大同西门子DP接头代理商6ES7972-0BA12-0XA0

1．PROFIBUS 网络介绍

现场总线PROFIBUS可以连接远程I/O站、仪表、主站（PLC站）等设备，通信服务分为DP、FDL、S7、FMS、PA（将服务类型进行转换），通信方式分为主－主、主－从通信。PROFIBUS网络分层参考表1：

表1 PROFIBUS网络层

     DP设备行规         FMS设备行规    PA设备行规

基本功能    基本功能

扩展功能    扩展功能

DP用户接口    直接数据链路映象程序(DDLM)    应用层接口    DP用户接口    

（ALI)    直接数据链路映象程序(DDLM)

*7层         应用层    应用层     

（应用层）    S7    现场总线报文规范（FMS)

*3～6层          

*2层（数据链路层）    数据链路层                 现场总线数据链路（FDL)    数据链路层                 现场总线数据链路（FDL)    数据链路层          现场总线数据链路（FDL)    IEC接口

*1层    物理层    物理层    物理层    IEC1158-2

（物理层）    （RS485/光纤)    （RS485/光纤)    （RS485/光纤）

PROFIBUS总线符合EIA RS485[8]标准，PROFIBUS RS485 的传输程序是以半双工、异步、无间隙同步为基础的。传输介质可以是光缆或屏蔽双绞线，电气传输每一个RS485传输段为32个站点和有源网络元件(RS485中间器，OLM等)，在总线的两端为终端电阻，结构如图1：

图1：PROFIBUS网络结构

西门子总线终端一般都配有终端电阻，PROFIBUS使用9针D型连接器，D型连接器插座连接总线站，D型连接器插头与总线电缆相连。总线终端和针脚定义如表2：

表2 总线终端管脚定义

针脚号    信号名称    设计含义

1    SHIELD    屏蔽或功能地

2    M24    24V输出电压地（辅助电源）

3    RXD/TXD-P    接收和发送数据－正  B线

4    CNTR-P    方向控制信号P

5    DGND    数据基准电位（地）

6    VP    供电电压－正

7    P24    正24V输出电压（辅助电源）

8    RXD/TXD-N    接收和发送数据－负  A线

9    CNTR-N    方向控制信号N

PROFIBUS总线的传输输率从9.6Kbit/s ～12Mbit/s，总线长度与传输输率相关，总的规律是传输输率越高总线长度越短，越容易受到电磁干扰，基于传输输率的较大段长度参考表3：

表3 PROFIBUS网络传输速率与距离的关系

波特率（K Bit/s）    9.6~187.5    500    1500    3000~12000

总线长度（米）    1000    400    200    100

总线终端的电阻与PROFIBUS总线相匹配，并配有轴向电感以消除电容性负载而引起的导线反射，选择普通的屏蔽双绞线不能保证总线的段长度。

如果需要扩展总线的长度或者PROFIBUS从站个数**过32个时，就要加入RS485中继器，例如扩展PROFIBUS长度的应用，实际PROFIBUS的长度为500米，而波特率要求达到1.5 MBIT/S，对照上表波特率为1.5MBIT/S使较大的长度为200米，要扩展到500米，就需要加入两个RS485中继器，拓扑图如图2所示：

图2：PROFIBUS网络扩展

西门子RS485中继器具有信号放大和再生功能，在一条PROFIBUS总线上较多可以安装9个RS485中继器，其他厂商的产品要查看其产品规范以确定安装个数。

一个PROFIBUS网段较多可有32个站点，如果一条PROFIBUS网上**过32个站点，也需要用RS485中继器隔开，例如一条PROFIBUS总线上有80个站点，那么就需要两个RS485中继器分成3个网段。RS485中继器是一个有源的网络元件 ，本身也要算一个站点。除了以上两个功能，RS485中继器的还可以使网段之间相互电气隔离。

2．SIMOTION使用PROFIBUS 网络的通信功能

SIMOTION系统只能使用PROFIBUS-DP通信服务进行通信，PROFIBUS-DP采用主－从的通信方式，使用DP通信方式，一个PROFIBUS网络上只允许有一个1类主站，其它站点可以是2类主站（HMI或只接收从站信息的主站）或从站，只有1类主站可以对从站发送命令，主站以轮询的方式访问各个从站，所以PROFIBUS-DP具有很好的实时性。按照PROFIBUS-DP的规约，主从间较大的通信量为244个字节输入和244个字节输出。SIMOTION 可以作为主站也可以作为从站。下面以SIMOTION 435为例，通信区为16个字节输入和16个字节输出，分别介绍作为主站、从站的配置。

