西門子S7-200EM231CN模塊

      湖南森泓自動化設(shè)備有限公司

西門子助力中國工業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型

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• 攜手客戶推動各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助力實現(xiàn)“中國制造2025”目標(biāo)

1 初學(xué)者入門

1.1 必要條件
> 必須有一個S7-300 站，帶電源模塊、CPU314-2 DP 和SM 338(訂貨號：6ES7 338-4BC01-0AB0)；
> STEP 7（> 4.0.2.1）必須被正確安裝在編程器上；
> 編程器已經(jīng)按照實際硬件設(shè)備，正確建立了一個S7-300 站；
> 編程器已經(jīng)通過編程介質(zhì)（如：CP5511、CP5512、CP55611 或者PC Adapte，外加通訊電纜“MPI 電纜”、“RS232 電纜”）正確連接到S7-300 站的CPU 編程口上。

1.2 端子連接圖和框圖

布線規(guī)則：
在對模板進行接線時， 應(yīng)注意以下事項：
1. 編碼器電源的接地與CPU 的接地不隔離。因此，應(yīng)將SM 338（M）的引腳2 以低阻抗連接到CPU 的接地；
2. 編碼器導(dǎo)線（引腳3-14）必須屏蔽，好使用雙絞電纜。并將任一端的屏蔽層進行支承；
3. 為了支承SM 338 的屏蔽層，應(yīng)使用支承元件（訂貨號：6ES7 390-5AA00-0AA0）；
4. 如果超出編碼器的大輸出電流（900 mA）， 必須連接一個外部電源。

1.3 SM338參數(shù)配置
你可以使用STEP 7 對SM 338 進行參數(shù)賦值。但必須在CPU 處于“STOP“ 模式下進行。當(dāng)你設(shè)定完所有的參數(shù)后，應(yīng)將參數(shù)從編程器下載到CPU 中。當(dāng)CPU 從“STOP “模式轉(zhuǎn)換為“RUN“ 模式時，CPU 即可將參數(shù)傳送到SM 338。不能通過用戶程序?qū)?shù)重新賦值。

SM 338 的參數(shù)概述：
SM 338 的可編程參數(shù)概述及其缺省值，見下表。（如果你沒有使用STEP 7 進行參數(shù)賦值，將使用缺省設(shè)置。） 注意：

注意：
> 傳輸速率和單穩(wěn)時間會影響非等時模式中值編碼器值的精度；
> 在等時模式中傳輸速率和單穩(wěn)時間將影響FREEZE 功能的精度(參見編碼器制造商的技術(shù)規(guī)范)；
> 所編程的單穩(wěn)時間必須大于值編碼器的單穩(wěn)時間；
> 值編碼器的單穩(wěn)時間將使用以下限制：

(1/傳輸速率) < “值編碼器的單穩(wěn)時間” < 64μs + 2 x (1/ 傳輸速率)

1.4 使能FREEZE 功能
用FREEZE 功能可以“ 保持“SM 338 當(dāng)前的編碼值。FREEZE 功能連接到SM 338 的數(shù)字量輸入“DI 0“ 和“DI 1“。

通過“DI 0“ 和“DI 1“的沿變化(上升沿)觸發(fā)“保持“功能。通過判斷位31(輸入地址) 的狀態(tài)（0 和1），識別被保持的編碼值。一個數(shù)字量輸入可以“保持”1 個、2 個或3 個編碼器值。

必須使能FREEZE 功能，也就是說用STEP 7 進行參數(shù)賦值。（如圖）

直到FREEZE 功能結(jié)束前，將始終保持編碼器值，并可以作為結(jié)果的一個功能進行評
估。

結(jié)束FREEZE 功能可以對每個編碼器輸入結(jié)束FREEZE 功能。可以用STEP 7 運行“T PQBxyz“ ，在用戶程序中對0、1 和2 位置位來響應(yīng)該功能。響應(yīng)后，相應(yīng)的編碼器值的31 位被刪除，并重新刷新。編碼器值又可以再次被保持。一旦模板的輸出地址的響應(yīng)位被“復(fù)位” ，則編碼器值可以再次被保持。

