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S120變頻調速柜

SINAMICS S120 變頻調速柜是模塊化柜機系統的重要組成部分，它適用于集中進線整流、公共直流母排饋電的多電機傳動系統，典型應用于造紙機械、軋機、試驗臺或起重機等。它具有以下的設計理念：

---一代工業應用的變頻調速柜

---運行可靠

---統一的硬件結構與接口

---減小產品復雜性

---同時可適應客戶的特殊要求

SINAMICS S120變頻調速柜具有以下特點：

---模塊化柜機系統的重要組成部分

---適用于集中進線整流、公共直流母排饋電的多電機傳動系統

---所有的傳動組件采用清晰而緊湊地配置在的變頻調速柜中

---豐富的選件，使系統具備很大的靈活性

SINAMICS S120變頻調速柜是大功率傳動公共直流母線應用的理想解決方案，它由以下部分組成：

帶網側元件的進線柜

---功率等級

------250 - 3200 A @ 3AC 380 - 480 V

------280 - 3200 A @ 3AC 500 - 690 V

---結構

------≤ 800A，主開關為刀熔開關

------> 800A，主開關為固定式斷路器或抽出式斷路器

---三種類型

------匹配基本整流柜：選件L43

------匹配回饋整流柜：選件L44

------匹配有源整流柜：選件L42

整流柜包括以下類型

單相限運行的基本整流柜（BLM）

---200 - 900 kW @ 3AC 380 - 480 V

---250 -1500 kW @ 3AC 500 - 690 V

四象限運行的回饋整流柜（SLM）

---250 - 800 kW @ 3AC 380 - 480 V

---450 -1400 kW @ 3AC 500 - 690 V

四象限運行的有源整流柜（ALM+AIM）

---132 - 900 kW @ 3AC 380 - 480 V

---560 -1400 kW @ 3AC 500 - 690 V

逆變柜包括兩種結構形式：

書本型逆變柜

---1.6 – 107 kW @ 3AC 380 - 480 V

裝置型逆變柜

---1.6 – 800 kW @ 3AC 380 - 480 V

---75 – 1200 kW @ 3AC 500 - 690 V

用于制動運行的*制動柜

---自動運行，只要連接到 DC 回路，無需外部控制電壓

---制動柜配有冷卻風扇，無需額外的通風措施

---需要外接制動電阻，制動電阻必須另外訂制（防護等級IP20）

---制動功率

------500 - 1000 kW @ DC 510 - 720 V

------550 - 1100 kW @ DC 675 - 900 V

------650 - 1200 kW @ DC 890 - 1035 V

輔助電源柜 ：提供三組輔助電源：24V DC控制電源，單相230 V電源，單相380 - 690V裝置風扇電源。

SINAMICS S120 變頻調速柜具有豐富的選件，選件以附件的形式添加在每個調速柜的訂貨號的后面，出廠前都會預裝在柜內或以附加柜的形式排列在旁邊。其中常用的選件有：

---高級操作面板AOP30：K08

---編碼器模塊SMC10/20/30：K46/48/50

---控制單元CU320-2 DP/PN：K90/K95

---用于CU320-2性能擴展：K94

---帶VPL的緊湊型dv/dt濾波器：L07

---輸出電抗器：L08

---帶VPL的dv/dt濾波器：L10

---帶預充電回路的直流側操作開關：L37

---25/125 kW制動單元：L61/L64

---50/250 kW制動單元：L62/L65

---防護等級IP21/23/43/54：M21/23/43/54

---直流母排（根據電流大小）：M80~M87

詳細的變頻調速柜選件列表，請參閱 產品目錄D21.3.CN.2012——《S120 變頻調速裝置和變頻調速柜》

關于S120變頻調速柜的介紹，請參見視頻《SINAMICS S120產品簡介——柜機結構和選件》

相關文檔：
產品樣本：S120變頻調速裝置和變頻調速柜 D21.3

設備手冊：S120變頻調速柜

面板調試

共有四種操作面板可供選擇：
1.BOP（6SE6400-0BP00-0AA1）基本操作面板
2.BOP-2（6SE6400-0BE00-0AA1）基本操作面板（MM430）
3.AAOP（6SE6400-0AP00-0AB0）亞洲高級操作面板（支持中文）
4.AOP（6SE6400-0AP00-0AA1）英文高級操作面板
注意：MM420/440變頻器可以使用BOP、AOP、AAOP調試，MM430變頻器只能使用BOP-2調試。
BOP使用說明