3．D435作为从站

设置从站

打开SCOUT软件插入D435，点击D435使用右键进入硬件配置界面，点击X126接口新建一条PROFIBUS网络，然后设置站号、通信速率、PROFIBUS参数组（选择PROFIBUS-DP）等参数。本例中作为从站的SIMOTION站地址为2，通信速率为1.5M。在“Operating Mode”界面中选择“DP SLAVE”，其它参数保持缺省设置。在“Configuration”界面中设置通信接口区及开始地址，如图3所示：

图3：SIMOTION作为从站的通信接口设置界面

设置通信接口分别为16个字节输入和16个字节输出。

设置主站

在STEP7中打开与SIMOTION D435相同的项目，插入S7-300站，打开硬件配置，插入CPU例如CPU315-DP/PN，设置与SIMOTION 435使用相同的PROFIBUS网络，设置主站地址为4。在硬件选择窗口PROFIBUS-DP->Configured Stations中选择SIMOTION 从站并拖曳到主站网络上如图4所示：

图4：将SIMOTION从站拖曳到网络中

弹出的窗口中将显示所有已经配置的从站，选择与主站进行通信的从站进行连接，如图5所示，点击“Connect”键连接从站。

西门子PROFIBUS电缆接头

图5：连接SIMOTION从站

点击“configuration”按钮出现从站已经配置的通信接口区，点击“Edit”键为每一条从站通信数据区配置相应主站的通信数据区，配置规则，从站输入地址区对应主站输出地址区，从站输出地址区对应主站输人地址区，配置通信接口区如图6所示：

图6：配置通信接口区

点击确认键后，配置完成。通过PROFIBUS-DP通信不需要编写通信程序，双方数据通过输入、输出地址区直接对应，例如图6配置的主站、从站通信关系如下：

S7-300主站 QB0～QB15 ――――――SIMOTION从站 IB0～IB15。

S7-300主站 IB0～IB15 ――――――SIMOTION从站 QB0～QB15。

SIMOTION作为从站的示例程序参考附带文件“PROFIBUS-DP_SLAVE”.ZIP

4．D435作为主站

设置从站

打开STEP7软件插入一个站点例如S7-300站，点击“Hardware”进入硬件配置界面，插入CPU，例如CPU315-2 DP/PN，点击X1接口新建一条PROFIBUS网络，然后设置站号、通信速率、PROFIBUS参数组（选择PROFIBUS-DP）等参数。本例中作为从站的S7-300站地址为2，通信速率为1.5M。在“Operating Mode”界面中选择“DP SLAVE”，其它参数保持缺省设置。在“Configuration”界面中设置通信接口区及开始地址，如图7所示：

图7：S7-300作为从站的通信接口设置界面

设置通信接口分别为16个字节输入和16个字节输出。

设置主站

打开SCOUT软件插入D435，点击D435使用右键进入硬件配置界面，点击X126选择与从站相同的PROFIBUS网络，设置SIMOTION的站地址，本例中作为主站的SIMOTION站地址为4。在硬件选择窗口PROFIBUS-DP->Configured Stations中选择S7-300从站并拖曳到主站网络上如图8所示：

图8：将S7-300从站拖曳到网络中

弹出的窗口中将显示所有已经配置的从站，选择与主站进行通信的从站进行连接，如图9所示，点击“Connect”键连接从站。

图9：连接S7-300从站

点击“configuration”按钮出现从站已经配置的通信接口区，点击“Edit”键为每一条从站通信数据区配置相应主站的通信数据区，配置规则，从站输入地址区对应主站输出地址区，从站输出地址区对应主站输人地址区，配置通信接口区如图10所示：

