化工儀器網(wǎng)
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西門子G120變頻器7.5千瓦
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S7-200支持的通信協(xié)議
表1. S7-200系統(tǒng)支持的通信協(xié)議略表
| 協(xié)議類型 | 端口位置 | 接口類型 | 傳輸介質(zhì) | 通信速率 | 備注 |
|---|---|---|---|---|---|
| PPI | EM241模塊 | RJ11 | 模擬電話 | 33.6Kbits/s | 數(shù)據(jù)傳輸速率 |
CPU口0/1 | DB-9針 | RS-485 | 9.6K,19.2K,187.5K | 主、從站 | |
| MPI | 19.2K,187.5K | 僅從站 | |||
| EM277 | DB-9針 | RS-485 | 19.2K...187.5K...12M | 速率自適應(yīng) 從站 | |
| PROFIBUS-DP | 9.6K,19.2K...187.5K...12M | ||||
| S7協(xié)議 | CP243-1/ CP243-1 IT | RJ45 | 以太網(wǎng) | 10Mbits/s, 100Mbits/s | 自適應(yīng) |
| AS-Interface | CP243-2 | 接線端子 | AS-i網(wǎng)絡(luò) | 5/10ms循環(huán)周期 | 主站 |
| USS | CPU口0 | DB-9針 | RS-485 | 1200bits/s...9.6K...115.2K | 主站 自由口庫(kù)指令 |
| Modbus RTU | 主站/從站 自由口庫(kù)指令 | ||||
| EM241 | RJ11 | 模擬電話 | 33.6Kbits/s | 數(shù)據(jù)傳輸速率 | |
| 自由口 | CPU口0/1 | DB-9針 | RS-485 | 1200...9.6K...115.2K | |
S7-200 CPU上的通信口（Port0，Port1）可以工作在“自由口”模式下。 所謂自由口就是建立在RS-485半雙工硬件基礎(chǔ)上的串行通信功能，其字節(jié)傳輸格式為：一個(gè)起始位、7位或8位數(shù)據(jù)、一個(gè)可選的奇偶校驗(yàn)位、一個(gè)停止位。凡支持此格式的通信對(duì)象，一般都可以與S7-200通信。在自由口模式下，通信協(xié)議*由通信對(duì)象，或者用戶決定。
網(wǎng)絡(luò)通信
一些通信標(biāo)準(zhǔn)只支持一對(duì)一的通信方式；另一些支持網(wǎng)絡(luò)通信。S7-200支持多種網(wǎng)絡(luò)通信方式。
網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議要比一對(duì)一的通信更為復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)通信對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備也有一定的要求，通信設(shè)備能否*符合網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的要求會(huì)影響、制約實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的完整功能?？疾爝@些網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的要求，對(duì)于項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、調(diào)試具有重要的意義。選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備可以有目的地利用網(wǎng)絡(luò)通信要求的特點(diǎn)，做到經(jīng)濟(jì)合理。
在用戶的實(shí)際工作中，上述的制約更多地在使用了非西門子的第三方產(chǎn)品時(shí)出現(xiàn)。
S7-200的特點(diǎn)就是支持網(wǎng)絡(luò)通信。連接到S7-200編程口的設(shè)備都可以認(rèn)為是連接到了S7-200通信網(wǎng)絡(luò)上。一個(gè)典型的例子是安裝了編程軟件Micro/WIN的計(jì)算機(jī)，通過(guò)編程電纜與CPU通信口相連，這也可以認(rèn)為是一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)。
通信協(xié)議規(guī)定了通信設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可分為：
