 11. | 如右圖所示，右鍵單擊CPU414-3DP，在彈出對(duì)話框中選擇Insert New Connection命令，插入一個(gè)新連接 |
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| 12. |
a) 選擇Unspecified連接伙伴， b) 連接類型菜單中選擇S7 connection，單擊OK按鈕，彈出S7 connection屬性對(duì)話框 |
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| 13. |
S7 connection屬性對(duì)話框設(shè)置： a) 選中Established an active connection b) Interface選擇CPU414-3 DP，DP(R0/S3) c) 設(shè)置伙伴PROFIBUS地址3 d) 設(shè)置本地ID為1 e) 點(diǎn)擊Address Details按鈕 |
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| 14. |
Address Detail對(duì)話框設(shè)置 a) 設(shè)置安裝CPU的機(jī)架號(hào)0 b) 設(shè)置安裝CPU的插槽號(hào)，對(duì)于S7-300，CPU只能安裝在2號(hào)槽 c) 設(shè)置連接資源號(hào)，對(duì)于S7單邊連接，連接資源號(hào)總是3 設(shè)置完成后可看到伙伴TSAP為03.02，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉屬性對(duì)話框 |
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| 15. | 點(diǎn)擊編譯保存圖標(biāo)，完成S7單邊連接組態(tài)，并下載至S7-400 CPU中 |
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表 2
2.2配置S7-300站點(diǎn)
S7-300站點(diǎn)配置參見表3。
| 序號(hào) | 說明 | 圖示 |
| 1. | 創(chuàng)建新項(xiàng)目并在項(xiàng)目中插入S7-300站點(diǎn) |
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| 2. |
打開硬件組態(tài)，組態(tài) S7-300 站點(diǎn) |
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| 3. | 在硬件目錄SIMATIC-300，RACK-300下雙擊Rail，插入S7-300導(dǎo)軌 |
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| 4. | 在硬件目錄選擇使用的CPU，并拖拽到導(dǎo)軌的2號(hào)槽，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出DP接口屬性對(duì)話框 |
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| 5. | 參考表2序號(hào)6~8步驟，將CPU的 PROFIBUS DP地址設(shè)置為3，傳輸速率設(shè)置為1.5Mbps，Profile中選為Standard。編譯保存完成S7-300站點(diǎn)組態(tài)，并下載到S7-300 CPU中 |
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表 3
3 通信連接
如圖3-1示意圖，使用RS485總線連接器通過PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)電纜分別連接CPU414-3 的X2接口和CPU315-2的X2 接口。
圖3-1 CPU之間DP通信連接示意圖
4 通信編程
由于配置的是S7單邊通信，只需在配置S7網(wǎng)絡(luò)連接的一方進(jìn)行編程，所以本例中只在CPU414-3中編程調(diào)用系統(tǒng)功能塊SFB14/SFB15，如圖4-1和圖4-2。
圖4-1 調(diào)用功能塊SFB14
圖4-2 調(diào)用功能塊SFB15
更多關(guān)于SFB14/15參數(shù)含義，參考西門子下載中心文檔編號(hào)1023《 SIMATIC 用于S7-300/400系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)功能的系統(tǒng)軟件參考手冊(cè)》的S7 通信章節(jié)。
S7400電源模塊
6ES7 407-0DA02-0AA0
6ES7 407-0KA02-0AA0
6ES7 407-0KR02-0AA0
6ES7 407-0RA02-0AA0
6ES7 405-0DA02-0AA0
6ES7 405-0KA02-0AA0
6ES7 405-0RA01-0AA0
6ES7 971-0BA00
CPU
6ES7 412-3HJ14-0AB0
6ES7 414-4HM14-0AB0
6ES7 417-4HT14-0AB0
6ES7 400-0HR00-4AB0
6ES7 400-0HR50-4AB0
6ES7 412-1XJ05-0AB0
6ES7 412-2XJ05-0AB0
6ES7 414-2XK05-0AB0
6ES7 414-3XM05-0AB0
6ES7 414-3EM05-0AB0
6ES7 416-2XN05-0AB0
6ES7 416-3XR05-0AB0
6ES7 416-3ER05-0AB0
6ES7 416-2FN05-0AB0
6ES7 416-3FR05-0AB0
6ES7 417-4XT05-0AB0
內(nèi)存卡
6ES7 955-2AL00-0AA0
6ES7 955-2AM00-0AA0
6ES7 952-0AF00-0AA0
6ES7 952-1AH00-0AA0
6ES7 952-1AK00-0AA0
6ES7 952-1AL00-0AA0
6ES7 952-1AM00-0AA0
6ES7 952-1AP00-0AA0
6ES7 952-1AS00-0AA0
6ES7 952-1AY00-0AA0
6ES7 952-0KF00-0AA0
6ES7 952-0KH00-0AA0
6ES7 952-1KK00-0AA0
6ES7 952-1KL00-0AA0
6ES7 952-1KM00-0AA0
6ES7 952-1KP00-0AA0
6ES7 952-1KS00-0AA0
6ES7 952-1KT00-0AA0
6ES7 952-1KY00-0AA0
開關(guān)量輸入模板
6ES7 421-7BH01-0AB0
6ES7 421-1BL01-0AA0
6ES7 421-1EL00-0AA0
6ES7 421-1FH20-0AA0
6ES7 421-7DH00-0AB0
開關(guān)量輸出模板
6ES7 422-1BH11-0AA0
6ES7 422-1BL00-0AA0
6ES7 422-7BL00-0AB0
6ES7 422-1FH00-0AA0
6ES7 422-1HH00-0AA0
模擬量模塊
6ES7 431-0HH00-0AB0
6ES7 431-1KF00-0AB0
6ES7 431-1KF10-0AB0
6ES7 431-1KF20-0AB0
6ES7 431-7QH00-0AB0
6ES7 431-7KF00-0AB0
6ES7 431-7KF10-0AB0
6ES7 432-1HF00-0AB0
功能模板
6ES7 450-1AP00-0AE0
6ES7 451-3AL00-0AE0
6ES7 452-1AH00-0AE0
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