6ES7223-1PL22-0XA8详解说明

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1 引言 

工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络集约制造时代。工业控制器连网也为网络管理提供了方便。Modbus就是工业控制器的网络协议中的一种。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通讯约规。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为主流的工业标准之一。对符合Modbus协议的不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 

2、 ModbusRTU协议在S7-200中的应用原理

 2.1 、Modbus RTU协议与S7-200相互关系简介

西门子专门为 Modbus RTU 通信开发了指令库，极大地简化了Modbus RTU通信的开发，以便于快速实现相关应用。通过 Modbus RTU指令库，使得 S7-200 可作为 Modbus RTU中的主从站设备集成到 Modbus 网络中，以实现Modbus设备间的通信。下图为Micro/WIN的ModbusRTU指令库。

图1 指令树中的库指令

2.2、Modbus RTU主站协议指令

西门子 Modbus 主站协议库包括两条指令：MBUS_CTRL 指令和MBUS_MSG指令。

MBUS_CTRL 指令用于初始化主站通信，MBUS_MSG指令用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。

MBUS_MSG 指令用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。

3、HD700系列变频器ModbusRTU通信介绍

(1)通讯接口

HD700 变频器集成标准RS485 串行通讯接口：标准8 针RJ45 端口；485协议通讯端子A（RS485+）、B（RS485?）。二者可以并用。可以组成单主机/单从机或单主机/多从机的控制系统，变频器只能作为从机。

(2)通讯方式

HD700 变频器通讯协议为Modbus 协议，RTU报文传输方式，支持常用的寄存器读写。其帧格式如图

                                            图2  Modbus RTU 协议格式

Modbus RTU 采用“big-endian”编码表示地址和数据项（属于“little-endian”的CRC除外），先发送高字节，是低字节。

(3) 命令码Modbus RTU 协议支持下表的操作。

表1 命令码

命令码（16 进制表示）

含义

03H

读取多个寄存器的内容

06H

修改单个寄存器的内容，变频器掉电后，修改的值不保存

10H

修改多个寄存器的内容，变频器掉电后，修改的值不保存

17H

读取和修改多个寄存器的内容，变频器掉电后，修改的值不保存

(3)参数功能码与HD700 内部Modbus 寄存器的映射关系

HD700变频器的参数功能码被映射为Modbus 的读写寄存器。映射的规则是：

参数功能码×100＝M×256+N+1                           十进制表示，其中0≤N≤255

高字节低字节                     寄存器地址

例如：

求参数P02.07 的Modbus 寄存器地址

2.07×100=0×256+206+1，那么M=0，N=206，转换为十六进制为高字节00H，

低字节CEH，即寄存器地址为00CEH。详细信息请参阅HD700用户手册。

(4)HD700 变频器的通讯参数

HD700变频器与主机进行通讯时，需要设定相关的通讯参数，见下表2。

表2 HD700变频器与通讯相关的参数

参数ID

参数名称

参数设定范围

默认值

更改方式

Modbus地址

P00.03

（P10.07）

控制方式

0：键盘控制

1：端子控制

2：通讯控制

0

Stop Only

0002H（03EEH）

P00.04

（P01.01）

给定通道

0：键盘调节

1：UP、DOWN端子调节

2：多段速给定

3：AI1模拟

4：AI2模拟

5：串行口通讯给定

6：DI7端子脉冲给定

7：总线给定

8：自定义给定

0

Run&Stop

0003H（0064H）

P03.27

通讯控制字

0～65535

0

Run&Stop

0146H

P03.28

通讯控制字使能

0～1

0

Run&Stop

0147H

P10.02

本机地址

0～247

1

Run&Stop

03E9H

P10.03

通讯波特率

0：2.4KBPS

1：4.8KBPS

2：9.6KBPS

3：19.2KBPS

4：38.4KBPS

5：57.6KBPS

3

Run&Stop

03EAH

P10.04

通讯配置

0：1-8-1，RTU，无校验

1：1-8-2，RTU，无校验

2：1-8-1，RTU，奇校验

3：1-8-1，RTU，偶校验

1

Run&Stop

03EBH

P10.05

本机应答延时

0ms～250ms

2

Run&Stop

03ECH

P10.14

变频器状态字

0～65535

实际检测值

Actual

03F5H

上表中，设定：

P00.03（P10.07）＝2     通讯控制变频器。

P00.04（P01.01）＝5     给定通道选择串口通讯，此时上位机通过改变参数P04.01的值调节给定频率。

P03.28＝1 使能通讯控制字

P10.03＝3通讯波特率19.2KBPS

P10.04＝0 通讯配置1-8-1，RTU，无校验

P03.27      通讯控制字。

该参数的每一位的含义见下表。

表3 通讯控制字P03.27的含义

位

位功能

0

变频器禁止

1

运行

2

三线模式使能

3

正转运行

4

反转运行

5

正转/反转

6

正转点动

7

反转点动

8

故障复位

9

保存参数

10

故障记录清零

11

使能串口更改功能选择参数

12

保留

13

保留

14

保留

15

保留

查阅HD700用户手册，控制字的命令地址为H0146。由控制字定义，控制变频器正转写入H0008,反转H0010,停止H0000。写入频率时，对应的寄存器地址H0190（参数P04.01）,频率的标定为1：100。

