1 S7-1200與變頻器的連接

1.1本例程的系統(tǒng)配置
本例程中用到的硬件： S7-1200（CPU 1214C）、G120 ( 控制單元CU240B-2 )、一臺裝有TIA Portal軟件的PC機、CM1241模塊、電源模塊、標準RJ45網(wǎng)線。

1.2 硬件連接

1.2.1硬件連線
本例程中的硬件間的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖1-1

1.2.2 PLC與控制單元通信端口之間的連接
用電纜將CU240B-2 Modbus 通訊接口與PLC通信模塊連接起來，如下圖所示。

    
圖1-2

2 變頻器設(shè)置

2.1 地址設(shè)置
可以通過控制單元上的地址開關(guān)，也可以通過參數(shù) P2021 或 STARTER 中“Control Unit / Communication / Field bus”頁面來確定變頻器的 Modbus-RTU 地址。
只有所有地址開關(guān)都設(shè)為“OFF”(0)時，P2021 或 STARTER 中的設(shè)置才有效。否則，Modbus-RTU 地址為地址開關(guān)所設(shè)置的地址。

2.2 參數(shù)設(shè)置
除了設(shè)置地址之外，還需要對其他一些變頻器的通信參數(shù)進行設(shè)置，才可以進行MODBUS通信。具體需要設(shè)置的參數(shù)如表2-1所示：

表2-1

參數(shù)	描述
P0015 = 21	變頻器宏程序 選擇 I/O 配置
p2030 = 2	現(xiàn)場總線協(xié)議選擇 2： Modbus
p2020	現(xiàn)場總線波特率 設(shè)置范圍是 4800 bit/s … 187500 bit/s，出廠為 19200 bit/s
p2024	Modbus 計時 索引 0：最大從站應(yīng)答延遲： 在該時間后，從站應(yīng)答主站。 索引 1： 字符延時： 指一個 Modbus 消息幀內(nèi)，單個字符之間允許的最大延遲時間。 （即 Modbus 1.5 個字節(jié)標準的處理時間） 索引 2： 報文延時： 指 Modbus 報文之間允許的最大延時。（即 Modbus 3.5 個字節(jié)標準的處理時間）
p2029	現(xiàn)場總線錯誤統(tǒng)計 指現(xiàn)場總線接口上接收錯誤的統(tǒng)計、顯示
p2040	過程數(shù)據(jù)監(jiān)控時間 指沒有收到過程數(shù)據(jù)時發(fā)出報警的延時。 注： 該時間必須根據(jù)從站數(shù)量、總線波特率加以調(diào)整，出廠為 100 ms。

3 PLC組態(tài)和編程

3.1 創(chuàng)建項目
首先創(chuàng)建一個項目，點擊創(chuàng)建新項目，輸入名稱，路徑等信息。

圖3-1

3.2 硬件組態(tài)
按照新手上路的提示首先選擇設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，進行硬件組態(tài)。

圖3-2

點擊添加新設(shè)備，添加相應(yīng)型號的設(shè)備，修改設(shè)備名稱，選擇版本號，點擊添加。

圖3-3

在彈出的設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的右側(cè)硬件目錄中，找到通信模塊-點到點-CM1241(RS485)，加入CM1241通信模塊。

圖3-4

雙擊設(shè)備視圖中的RS485端口，設(shè)置端口組態(tài)，本例程配置如下圖。

圖3-5

在左側(cè)的項目樹-設(shè)備-在線訪問-Broadcom NetXtreme。。。（本例程PC機所使用的網(wǎng)卡），雙擊更新可使用的設(shè)備，搜索到連接的設(shè)備。

圖3-6

3.3 編程
在左邊的設(shè)備中找到S7-1200/程序塊，打開主程序（Main[OB1]）。在右邊的指令欄里選擇通信/通信處理器/MODBUS，添加MB_COMM_LOAD和MB_MASTER。

圖3-7

在彈出的調(diào)用選項中，定義一個背景數(shù)據(jù)塊。

圖3-8

使用同樣的方法，再加入一個MB_MASTER模塊，同樣定義背景數(shù)據(jù)塊。

圖3-9

分別按照圖3-10、圖3-11設(shè)置MB_COMM_LOAD和MB_MASTER模塊。

圖3-10

 