图10：配置通信接口区

点击确认键后，配置完成。通过PROFIBUS-DP通信不需要编写通信程序，双方数据通过输入、输出地址区直接对应，例如图10配置的主站、从站通信关系如下：

SIMOTION主站 QB0～QB15 ――――――S7-300从站 IB0～IB15。

SIMOTION主站 IB0～IB15 ――――――S7-300从站 QB0～QB15。

SIMOTION作为从站的示例程序参考附带文件“PROFIBUS_MASTER”.ZIP

5．PROFIBUS站点诊断

主站通过PROFIBUS-DP轮询从站，如果主站故障，与所有从站的通信将终止，从站通信数据不更新；如果一个从站故障，主站还可以与其它从站进行通信。在PLC侧可以通过OB86、FC125/FB125(可以从西门子网站上下载)、SFC13等组织块、程序块对主站或从站进行诊断，可以查看PLC相关文档，在这里不作相信介绍。SIMOTION使用函数“_getStateOfSingleDpSlave”或“_getStateOfAllDpSlaves”对一个站点或多个站点进行诊断。以调用函数“_getStateOfSingleDpSlave”为例介绍PROFIBUS-DP站点的诊断功能。函数调用如图11所示，函数参数如下：

图11 PROFIBUS-DP诊断函数

logicalDiagnosticAddress：

输入参数，数据类型 DINT，PROFIBUS-DP站点诊断地址，本例中S7-300PLC作为从站，诊断地址为16378。

ReqGetStateOfSingleDPSlaveStateMode:

输入参数，枚举数据类型，函数调用请求格式，枚举元素如表4所示：

表4：函数请求

REQUEST_TRUE (0)    开始执行

REQUEST_FALSE (1)    查询REQUEST_TRUE状态

REQUEST_ABORT (2)    终止函数执行

NextCommand:

输入参数，枚举数据类型，下一个命令执行的时机，枚举元素如表5所示：

表5：NEXTCOMMAND元素

IMMEDIATELY (60)    下一个命令与此命令同时执行

WHEN_COMMAND_DONE (160)    执本命令后执行下一个命令

ABORT_CURRENT_COMMAND (260)    立刻终止当前命令

本例中选择：“WHEN_COMMAND_DONE”。

commandid:

输入参数，“CommandIdType”数据类型，用户定义，可以跟踪命令执行的状态。本例中选择一个临时变量，没有赋值。

StructRetGetStateOfSingleDpSlave:

输出参数，结构数据类型，结构元素如表6所示：

表6：输出结构体

结构元素    名称    数据类型

functionResult    函数调用返回值    DINT

ActualStateOfSingleDpSlave    PROFIBUS-DP单站状态    枚举

“ActualStateOfSingleDpSlave”单站状态为枚举数据类型，枚举元素如表7所示：

表7：输出站点状态

INACTIVE (0)    从站被用户程序去使能。

IN_OPERATION (1)    与从站正在进行数据交换。

DATA_EXCHANGE_INACTIVE (2)    与从站没有进行数据交换。

NOT_PRESENT (3)    从站丢失。

本例中将从站输出状态存储于全局变量RET1中，通过编程可以判断从站的状态，调试状态下可以通过“SYMBOL BROWSER”监控从站状态，如图12所示：

图12 在SYMBOL BROWSER监控从站状态。

从站诊断的示例程序参考附带文件“PROFIBUS_MASTER”.ZIP

描述：

SFC14 "DPRD_DAT"

使用 SFC 14“DPRD_DAT”(读取 DP 标准从站的一致数据)可读出DP标准从站/PROFINET IO 设备的数据。 如果在数据传送过程中没有发生错误，读出的数据就被输入到由RECORD 建立的目标域。目标域必须与在 STEP 7 组态中所选的模块的长度相同。 当调用 SFC14 时，只能在所配的起始地址下访问一个模块/DP标识的数据。

SFC15 "DPWR_DAT"

使用 SFC 15“DPWR_DAT”(将一致数据写入 DP 标准从站)可将 RECORD 中的数据一致地传送到所寻址的DP标准从站/PROFINET IO 设备中。 源区域必须与在 STEP 7 组态中所选的模块的长度相同。 对于模块化结构的标准DP从站只能访问一个DP从站模块。

