西门子模块6ES7215-1AG40-0XB0

西门子模块6ES7215-1AG40-0XB0

概述
在现场应用中，很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议，第三方仪表可以做Modbus主站或从站，西门子的通讯模块CP341 / CP441-2 通过Dongle（硬件狗）可以扩展该协议，S7-200 集成的口可以支持自由口通讯，通过指令库也可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以S7-200作为Modbus 主站，CP341作为Modbus 从站，实现Modbus RTU通讯，阐述两者在通讯方面的设置和注意事项。

2. 软件环境

2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于编写 S7-300/400程序，此软件需要从西门子购买，本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。

2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通讯模板的驱动程序，安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置，并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供，也可以从以下的链接：27013524

2.3 CP PTP Modbus Sl V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus从站时，需要安装此驱动协议，但安装之前必须先安装PtP Driver，此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买，

2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200编程的软件，本文档中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的软件编写。

2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200实现Modbus RTU功能，可以使用Modbus的指令库，要使用西门子的标准指令库，必须先安装指令库的软件包 Instruction Library，安装后，可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令，

3. 硬件列表和接线

3.1 硬件列表

表1 硬件设备

3.2 硬件接线

3.2.1 接口定义
S7-200的通讯口为RS485物理口（9针口），CP341是RS422/485的接口类型（15针口），两种设备的接口引脚的示意图如下所示，更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。

图1 S7-200 CPU通信口引脚定义

图2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义

3.2.2 接线示意图

图3 硬件结构和接线示意图

4. 组态设置和编程

4.1 S7-200做Modbus主站的设置
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口，此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/无校验；1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯，Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。

4.1.1 Modbus RTU主站库

使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点：

• 需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本；

• Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求，CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01（即订货号为 6ES721*－***23-0BA*）；

• Modbus主站可读/写的数据量为120个字（指每一个 MBUS_MSG 指令）；

• Modbus 主站库支持Port0和Port1（从站库只支持Port0口），本例中用Port0；

• 使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配，见下图设置，而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突，否则编译调用会报错。

图4 库存储区设置

• Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系：
   

  Modbus 地址	读 / 写	Modbus 从站须支持的功能
  00001~09999	读	功能1：读输出点
  数字量输出	写	功能5：写单个输出点
  		功能15：写多个输出点
  10001~19999	读	功能2：读输入点
  数字量输入
  30001~39999	读	功能4：读输入寄存器
  输入寄存器
  40001~49999	读	功能3：读保持寄存器
  保持寄存器	写	功能6：写单个寄存器
  		功能16：写多个寄存器

  表2需要从站支持的功能

4.1.2 S7-200 Modbus主站编程
编程时，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化，详细见下表，参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。

图5 Modbus RTU 主站初始化

图中各参数含义如下

. 通讯测试
Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的，在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，从站返回响应报文。Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制

西门子模块6ES7215-1AG40-0XB0

产品特性：

针对低性能要求的模块化中小控制系统 可配不同档次的CPU

可选择不同类型的扩展模块 可以扩展多达32个模块

模块内集成背板总线 网络连接 - 多点接口 (MPI), -PROFIBUS或-工业以太网

通过编程器PG访问所有的模块 无插槽限制

助于“HWConfig"工具可以进行组态和设置参数

产品特点：

循环周期短、处理速度高 指令集功能强大（包含350多条指令），可用于复杂功能

产品设计紧凑，可用于空间有限的场 模块化结构，设计更加灵活

有不能档次的CPU模块可供选用 功能模块和I/O模块可选择

有可在露天恶劣条件下使用的模块类型

工作原理：

PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。

·在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1 中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。

循环程序处理过程可以被某些事件中断。

在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU 内部的输入/输出过程映像区（在CPU的系统存储区）

编程工具:

使用STEP7软件对S7-300进行编程，目前S7-300的编程软件版本为STEP7 V5.5 SP2。

STEP7包含了自动化项目从项目的启动、实施到测试以及服务每一个阶段所需的全部功能。

STEP7中的编程语言

1、顺序功能图 2、梯形图 3、语句表 4、功能块图 5、结构文本

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S7-300组成部件:

S7-300采用了模块式结构，由以下几部分组成。

1．*处理器模块( CPU)

各种型号的CPU有不同的性能，例如有的CPU集成了数字量和模拟量的I/O通道，有的CPU集成了PROFIBUS-DP的通信接口。CPU面板上有状态指示灯、模式转换开关、24V电源端子、电池盒和存储卡插槽。

2．电源模块( PS)

电源模块用于将220V交流电转换为24V直流电，供给CPU和其他模块使用。电源模块的额定输出电流有2A、SA和10A 3种，电源模块的面板上有工作开关和状态指示灯，当电源过载时指示灯会闪烁。

3．信号模块( SM)

信号模块包括了数字量和模拟量的I/O模块，它们作为PLC的过程输入和输出通道。信号模块主要有数字量输入模块SM321、数字量输出模块SM322、模拟量输入模块SM331和模拟量输出模块SM332。模拟量输入模块可以输入热电偶、热电阻、DC4~ 20mA和DC0~10V等多种不同类型和不同量程的模拟量信号。信号模块通过背板总线将现场的过程信号传递给CPU。

4．功能模块( FM)

功能模块主要用于对实时性和存储容量要求较高的特殊控制任务，例如计数器模块、快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块和超声波位置解码器等。

5．通信处理器(CP)

通信处理器用于PLC与PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他智能设备之间的通信，它可以将PLC连入PROFIBUS现场总线、AS-I现场总线和工业以太网，或用于实现点对点通信等。通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。

6．接口模块(IM)

接口模块用于组成多机架系统时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7 -300通过主机架和3个扩展机架，zui多可以配置32个信号模块、功能模块和通信处理器（需要相应的CPU支持）。

7．导轨

导轨由不锈钢制作，用于进行物理固定。