BOP-2使用說明

參考文檔

• AAOP操作說明書
• AOP操作說明書（英文）

面板使用常見問題：

• AOP/AAOP更換電池
• 為什么BOP面板顯示 "- - - - -"
• MM4變頻器怎樣在BOP面板上顯示電機轉速
• MM4 變頻器的BOP 操作面板上的上升/下降鍵為何沒用
• 使用BOP操作面板的上升和下降鍵改變頻率設定值
• 使用一個AOP（高級操作面板）來控制MM4
• 如何實現MM4變頻器使用AOP操作面板時通過端子運行和MOP升降速
• 如何從AOP中讀取參數組
• 軟件版本為1.59的AOP內部存儲器容量的限制
• MM4 AOP消息“LCD Bias Faulty”
• MM4 AOP錯誤消息“No Drive Responding”

軟件調試

STARTER 或者 DriveMonitor軟件均可對MM420/430/440進行調試，STARTER是的驅動調試軟件支持圖形化界面顯示，相比DriveMonitor更直觀，*使用該軟件調試變頻器。STARTER與MM4變頻器可以通過下列接口建立連接：
1.RS232串口通訊：電腦使用RS232接口通過PC連接組件（6SE6400-1PC00-0AA0）與變頻器通信；
2.RS485串口通訊：電腦使用RS485接口與變頻器通信；
3.PROFIBUS通訊：電腦使用CP5512/CP5711等通訊處理器與變頻器通信，變頻器必須安裝PROFIBUS通訊模板。使用PROFIBUS接口還支持不同網絡間的路由功能，但需安裝DriveES Basic軟件。
注意：DriveMonitor只能使用RS232和RS485接口調試，無法使用PROFIBUS接口調試。下面通過示例演示如何使用STARTER通過PC連接組件連接MM440：
本例使用：STARTER 版本V4.3 ，MM440 版本V2.11，MM440站地址0。在創建連接前請先查看變頻器版本和站地址，通過r0018參數查看版本號，P2011.0參數設置和查看站地址。

1.新建STARTER項目，點擊“Insert single drive unit”添加單軸驅動器；
2.選擇“Device family”= MICROMASTER 4，“Device”= MICROMASTER 440；
3.變頻器版本2.11“Version”選擇2.1x。使用PC連接組件通訊“Online access”選擇 USS。設置變頻器地址“Address”為0（P2011.1=0）。

4.配置PG/PC接口，選擇菜單Options -> Set PG/PC interface…；
5.“Access Point of the Application”選擇S7ONLINE （STEP7）；
6.選擇PC COM-Port（USS）項，S7ONLINE （STEP7）指向PC COM-Port（USS）；
7.點擊“Properties”按鈕打開COM端口屬性配置頁面；
8.選擇通訊接口“Interface”= COM1（此處根據電腦實際使用COM口選擇）；
9.自動檢測變頻器端口通訊速率，點擊“Read”按鈕；
10.如果軟件檢測到變頻器會在該窗口顯示出實際搜索到的波特率，如果搜索不到請檢查通訊端口設置和通訊電纜連接是否正常；
11.將搜索到的波特率設置在此處；

12.點擊在線按鈕，打開目標驅動器選擇頁面；
13.選擇目標驅動器，MICROMASTER_440前復選框打勾；
14.選擇接入點，選擇S7ONLINE；
15.點擊OK按鈕；

16.如果成功建立連接會在STARTER軟件狀態欄中顯示黃色Online mode，項目樹中MICROMASTER_440前會顯示綠色的連接符號，雙擊項目樹中“Expert list”打開專家列表即可查看并修改變頻器參數；
注：如需了解更詳細的STARTER功能，請參考軟件Help。

 Modbus RTU 主站指令庫

西門子在 Micro/WIN V4.0 SP5 中正式推出 Modbus RTU 主站協議庫（西門子標準庫指令）。

圖 1. 西門子標準指令庫（Micro/WIN V4.0 SP5）

注意

• 1. Modbus RTU 主站指令庫的功能是通過在用戶程序中調用預先編好的程序功能塊實現的，該庫對 Port 0 和 Port 1 有效。該指令庫將設置通信口工作在自由口模式下。
• 2. Modbus RTU 主站指令庫使用了一些用戶中斷功能，編其他程序時不能在用戶程序中禁止中斷。
• 3. Modbus RTU 主站庫對CPU的版本有要求。CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01（即訂貨號為 6ES721*－***23-0BA*），1.22版本之前（包括1.22版本）的 S7-200 CPU 不支持。