PROFIBUS DP用户一致性数据区较大长度和寻址

下面的手册中可以找到更多关于PROFIBUS DP用户一致性数据区较大长度和寻址的信息。

手册    章节    条目号

SIMATIC S7-300 CPU 31xC 和CPU 31x: 组态    寻址    13008499

SIMATIC 分布式IO ET 200S 接口模块 IM151-7 CPU    寻址    56046285

SIMATIC 分布式IO ET 200S 接口模块 IM151-8 PN/DP CPU    寻址    47409312

SIMATIC ET 200pro 接口模块 IM 154-8 PN/DP CPU    寻址    44251850

SIMATIC Basic Module BM 147/CPU    寻址    1142364

S7 400 自动化系统，CPU规格    一致性数据    53385241

表 01

PROFINET IO用户一致性数据区较大长度和寻址

下面的手册中可以找到更多关于PROFINET  IO用户一致性数据区较大长度和寻址的信息。

手册    章节    条目号

SIMATIC S7-300 CPU 31xC 和CPU 31x: 组态    寻址    13008499

SIMATIC 分布式IO ET 200S 接口模块 IM151-8 PN/DP CPU    寻址    47409312

SIMATIC ET 200pro 接口模块 IM 154-8 PN/DP CPU    寻址    44251850

S7 400 自动化系统，CPU规格    一致性数据    53385241

表 02

对于通信处理器（CP）子模块的一致性数据区域的大小明确如下：

CP    MLFB    上限

CP 443-1    6GK7443-1EX20-0XE0    240 bytes

CP 443-1    6GK7443-1EX30-0XE0    240 bytes

CP 443-1 Advanced    6GK7443-1EX40-0XE0    128 bytes

CP 443-1 Advanced    6GK7443-1EX41-0XE0    240 bytes

CP 443-1 Advanced    6GK7443-1GX20-0XE0    240 bytes

CP 443-1 Advanced    6GK7443-1GX30-0XE0    240 bytes

CP 343-1    6GK7343-1EX21-0XE0    128 bytes

CP 343-1    6GK7343-1EX30-0XE0    240 bytes

CP 343-1 Advanced    6GK7343-1GX21-0XE0    128 bytes

CP 343-1 Advanced    6GK7343-1GX30-0XE0    240 bytes

CP 343-1 Advanced    6GK7343-1GX31-0XE0    240 bytes

表 03

注意事项：

PROFIBUS DP 标准定义了一致性用户数据传送的数量上限。当前的 DP 标准从站遵守这些上限，但早期的CPU(1999年前)，对一致性用户数据的传送，不同的 CPU 有特定的限制。

这些 CPU 对 DP 标准从站一致性读写数据的较大长度在“DP主站 - 每个 DP 从站的用户数据”下的技术数据中给出。根据这些数值，使用该值，新近的CPU可支持**出DP标准从站 所提供或接收的数据长度。

重要事项：

分散读写一致性数据(小于 4 字节)，不调用系统函数 SFC14 和 SFC15 时，也是可行的。支持此功能的模块可参考条目号 8751062。

下表给出了**过过程映像之外的一致性数据的访问方式。

数据区长度    读/写访问    数据一致性

1 字节    装载/传送    单元一致性

2 字节    字装载/字传送    总长一致性

3 字节    SFC14 / SFC15    总长一致性

4 字节    双字装载/双字传送    总长一致性

5 字节    SFC14 / SFC15    总长一致性

表  04

举例： 

在下面的例子中，一个S7-400 CPU作为DP主站，一个CP342-5作为从站。

DP从站的输入和输出一致性数据区域设定如下：

对于输出，设定传输50个字节的总长一致性数据。这50个字节在S7-400CPU的过程影像分区3中数据是一致的，所以可以用 load/transfer 命令进行读操作。

对于输入，设定传输20个字节的总长一致性数据。这20个数据不存储在过程映像或过程映像区中，只能通过系统功能SFC14/15进行写操作。

图 01

在过程映像的更新过程中，操作系统一致性地传送此数据。可使用加载和传送指令访问过程映像中的数据。对于 S7－400 CPU ，还可以使用 SFC 26 "UPDAT_PI" 或 SFC 27 "UPDAT_PO" 在程序中的任意点更新过程映像，但此 TPA 在系统侧可能并未进行更新。如果没有或不能把数据放入过程映像，那么就应该使用 SFC14 和 SFC15 进行数据通信。

