6ES7 973-1HD10-0AA0 6ES7 973-1HD10-0AA0 6ES7 973-1HD10-0AA0
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上海君俞自动化科技有限公司
联系人：袁 昊
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S7-300/400与SINAMICS S120 之间通过DP总线可进行周期性及非周期性数据通讯。使用标准S7功能块SFC14/SFC15，S7-300/400PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式可将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器；使用标准S7功能块SFC58 / SFC59，可以实现非周期性数据交换，读取或写入驱动器的参数。
二、S7-300/400与S120装置的连接
三、驱动器站地址设置
1. 驱动装置的PROFIBUS通讯地址设置有两种方法：
(1) 通过CU控制单元上的拨码开关实现地址设置，有效地址值为：1…126,本例中地址设置见下图。
注意：通过拨码开关改变地址时应断掉变频器电源
(2) 在拨码开关全部拨到OFF或ON状态时可以利用参数P918设置地址,否则
P918参数中设置的地址是无效的。
驱动装置的PROFIBUS 通讯波特率默认为：1.5Mbps
2. 在S7-300/400的硬件组态中设定的驱动装置站地址应与驱动装置的站地址一致。
图.1
四、通讯报文设置
对于不同的驱动装置只有特定的报文结构能被选用，详细描述请参考：SINAMICS_S120_Commissioning_Manual。表1为常用报文。
表1.
报文格式999为用户自定义报文，当用户选择此报文格式时，电机的起、停控制位等需自己做关联。此时必须将PLC控制请求置1（P854=1）。
注意：用户可在S7-300/400硬件配置时根据需要配置报文结构，配置结束后进行
编译保存；之后打开Starter，核对报文结构是否一致，若不一致需在Starter
中打开“configuration”做调整后点击“Transfer to HW config”按钮。
图.2
DC/AC 驱动装置报文设定
图.3
五、用DP总线对电机起、停及速度控制
S7-300/400PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器。
(1) 控制字中Bit0做电机的起、停控制。
(2) 主设定值为速度设定值，频率设定值和实际值要经过标准化，使得4000H(十六进制)对应于100%，发送的最高频率(最大值)为7FFFH(200%)。可以在P2000中修改参考频率(缺省值为50Hz)。
(3) 组态的报文结构 PZD=2或自由报文999时，在S7-300/400 中可用“MOVE”指令进行数据传送；当组态的报文结构 PZD〉2，在S7-300/400中需调用SFC14和SFC15系统功能块。
? SFC14(“DPRD_DAT”)用于读Profibus 从站的过程数据
? SFC15(“DPWR_DAT”)用于将过程数据写入Profibus 从站
例子：SERVO_02 ”控制字、主设定值的发送及状态字、实际频率的读取程序
(1) 控制驱动器运行：
通过先发送控制字(STW1)047E然后发送047F来启动驱动器，该数据控制字在DB10.DBW8(见图4)中指定，主设定值在DB10.DBD10中设定，运行信号为M1.0。这些值均通过变量表VAT_2设定及监控。控制程序见图3。
（2）停止驱动器：
应发送控制字047E至驱动器。
（3）读取驱动器状态字及频率实际值：
PLC接收状态字1(ZSW1)，存放在DB10.DBW0中；接收驱动器传来的频率实际值，存放在DB10.DBD2中。
图3. 控制程序
图4. DB10
六、驱动器参数的读取及写入
1.扩展PROFIBUS DP功能(DPV1)
非周期性数据传送模式允许：
? 交换大量的用户数据（最多240 bytes)
? 用DPV1的功能 READ 和 WRITE可以实现非周期性数据交换。传输数
据块的内容应遵照 PROFIdrive参数通道(DPV1)数据集DS47（非周期参
数通道结构）。
2. 参数请求及参数应答的结构
参数请求包括三部分：请求标题、参数地址及参数值。
表2.参数请求格式