使用 Modbus RTU 主站指令庫，可以讀寫 Modbus RTU 從站的數字量、模擬量 I/O 以及保持寄存器。

要使用 Modbus RTU 主站指令庫，須遵循下列步驟：

• 1.安裝西門子標準指令庫
• 2.按照要求編寫用戶程序調用 Modubs RTU 主站指令庫
• 安裝西門子標準指令庫

1.2 Modbus RTU 主站功能編程

1. 調用 Modbus RTU 主站初始化和控制子程序

使用 SM0.0 調用 MBUS_CTRL 完成主站的初始化，并啟動其功能控制：

圖 2. 用 SM0.0 調用 Modbus RTU 主站初始化與控制子程序

各參數意義如下:

a.	EN	使能：	必須保證每一掃描周期都被使能（使用 SM0.0）
b.	Mode	模式：	為 1 時，使能 Modbus 協議功能；為 0 時恢復為系統 PPI 協議
c.	Baud	波特率：	支持的通訊波特率為1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200。
d.	Parity	校驗：	校驗方式選擇
			0＝無校驗
			1＝奇較驗
			2＝偶較驗
e.	Timeout	超時：	主站等待從站響應的時間，以毫秒為單位，典型的設置值為 1000 毫秒（1 秒），允許設置的范圍為 1 - 32767。
			注意： 這個值必須設置足夠大以保證從站有時間響應。
f.	Done	完成位：	初始化完成，此位會自動置1。可以用該位啟動 MBUS_MSG 讀寫操作（見例程）
g.	Error		初始化錯誤代碼（只有在 Done 位為1時有效）：
			0＝ 無錯誤
			1＝ 校驗選擇非法
			2＝ 波特率選擇非法
			3＝ 模式選擇非法

2. 調用 Modbus RTU 主站讀寫子程序MBUS_MSG，發送一個Modbus 請求；

圖 3. 調用Modbus RTU 主站讀寫子程序

各參數意義如下:

a.	EN	使能：	同一時刻只能有一個讀寫功能（即 MBUS_MSG）使能
			注意：建議每一個讀寫功能（即 MBUS_MSG）都用上一個 MBUS_MSG 指令的 Done 完成位來激活，以保證所有讀寫指令循環進行（見例程）。
b.	First	讀寫請求位：	每一個新的讀寫請求必須使用脈沖觸發
c.	Slave	從站地址：	可選擇的范圍   1 - 247
d.	RW	從站地址：	0 ＝ 讀， 1 ＝ 寫
			注意：
			1. 開關量輸出和保持寄存器支持讀和寫功能
			2. 開關量輸入和模擬量輸入只支持讀功能
e.	Addr	讀寫從站的數據地址：
			選擇讀寫的數據類型
			00001 至 0xxxx - 開關量輸出
			10001 至 1xxxx - 開關量輸入
			30001 至 3xxxx - 模擬量輸入
			40001 至 4xxxx - 保持寄存器
f.	Count	數據個數	通訊的數據個數（位或字的個數）
			注意： Modbus主站可讀/寫的zui大數據量為120個字（是指每一個 MBUS_MSG 指令）
g.	DataPtr	數據指針：	1. 如果是讀指令，讀回的數據放到這個數據區中
			2. 如果是寫指令，要寫出的數據放到這個數據區中
h.	Done	完成位	讀寫功能完成位
i.	Error	錯誤代碼：	只有在 Done 位為1時，錯誤代碼才有效
			0 ＝ 無錯誤
			1 ＝ 響應校驗錯誤
			2 ＝ 未用
			3 ＝ 接收超時（從站無響應）
			4 ＝ 請求參數錯誤（slave address, Modbus address, count, RW）
			5 ＝ Modbus/自由口未使能
			6 ＝ Modbus正在忙于其它請求
			7 ＝ 響應錯誤（響應不是請求的操作）
			8 ＝ 響應CRC校驗和錯誤
			-
			101 ＝ 從站不支持請求的功能
			102 ＝ 從站不支持數據地址
			103 ＝ 從站不支持此種數據類型
			104 ＝ 從站設備故障
			105 ＝ 從站接受了信息，但是響應被延遲
			106 ＝ 從站忙，拒絕了該信息
			107 ＝ 從站拒絕了信息
			108 ＝ 從站存儲器奇偶錯誤

常見的錯誤：

• 如果多個 MBUS_MSG 指令同時使能會造成 6 號錯誤
• 庫存儲區被程序其它地方復用，有時也會造成6 號錯誤
• 從站 delay 參數設的時間過長會造成主站 3 號錯誤
• 從站掉電或不運行，網絡故障都會造成主站 3 號錯誤

3. 在 CPU 的 V 數據區中為庫指令分配存儲區（Library Memory）

Modbus Master 指令庫需要一個284個字節的全局 V 存儲區。

參考：分配庫指令數據區

1.3 關于 Modbus RTU 主站協議及地址

此為西門子正式推出的標準庫指令說明資料。

在 Modbus RTU Master 協議和 PPI 協議之間切換：

Modbus RTU Master 協議指令庫使通信口工作在自由口模式下，此時不能與 Micro/WIN 軟件通信。要在切換回 PPI 協議，可以：

• 將 MBUS_CTRL 指令的 Mode 輸入端設置為邏輯"0"
• 將 CPU 的允許模式選擇開關置為 STOP 位置

Modbus RTU Master 協議庫的執行時間：

Modbus RTU Master 協議庫的 MBUS_CTRL 指令不需要很長的執行時間。MBUS_需要 1.11 ms 用于初始化，在后續的每個掃描周期中只占用 0.41 ms。

