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西门子S7-200 SMART与G120变频器进行Modbus通讯的配置及调试方法

1、系统配置 1.1 软件
安装 Step7 Micro/Win SMART software（含 Modbus协议库）的PC机，本例中使用的是Step7 Micro-Win SMART V2.0 。
1.2 硬件
G120配备CU240E-2控制单元的变频器一台、异步电机一台、S7-200 SMART PLC 一台、标准DRIVE-CLIQ电缆一根、双绞屏蔽电缆一根 。本例中，使用的G120的控制单元CU240E-2固件版本V4.6 。
注意：在使用MicroWin software创建项目之前，确认Modbus库文件已经存在 。
图1-1 S7-200 SMART 界面
2、硬件接线 2.1 CU240E-2控制单元接口 CU240E-2控制单元端子排如图2-1，RS485接口在控制单元的底部，共有5个接线端子，其中从左到右，2号端子为RS485P，3号端子为RS485N，这两端子用于通信数据的发送和接收 。
图2-1 控制单元端子图
2.2 G120 与S7-200 SMART接线
图2-2 PLC和控制器接线图
S7-200 SMART作为Modbus通信主站，其通信端口和变频器从站的接线如图 2-2 。在通信网络的首、末端需要使用终端电阻 。对于S7-200 SMART，需要在通信端口端子 3和8之间连接一阻值为120欧姆的电阻 。对于变频器，把通 信网络末端的CU240E-2终端电阻拨码开关拨到ON位置即可（位置在图 2-1中，标号⑨）；中间位置的 CU240E-2，终端电阻拨码开关必须拨到OFF位置 。本 例中，S7-200 SMART使用CPU自带通信端口和变频器进行通信 。
3、通信设置 3.1 设置通讯接口
本例程使用PLC 以太网接口和 DRIVE-CLIQ 电缆，设置通信接口，如下图3-1 。
第一步：双击“通信”，弹出“通信”设置窗口；
第二步：选择网络接口卡，设置为“ICP/IP.AUTO.1”，系统会自动收索CPU 。
图3-1 设置通信接口
3.2 建立PC和PLC之间的连接
选择“网络接口”后自动搜索到CPU，如图3-2 。
第一步：搜索到 CPU 后，选择搜索到的CPU，点击CPU的”IP地址” 。
第二步：点击“ 确定 ” 按钮，完成网络连接 。
图3-2 建立S7-200 CPU和控制器连接
4、变频器参数设置 4.1 变频器地址设置
变频器的Modbus通信地址可以通过控制单元上的总线地址拨码开关进行设置，如图 4-1 。当地址拨码开关的位置都为OFF时，也可用过参数 P2021进行设置 。（说明： 改变地址后需重新上电后才能生效）
图 4-1 地址开关设置
4.2 变频器参数设置
对变频器一些基本的通信参数进行设置，才可以进行Modbus通信，如表4-2所示：
表4-2 变频器的参数设置
4.3 G120常用寄存器说明
G120变频器常用寄存器介绍，也是本例所使用的寄存器，如表4-3 。要了解更多的 G120寄存器信息，请参见G120操作手册。
表4-3 常用寄存器说明
5、PLC编程 5.1 初始化程序
使用Modbus协议的初始化模块MBUS_CTRL，初始化S7-200 SMART的CPU端口专用于Modbus主站通信，如图 5-1 。
图 5-1 初始化
功能块说明： 注：此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚功能，未说 明的管脚功能，请参考 Step7 Micro-Win SMART V2.0软件的帮助文件 。
EN使能： 必须保证每一扫描周期都被使能（使用SM0.0
Mode模式： 为1时，使能Modbus协议功能；为0时恢复为系统PPI协议 。Baud 波特率： 支持的通讯波特率为4800，9600，19200 ，此处设置 9600 。Parity 校验： 校验方式选择 （G120采用偶校验）
0＝无校验
1＝奇较验
2＝偶较验
Port端口：设置物理通信端口（0= CPU中集成的 RS-485，1= 可选 CM01信号板上的 RS-485或RS-232） 。
TImeout超时：主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为1000毫秒（1 秒），允许设置的范围为 1-32767 。注意：这个值必须设置足 够大以保证从站有时间响应 。
Done完成位：初始化完成，此位会自动置1 。
Error：初始化错误代码 。
5.2 主站读写功能块
5.2.1 写控制字
图5-2 写控制字
功能块说明： 注：此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚功能，未说 明的管脚功能，请参考Step7 Micro-Win SMART V2.0软件的帮助文件 。
EN使能：同一时刻只能有一个读写功能（即 MBUS_MSG）使能 。注意：G120对于写指令同一时刻只运行对一个保持寄存器操作；读指令同一时 刻最大允许操作125个保持寄存器 。
First读写请求位：每一个新的读写请求必须使用脉冲触发 。
Slave从站地址：可选择的范围1-247
RW请求方式： 0＝读，1＝写
Count数据个数：通讯的数据个数（位或字的个数） 。注意：Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字（是指每一个MBUS_MSG指令） 。
DataPtr数据指针：
如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中 ；
2. 如果是写指令，写出的数据放到这个数据区中。
Done 完成位：读写功能完成位。
Error错误代码： 只有在 Done位为1时，错误代码才有效 。
常用的控制字：
047E ：运行准备
047F ：正转启动
0C7F ：反转启动
04FE ：故障确认
5.2.2 写速度设定值
图5-3 写速度值
5.2.3 读状态字和速度实际值
图5-4 读状态字1和速度实际值
5.2.4 读取斜坡时间
图5-5 读参数 P1120、P1121
5.2.5 写斜坡下降时间
图5-6 写参数 P1121
6、分配库存储区 在编译程序之前，首先要为Modbus库分配可用的全局 V存储器地址，如图6-1所示 。
第一步：选择 “程序块” -》“ 库” 右键，选择“库存储区”；
第二步：点击 “建议地址”，选择 V存储器的地址；
第三步：点击 “确定”退出 。
图6-1 分配库存储区
7、调试程序 程序编辑完成后，要调试程序，如下图7-1所示 。
第一步：点击“保存“，保存好编辑的程序；
第二步：点击“编译“，编译程序；
第三步：点击“下载“，把程序下载到PLC的CPU当中； 第四步：点击“运行“，启动程序 。
图7-1 调试程序
8、监控状态表 通过监控状态表，可以修改过程数据和监控过程数据的变化状态，如图8-1所示 。
图8-1状态表
控制字：VW100=16#047F 说明启动命令已经给了 。
状态字：VW300=16#EF37 说明变频器的状态，参见 r0052 。
主设定值：VW200=16#1000 说明速度设定值已经给了，16#0-4000对应转速 0-P2000的值 。
速度实际值：VW302=16#1000 说明电机实际转速已经运行到 375rpm 。斜坡上升时间：VW400=1000，从寄存器列表中可以看到 40322的寄存器的定 标系数是 100，所以参数 P1120=1000/100=10 。
斜坡下降时间：VW402=2000，读的下降时间；VW500=2000，设定的下降时 间；VW402=VW500，说明写指令已经生效 。从寄存器列表中可以看到 40323 的寄存器的定标系数是 100，所以参数 P1121=2000/100=20 。
9、Modbus错误代码 Done完成位：Modbus功能块的完成位，用于确定功能块的操作是否完成；
Error 错误代码：只有在Done位为1时，错误代码才有效 。Modbus错误代码及含义如表 9-1所示 。
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