4、 HD700变频器与S7-200PLC通信接线

图3HD700变频器与S7-200 PLC接线图

5、 HD700变频器与S7-200 ModbusRTU通信程序设计

功能： HD700七喜变频器与西门子S7-200通讯例程（读与写）；

适用：西门子S7-200P LC，在CPU 224XP上验证通过；

功能详解：本程序是HD700变频器与S7-200PLC通讯进行变频器运行、停止控制以及用通讯改写变频器的设定频率和读取其运行频率的例程。I0.0到I0.4均为按钮，其中：

I0.0为变频器的正转控制

I0.1为变频器的反转控制

I0.2为变频器的停止控制

I0.3为变频器加速

I0.4为变频器减速

本程序的通讯格式：波特率19200，1-8-1，RTU，无校验。

引言

　　在钢铁厂污水排放中，水中含有大量的废渣和油，如果将废渣和油从水中分离出来后，水就可以进行第二次利用，提出的废渣还可以送到下一个工序将里面的铁提炼出来，这样就大大地节约了水资源，又防止了环境污染;利用GLM-8型行架式刮油刮渣机是对钢铁厂污水处理方法中的一种。下面将对该污水处理系统做简要论述。

　　一、工艺流程

　　GLM-8型行架式刮油刮渣机主要由驱动机构、行架、刮油耙，刮渣耙、自动控制系统、定位器组成。

　　沉淀在平流池池底的泥渣在刮渣耙的带动下，逆水由平流池出水尾端向进水首端行驶，将泥渣带入首端的集泥坑，刮渣机行到首端时，自动控制系统指导抬落耙机构的电动推杆进行工作，由于刮油耙和刮渣采用联动，当刮泥耙抬出250mm高度时，刮油耙自动下降250mm，刮油刮渣机实行反向行驶，将浮在平流池上的油由平流池首端向尾端推动，将油刮入设在尾端的集油槽内排出平流池。从而实现一次全过程工作，刮油刮渣还可根据平流池的沉降过程进行半程工作两到叁次再进行一次全程工作，具体运行轨迹见图一，该系统可以根据需要通过面板上的选择开关选择三种运行轨迹，图一中只画了一个周期。

　　图一：运行轨迹图

　　自动控制系统设有现场手动、自动和远程控制接口。当刮油刮渣机出现故障时，设备现场声报警装置进行报警，并通过信号通信系统将信号送到中控室报警。

　　设备的输电系统采用电缆输入电源和信号控制电缆输出信号，电缆在运行过程中悬挂在空中的电缆滑车上，电缆滑车在行架式刮油刮渣机的带动下沿着滑车轨道进行往返工作。

　　当设备的自动控制系统出现失控时，刮油刮渣机行驶到端头而不能实行反程工作时，可通过设在首尾两端的限位控制装置切断电源，如上述系统全部失控时，设在首尾端的车挡强制将设备控制在限位范围内，从而控制了设备出轨等事故的发生。

　　二、控制系统说明

　　2.1硬件说明

　　该控制系统所用的中央处理器为西门子公司的CPU224AC/DC继电器输出。S7-200系列是一种可编程逻辑控制器(MicroPLC)。它可以控制多种多样的自动化工业的应用，它紧凑的设计，低廉的价格，以及强大的指令，使得S7-200控制器可以近乎完美地满足小规模的控制要求。丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的自动化问题时，具有很强的适应性，该控制系统所用的是S7-200系列，也可通过该模块上的PROFIBUS-DP接口，通过现场总线将该小系统组态到大系统中。该系统中的CPU224的I/O分配如下表：

　　控制系统原理框图见图二。

　　图二: 控制系统原理框图

　　2.2软件说明

　　该控制系统软件采用西门子公司的STEP7-MICRO/WIN32的软件编写，PLC控制系统使用功能控制语言，可用多种方法，如梯形图(Ladder)、语句表(STL)、功能图块(FBD)进行设计，软件开发、调试和维护采用多种方法，可有效利用软件资源。

　　该系统主要用到了子程序调用指令，在主程序中根据用户需要对三种运行轨迹的三个子程序进行调用，从而让刮油刮渣机在不同的条件下运行不同的轨迹。

　　每一种运行轨迹都是通过软件完成，充分利用了计数、定时等指令，程序流程图如下(图三)：

　　三、应用效果

　　该控制系统从安装调试成功后，于2001年8月通过甘肃酒钢集团的验收。目前控制系统运行稳定可靠，且操作简单、直观;可实现远距离维护功能，从而减轻了维护强度，故障处理更方便、快速