西门子PROFIBUS-DP通讯连接器6ES7972-OBA12-OXAO

问题1：S7-200 CPU内部存储区类型？
回答：S7-200 CPU内部存储区分为易失性的RAM存储区和*保持的EEPROM两种，其中RAM包含CPU工作存储区和数据区域中的V数据存储区、M数据存储区、T(定时器)区和C(计数器)区，EEPROM包含程序存储区、V数据存储区的全部和M数据存储区的前14个字节。
也就是说V区和MB0-MB13这些区域都有对应的EEPROM*保持区域。
EEPROM的写操作次数是有限制的(较少10万次，典型值为100万次)，所以请注意只在必要时才进行保存操作。否则，EEPROM可能会失效，从而引起CPU故障。
EEPROM的写入次数如果**过限制之后，该CPU即不能使用了，需要整体更换CPU，不能够只更换CPU内EEPROM，西门子不提供这项服务。

问题2：S7-200 CPU的存储卡的作用？
回答：S7-200还提供三种类型的存储卡用于*存储程序，数据块，系统块，数据记录（归档）、配方数据，以及一些其他文件等，这些存储卡不能用于实时存储数据，只能通过PLC—存储卡编程的方法将程序块/数据块/系统块的初始设置存于存储卡内。
存储卡分为两种，根据大小共有三个型号。
32K存储卡：仅用于储存和传递程序、数据块和强制值。32K存储卡只可以用于向新版（23版）CPU传递程序，新版CPU不能向32K存储卡中写入任何数据。而且32K存储卡不支持存储程序以外的其他功能。订货号：6ES7 291-8GE20-0XA0。
64K/256K存储卡：可用于新版CPU（23版）保存程序、数据块和强制值、配方、数据记录和其他文件（如项目文件、图片等）。64K/256K新存储卡只能用于新版CPU（23版）。64K存储卡订货号： 6ES7 291-8GF23-0XA0；256K存储卡订货号：6ES7 291-8GH23-0XA0。
为了把存储卡中的程序送到CPU中，必须先插入存储卡，然后给CPU上电，程序和数据将自动复制到RAM及EEPROM中。
存储卡的使用完整限制条件，请参考《S7-200系统手册》附录A 技术规范—可选卡件一节。
S7-200的外部存储卡有哪些功能？
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问题3：S7-200 CPU内的程序是否具有掉电保持特性？
回答：S7-200 CPU内的程序块下载时，会同时下载到EEPROM中，也就是说程序下载后，将*保持。同样，系统块和数据块下载时，也会同时下载到EEPROM中。

问题4：S7-200 CPU内部的数据的掉电保持特性？
回答：S7-200系统手册*四章——“PLC基本概念”一章中“理解S7--200如何保存和存储数据”一节详细介绍了S7-200 CPU内数据的掉电保持特性，建议用户仔细阅读。
S7-200 CPU内的数据分为RAM区和EEPROM区。
其中，RAM区数据需要CPU内置的**级电容或者外插电池卡才能实现掉电保持特性。
对于CPU221和CPU222的内置**级电容，能提供典型值约50小时的数据保持。
对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226的内置**级电容，能提供典型值约100小时的数据保持。
**级电容需要在CPU上电时充电。为达到上述指标的数据保持时间，需要连续充电至少24小时。
当该时间不够时，可以购买电池卡，以获得更长时间的数据保持时间。
EEPROM区能实现数据*保持，不依靠**级电容或者电池就可以保持数据。

问题5：S7-200 CPU内部数据的工作顺序？
回答：S7-200 CPU一上电后，CPU先去检查RAM区域中的数据，如果在**级电容或者电池有电的情况下，数据并未丢失，则使用该RAM区的数据；如果**级电容或者电池没电了，导致数据丢失，则CPU去读EEPROM中相应的区域(包含数据块中的数据定义内容)，如果在EEPROM中存有*保持的数据，则CPU将EEPROM中的数据写回到RAM区中，再进行下面的工作。
如果EEPROM中也没有对应存储区的数据了，则该存储区的数据将变成0。

问题6：S7-200 CPU电池卡的使用注意事项？
回答：新版S7-200 CPU电池卡有两种型号。
对于CPU221和CPU222，由于其中没有实时时钟，则对应的为时钟电池卡，订货号为：6ES7297--1AA23--0XA0。
对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226，电池卡仅提供电池功能，订货号为：6ES7 291--8BA20--0XA0，该款电池卡型号又叫做BC293。
电池卡的寿命典型值约为200天，当插上电池卡后，如果CPU处于工作状态或者**级电容有电的情况下，并不消耗电池卡的电量。当电池卡的电量消耗完毕之后，该电池卡就报废了。
S7-200电池卡不能充电，使用完毕就不能再用了，只能购买新的电池卡了。
S7-200没有检测电池卡内剩余电量的状态位和这种功能。
新版S7-200 CPU电池卡不能用于老CPU，即订货号为6ES7xxx-xxx21-0XB0和6ES7xxx-xxx22-0XB0以及更老版本的CPU。