圖3-11

其中，MB_COMM_LOAD與MB_MASTER指令的參數(shù)說明，請參考表3-1，表3-2。

表3-1 MB_COMM_LOAD指令的參數(shù)

參數(shù)	聲明	數(shù)據(jù)類型	存儲區(qū)	說明
REQ	Input	BOOL	I、Q、M、D、L	在上升沿執(zhí)行指令
PORT	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	通信端口的 ID： 在設(shè)備組態(tài)中插入通信模塊后，端口 ID 就會顯示在 PORT 框連接的下拉列表中。 也可以在變量表的“常量” (Constants) 選項卡中引用該常量。
BAUD	Input	UDINT	I、Q、M、D、L 或常量	波特率選擇： 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 76800, 115200 所有其它值均無效。
PARITY	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	奇偶校驗選擇： 0 – 無 1 – 奇校驗 2 – 偶校驗
FLOW_CTRL	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	流控制選擇： 0 –（默認值）無流控制 1 – 通過 RTS 實現(xiàn)的硬件流控制始終開啟（不適用于 RS485 端口） 2 - 通過 RTS 切換實現(xiàn)硬件流控制
RTS_ON_DLY	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	RTS 延時選擇： 0 -（默認值）到傳送消息的第一個字符之前，激活 RTS 無延時。 1 至 65535 – 到傳送消息的第一個字符之前，“激活 RTS”以毫秒為單位的延時（不適用于 RS-485 端口）。應(yīng)用 RTS 延時必須與 FLOW_CTRL 選擇無關(guān)。
RTS_OFF_DLY	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	RTS 關(guān)斷延時選擇： 0 –（默認值）傳送最后一個字符到“取消激活 RTS”之間沒有延時。 1 至 65535 – 在發(fā)送消息的最后一個字符到“取消激活 RTS”之間以毫秒為單位的延時（不適用于 RS-485 端口）。應(yīng)用 RTS 延時必須與 FLOW_CTRL 選擇無關(guān)。
RESP_TO	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	響應(yīng)超時： “MB_MASTER”允許等待從站響應(yīng)的時間（毫秒） 如果從站在此時間內(nèi)沒有響應(yīng)，則“MB_MASTER”將重復(fù)該請求，或者在發(fā)送了指定數(shù)目的重試后終止請求并返回錯誤。 5 ms 至 65535 ms（默認值 = 1000 ms）。
MB_DB	Input	VARIANT	D	“MB_MASTER”或“MB_SLAVE”指令的背景數(shù)據(jù)塊的引用。 在程序中插入“MB_SLAVE”或“MB_MASTER”之后，數(shù)據(jù)塊標識符會顯示在 MB_DB 框連接的下拉列表中。
DONE	Output	BOOL	I、Q、M、D、L	指令的執(zhí)行已完成且未出錯。
ERROR	Output	BOOL	I、Q、M、D、L	錯誤： 0 – 未檢測到錯誤 1 – 表示檢測到錯誤。 在參數(shù) STATUS 中輸出錯誤代碼。
STATUS	Output	WORD	I、Q、M、D、L	端口組態(tài)錯誤代碼

 

表3-2 MB_MASTER指令的參數(shù)