表3.参数应答格式
表4.参数请求及应答描述
表5.在DPV1参数应答中的错误值描述
3. S7-300/400PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式读取驱动器参数。
请注意：PLC读取驱动器参数时必须使用两个功能块SFC58 / SFC59 (程序参见图5)
举例如下：
(1) 使用标志位M10.0及功能SFC58块将写请求(数据集RECORD DB1) (图6)发送至驱动器。
将M10.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW108 (RET_VAL)显示错误代码，用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
(2) 之后，使用标志位M10.1及功能SFC59块将读请求发送至驱动器，驱动器返回参数值响应(响应块DB2) (参见图7) 。
将M10.1设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW110 (RET_VAL) 显示包括错误代码。
用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
图5. 读取驱动器参数程序
图6. “写”请求数据块DB1
图7. 驱动器返回参数值数据块DB2
4. S7-300/400PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式写入驱动器参数P1217。
举例如下：
PLC写参数时只需使用SFC58，在本项目的Network 3中发送写请求DB1 (参见图9) 到驱动器； PLC读“写参数”响应时需使用SFC59，在本项目中读取驱动器返回的参数值数据块为DB2 (参见图10) 。程序参见图8。
(1) 将M10.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW108 (RET_VAL)显示错误代码，用于表示功能处理时发生的错误。有关所有错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
(2) 将M10.1设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW110 (RET_VAL) 显示包括错误代码。
用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
图8. 写入驱动器参数程序
图9. 写请求DB1
图10. 驱动器返回的数据块DB2
SIMATIC S7-400 系列的工业以太网 CP 模块在硬件接口和通信功能(包含数量框架)等方面有所不同。
下表列出了它们之间的区别：
15368142_IE_CP_S7400_e.pdf (13,0 KB)
有移植文档描述了关于使用 CP443-1 (6GK7 443-1EX30-0XE0) 或 CP443-1 Advanced (6GK7 443-1GX30-0XE0) 替换早期模块需要注意的事项，参考ID: 34894744.
描述标准区别:
ISO 传输协议:
ISO 传输连接用于在 S7 站之间的数据交换和与 PC 站、S5 站及第三方系统之间的通讯。
ISO 传输连接属性：
- 站间的通信基于 MAC 地址。
- 用数据块进行数据传输适合于最大到 8 K 字节的数据量。
- 数据的传输可以通过"SEND/RECEIVE"和"FETCH/WRITE" 功能实现。
- 通信伙伴通过 ISO 参考模型第4层上的确认消息来确认数据的接收。
- 数据传输不能通过路由器 (协议没有路由能力，因为协议是基于 MAC 地址而不是 IP 地址)。
ISO-on-TCP 协议:
ISO-on-TCP 连接用于 S7 站之间的数据交换和 与PC 站、S5 站及第三方系统之间的通讯。
ISO-on-TCP 连接属性：
- 站间的通信基于 IP 地址。
- 用数据块进行数据传输适合于最大到 8 K 字节的数据量。
- 数据传输可以通过 "SEND/RECEIVE"和"FETCH/WRITE" 功能实现。
- 通信伙伴通过 ISO 参考模型第4层上的确认消息来确认数据的接收。
- 数据传输可以通过路由器 (协议具有路由能力)。