在等時模式中，在To 時間段進行響應(yīng)。從該時間段，通過數(shù)字量輸出可以再次保持編碼器數(shù)值。

1.5 地址分配

1.5.1編碼值的數(shù)據(jù)區(qū)
SM 338 的輸入和輸出都編址為初始模板地址。在使用STEP 7 進行SM 338 組態(tài)過程中，可以確定輸入和輸出地址。

1.5.2輸入地址

1.5.3編碼器輸入的數(shù)據(jù)雙字結(jié)構(gòu)：
每個編碼器輸入的數(shù)據(jù)雙字具有如下結(jié)構(gòu)：

1.5.4輸出地址

你可以在用戶程序中， 使用STEP 7 運行L PID“xyz“(或者LAD 的“Move“指令)讀取數(shù)據(jù)區(qū)。

1.6 程序編制，編碼值的存取和保存功能使用實例
假設(shè)你想在編碼器輸入處讀取，并且評估編碼值。“初始模板地址“ 為“256“。OB1 程序如下：

之后，你可以繼續(xù)從位存儲地址區(qū)MD 100、MD 104 和MD 108 讀取編碼值。編碼值保存在存儲雙字的位0 到位30 中。

1.7 診斷中斷程序編制本節(jié)將闡述SM 338 的診斷中斷行為。
SM 338 可以觸發(fā)診斷中斷。有關(guān)下述OB 和SFC，參見STEP 7 的在線幫助， 其中闡述更為詳細。

1.7.1使能診斷中斷
沒有預(yù)置中斷，換言之，即如果沒有相應(yīng)的參數(shù)賦值，中斷將被禁止。應(yīng)使用STEP 7 賦值中斷使能的參數(shù)。

1.7.2診斷中斷OB82 程序編制
如果你已使能診斷中斷，當(dāng)前的錯誤事件（故障的初始發(fā)生）和排除故障事件（ 故障排除后的報文）都可通過中斷來報告。

CPU 可以中斷用戶程序的執(zhí)行，處理診斷中斷塊（OB 82）。在用戶程序中，你可以調(diào)用OB 82 中的SFC 51 或SFC 59，以從模板中獲得更為詳細的診斷信息。

診斷信息在OB 82 退出之前都是*的。當(dāng)OB 82 退出時，將對模板作出診斷中斷響應(yīng)。

OB82 程序如下：

6ES7 338-4BC01-0AB0

3 特點
位置檢測模板SM 338 具有以下特性：
> 連接多3 個值編碼器(SSI)，2 個數(shù)字量輸入（用于保留編碼器數(shù)值）
> 提供位置編碼器數(shù)值， 用于STEP 7 軟件程序的進一步處理；
> 可在用戶程序中處理SM 338 采集的編碼值；
> 等時模式；
> 24 VDC 額定輸入電壓；
> 與CPU 隔離；

4 所支持的編碼器類型
位置檢測模板SM 338 支持以下編碼器類型：
> 帶13 位報文幀長度的編碼器；
> 帶21 位報文幀長度的編碼器；
> 帶25 位報文幀長度的編碼器；
> 編碼器值的持續(xù)時間取決于傳輸和處理方法；
> 單穩(wěn)時間超過64μs 的編碼器不能用于SM 338 。

5 所支持的數(shù)據(jù)格式
支持格雷碼和二進制碼數(shù)據(jù)格式。

6 等時模式

6.1 硬件需求
> CPU 需要支持時鐘功能；
> DP Master 需要支持“ 等時模式“；
> DP 接口模塊（IM153-x）需要支持“等時模式“ 。

6.2 特性
> 根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置， 位置檢測模板SM 338 既可以工作在“非等時模式“，也可以工作在“等時模式“；
> 在“等時模式“下，“DP Master“和“位置檢測模板SM 338“之間，可以在“PROFIBUS DP” 通訊循環(huán)中，同步進行數(shù)據(jù)交換。所有“位置檢測模板SM 338 “的16 個信號輸入字節(jié)，保持*、協(xié)調(diào)；
> 如果，當(dāng)前“PROFIBUS DP“ 通訊循環(huán)中，由于“等時模式“失敗造成其他的錯誤。那么， 在下一個“PROFIBUS DP “通訊循環(huán)中，“位置檢測模板SM 338”可以自動恢復(fù)“等時模式“，而沒有任何的錯誤反應(yīng)；
> 如果“等時模式“失敗，“位置檢測模板SM 338“的16 個信號輸入字節(jié)，將無法自動更新。