參數(shù)	聲明	數(shù)據(jù)類型	存儲區(qū)	說明
REQ	Input	BOOL	I、Q、M、D、L	請求輸入： 0 – 無請求 1 – 請求將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Modbus 從站
MB_ADDR	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	Modbus RTU 站地址： 默認地址范圍： 0 至 247 擴展地址范圍： 0 至 65535 值“0”已預(yù)留，用于將消息廣播到所有 Modbus 從站。 只有 Modbus 功能代碼 05、06、15 和 16 支持廣播。
MODE	Input	USINT	I、Q、M、D、L 或常量	模式選擇： 指定請求類型： 讀取、寫入或診斷： 有關(guān)詳細信息，請參見 Modbus 功能表。
DATA_ADDR	Input	UDINT	I、Q、M、D、L 或常量	從站中的起始地址： 指定 Modbus 從站中將供訪問的數(shù)據(jù)的起始地址。 可在 Modbus 功能表中找到有效地址。
DATA_LEN	Input	UINT	I、Q、M、D、L 或常量	數(shù)據(jù)長度： 指定要在該請求中訪問的位數(shù)或字數(shù)。 可在 Modbus 功能表中找到有效長度。
DATA_PTR	Input	VARIANT	M、D	指向 CPU 的數(shù)據(jù)塊或位存儲器地址，從該位置讀取數(shù)據(jù)或向其寫入數(shù)據(jù)。 對于數(shù)據(jù)塊，必須使用“標準 - 與 S7-300/400 兼容”訪問類型進行創(chuàng)建。
DONE	Output	BOOL	I、Q、M、D、L	0: 事務(wù)未完成 1: 事務(wù)完成，且無任何錯誤
BUSY	Output	BOOL	I、Q、M、D、L	0: 當前沒有“MB_MASTER”事務(wù)正在處理中 1: "MB_MASTER" 事務(wù)正在處理中
ERROR	Output	BOOL	I、Q、M、D、L	0: 無錯誤 1: 出錯，錯誤代碼由參數(shù) STATUS 來指示
STATUS	Output	WORD	I、Q、M、D、L	執(zhí)行條件代碼

3.4 下載
編譯，確認無誤后，點擊下載。在彈出的“擴展的下載到設(shè)備”中，選擇PG/PC接口類型，以及PG/PC接口。選擇設(shè)備，并點擊下載。

圖3-12

在彈出的下載預(yù)覽中，查看將要覆蓋的內(nèi)容，選擇統(tǒng)一下載，并點擊下載。

圖3-13

3.5 監(jiān)視
點擊轉(zhuǎn)到在線，并點擊啟動監(jiān)視，此時即可通過PLC給變頻器進行MODBUS通信。

圖3-14

4 MODBUS通信控制變頻器

4.1 使用MODBUS通信控制變頻器啟停
如下圖所示，打開Tag_1，使能MB_MASTER。使能完成之后，關(guān)閉Tag_1。

圖4-1

如圖4-2，將MODE改為1（即寫入數(shù)據(jù)），DATA_ADDR寫入40101（主設(shè)定值寄存器號），DATA_PTR寫入1000（給定值的寫入值）。然后REQ使用一個脈沖沿來發(fā)送給定值。此時，變頻器的給定值已經(jīng)改為1000。
然后將DATA_ADDR寫入40100（控制字寄存器號），DATA_PTR寫入047E（停車），然后REQ使用一個脈沖沿來發(fā)送停車命令。再將DATA_ADDR寫入40100（控制字寄存器號），DATA_PTR寫入047F（啟動），然后REQ使用一個脈沖沿來發(fā)送啟動命令。

圖4-2

注意：
MB_COMM_LOAD使能完成之后，一定要將Tag_1關(guān)閉，否則MB_MASTER模塊將無法使用。
變頻器啟動位需要一個上升沿，所以先給其停車命令，然后發(fā)送啟動命令，利用上升沿來啟動變頻器。

4.2 使用MODBUS通信修改和查看變頻器參數(shù)
現(xiàn)在，以參數(shù)P1120加速時間為例，對參數(shù)的修改和查看進行講解。
首先，進行讀參數(shù)的演示。將MODE輸入改為0（即讀參數(shù)模式），將DATA_ADDR中寫入40322（即加速時間的寄存器號），然后REQ使用脈沖沿來發(fā)送一個讀請求。此時，可以接收到參數(shù)P1120中的數(shù)據(jù)位1000（即加速時間為10s）。

圖4-3

然后進行寫參數(shù)：將MODE輸入改為1（即寫參數(shù)模式），將DATA_ADDR中寫入40322（即加速時間的寄存器號），在DATA_PTR中寫入500，然后REQ使用脈沖沿來發(fā)送一個寫請求。此時，已經(jīng)將500寫入了參數(shù)P1120之中，加速時間改為5s。

圖4-4

控制單元中的 Modbus 寄存器和對應(yīng)的參數(shù)如下表所示：

表4-1 Modbus 寄存器和對應(yīng)的參數(shù)
關(guān)鍵詞
G120，CU240B-2，CU240E-2，Modbus RTU