- 符合带RFC1006 扩展的 TCP/IP 标准，它基于 ISO 参考模型的第4层，更多关于 RFC1006 协议扩展的信息请参考 ID:15048962 。
TCP 协议:
站间的数据交换(包括第三方站)通过 TCP 连接组态实现。
TCP 连接属性：
- 符合 TCP/IP 标准
- 用数据块进行数据传输适合最大到 8 K 字节的数据量。
- 数据的传输可以通过 "SEND/RECEIVE" 和 "FETCH/WRITE" 功能实现。
- 可以在 PC上使用操作系统已有的 TCP/IP 连接。
- 数据传输可以通过路由器 (协议具有路由能力)。
UDP 协议:
两站间的数据交换通过 UDP 连接组态实现。
UDP 连接属性：
- UDP 协议
- 两个节点间相关数据块的非可靠传输(一个 2048 字节的数据块被分割成两个包 (最大传输协议数据单元容量= 1496))
-
支持组播
通过组播配置，可以使得组内各站共同接收和发送报文。 - 通过"SEND/RECEIVE" 服务进行数据传输。
- 数据传输可以通过路由器 (协议具有路由能力)。
S7 通信:
S7 站间与PC 站的数据交换通过组态 S7 连接实现。
S7 连接属性：
- 在所有 S7/ M7 设备中都可连接。
- 可用于所有的子网(MPI，PROFIBUS，工业以太网)。
- 通过工业以太网的 S7 通信是基于 ISO 传输协议和 ISO-on-TCP 协议。
- SIMATIC S7/M7-300/400 站间可靠的数据传输(使用“BSEND/BRCV”或者“PUT/GET”系统功能块)。
- 快速、不可靠数据传输取决于通信伙伴的与时间相关的数据处理(使用“USEND/URECV”系统功能块)。
- 通过系统功能块 "BSEND/BRCV" 和"PUT/GET"进行可靠传输的情况下，通信伙伴的数据传输在ISO参考模型的第七层被确认。
- 通过系统功能块“USEND/URCV”进行高速、不可靠传输的情况下，数据传输是不被确认的。
IT 通信:
-
E-mail 功能:
S7 站可以发送事件触发 E-mail 。通常，e-mail 由发送方,接收方,对象和文本信息组成。二进制数据可以添加到文本信息的末端。 就定义的所有字段总的来说，一封 e-mail 的最大数据长度为8192字节。 -
HTTP / HTTPS:
CP 自带 web 服务器。此外，还可利用 applets 或 Java beans 在 HTML 页上 提供和显示 S7 变量。JAVA 语言开发的应用程序通过遵循 HTTP 协议的 Java beans 就可以访问 S7 变量。
使用CP443-1GX30 时，安全协议HTTPS可以被使能。 -
FTP 功能 (作为服务器和客户端)/ FTPS:
FTP 服务器功能用于保存数据(HTML 页，图像文件，...)到 CP 的文件系统。经由一个文件，数值可以直接从数据块中读出，或者直接写入数据块。
作为 FTP 客户端，IE CP建立与 FTP 服务器端的连接以便从 FTP 服务器保存或读取文件数据。
使用CP443-1GX30 时，安全协议FTPS可以被使能。 -
Web 诊断
各种信息，例如诊断缓冲区和连接统计都可以通过 CP 的 HTTP / HTTPS读出。
IP 访问保护 (IP-ACL):
IP 访问保护功能允许用户限制本地 S7 站的 CP 与指定 IP 地址的通信方进行通信。
IP 配置:
用户可以组态分配 CP 的 IP地址、子网掩码及网关地址的路径和过程。此外，通信连接的配置既可以通过STEP7 也可以在用户程序中通过功能块 （FB55: IP_CONFIG）。
注意: 不适用于 S7 连接。
PG/OP 通信:
通过进行工业以太网，用STEP7 对S7站点组态和编程。编程设备连接到以太网。
-
S7 路由
从 STEP 7 V5.0 SP3 HF3 开始 PG/PC 在线访问标准站可以通过或超越子网的限制，例如可以实现装载用户程序或者配置硬件或者执行测试和诊断功能。PG 可以在网络中的任何一点接入，在线访问通过网关的任何站点。当项目被编译时， 路由数据由 S7 项目的网络配置自动产生并保存在系统数据块 SDB999。必须将所有位于起始站和目标站之间的站点配置在一个 STEP 7 项目中。
SNMP （简单网络管理协议）
SNMP 代理:
CP 支持 SNMP 版本 1 的数据查询功能。这里，根据标准MIB II, LLDP MIB, 自动化系统 MIB 和 MRP 监控 MIB，它提供了特定MIB对象的内容。