- 通信從站：從站不能主動(dòng)發(fā)起通信數(shù)據(jù)交換，只能響應(yīng)主站的訪問(wèn)，提供或接受數(shù)據(jù)。從站不能訪問(wèn)其他從站。在多數(shù)情況下，S7-200在通信網(wǎng)絡(luò)中作為從站，響應(yīng)主站設(shè)備的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。
- 通信主站：可以主動(dòng)發(fā)起數(shù)據(jù)通信，讀寫其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
S7-200 CPU在讀寫其他S7-200 CPU數(shù)據(jù)時(shí)（使用PPI協(xié)議）就作為主站（PPI主站也能接受其他主站的數(shù)據(jù)訪問(wèn)）；S7-200通過(guò)附加擴(kuò)展的通信模塊也可以充當(dāng)主站。
安裝編程軟件Micro/WIN的計(jì)算機(jī)一定是通信主站；所有的HMI（人機(jī)操作界面）也是通信主站；與S7-200通信的S7-300/400往往也作為主站。
只有一個(gè)主站，其他通信設(shè)備都處于從站通信模式的網(wǎng)絡(luò)就是單主站網(wǎng)絡(luò)。單主站網(wǎng)絡(luò)的例子有：
- 一個(gè)S7-200 CPU和Micro/WIN（編程計(jì)算機(jī)）的通信
- 一個(gè)S7-200 CPU和一個(gè)HMI（如TD200）的通信
- 多個(gè)CPU聯(lián)網(wǎng)（但它們都處于PPI從站模式時(shí)），與Micro/WIN的通信
- 多個(gè)CPU聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)上只有一個(gè)HMI（如TP170B等）
- 一個(gè)CPU使用USS協(xié)議與一個(gè)或多個(gè)西門子驅(qū)動(dòng)裝置通信
- 一個(gè)Modbus RTU主站與從站的通信
一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中，如果有多個(gè)通信主站存在，就稱為多主站網(wǎng)絡(luò)。屬于多主站網(wǎng)絡(luò)的情況有：
- 一個(gè)S7-200 CPU連接一個(gè)HMI，同時(shí)需要Micro/WIN的編程通信
- S7-200 CPU聯(lián)網(wǎng)，有CPU做PPI主站訪問(wèn)其他CPU的數(shù)據(jù)，同時(shí)需要Micro/WIN編程、監(jiān)視
- CPU聯(lián)網(wǎng)，有兩個(gè)以上的CPU做PPI通信主站
- 一個(gè)S7-200 CPU連接多個(gè)HMI
- 聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)CPU，連接多個(gè)HMI
- 上述情況的組合
單主站和多主站網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并不總是不變的。例如一個(gè)僅包括一個(gè)CPU和一個(gè)TD200的單主站網(wǎng)絡(luò)，如果要與Micro/WIN進(jìn)行編程通信，它就變成了多主站網(wǎng)絡(luò)。
并不是所有的設(shè)備都支持多主站網(wǎng)絡(luò)通信！在多主站網(wǎng)絡(luò)中，主站要輪流控制網(wǎng)絡(luò)上的通信，這就要求它們有交換令牌的能力。不是所有的設(shè)備都有這個(gè)能力。參見(jiàn)多主站通信能力。
S7-200 CPU使用自由口通信模式時(shí)，既可以做主站，又可以做從站。如S7-200用USS協(xié)議控制西門子驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)是主站；使用Modbus RTU從站指令庫(kù)時(shí)它就是從站。這說(shuō)明所謂主、從是由通信協(xié)議決定的，用戶在編制通信協(xié)議時(shí)自己定義各通信設(shè)備在通信活動(dòng)中的角色。
服務(wù)器和客戶端
服務(wù)器（Server）與客戶端（Client）的關(guān)系有些像從站與主站的關(guān)系。服務(wù)器總是等待客戶端發(fā)起數(shù)據(jù)訪問(wèn)。這個(gè)概念常常在以太網(wǎng)通信中使用。
一個(gè)通信對(duì)象是服務(wù)器還是客戶端取決于它們?cè)谕ㄐ呕顒?dòng)中的具體作用。例如，CP243-1以太網(wǎng)模塊既可以配置為服務(wù)器等待客戶端來(lái)訪問(wèn)，也可以配置為客戶端訪問(wèn)其他服務(wù)器。CP243-1作為服務(wù)器時(shí)，運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的PC Access軟件作為客戶端通過(guò)CP243-1訪問(wèn)CPU的數(shù)據(jù)；而PC Access軟件本身是OPC Server，OPC Client軟件（如支持OPC的HMI軟件）可以訪問(wèn)它。