接口模板    

6ES7151-1AA04-0AB0    标准型接口模块 IM151-1

6ES7151-1AB02-0AB0    ET 200S IM 151 光纤接口模板

6ES7151-1BA02-0AB0    高性能型接口模块 IM151-1 

6ES7151-1CA00-0AB0    基本型接口模块 IM151-1

6ES7151-7AB00-0AB0    ET 200S IM 151 带CPU 光纤接口模板

6ES7153-1AA03-0XB0    DP分站接口模块IM153-1    6.6进

6ES7138-4HA00-0AB0    DP-主站模块（for CPU only)   

西门子PROFIBUS电缆接头

说明

如果用 S7 模拟量模块替换了 S5 模拟量模块，除了 R64 块外，不能再使用其它标准块。这是由于它们只能直接连接到模拟量模块的输入和输出上。 不管用何种方法，由于模块的分辨率有所不同，标准块可能存在提供错误结果的风险。

不过，如果在 S5 程序中没有使用任何标准接口，可以把模拟量值转换增加到现有的程序中。

S5 模块缺省分辨率是 2048 ，但 S7 模块通常的分辨率为 27648 (S7 格式)。

在转换 S5 程序时必须考虑到分辨率的变化，以便不会歪曲评估结果。

下图清晰的描述了其中的关系。

图. 1: 在块之间进行数据转换的示意图

变量定义:

a = S5 模拟量输入模块的输出值

b = S5 CPU的输出值

c = 模拟量输出模块的输出值

d = S7 模拟量输入模块的输出值

e = 转换后输出到 S7 模拟输出模块的值

X = S5 模拟模块的分辨率

Y = S7 模拟模块的分辨率

如果使用分辨率为 2048 的 S5 标准接口，则使用下面的转换因子：

 公式 1：转换来自 S7 输入模块的输出值

对于模拟量输出，同样必须在 S5 控制程序中执行转换。缺省情况下，S5模拟量输出 模块分辨率为 1024 。因此，在本文中转换公式为：

公式 2：转换老 S5 程序的输出值

有些 S5 接口不支持 2048/1024 个单位，例如使用 R64 块时。该块使用 16384 的分辨率。通常，下面两个公式适用于模拟数值的转换。

公式 3：转换 S7输入模块的 输出值时的通用公式

公式 4：转换老 S5 程序所用的通用公式 

注意

使用 4-20 mA 接口时，不进行格式调整，因为 S7 模块并不会导致 512 个单位转换。 

下面的例子清晰的演示了这种转换。

举例

用一个 ET200S 替代 S5 模拟量输入模块 AE460。而且用一个 S7 模块替代一个 S5 模拟量输出模块。在 S5 程序中通过 R64 块评估值。为了能够继续 使用现有程序，在 S5 程序处理模拟量之前，必须对新的输入的值进行转换。

此时不能将模拟数值直接与 R64 块的输入相连。模拟量模块组的数值必须经过一个因子转换(不能通过参数 COM REG 设置该因子)，并且必须将其 预先设置为 R64 规定的格式。同样通过 R64 块计算好的输出值，必须通过一个因子对 R64 模拟格式的数值进行转换再将其输出到 S7 模拟量输出模块。

