合肥西門子PLC模塊總代理

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合肥西門子PLC模塊總代理

1多功能測量表SENTRON PAC3200簡介
SENTRON PAC3200電能監(jiān)視設(shè)備可精確提供系統(tǒng)特性，包括電壓和電流zui大值、zui小值和平均值，功率值、頻率、功率因數(shù)、對稱性、邏輯計算、負載趨勢、諧波和總諧波失真等。SENTRON PAC3200可檢測 50 多個基本數(shù)值，具有 10個電能計數(shù)器，可用于全面負載檢測。它們的測量準確度滿足電能計數(shù)器標準所規(guī)定的較高要求。PAC3200帶有MODBUS RTU-RS485接口、PROFIBUS-DP接口和MODBUS TCP 接口，可以很方便將PAC3200的數(shù)據(jù)上傳到PLC中進行處理，也可以上傳到HMI中進行數(shù)據(jù)分析、處理及歸檔。對于西門子系統(tǒng)可以輕松地將PAC3200集成到上位自動化系統(tǒng)中，例如，集成到西門子 SIMATIC PCS 7 powerrate 和SIMATIC WinCC powerrate 軟件包中。

2 PAC3200通信接口對比
PAC3200可以通過MODBUS RTU RS485接口、MODBUS TCP 以太網(wǎng)接口以及現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP接口與PLC和HMI通信。下面分別以連接S7-300 PLC為例，在通信性能、連接的個數(shù)、編程方面進行對比

1） 通信性能：PROFIBUS-DP使用令牌方式由主站依次訪問從站，是實時現(xiàn)場總線，通信響應(yīng)快，通信的響應(yīng)時間應(yīng)考慮PAC3200數(shù)據(jù)的刷新時間（自身刷新時間可能較PROFIBUS-DP刷新時間慢）；如果選擇以太網(wǎng)MODBUS TCP 通信，由于不是實時網(wǎng)絡(luò)，通信性能次之，通信的響應(yīng)時間也應(yīng)考慮PAC3200數(shù)據(jù)的刷新時間（自身刷新時間可能較以太網(wǎng)刷新時間慢）；使用RS485 MODBUS RTU通信，由于基于串口，通信性能不能與以太網(wǎng)與PROFIBUS-DP相比較。
2） 連接個數(shù)：使用PROFIBUS-DP，基于主站的性能，zui多可以連接126個站點；以太網(wǎng)MODBUS TCP 通信，基于CP的連接個數(shù)，通常16個；使用RS485 MODBUS RTU，可以連接一個網(wǎng)段，典型值31個站點。
3） 編程：使用PROFIBUS-DP，不需要編寫通信程序；使用以太網(wǎng)MODBUS TCP 通信，需要編寫發(fā)送接收通信程序；使用RS485 MODBUS RTU通信，需要編寫從站輪詢程序，比較麻煩，如果沒有購買MODBUS RTU的驅(qū)動，還需要編寫通信程序。
4） 價格：PROFIBUS-DP與RS485 MODBUS RTU通信需要購買選件網(wǎng)卡，而PAC3200本身集成以太網(wǎng)接口，支持MODBUS TCP 通信。
下面將介紹PAC3200的MODBUS TCP 通信。

3 MODBUS TCP 通信報文
MODBUS TCP 使MODBUS RTU協(xié)議運行于以太網(wǎng)，MODBUS TCP使用TCP/IP和以太網(wǎng)在站點間傳送MODBUS報文，MODBUS TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標準TCP/IP以及以MODBUS作為應(yīng)用協(xié)議標準的數(shù)據(jù)表示方法。MODBUS TCP通信報文被封裝于以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)包中。與傳統(tǒng)的串口方式，MODBUS TCP插入一個標準的MODBUS報文到TCP報文中，不再帶有數(shù)據(jù)校驗和地址，如圖1所示：

圖2 通信界面

2）：使用F4（Edit）鍵對選中的條目進行編輯，在通信界面中設(shè)定MODBUS TCP 通信的IP地
址、子網(wǎng)掩碼及網(wǎng)關(guān)，在“PROTOCOL”中選擇“TCP”后退出，PAC3200側(cè)設(shè)置完成。

7 PLC側(cè)設(shè)置
在PLC側(cè)作的設(shè)置是為了與PAC3200建立TCP連接，以S7-300為例，步驟如下：
1）：在SIMATIC Manager中創(chuàng)建一個S7-300的項目，本例中項目名為MODBUS_TCP。
2）：插入一個S7-300站，從硬件目錄中插入CP343-1，本例為CP343-1IT，如圖3所示：