CP243-1/CP243-1 IT與S7-300/400的以太網(wǎng)模塊一樣，既可以做服務(wù)器，也可以做客戶端；S7-200的OPC Server——PC Access與CP243-1連接時(shí)是客戶端，同時(shí)對(duì)上位的監(jiān)控軟件是服務(wù)器。
PPI, MPI和PROFIBUS
PPI，MPI和PROFIBUS都是基于OSI（開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)）的七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170所定義的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)，基于令牌的的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。這些協(xié)議是非同步的（串行的）基于字符的通信協(xié)議，字符格式包括一個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、一個(gè)偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位。其通信幀包括特定的起始和結(jié)束字符、源和目的站的地址、幀長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)校驗(yàn)和。
在波特率*、各站地址不同的情況下，PPI，MPI和PROFIBUS可以同時(shí)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，并且互不干擾。
這就是說(shuō)如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上有S7-300、S7-200，S7-300之間可以通過(guò)MPI或PROFIBUS通信，而在同時(shí)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的TP170 micro觸摸屏可以與一個(gè)S7-200 CPU通信。
CP 卡編程通信
可用于S7-200編程的CP卡包括CP5611（用于PCI總線的PC機(jī)），CP5511/CP5512（用于筆記本電腦）。以下統(tǒng)稱為CP卡。
使用CP卡進(jìn)行編程通信，應(yīng)使用MPI電纜，或者PROFIBUS電纜連接CPU上的編程口，或者帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器上的擴(kuò)展編程口，或者EM277模塊上的通信口。
CP5613不能連接S7-200 CPU通信口編程。
CP5511/CP5512/CP5611不能在Windows XP Home版下使用。
所有的CP卡不支持S7-200的自由口編程調(diào)試。
CP卡與S7-200通信時(shí)，不能選擇“CP卡（auto）”
MPI的低通信速率為19.2K。
通過(guò)CPU的PPI通信口下載程序
在MicroWin 編程軟件的Set PG/PC Interface中選擇CP5611（PPI）、CP5611（MPI）或CP5611（PROFIBUS），然后在“properties”中選擇合適的波特率。
注意：西門子G120變頻器7.5千瓦
- 選擇“CP 卡（PPI）”方式時(shí) ， 如果在通信卡的屬性中選中“Advanced PPI”，則不能與網(wǎng)絡(luò)上的 PPI 主站通信。
- 如果要通過(guò)“CP卡（MPI）”方式與S7-200通信，應(yīng)注意CPU通信口的當(dāng)前通信速率。S7-200 CPU通信口的缺省速率為9.6 K，而MPI的低速率為19.2 K。應(yīng)使兩者*，必要時(shí)須重新設(shè)置CPU通信口的速率。
- 選擇“CP卡（PROFIBUS）”和“CP卡（MPI）”方式時(shí)，必須在通信卡的屬性中選中“PG/PC is the only master on the bus”。
通過(guò)EM277模塊的編程
在Micro/Win 編程軟件的Set PG/PC Interface中選擇CP5611（PPI）
CP5611（PROFIBUS）或CP5611（MPI）；然后在“properties（屬性）”中選擇合適的波特率及其它設(shè)置。
注意：
- 選擇“CP卡（PPI）”時(shí)，必須在屬性中選中“Advanced PPI"
- CP卡連接到EM277模塊時(shí)，可以使用MPI電纜或者PROFIBUS電纜