当安全被使能时，CP443-1GX30 支持SNMPv3，可用于网络分析信息的安全传输。
PROFINET:
PROFINET 是 PROFIBUS 用户组织 (PNO) 使用的一种标准，它定义了 不同厂商的产品相互的通信和工程模型。
1. PROFINET IO
一个 PROFINET IO 系统具有下列设备的分布式配置：
-
PROFINET IO 控制器:
PROFINET IO 控制器是一个控制系统 (PLC, PC) 可以控制自动化任务。 -
PROFINET IO 设备
PROFINET IO 设备是现场设备，受 PROFINET IO 控制器的监视和控制。PROFINET IO 设备 可以包含有多种模块和子模块 (例如 ET200S)。 -
I device
在一个 PROFINET 接口，一个 I device 除了作为一个 IO 设备外还可以作为一个 IO 控制器通过组态。
一个 I device 也可以作为一个共享设备。
-
Shared device:
一个共享设备是一个把它的数据分配到多个 IO 控制器可用的 IO 设备。
2. PROFINET CBA:
PROFINET CBA 系统由各种不同的自动化组件组成。一个组件包含所有的机械，电子和 IT 变量。组件可以使用标准程序设计工具生成。 PROFINET 组件描述 (PCD) 文件由 XML 格式创建。规划工具载入组件描述并许可建立单独组件间的本地连接以创建整个项目。
适用于 S7 H 系统:
模块可以作为通信伙伴在容错系统 (H 系统) 中使用。模块建立 S7 冗余的连接。这些连接带有更严格的时间监控机制。如果通信出现问题，数据交换将自动切换到并行的连接上。
时钟同步:
通过工业以太网进行时钟同步可以按下列的过程配置：
-
SIMATIC 方式:
CP 接收 MMS 时钟报文并同步本地时钟。用户可以选择模块是否转发时钟信号，此外，也可以选择转发方向。 -
NTP 方式 (NTP: Network Time Protocol，网络时钟协议)
CP 会每隔一定间隔请求 NTP 服务器的时钟信号并同步本地时钟。
此外，时钟信号将自动转发到 S7 站点的CPU模块，进而同步整个 S7 站点的时钟信号。
当使能安全时，CP443-1GX30 支持用于安全时钟同步和时钟传输的NTP协议（安全）
对生产设备的远程诊断和远程维护已经成为当前自动化技术中一部分。尤其对于那些错误容易诊断且容易排除的情况，派一个服务工程师到现场解决，既增加工程师的工作负荷。又花费时间，而且相应的费用也增加。为了缩短故障的诊断与恢复时间，提高有经验的高级工程师工作效率，那么远程诊断与编程就是必备的部分。通过下面的方法，可以在移动的情况下对PLC站进行编程与调试。
1．系统结构
图1:系统结构
2．硬件需求
1）PC/PG 编程器
2） 3G Modem(沃3G、天翼3G、移动3G都可以。通过USB接口连接到编程器)
3) Linksys 路由器
4) ADSL宽带Modem
5）CPU317-2PN/DP （6ES7 317-2EJ10-0AB0）
3．软件需求
1) 编程软件 Step7 V5.4
4．组态
我们通过下述的实际操作来介绍如何远程诊断与调试S7-300/400。
要对PLC进行远程诊断与调试，在PLC端的ADSL路由器必须上网获得公网固定IP地址。
在编程器安装3G上网卡的拨号上网软件（本例以天翼3G上网卡为例介绍），天翼3G上网卡的驱动拨号软件安装后如下图（在安装拨号软件的同时安装了USB网卡的驱动程序）
图2:安装3G上网卡
4.1 在本地组态CPU317-2PN/DP
在图2的桌面上双击SIMATIC Manager图标，打开SIMATIC Manager后新建项目，项目名为Remote_program。创建项目后，在该项目中插入一个S7-300的站，然后在此站中插入S7-300的机架及CPU。插入后如下图
图3:S7-300站的硬件配置
上面的硬件组态后设置PLC以太网接口的IP地址，因为路由器的IP地址为192.168.101.254，而PLC为路由器上内网的一台设备，所以其IP地址可以为192.168.101.1到192.168.101.253中的一个，这里设置为192.168.101.25；子网掩码为255.255.255.0；网关为：192.168.101.254（网关地址为路由器的IP地址，在此必须设置网关地址）。通过远程的编程器对PLC编程，需要路由器的处理，所以网关的地址必须设置。下图为PLC的以太网接口参数的设置：