7 檢測編碼值
值編碼器以報文楨的形式向SM 338 傳送編碼值。通過SM 338 啟動報文楨的傳送。
> “非等時模式“的編碼值檢測可以隨時進行；
> 在“等時模式“的編碼值將在PROFIBUS DP 循環(huán)中的Ti 時間內(nèi)同步進行檢測。

7.1 “非等時模式“編碼值檢測
> SM 338 在每個參數(shù)化的單元時間間隔內(nèi)執(zhí)行報文楨的傳送。
> SM 338 在刷新速率的循環(huán)中，與自由運行的報文楨異步地處理檢測到的編碼值。

7.2 “等時模式“編碼值檢測
> 當(dāng)在DP 主站系統(tǒng)中的等距離總線循環(huán)被激活，以及DP 從站與DP 循環(huán)同步時， 將自動執(zhí)行同步編碼值的檢測；
> SM 338 在每個PROFIBUS DP 循環(huán)的Ti 時間執(zhí)行報文楨的傳送；
> SM 338 以PROFIBUS DP 循環(huán)的時鐘速率處理所傳送的編碼值。

8 格雷碼與二進制碼的轉(zhuǎn)換
當(dāng)設(shè)置為格雷碼時，值編碼器以格雷碼形式提供的編碼值轉(zhuǎn)換為二進制碼。當(dāng)設(shè)置為二進制碼時，所發(fā)送的編碼值將不進行轉(zhuǎn)換。

9 傳送的編碼器值和規(guī)格化
被傳送的編碼器值，包括值編碼器的編碼器位置。根據(jù)所使用的編碼器，位于編碼器位置之前和之后的其它位、連同編碼器位置一起傳送。

為了讓SM 338 識別編碼器位置， 應(yīng)：
> 位置(0 至12)；
> 步/分辨率。

編碼器值標(biāo)準(zhǔn)化舉例：
例如，當(dāng)使用單圈編碼器時，2（的9 次方冪）步=512 步/分辨率(分辨率/360°)。
在STEP 7 中進行下列參數(shù)設(shè)置
> 編碼器值：13
> 位標(biāo)準(zhǔn)化：4 個位置
> 步/分辨率：512

10 SM 338 的錯誤診斷

SM 338 可以提供所有診斷報文，而無需其它操作

每個診斷報文都會致使以下動作：

> 診斷報文被輸入到模板的診斷中， 并傳送到CPU；
> 模板中的SF 指示燈亮；
> 如果你已使用STEP 7 對“使能診斷中斷“進行了編程， 將觸發(fā)一個診斷中斷，并調(diào)用OB 82。

10.2 讀出診斷報文

你可以通過用戶程序中的SFC，讀出詳細的診斷報文（參見附錄“信號模板的診斷數(shù)據(jù)”）。在模板診斷中，你可以查看STEP 7 中的故障原因（參見STEP 7 的在線幫助）。

10.3 SF 指示燈指示的診斷報文
> SM 338 通過SF 指示燈（組故障指示燈）指示錯誤。只要SM 338 一觸發(fā)診斷報文，SF 指示燈就亮。當(dāng)所有錯誤被排除之后，指示燈就熄滅。
> 如果出現(xiàn)外部故障（傳感器電源短路），組故障（SF）指示燈也亮，與CPU 的運行狀態(tài)無關(guān)（如果通電）。
> 在啟動時以及SM 338 自測試時，SF 指示燈都亮一下。

10.4 SM 338；POS-INPUT 的診斷報文

下表概述了SM 338 的診斷報文

10.5 故障原因及排除

西門子MM4系列變頻器都集成了串行接口，支持USS通信協(xié)議，通過USS協(xié)議可以對變頻器進行控制和讀寫變頻器參數(shù)。使用S7-300PLC有以下兩種通訊方案：