調用 MBUS_MSG 子程序會加長處理時間。大部分時間都用于 CRC 校驗的計算。每讀、寫一個字的數據就需要 1.85 ms 掃描時間。數據zui多的情況下（讀、寫 120 字的數據），掃描時間大概會擴增加 222 ms。讀操作的時間主要消耗在接收數據上；寫操作的時間主要消耗在發送數據上。

Modbus 地址

通常 Modbus 地址由 5 位數字組成，包括起始的數據類型代號，以及后面的偏移地址。Modbus Master 協議庫把標準的 Modbus 地址映射為所謂 Modbus 功能號，讀寫從站的數據。Modbus Master 協議庫支持如下地址：

• 00001 - 09999：數字量輸出（ 線圈）
• 10001 - 19999：數字量輸入（觸點）
• 30001 - 39999：輸入數據寄存器（通常為模擬量輸入）
• 40001 - 49999：數據保持寄存器

Modbus Master 協議庫支持的功能

為了支持上述 Modbus 地址的讀寫，Modbus Master 協議庫需要從站支持下列功能：

表 1. 需要從站支持的功能

Modbus 地址和 S7-200 存儲區地址的映射

S7-200 通過 Modbus Master 和 Slave 協議庫通信時，Modbus 地址和 S7-200 內存儲區地址的 映射關系都類似。

Modbus 保持寄存器地址映射舉例：

Modbus 數字量地址映射舉例：

位地址（0xxxx 和 1xxxx）數據總是以字節為單位打包讀寫。*個字節中的zui低有效位對應 Modbus 地址的起始地址。如下圖所示：

圖 4. 數字量地址映射舉例

1.4 Modbus RTU 主站例程

為了更好地理解 Modbus 主站的編程，可參考下面的例程。

例子程序1: 多個MBUS_MSG指令輪詢執行，

注意

• 1. 該例程使用 Micro/WIN V4.0 SP5 保存。
• 2. 該例程僅訪問一個從站，若訪問不同的從站，可通過改變從站地址來實現。

Modbus RTU 主站指令庫應用例程

例子程序2：反復激活單個MBUS_MSG指令：

Modbus RTU 主站變址方式輪詢訪問應用例程

注意：此指令庫/程序的作者和擁有者對于該軟件的功能性和兼容性不負任何責任。使用該軟件的風險*由用戶自行承擔。由于它是免費的，所以不提供任何擔保，錯誤糾正和支持，用戶不必為 此西門子與服務部門。

1.5 Modbus RTU 主站常問問題

Modbus RTU 主站庫對 CPU 的版本是否有要求，為什么編譯例子程序時，會遇到 4 個錯誤？

Modbus RTU 主站庫對 CPU 的版本確實有要求，CPU 的版本必須為 2.00 或者 2.01(即訂貨號為6ES721*－***23-0BA*)，1.22 版本之前（包括 1.22 版本）的 S7-200 CPU 不支持。

Modbus 指令庫啟動后，如何通過同一個通信端口進行 CPU 監控？

Modbus 指令庫使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通訊口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 編程通信監控。如果通信口都已經被占用，可以考慮：

• 加一個通信模塊（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）擴展出一個編程通信口
• 中止自由口模式，可以將 CPU 上的模式開關從 RUN 撥到 STOP；或者保持處于 RUN 狀態，用程序停止指令庫的 Modbus 模式（參見指令庫應用）

 如何理解 Modbus 地址與功能碼的區別？

Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。

根據 Modbus 通信協議，Modbus 數據的地址使用 0xxxx、1xxxx、3xxxx 和 4xxxx 的形式，分別表示數字量輸出、數字量輸入、模擬量輸入等數據地址。在使用 S7-200 的指令庫時，Modbus 數據地址與 S7-200 的 I/O 和數據存儲區地址間有特定的對應關系。

有些設備表明它支持 Modbus RTU 通信協議，但也詳細提供了讀寫數據的詳細通信幀格式，其中包括如何 Modbus 站的地址，需要讀寫數據類型、長度等等。數據幀有特定字節指出此指令讀寫的數據類型和地址，此字節的數據內容即所謂"功能碼"，如功能 1 讀取單個/多個數字量輸出點的值。

支持 Modbus 協議的設備或軟件，使用時用戶直接設置或看到的應當是 Modbus 數據地址。Modbus 地址所訪問的數據，是通過各種"功能"讀寫而來。功能碼是 Modbus 地址的底層。如果 Modbus 通信的一方提供的所謂 Modbus 協議只有功能碼，則需要注意了解此功能號與 Modbus 地址間的對應關系。