圖3 插入以太網(wǎng)模塊

3）：雙擊CP343-1的PN IO 槽，配置IP地址、子網(wǎng)掩碼，CP343-1的IP地址必須與
PAC3200在一個網(wǎng)段中，否則需要配置路由器地址，如圖4所示：

圖4 設(shè)置CP地址參數(shù)

4）：在硬件界面中點擊“Options”->“configure network”進入網(wǎng)絡(luò)連接界面，如圖5所示：

圖5 網(wǎng)絡(luò)配置界面

5）：點擊CPU，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接表，雙擊表中任一空格，選擇通信連接類型，由于CP343-1與
PAC3200使用以太網(wǎng)TCP/IP的通信方式，所以連接類型選擇為“TCP CONNECTION”，如
圖6所示：
ACT ：沿觸發(fā)信號。
ID ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)（圖7）。
LADDR ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)（圖7）。
SEND : 發(fā)送區(qū)，zui大通信數(shù)據(jù)為8K字節(jié)。
LEN : 實際發(fā)送數(shù)據(jù)長度。
DONE ：每次發(fā)送成功，產(chǎn)生一個上升沿。
ERROR ：錯誤位。
STATUS：通信狀態(tài)字。

通信函數(shù)FC6的參數(shù)含義：
ID ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)。
LADDR ：參考本地CPU連接表中的塊參數(shù)。
RECV : 接收區(qū)。接收區(qū)應(yīng)大于等于發(fā)送區(qū)。
NDR : 每次接收到新數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個上升沿。
ERROR ：錯誤位。
STATUS：通信狀態(tài)字。
LEN : 實際接收數(shù)據(jù)長度。

如何實現(xiàn)MODBUS TCP通信，可以通過例子進行說明，例如讀出PAC3200設(shè)備的IP地址，通過PAC3200的手冊可以知道，IP地址為通信參數(shù)，偏移地址（開始地址）為63001，占用兩個寄存器，上面已經(jīng)介紹通信參數(shù)的讀取可以使用功能碼FC3或FC4讀出，MODBUS TCP 的報文頭（參考圖1）BMAP部分占用7個字節(jié)，協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）部分占用5個字節(jié)，那么通過通信函數(shù)FC5一共發(fā)送12個字節(jié)，本例中數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)為DB1.DBB0~DB1.DBB11，然后將請求的內(nèi)容分別賦值到DB1.DBB0~DB1.DBB11中，請求報文格式如下：

DB1,DBB0=0 transaction identifier (高字節(jié)) – 為0 DB1,DBB1=0 transaction identifier(低字節(jié)) - 為0 DB1,DBB2=0 protocol identifier(高字節(jié)) = 0 DB1,DBB3=0 protocol identifier (低字節(jié)) = 0 DB1,DBB4=0 length field (高字節(jié)) = 0 (因為所有的報文小于256) DB1,DBB5=6 后面跟隨的字節(jié)數(shù) DB1,DBB6=7 unit identifier -原從站地址，這里為任意值

MPAP西門子6ES7314-6BG03-0AB0

DB1,DBB7=4 MODBUS 功能碼 DB1,DBB8= F6(HEX)輸入寄存器開始地址(高字節(jié)) DB1,DBB9=19 (HEX) 輸入寄存器開始地址(低字節(jié)) DB1,DBB10=0 輸入寄存器的個數(shù)(高字節(jié)) DB1,DBB11=2 輸入寄存器的個數(shù)(低字節(jié))

PDU

DB1.DBB0~DB1.DBB11經(jīng)過賦值請求信息后，例子中M0.5每個上升沿將發(fā)送一次請求，如果通信成功，通過FC6將接收到PAC3200的返回信息，返回信息為13個字節(jié)，放入到數(shù)據(jù)接收區(qū)DB2.DBB0～DB2.DBB12中，接收報文的格式如下：

DB2,DBB0=0 transaction identifier (高字節(jié)) – 為0 DB2,DBB1=0 transaction identifier(低字節(jié)) - 為0 DB2,DBB2=0 protocol identifier(高字節(jié)) = 0 DB2,DBB3=0 protocol identifier (低字節(jié)) = 0 DB2,DBB4=0 length field (高字節(jié)) = 0 (因為所有的報文小于256) DB2,DBB5=7 后面跟隨的字節(jié)數(shù) DB2,DBB6=7 unit identifier -返回值