正如前面所述，R64 模块采用 16384 的分辨率(模拟格式)。因此，必须重新计算转换因子。公式 3 和公式 4组合起来应用。

公式 5：使用 R64 块时转换 S7 模块的输出值

公式 6：转换 S5 控制程序的输出值

1. SIWAREX MS称重模块简介

SIWAREX MS称重模块集成在SIMATIC S7-200系统中，主要特征如下：

利用STEP 7 MicroWin版本4.0 SP2及更高版本进行配置；

分辩率高达16位的重量测量或力的测量；

精度0.05 %；

可以在20 ms或33 ms之间选择的快速测量时间；

使用SIWATOOL MS软件，通过RS 232接口很容易地实现校秤；

允许理论校秤；

更换模块后*重新校订，只需重新下载校秤数据即可；

适用于1类防爆区域的本质安全称重传感器电源（SIWAREX IS选项）；

诊断功能。

2. 设备及软件列表

该实验中用到的硬件和软件如下：

设备名称    订货号    数量

CPU224 DC/DC/DC    214-1AD21-0XB0    1

SIWAREX MS称重模块    7MH4930-0AA01    1

称重传感器    7MH4103-3AC01    1

PC/PPI 电缆    6ES7 901-3BF20-0XA0    1

或6ES7 901-3DB30-0XA0

SIWATOOL连接电缆（可选）    7MH4 702-8CA    1

屏蔽连接端子    6ES5 728-8MA11    1

软件    说明

STEP7 Micro/Win    4.0 SP2及更高版本

配置软件包    包含Micro/Win程序库、SIWATOOL MS软件及使用手册

3. 添加称重库指令

添加库文件，步骤如下：

选择要添加的两个库文件，如下图所示：

已经添加的两个库文件如下所示：

建议**次使用西门子称重模块的用户到下列网站下载上述库文件和相应例子程序：

4. 库文件参数说明

4．1 MicroScale_V20参数说明

西门子6ES5095-8MC03

一个SIWAREX MS需要占用PLC200的4个模拟量输入和4个模拟量输出，其地址通过参数“First_AIW、Second_AIW、Third_AIW、Fourth_AIW”及“First_AQW、Second_AQW、Third_AQW、Fourth_AQW”*，该地址可以通过下列方式获取：

从下图可以看出，在该例子程序中称重模块输入和输出的起始地址分别为AIW0和AQW0

FirstVB_Pointer：每个称重模块要占用PLC的V区内的20个字节来存储相关的参数，该区域的始地址由“FirstVB_POINTER”*， 如&VB200，那么重量存储在VW202中，其他字节的含义请参考SIWAREX MS使用手册。

Lib_Error：称重模块的故障代码，它已经包含在上述20字节中，其地址为FirstVB_POINTER+18，如果FirstVB_POINTER为200，则Lib_Error对应地址为VW218

4．2 MicroScale_additional说明

FirstVB：与MicroScale功能块的FirstVB_POINTER地址相同；

DR_Point：在称重模块内部参数以数据记录DR的方式存储，例子程序中已经建立了这些数据记录，如下图所示：

这些数据记录占用V区186个字节，起始地址通过DR_Point*。

Command_Code：命令代码

DR: 要读或写的数据记录的编号，如DR3

Offset：要访问的数据在数据记录中的偏移量

Length：要访问的数据长度，以byte为单位

Command_Trigger：命令触发，与Command_Code配合使用，执行某个命令；

注意： 如果Offset和Length同时为0，则表示对整个数据记录进行操作；

5. 如何设定砝码重量、小数点个数、传感器特征值、量程、重量单位等

以修改标定砝码重量为例进行说明：

（1） 在状态表DR3中找到砝码重量对应的变量VW6，然后写入砝码重量

由于在SIWAREX MS内部，重量通过一个Word进行存储，那么砝码重量与小数点位数有关。称重模块默认显示两位小数，如果砝码50kg，则需要写入5000；如果没有小数点，则输入50即可

这样就把砝码重量50.00kg写入PLC中；

（2）将PLC中的砝码重量通过命令255写入称重模块，DR、Offset和Length分别为3、6和2，如下图所示。Command_Trigger设置为1，命令执行。

（3）通过读数据记录命令254，查看数据是否已经写入称重模块，如下图所示。

此时DR3的VW6已经为5000，即50.00kg

通过SIWATOOL MS软件也可以看到此时已经修改成功。

修改其他参数，如量程，只需要在DR3的VW28中输入量程，如10000，即100.00kg。

MicroScale_additional的Offset和Length改为28和2，其他操作同上。

6. 零点标定

将秤体清空，执行零点标定，重量显示变为0kg

此时重量VW202变为0kg，如下所示

此时在SIWATOOL MS中也可以看到，重量已经变为0kg，如下图所示：

7. 砝码标定

把50kg的砝码放在秤体上，然后执行命令4，如下图所示：

标定后VW202显示砝码重量5000，即50.00kg，如下图所示：

此时在SIWATOOL MS中也可以看到，重量已经变为50.00kg，如下图所示：

标定结束后，通过命令254将DR3中的数据读取上来，如下图所示：

注意：读取整个数据记录的内容时，Offset和Length默认为0，只输入DR即可