- 注意檢查EM277地址設(shè)置開(kāi)關(guān)是否到位，如果重新設(shè)置了地址開(kāi)關(guān)，必須重新上電一次
- 一定要注意通信硬件是否符合標(biāo)準(zhǔn)，特別是連接EM277做高速通信時(shí)
- 選擇“CP卡（PROFIBUS）”和“CP卡（MPI）”方式時(shí)，必須在通信卡的屬性中選中“PG/PC is the only master on the bus”
電壓電流模擬量信號(hào)
用戶可以使用CPU224XP本體集成的模擬量通道和擴(kuò)展模塊上的模擬量通道接入或者輸出相應(yīng)信號(hào)量程的模擬量信號(hào)。
2.1 CPU 224 XP(si)的集成模擬量I/O
新產(chǎn)品CPU 224 XP在CPU上集成了兩個(gè)模擬量輸入端口和一個(gè)模擬量輸出端口。模擬量I/O有自己的一組端子，如果不用，端子可以移走。
技術(shù)規(guī)格
表. CPU 224 XP本體模擬量I/O規(guī)格
| 電壓信號(hào) | 電流信號(hào) |
模擬量輸入x 2 | ±10 V | － |
模擬量輸出x 1 | 0 - 10 V | 0 - 20 mA |
CPU 224 XP 的模擬量輸入/輸出通道的精度為 12位。具體參數(shù)請(qǐng)看《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》的附錄－CPU224 XP模擬量I/O參數(shù)表。 CPU 224 XP上的模擬量輸入轉(zhuǎn)換速度比模擬量擴(kuò)展模塊慢，要求高的場(chǎng)合請(qǐng)使用模擬量擴(kuò)展模塊。
CPU 224 XP 集成模擬量I/O接線
CPU 224 XP本體集成的模擬量I/O接線圖如下：
圖. 接線圖
圖中：
a:此處表示A+和B+都可以接±10V信號(hào)
b:電流型負(fù)載接在I和M端子之間
c:電壓型負(fù)載接在V和M端子之間
CPU 224 XP 模擬量相關(guān)常問(wèn)問(wèn)題
CPU 224 XP本體上有沒(méi)有電流信號(hào)模擬量輸入？
沒(méi)有。
CPU 224 XP本體上的模擬量輸入為何響應(yīng)速度是250ms，不同于模擬量擴(kuò)展模塊的數(shù)據(jù)？
是這樣的。CPU 224 XP本體上的模擬量I/O芯片與模擬量模塊所用的不同，應(yīng)用的轉(zhuǎn)換原理不同，因此精度和速度不一樣。
CPU 224 XP的本體模擬量I/O如何尋址？
CPU 224 XP本體上的模擬量輸入通道的地址為AIW0和AIW2；模擬量輸出通道的地址為AQW0。
CPU 224 XP后面掛的模擬量模塊的地址如何分配？
S7-200的模擬量I/O地址總是以2個(gè)通道/模塊的規(guī)律增加。所以CPU 224 XP后面的*個(gè)模擬量輸入通道的地址為AIW4；*個(gè)輸出通道的地址為AQW4，AQW2不能用。
CPU 224 XP上的模擬量輸入是否需要在“系統(tǒng)塊”中設(shè)置濾波？
由于CPU 224 XP本體上的模擬量轉(zhuǎn)換芯片的原理與擴(kuò)展模擬量模塊不同，不需要選擇濾波。
怎樣使用 S7-224 XP 的模擬量輸入通道接收電流信號(hào)？
S7-224 XP 的兩路模擬量輸入通道被出廠設(shè)置為電壓信號(hào)(0－10V)輸入。為了能夠輸入電流信號(hào)，必須在 A+ 與 M 端 (或 B+ 與 M 端) 之間并入一個(gè)500 歐姆的電阻。
與傳感器以及電壓源的兩線制連接方式如圖2 所示：
圖2
與傳感器以及電壓源的 3 線制連接方式如圖 3 所示：
圖3
與傳感器以及電壓源的 4 線制連接方式如圖 4 所示：
圖4
與電壓輸出的變送器及電流源的 4 線制連接方式如圖5所示：
圖5
注意：
在所有的連接方式中都必須確保外接電流源具有短路保護(hù)以防損壞。
以上所示的各種連接方式同樣適用于LOGO！基本型 (LOGO! 24?和 LOGO! 12/24) 的模擬量輸入。
因?yàn)闆](méi)有充分隔離，外接電阻也可成為干擾源。
為了得到盡量精確的測(cè)量結(jié)果，推薦使用公差盡可能小的電阻。
應(yīng)確保當(dāng)在500歐電阻兩端施加大 28.8V 的電壓時(shí)，輸出功率為 1.66W。 市面上流通的電阻的功率大都是 0.25W到 0.5W。
2.3 EM231 4AI和EM235模塊的電壓電流輸入
模擬量模塊設(shè)置
應(yīng)用模擬量模塊時(shí)，需要根據(jù)輸入信號(hào)的規(guī)格設(shè)置右下角的DIP開(kāi)關(guān)（Configuration開(kāi)關(guān)）。DIP開(kāi)關(guān)只對(duì)輸入信號(hào)有效，并且對(duì)所有的輸入通道都是相同的。