1. 按照USS協(xié)議要求編寫通訊報文，計算BCC校驗，適用于從站數(shù)量比較少，較簡單的應(yīng)用；
2. 采用DriveES SIMATIC軟件提供的S7-300庫程序，自動生成從站輪詢表程序，適用于從站數(shù)量比較多，較復(fù)雜的應(yīng)用。

本文主要介紹通過種方案實現(xiàn)CPU314-2PtP與MM440的USS通訊。使用S7-300編寫USS通訊程序分為以下幾個步驟：

1. 依據(jù)USS協(xié)議編寫報文；
2. 使用S7-300提供的串口數(shù)據(jù)發(fā)送程序發(fā)送USS報文；
3. 使用S7-300提供的串口數(shù)據(jù)接收程序接收USS報文；
4. 依據(jù)USS協(xié)議分析接收到的報文。

本文根據(jù)這4個步驟編寫了如下內(nèi)容：第1節(jié)簡單介紹USS協(xié)議內(nèi)容，了解USS協(xié)議報文格式；第2節(jié)根據(jù)USS協(xié)議列舉了4條報文；第3節(jié)介紹PLC和變頻器USS通訊的硬件組態(tài)；第4節(jié)介紹通過調(diào)用PLC中的發(fā)送和接收功能塊實現(xiàn)USS協(xié)議報文的發(fā)送和接收。

1 USS協(xié)議介紹
USS協(xié)議是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議。USS的工作機制是，通信是由主站發(fā)起，USS主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否響應(yīng)主站。從站不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時應(yīng)答主站：接收到主站報文沒有錯誤，并且本從站在接收到主站的報文中被尋址，上述條件不滿足或者主站發(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應(yīng)。USS的字符傳輸格式為11位，其中1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1偶校驗、1位停止位。如下表所示：

USS字符幀結(jié)構(gòu) 

6GK19010DB306AA8
6GK19010DM202AA5
6GK19010FB000AA0
6GK19010RB102AB0
6GK19010SB102AB0
6GK19011BB102AA0
6GK19011BB102AB0
6GK19011BB102AE0
6GK19011BB106AA0
6GK19011BB112AA0
6GK19011BB112AB0
6GK19011BB112AE0
6GK19011BB202AA0
6GK19011BB202AB0
6GK19011BB202AE0
6GK19011BB206AA0
6GK19011BB300AA0
6GK19011BB300AB0
6GK19011BB300AE0
6GK19011BE000AA0
6GK19011BE000AA1
6GK19011BE000AA2
6GK19011BE000AA3
6GK19011BK000AA1
6GK19011BK000AA2
6GK19011FC000AA0
6GK19011GA00
6GK19011GB00
6GK19011GB01
6GK19011PH00
6GK19050AA00
6GK19050AB10
6GK19050AC00
6GK19050AD00
6GK19050AE00
6GK19050AF00
6GK19050BA00
6GK19050BB00
6GK19050CA00
6GK19050CB00
6GK19050CC00
6GK19050CD00
6GK19050DA00
6GK19050DA10
6GK19050EA00
6GK19050EA10
6GK19050EB00
6GK19050EB10
6GK19050EC00
6GK19050ED00
6GK19050FA00
6GK19050FB00
6GK19050FC00
6GK19051PA00
6GK19056AA00
6GK19056AB00
6GK19056PA10
6GK19056PB00
6GK19056PS00
6GK19070AB106AA0
6GK19070DB106AA3
6GK19070DC106AA3
6GK19070FC100AA5
6GK19080DC106AA3
6GK15603AA000AE0
6GK19010DM302AA5    
6GK15000AA10
6GK15711AA000AD0
6XV18015DE30
6XV18015DE50
6XV18015DH10
6XV18015DH15
6XV18015DH20
6XV18015DH30
6XV18015DH50
6XV18015DN10
6XV18015DN15
6XV18128A
6XV18205AH10
6XV18205BH10
6XV18205BH20
6XV18205BH30
6XV18205BH40
6XV18205BH50
6XV18205BN10
6XV18205BN15

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