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上海腾斯工业自动化设备有限公司 苏工

西门子数字量模块SM1221

6ES7221-1BH32-0XB0 SIMATIC S7-1200，数字输入 SM 1221，16数字输入，24V DC， 灌电流/拉电流

1．概述
通过以太网可以实现S7-1200与S7-300连接通信。S7-300可以使用带集成口CPU或通信处理器（CP343-1）连接到工业以太网上，它们都提供S7 通信的功能，既可作为客户机，也可以作为服务器，所拥有的连接资源可参见相关产品手册；S7-1200 集成以太网接口，提供S7 通信的功能，只能作为服务器，可以同时建立3 个通信连接。

下面会用一个实例来描述S7-300 如何与S7-1200建立通信连接。

192.168.0.8 192.168.0.18

192.168.0.100

图1： 实例网络拓扑图

S7 1200 与 S7-300 通过 S7通信的基本原理如下图所示：

图2：S7-300与S7-1200 通信原理

2．硬件需求
? S7-1214C AC/DC/RLY
? CPU 319-3 PN/DP
? SCALANCE X204-2
? PG/PC

3．软件需求
? S7-1200编程软件 STEP 7 Basic V10.5
? S7-300 编程软件 STEP 7 V5.4 + SP4

4．组态

4. 1 S7-1200 配置
? 使用STEP 7 Basic 创建项目“comS7300”;

图3： 创建项目

? 添加S7-1200 设备 CPU1214C，设置IP 地址192.168.0.18;

图4： 添加S7-1200设备

4. 2 S7-1200 PLC 编程
? 在Program blocks 下，添加程序块（DB1,DB2,DB3）,其中DB1和DB3为符号DB（选择 Symbolic access only）,DB2为地址DB(不选择 Symbolic access only) , S7 通信只支持地址DB 寻址通信；

图5： 创建地址DB2

? 打开全局DB2，输入2个数组类型数据，每个数组有16 个元素；

图6： 在DB2中添加数据

? 创建两个监视表格(监视表格_1, 监视表格_2) 用来观察DB2的实时状态；
? 将程序下载到PLC CPU1214C 中。

4. 3 S7-300 配置
使用STEP 7 创建 SIMATIC 300 Station。

? 在硬件组态中添加CPU 319-3 PN/DP，设置IP地址 192.168.0.8;

图7： 硬件组态

? 在网络组态中（NetPro）中创建S7连接，首先在打开的NetPro中点击 SIMATIC 300 (1) 机架的“CPU 319-3PN/DP”处；

图8： 在NetPro中选择相应的机架

? 创建连接一个与“Unspecified”的S7 连接，点击“OK”;

图9： 添加S7连接

? 在相应的输入通信伙伴的IP地址192.168.0.18,点击“Address Details…”;

图10：输入通信伙伴IP地址 ；

? 在Address Details　对话框中，将通信伙伴的槽号改为１，确认其TSAP 为03.01,点击“OK”，之后，可以将所建立硬件组态和网络连接编译并下载到PLC 中。

图11：设置通信伙伴机架和槽号 ；

4. 4 S7-300 PLC 编程
? 在STEP 7 Blocks 中创建写数据DB1 ( put data)和读数据DB3 (get data)数据块；

图12： DB1和DB2；

? 打开主程序OB1，分别在Network1和Network2中添加指令FB14 GET和 FB15 PUT，并为其添加背景数据块DB14和DB15 ；

西门子数字量模块SM1221
图13： 选择单边通信指令；

注意:
在选择指令时，要根据使用的产品来确定。如果采用CPU集成的以太网接口建立S7 通信，要采用左侧的指令；如果采用CP 以太网卡建立S7通信，要采用右侧的指令。

图14：在OB1中调用FB14 ；

图15：在OB1中调用FB15 ；

? 创建变量表VAT_1监视写数据操作(PUT)；

图16：变量表VAT_1 ；

1．控制系统原理和接线图

下图是本例中所使用的原理和接线图。

图1:控制系统原理和接线图

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与G120变频器的通信。

本例中使用的PLC硬件为：
1）PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

本例中使用的G120变频器硬件为：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)

3．软件需求

1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．组态

我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和G120变频器的USS通信。

4. 1 PLC 硬件组态

首先在Step7 Basic V10.5中建立一个项目，如图1所示。

图2： 新建S7 1200项目

在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模块CM1241 RS485模块，如图2所示。

图3： S7 1200硬件配置

在CPU的属性中，设置以太网的IP地址，建立PG与PLC的连接，如下图所示。

图4： S7 1200 IP地址的设置

4. 2 G120参数设置

变频器的参数设置如下表所示。

表1 ：G120变频器的参数设置

注意：表1中的17，18，19，20 这四项参数值的设置必须使PLC的参数值与变频器的参数值相*。而19，20这两个参数值必须设置成如表1中的值，否则有可能变频器与S7-1200通信有如下问题：可能不能读出从变频器反馈回来的参数值。

5．USS通信原理与编程的实现

5. 1 S7 1200 PLC与G120 通过USS通信的基本原理

S7 1200提供了的USS库进行USS通信，如下图所示：

图5： S7 1200 的USS库

        USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块，接受变频器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
        USS_PORT功能块是S7-1200与变频器USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。
        USS_RPM功能块是通过USS通信读取变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
        USS_WPM功能块是通过USS通信设置变频器的参数。必须在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

这些功能块与变频器之间的控制关系如下图所示：

图6： USS 通信功能块与变频器的控制关系

        USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送，而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。

        每个S7-1200 CPU多可带3个通信模块，而每个CM1241 RS485通信模块多支持16个变频器。因此用户在一个S7-1200 CPU中多可建立3个USS网络，而每个USS网络多支持16个变频器，总共多支持48个USS变频器。

5. 2 S7 1200 PLC进行USS通信的编程

1．USS通信接口参数功能块的编程
USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。

图7： USS通信接口参数功能块的编程

USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信，它是S71200 CPU与变频器的通信借口。每个CM1241 RS485模块有且必须有一个USS_PORT功能块。

PORT：指的是通过哪个通信模块进行USS通信。
BAUD：指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数P2010种进行设置。
USS_DB：指的是和变频器通信时的USS数据块。每个通信模块多可以有16个USS数据块，每个CPU多可以有48个USS数据块，具体的通信情况要和现场实际情况相联系。每个变频器与S7-1200进行通信的数据块是一的。
ERROR：输出错误。
STATUS：扫描或初始化的状态。
S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与变频器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多个扫描。
USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与变频器通信所需要的时间，不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间。

图8：不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间

        USS_PORT在发生通信错误时，通常进行3次尝试来完成通信事件，那么S7-1200与变频器通信的时间就是USS_PORT发生通信超时的时间间隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT与变频器通信的时间间隔应当大于小的调用时间间隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误超时尝试次数是2次。  太仓西门子S7-200/300/400/1500模块代理商
        基于以上的USS_PORT通信时间的处理，我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时，我们可以设置循环中断OB块的扫描时间，以满足通信的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置如下图所示：  太仓西门子S7-200/300/400/1500模块代理商

图9：循环中断OB块的扫描时间的设置