EM231、EM235帶模擬量輸入通道的模塊，還分別有電位器用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正。EM231和EM235上的Gain（增益）電位器用于調(diào)整輸入信號(hào)和轉(zhuǎn)換數(shù)值的放大關(guān)系；EM235上的Offset（偏置）用于對(duì)輸入信號(hào)調(diào)零。如果沒(méi)有精確的信號(hào)源，請(qǐng)不要調(diào)整。詳細(xì)調(diào)整方法請(qǐng)參照《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》。
注意：
Gain（增益）和Offset（偏置）電位器不能用于調(diào)整0 - 20mA和4 - 20mA輸入轉(zhuǎn)換！
S7-200模擬量模塊沒(méi)有0 - 20mA與4 - 20mA電流型輸入的選擇開(kāi)關(guān)，0/4 - 20mA模擬量信號(hào)的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置一樣，但相應(yīng)的變換必須用程序?qū)崿F(xiàn)。
DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置
表. EM231 4AI DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置
| 單極性 | 滿量程輸入 | 分辨率 | ||
| SW1 | SW2 | SW3 | ||
| ON | OFF | ON | 0 - 10V | 2.5mV |
| ON | OFF | 0 - 5V | 1.25mV | |
| 0 - 20mA | 5μA | |||
| 雙極性 | 滿量程輸入 | 分辨率 | ||
| SW1 | SW2 | SW3 | ||
| OFF | OFF | ON | ±5V | 2.5mV |
| ON | OFF | ±2.5V | 1.25mV | |
表. EM235DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置
| 單極性 | 滿量程輸入 | 分辨率 | |||||
| SW1 | SW2 | SW3 | SW4 | SW5 | SW6 | ||
| ON | OFF | OFF | ON | OFF | ON | 0 - 50 mV | 12.5μV |
| OFF | ON | OFF | ON | OFF | ON | 0 - 100 mV | 25μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | ON | ON | 0 - 500 mV | 125μV |
| OFF | ON | OFF | OFF | ON | ON | 0 - 1 V | 250μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | OFF | ON | 0 - 5 V | 1.25mV |
| 0 - 20 mA | 5μA | ||||||
| OFF | ON | OFF | OFF | OFF | ON | 0 - 10 V | 2.5mV |
| 雙極性 | 滿量程輸入 | 分辨率 | |||||
| SW1 | SW2 | SW3 | SW4 | SW5 | SW6 | ||
| ON | OFF | OFF | ON | OFF | OFF | ±25 mV | 12.5μV |
| OFF | ON | OFF | ON | OFF | OFF | ±50 mV | 25μV |
| OFF | OFF | ON | ON | OFF | OFF | ±100 mV | 50μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | ON | OFF | ±250 mV | 125μV |
| OFF | ON | OFF | OFF | ON | OFF | ±500 mV | 250μV |
| OFF | OFF | ON | OFF | ON | OFF | ±1 V | 500μV |
| ON | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | ±2.5 V | 1.25mV |
| OFF | ON | OFF | OFF | OFF | OFF | ±5 V | 2.5 mV |
| OFF | OFF | ON | OFF | OFF | OFF | ±10 V | 5 mV |
模擬量接線圖
下列各圖是各種傳感器連接到S7-200 模擬量輸入模塊的示例：
圖. 四線制－外供電－電流型信號(hào)接線
圖 . 二線制－電流測(cè)量接線
上圖中的L+和M屬于為模擬量模塊供電的 CPU 傳感器電源。如果使用其他外接電源，只要用相應(yīng)電源的輸出端取代上圖中的L+和M，而且要使其 M 和為模塊供電的 M 連接起來(lái)，如圖 三線制電流信號(hào)測(cè)量接線 。
圖 . 三線制電流信號(hào)測(cè)量接線
化工儀器網(wǎng)