如何訪問大于 9999 的保持寄存器地址？

通常 Modbus 協議的保持寄存器地址范圍在 40001 - 49999 之間。對于多數應用來說已經夠了。但有些 Modbus 從站把地址映射到保持寄存器區的地址超過 9999 的部分。

Modbus Master 協議庫支持超過 9999 的保持寄存器地址。地址范圍為 400001 - 465536。只需在調用 MBUS_MSG 子程序時給 Addr 參數賦相應的值即可，如 416768。

 Modubs Master 擴展地址模式僅支持保持寄存器區，不支持其他地址類型。

S7-200 作為 Modbus 主站方接收上來的數據格式與第三方設備不一樣怎么辦？

西門子PLC數據的存儲格式為高位低存方式。舉例：VD200中包含VW200和VW202，其中VW202是低字，VW200是高字。若第三方設備與西門子數據存儲格式不同，是低位低存的方式，那么通信上來的數據就會存在錯誤，需要進行轉換才能使用。編程的方式比較多樣，針對雙字中高低字的交換可以使用SWAP(字交換）指令，若是字節交換可以考慮循環移位指令。

S7-200 是否支持如 Modbus TCP 等其它協議？

不支持。S7-200自身的通信端口或其通信擴展模塊均不支持 Modbus TCP、CANopen、DeviceNet 以及 BACnet 通信協議。

 為什么 S7-200 作 Modbus 主站時 MBUS_MSG 指令報6號錯誤？

引起6號錯誤主要有兩方面的原因：1.多個 MBUS_MSG 指令同時使能執行；2. Modbus庫存儲區中分配的建議地址區與編程中已使用的V存儲區有重疊。

2Modbus RTU從站

2.1 CPU 上的通信口（Port0）支持 Modbus RTU 從站通信協議

S7-200 CPU上的通信口Port0可以支持Modbus RTU協議，成為Modbus RTU從站。此功能是通過S7-200的自由口通信模式實現，因此可以通過無線數據電臺等慢速通信設備傳輸。

 詳情請參考《S7-200系統手冊》之相關章節。

要實現Modbus RTU通信，需要STEP 7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的編程軟件，而且須安裝STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令庫）。Modbus RTU功能是通過指令庫中預先編好的程序功能塊實現的。

 Modbus RTU從站指令庫只支持CPU上的通信0口（Port0）。

2.2 編程基本步驟：

檢查Micro/WIN的軟件版本，應當是STEP 7-Micro/WIN V3.2以上版本。

檢查Micro/WIN的指令樹中是否存在Modbus RTU從站指令庫（圖1），庫中應當包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE兩個子程序。如果沒有，須安裝Micro/WIN32 V3.2的Instruction Library（指令庫）軟件包；

圖1. 指令樹中的庫指令

編程時使用SM0.1調用子程序MBUS_INIT進行初始化，使用SM0.0調用MBUS_SLAVE，并相應參數。關于參數的詳細說明，可在子程序的局部變量表中找到；

圖2. 調用Modbus RTU通信指令庫

圖中參數意義如下：

• 模式選擇：啟動/停止Modbus，1=啟動；0=停止
• 從站地址：Modbus從站地址，取值1~247
• 波特率：可選1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200
• 奇偶校驗：0=無校驗；1=奇校驗；2=偶校驗
• 延時：附加字符間延時，缺省值為0
• zui大I/Q位：參與通信的zui大I/O點數，S7-200的I/O映像區為128/128，缺省值為128
• zui大AI字數：參與通信的zui大AI通道數，可為16或32
• zui大保持寄存器區：參與通信的V存儲區字（VW）
• 保持寄存器區起始地址：以&VBx（間接尋址方式）
• 初始化完成標志：成功初始化后置1
• 初始化錯誤代碼
• Modbus執行：通信中時置1，無 Modbus 通信活動時為 0。
• 錯誤代碼：0=無錯誤

表 1. 從站錯誤代碼

在CPU的V數據區中分配庫指令數據區（Library Memory）；

如有必要，使用主站軟件測試。

注意：由子程序參數HoldStart和MaxHold的保持寄存器區，是在S7-200 CPU的V數據存儲區中分配，此數據區不能和庫指令數據區有任何重疊，否則在運行時會產生錯誤，不能正常通信。注意Modbus 中的保持寄存器區按"字"尋址，即MaxHold規定的是VW而不是VB的個數。

在圖2的例子中，規定了 Modbus 保持寄存器區從 VB0 開始（HoldStart ＝ VB0），并且保持寄存器為1000個字（MaxHold＝1000），因保持寄存器以字（兩個字節）為單位，實際上這個通信緩沖區占用了VB0～VB1999共2000個字節。因此分配庫指令保留數據區時至少要從VB2000開始。當然保持區不一定要從VB0開始。