MBAP

DB2,DBB7=4 MODBUS 功能碼 DB2,DBB8= 4 返回的字節(jié)個數(shù) DB2,DBB9= C0(HEX) ，192（DEC）*個寄存器值(高字節(jié)) DB2,DBB10=A8(HEX),168(DEC) *個寄存器值(低字節(jié)) DB2,DBB11=1 第二個寄存器值(高字節(jié)) DB2,DBB12=D(HEX),13(DEC)第二個寄存器值(低字節(jié))

PDU

1.S7-200和S7-300進行MPI通信
S7-200 PLC與S7-300 PLC之間采用MPI通訊方式時，S7-200 PLC中不需要編寫任何與通訊有關(guān)的程序，只需要將要交換的數(shù)據(jù)整理到一個連續(xù)的V 存儲區(qū)當中即可，而S7-300 PLC中需要在組織塊OB1（或是定時中斷組織塊OB35）當中調(diào)用系統(tǒng)功能X_GET（SFC67）和X_PUT(SFC68)，以實現(xiàn)S7-200 PLC與S7-300 PLC之間的通訊。調(diào)用SFC67和SFC68時VAR_ADDR參數(shù)填寫S7-200的數(shù)據(jù)地址區(qū)，由于S7-200的數(shù)據(jù)區(qū)為v區(qū)，這里需填寫 P#DB1.DBX×× BYTE n 對應(yīng)的就是S7200 V存儲區(qū)當中VB××到VB（××＋n）的數(shù)據(jù)區(qū)。例如交換的數(shù)據(jù)存在S7-200中VB50到VB59這10個字節(jié)當中，VAR_ADDR參數(shù)應(yīng)為 P#DB1.DBX50.0 BYTE 10.
首先根據(jù)S7-300的硬件配置，在STEP7當中組態(tài)S7-300站并且下載，注意S7-200和S7-300出廠默認的MPI地址都是2，所以必須修 改其中一個PLC的站地址，例子程序當中將S7-300 MPI地址設(shè)定為2，S7-200地址設(shè)定3，另外要分別將S7-300和S7-200的通訊速率設(shè)定*，可設(shè)為9.6K，19.2K，187.5K三 種波特率，例子程序當中選用了19.2K的速率。

S7-200 PLC修改MPI地址可以參考下圖

PLC研發(fā)工程師對PLC工作原理的看法

許多人覺得PLC很神秘，其實PLC是很簡單的，其內(nèi)部的CPU除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機。通常PLC采用16位或32位的CPU，帶1或2個的串行通道與外界通訊，內(nèi)部有一個定時器即可，若要提高可靠性再加一個看家狗定時器足夠。

PLC的關(guān)鍵技術(shù)在于其內(nèi)部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語言的解釋程序的效率決定了PLC的性能，通訊程序決定了PLC與外界交換信息的難易。對于簡單的應(yīng)用，通常以獨立控制器的方式運作，不需與外界交換信息，只需內(nèi)部固化有能解釋梯形圖語言的程序即可。實際上，設(shè)計PLC的主要工作就是開發(fā)解釋梯形圖語言的程序。


可編程控制器PLC與個人計算機PC的主要差異
（1）PLC工作環(huán)境要求比PC低，PLC抗*力強；
（2）PLC編程比PC簡單易學；
（3）PLC設(shè)計調(diào)試周期短；
（4）PC應(yīng)用領(lǐng)域與PLC不同；
（5）PLC的輸入/輸出響應(yīng)速度慢，（一般ms級），而PC的響應(yīng)速度快（為微秒級）；
（6）PLC維護比PC容易。

PLC控制系統(tǒng)一般來講主要有以下七部分內(nèi)容：

（1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，進行工藝分析，并確定控制方案，它是設(shè)計的依據(jù)。
（2）選擇輸入設(shè)備（如按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（如繼電器、接觸器、指示燈等執(zhí)行機構(gòu)）。
（3）選定PLC的型號（包括機型、容量、I/O模塊和電源等）。
（4）分配PLC的I/O點，繪制PLC的I/O硬件接線圖。
（5）編寫程序并調(diào)試。
（6）設(shè)計控制系統(tǒng)的操作臺、電氣控制柜等以及安裝接線圖。
（7）編寫設(shè)計說明書和使用說明書。