图1

以上为两种电池卡以及所在插槽位置。
电池卡的使用完整限制条件，请参考《S7-200系统手册》附录A 技术规范—可选卡件一节。

问题7：S7-200 CPU内EEPROM的使用方法？
回答：EEPROM的写入分为如下几种情况：
1、MB0—MB13的设置，只需要在系统块—断电数据保持中设置即可。
默认情况下，系统块设置如下图蓝框中所示，即MB14—MB31，这些区域没有对应的EEPROM区域，无须考虑EEPROM写入次数限制。

图2

MB0—MB13如果在系统块中设置成掉电保持区域，如图2红框中所示，并将系统块下载到CPU之后，则这14个字节的数据在掉电的瞬间会将数值写入EEPROM中，如果掉电时间**过**级电容和电池的保持时间之后，再上电时，CPU会将EEPROM中存储的数据数值写回到RAM中对应的存储区，实现*保持数据的目的。
注意：实现该功能一定要将修改过的系统块下载到CPU中。

2、数据块中定义的数据，如图3所示，当下载数据块的时候，同时会将定义的数据下载到EEPROM中，这样，当掉电时间**过**级电容和电池的保持时间之后，再上电时，CPU会将EEPROM中存储的数据块中定义的数据数值写回到RAM中对应的存储区，实现*保持数据的目的。也就是恢复成数据的初始设置值。
注意：实现该功能一定要将定义好数据的数据块下载到CPU中。

图3

3、使用SMB31和SMW32控制字来实现将V区的数据存到EEPROM中
特殊存储器字节31 (SMB31)命令S7-200将V存储区中的某个值复制到*存储器的V存储区，置位SM31.7提供了初始化存储操作的命令。特殊存储器字32 (SMW32)中存储所要复制数据的地址。如图4为S7-200系统手册内关于SMB31和SMW32的使用说明。

图4

采用下列步骤来保存或者写入V存储区中的一个特定数值：
1. 将要保存的V存储器的地址装载到SMW32中。
2. 将数据长度装载入SM31.0和SM31.1。具体含义如图4所示。
3. 将SM31.7置为1。

图5

注意：如果在数据块中定义了某地址的数据，而又使用这种办法存储同样地址的数据，则当CPU内**级电容或电池没电时，CPU再上电时将采用SMB31和SMW32存储的数据。

问题8：EEPROM写入次数的统计？
回答：每次下载程序块/数据块/系统块或者执行一次SMB31.7置位的操作都算作对EEPROM的一次写操作，所以请注意在程序中一定不要每周期都调用SMB31/SMW32用于将数据写入EEPROM内，否则CPU将很快报废。

问题9：不使用数据块的方法，如何在程序中实现不止一个V区数据的存储？
回答：由于SMB31/SMW32一次较多只能送入一个V区双字给EEPROM区域，因而当有**过一个双字的数据需要送入EEPROM中时，需要程序配合实现。具体操作方法可参照如下的例子，即使用SMB31/SMW32送完一个数据（字节/字/双字）之后，通过一个标志位（如M0.0）来触发下一个SMB31/SMW32操作，之后需要将上一个标志位清零，以用于下一次的存储数据的操作。

由于SM31.7在每次操作结束之后都自动复位，因而不能使用它作为*二次触发操作的条件。
以上程序仅供参考。

或者可以参考如下FAQ，多次调用指令库用以存储多个V区变量到EEPROM存储区中：
如何在 CPU 内部 EEPROM 存储空间中*保存变量区域？
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问题10：定时器和计数器以及MB14-MB31的掉电保持性能？
回答：计数器和TONR型的定时器（T0-T31，T64-T95）能够实现掉电保持。这些区域只能由**级电容和电池来进行数据的掉电保持，他们并没有对应的EEPROM*保持存储区。当**过**级电容和电池供电的时间之后，这些计数器和TONR定时器的数据全部清零。
TON和TOF型的定时器（T32-T63，T96-T255）没有掉电保持数据的功能。请不要在系统块中设置这些区域为掉电保持，如图6所示为错误做法：

图6

按上述做法设置之后，下载系统块时会导致如下错误发生：

图7

所以请不要将T32-T63，T96-T255的定时器设为掉电保持区域。

问题11：CPU内具备断电保持性的数据区为何会丢失？
以下情况会导致CPU内数据清零：
1. 没有插入电池卡的CPU断电时间过长，内部**级电容放电完毕，TONR区/C区/MB14-MB31区数据丢失，V区和MB0-MB13区的对应EEPROM内没有数据导致数据丢失，
2. 电池卡使用时间过长，使之没电了， TONR区/C区/MB14-MB31区数据丢失，V区和MB0-MB13区的对应EEPROM内没有数据导致数据丢失，
3. 插在CPU上的存储卡内程序/数据与CPU内部RAM中运行的程序/数据不符，一上电时会导致原有数据/程序的丢失。
4. CPU损坏。

1. 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下载：27013524

2.3 CP PTP Modbus Slave 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，也可以从以下的链接下载：27774276

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。此软件可以从西门子下载中心免费下载，也可以从以下的链接下载。
 网站 自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0002。

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，该软件包可以从以下的链接下载/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件，文档编号S0010。

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/写的较大数据量为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

表3

调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求。