注意：你選用的CPU的V存儲區大小！CPU型號不同V數據存儲區大小不同。應根據需要選擇Modbus保持寄存器區域的大小。

包含 Modbus RTU 從站指令庫的項目編譯、下載到CPU中后，在編程計算機（PG/PC）上運行一些 Modbus 測試軟件可以檢驗S7-200的Modbus RTU通信是否正常，這對查找故障點很有用。測試軟件通過計算機串口（RS-232）和PC/PPI電纜連接CPU。如果必要，須將PC/PPI電纜設置在自由口通信方式。

可到一些軟件下載尋找類似軟件，如 ModScan32 等。

2.3 Modbus RTU 從站地址與S7-200的地址對應

Modbus地址總是以00001、30004之類的形式出現。S7-200內部的數據存儲區與Modbus的0、1、3、4共4類地址的對應關系如下：

表2. Modbus地址對應表

其中T為S7-200中的緩沖區起始地址，即 HoldStart。

如果已知S7-200中的V存儲區地址，推算Modbus地址的公式如下：

Modbus地址 = 40000 + (T/2+1) ; T為偶數

2.4 Modbus RTU 從站指令庫支持的功能碼

Modbus RTU 從站指令庫支持特定的 Modbus 功能。訪問使用此指令庫的主站必須遵循這個指令庫的要求。

表 3. Modbus RTU 從站功能碼

2.5 Modbus RTU 從站例程

Modbus RTU 從站例程

需要 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 以上版打開

2.6 Modbus RTU 從站常見問題

Modbus 從站的網絡地址與 S7-200 的 CPU 網絡地址有什么關系？

沒有關系。支持網絡通信的通信協議必須有其自己的網絡尋址規定。 Modbus 從站的地址只是它在 Modbus 網絡上的地址，而通常所說的 S7-200 CPU 地址是 CPU 在西門子的 PPI 網絡上的站地址。S7-200 CPU 的大部分通信功能都通過 PPI 網絡完成，例如編程、網絡讀寫通信等。

 如何理解 Modbus 地址與功能碼的區別？

Modbus 地址與 Modbus 的功能碼是兩個層次的概念。

根據 Modbus 通信協議，Modbus 數據的地址使用 00xxx、10xxx、30xxx 和 40xxx 的形式，分別表示數字量輸出、數字量輸入、模擬量輸入等數據地址。在使用 S7-200 的指令庫時，Modbus 數據地址與 S7-200 的 I/O 和數據存儲區地址間有特定的對應關系。

有些設備表明它支持 Modbus RTU 通信協議，但也詳細提供了讀寫數據的詳細通信幀格式，其中包括如何 Modbus 站的地址，需要讀寫數據類型、長度等等。數據幀有特定字節指出此指令讀寫的數據類型和地址，此字節的數據內容即所謂"功能碼"，如功能 1 讀取單個/多個數字量輸出點的值。

支持 Modbus 協議的設備或軟件，使用時用戶直接設置或看到的應當是 Modbus 數據地址。Modbus 地址所訪問的數據，是通過各種"功能"讀寫而來。功能碼是 Modbus 地址的底層。如果 Modbus 通信的一方提供的所謂 Modbus 協議只有功能碼，則需要注意了解此功能號與 Modbus 地址間的對應關系。

Modbus 指令庫啟動后，如何通過同一個通信端口進行 CPU 監控？

Modbus 指令庫使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通訊口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 編程通信監控。如果通信口都已經被占用，可以考慮：

• 加一個通信模塊（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）擴展出一個編程通信口
• 中止自由口模式，可以將 CPU 上的模式開關從 RUN 撥到 STOP；或者保持處于 RUN 狀態，用程序停止指令庫的 Modbus 模式（參見指令庫應用）

為何有些 HMI 軟件使用 Modbus RTU 讀取S7-200中的實數會出現錯誤？

有些HMI軟件使用Modbus RTU通信協議時，處理存儲在數據保持寄存器中的實數（浮點數）的方式與西門子的實數保存格式不同。西門子的PLC遵循"高字節低地址、低字節高地址"的規律。

Modbus RTU的保持寄存器總是以"字（雙字節）"為單位，而一個實數需要4個字節（雙字）表示。HMI軟件在處理時可能會把保持寄存器的兩個"字"互換位置，造成不能識別以西門子格式表示的實數。如果HMI軟件一方無法處理這種實數，則可在S7-200 CPU中編程將存入數據緩沖區（保持寄存器區）的實數的高字和低字互換。

為何有的HMI軟件用Modbus RTU可以讀取作為從站的S7-200的內容，但不能寫入？

可能此軟件使用了Modbus功能15（寫多個離散量）或類似功能（功能 16）。S7-200從站協議遵守"以整字節地址邊界（如Q0.0、Q2.0）開始、以8的整數倍為位個數"的規約。如果HMI軟件未嚴格執行此規律就可能發生寫入錯誤的情況。

S7-200是否支持 Modbus ASCII 模式？

S7-200可以支持上述模式，但是沒有現成的指令庫，需要用戶自己編程。

項目編譯后為何出現很多錯誤？

使用指令庫時，若編譯后出現很多錯誤，一般是因為未庫指令數據存儲區。請參考相關條目。

S7-200 CPU的Port1是否可以支持Modbus RTU協議？

可以。用戶可以自己編程實現。

在S7-200的"Tips and Tricks"幫助文檔中，Tip041是Modbus RTU從站程序，用戶可以參考。

S7-200是否可以組成Modbus RTU通信網絡？如何組網？

S7-200可以組成RS-485基礎上的Modbus RTU網絡。如果通信對象是不同標準的通信口，可能還需要轉換。
參見：RS-485網絡組成

3STEP 7-Micro/WIN 的標準指令庫

STEP 7-Micro/WIN V4.0 以上版內部已經帶有新的指令庫，但在未安裝西門子 Instruction Library 軟件包的情況下，不能顯示出來使用。

要使用西門子的標準指令庫，必須先安裝西門子的指令庫軟件包 Instruction Library。安裝了 Instruction Library 之后，只要安裝的 STEP 7-Micro/WIN 版本是的，就能獲得相應版本的新指令庫。安裝 Micro/WIN 的升級包（Service Pack）也會更新指令庫的版本。

用戶可以直接從下面獲得西門子 Instruction Library 軟件安裝包：

Instruction Library

的 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 版本支持以下幾種西門子標準指令庫：

• USS通信協議庫：
  可使CPU通信口 Port0 和 Port 1 支持與Micro-Master 3（MM3系列）和Micro-Master 4（MM4系列，如MM420、MM430、MM440等）、SINAMICS G110系列的USS通信控制，通過一些預先編好的子程序和中斷程序，以方便地控制變頻器的運行和讀寫其參數。
  Micro/WIN V4.0的USS指令庫現在已經針對西門子的Master Drive做了優化。
• Modbus RTU Slave（從站）通信協議庫：
  可使CPU通信口 Port0 支持Modbus RTU從站通信功能。
• Modbus RTU Master （主站）通信協議庫: 
  可使 CPU 通信口 Port 0 和 Port 1 支持 Modbus RTU 主站通信功能。

以上通信協議庫都是使用了S7-200 CPU的自由口通信功能。

圖1. 西門子標準庫以淺藍色圖標表示（Micro/WIN V4.0 SP5）

從以下兩種途徑可以獲得STEP 7-Micro/WIN指令庫：

• 安裝STEP 7-Micro/WIN32 附加軟件包Instruction Library V1.1，訂貨號6ES7830-2BC00-0YX0。
• 已安裝STEP 7-Micro/WIN32 V3.1和Toolbox V1.0（包括為TP070配置的TP Designer和老的指令庫，訂貨號6ES7810-2TC00-0YX0），再安裝正式的STEP 7-Micro/WIN32 V3.2（或V4.0）版，也可自動獲得新的指令庫。新舊版本的軟件及其指令庫可以在一臺計算機上共存（V4.0 的各升級包不能共存）。

注意：

• 所有舊的CPU21x不能使用新的指令庫
• 舊版本的指令庫不能與新的指令庫在同一個項目文件中共存
• 安裝了新版本的指令庫后，舊版本的指令庫不再能夠看到
• 用戶自定義的指令庫不能與西門子的庫重名

有時因為系統和軟件安裝有問題，可能在安裝完西門子標準指令庫后仍然不能看到西門子標準庫。這時可以嘗試添加標準庫。標準庫的文件存在Micro/WIN安裝目錄下的Standard Libs目錄下。

3.1 分配庫指令數據區

調用STEP 7 - Mciro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令庫）需要分配庫指令數據區（Library Memory）。庫指令數據區是相應庫的子程序和中斷程序所要用到的變量存儲空間。

如果在編程時不分配庫指令數據區，編譯時會產生許多相同的錯誤（錯誤18）。

操作步驟（以Modbus RTU庫指令為例）：

在指令樹的Project（項目）中，以鼠標右鍵單擊Program Block（程序塊），在彈出的快捷菜單中選擇Library Memory。如圖2所示：

圖2

在彈出的選項卡中設置庫指令數據區，如圖2所示：

圖3.缺省情況下是從VB0開始，但因為與Modbus的保持寄存區沖突，所以手動改為VB2000。按"Suggest Address"按鈕也可以自動分配。

可以使用Suggest Address（*地址）設置數據區，但要注意編程軟件設置的數據區地址，只考慮到了其他一般尋址，而未考慮到諸如Modbus數據保持寄存器區等的設置。應當確保不與其他任何已使用的數據區重疊、沖突。不應重復按Suggest Address按鈕，否則也會造成混亂。

在STEP 7-Micro/WIN32 V3.1中，有分配庫指令數據區時有不同的操作方法，需要在Symbol Table（符號表）中設置一個首地址。我們強烈建議使用當時的編程版本。

3.2 添加指令庫

注意：添加自定義指令庫，需要關閉編輯庫指令的項目，新建立一個項目。如果要添加其他來源的庫指令自然不需要如此。

*步：在Micro/WIN的File（文件）菜單中選擇Add/Remove Libraries...（添加/刪除指令庫）命令 ；或者在指令樹的Libraries（指令庫）分支上單擊鼠標右鍵，選擇Add/Remove Libraries...

圖4. 選擇添加/刪除指令庫命令

添加/刪除對話框中將顯示已經在本機的Micro/WIN中集成的用戶自定義指令庫。

圖5. 已安裝的庫指令

第二步：按Add（添加）按鈕，選擇新定義的庫文件路徑。用戶自定義庫將自動添加到Micro/WIN指令樹的Libraries分支下。

圖6. 選擇庫文件

 缺省情況下，Micro/WIN到圖8中的路徑下尋找庫指令文件。用戶也可以其他路徑。但要注意庫文件應當保持在非移動的介質上，如果了一個可移動硬盤，則硬盤不在時會發生找不到庫的錯誤。建議用戶使用缺省設置。

3.3 刪除庫指令

*步：選擇添加/刪除指令庫命令

圖7. 選擇命令

第二步：選中須卸載的庫所對應的庫文件，按Remove（刪除）按鈕

圖8. 選中要刪除的庫指令文件

4RS-485網絡

S7-200系統支持的PPI、MPI和PROFIBUS-DP協議通常以RS-485電氣網絡為硬件基礎。
RS-485串行通信標準采用平衡信號傳輸方式，或者稱為差動模式。平衡傳輸方式可以有效地抑制傳輸過程中干擾。
平衡方式采用一對導線，利用兩根導線間的電壓差傳輸傳輸信號。這兩根導線被命名為A（TxD/RxD-）和B（TxD/RxD+）。當B的電壓比A高時，認為傳輸的是邏輯"高"電平；當B的電壓比A低時，認為傳輸的是邏輯"低"電平信號。能夠有效工作的差動電壓范圍十分寬廣，可以從零點幾伏到接近十伏。
RS-485通信端口可以做到很高的通信速率，較長的通信距離，以及并聯連接多個端口。

平衡通信方式能否有效工作受到共模電壓差的影響。RS-485接口的兩根導線相對于通信對象信號地的電壓差就是共模電壓。非電氣隔離的RS-485接口能在一定的范圍內抵抗共模電壓對通信的干擾。

S7-200 CPU通信口的共模抑制電壓是12V。所以對于這類非隔離型的RS-485端口，保證通信口之間的信號地等電位非常重要，將它們連接在一起（并不是說一定要接地）。

S7-200系統中的RS-485端口是半雙工的，不能同時發送和接收信號。
在S7-200系統中，選擇合適的通信設備，可以做到波特率從1200到12M，單段距離1000m，單段站點32個的通信網絡。通過中繼器，RS-485電氣網絡還可以擴展通信距離，增加通信站點。詳情請參考《S7-200系統手冊》關于通信的專門一章。
雖然常見的RS-485通信器件在電氣性能上基本*，但物理接口卻五花八門，沒有統一的規定。

 西門子系統中的 D-Sub 9 針型 RS-485 端口，引腳定義是基本*的。

4.1 S7-200系統中的RS-485通信

在S7-200系統中，CPU上的通信口（編程口），以及EM277模塊上的通信端口都是符合RS-485電氣標準的。但它們也有所不同：

• S7-200 CPU上的通信口是非隔離型的，zui高通信速率187.5K波特
• EM277上的通信口是隔離的，zui高通信速率12M，并且速率自適應

以下三種協議，都可以在RS-485的硬件基礎上實現通信：

• PPI（包括編程通信、S7-200 CPU之間、S7-200 CPU與HMI之間的通信等）
• MPI（S7-200 CPU與S7-300/400 CPU、S7-200 CPU與HMI之間、EM277與HMI之間的通信等）
• PROFIBUS-DP（EM277與其他PROFIBUS-DP主站之間的通信）

實際上，如果各通信站點的地址不同，通信波特率相同，上述三個協議可以在一個RS-485網絡上同時實現各自的通信。當然，一個站點支持什么協議受到自身條件所限。

因此考察上述電氣網絡的通信時，我們應注意到它們都受RS-485網絡電氣基礎的制約。上述網絡所用的網絡硬件基本一樣。