S7-200 SMART CPU之间的以太网通信
S7-200 SMART CPU 固件版本 V2.0 及以上版本的 CPU 可实现CPU、编程设备和HMI(触摸屏)之间的多种通信:
— CPU与编程设备之间的数据交换。
— CPU与HMI之间的数据交换。
— CPU与其他S7-200 SMART CPU之间的PUT/GET通信。
S7-200 SMART CPU 以太网连接资源如下:
— 1个连接用于与STEP7 Micro/Win SMART软件的通信。
— 8个连接用于CPU与HMI之间的通信。
— 8个连接用于CPU与其他S7-200 SMART CPU之间的PUT/GET主动连接
— 8个连接用于CPU与其他S7-200 SMART CPU之间的PUT/GET被动连接
PUT/GET 指令格式
S7-200 SMART CPU提供了PUT/GET 指令,用于S7-200 SMART CPU之间的以太网通信(PUT/GET 指令格式见 表 1)。PUT/GET 指令只需要在主动建立连接的 CPU 中调用执行,被动建立连接的 CPU不需要进行通信编程。PUT/GET 指令中TABLE 参数用于定义远程CPU的 IP地址、本地CPU和远程 CPU的数据区域以及通信长度(TABLE 参数定义见 表 2)。
表 1 PUT和GET 指令:
LAD/FBD
|
STL
|
描述
|
|
PUT TABLE
|
PUT 指令启动以太网端口上的通信操作,将数据写入远程设备。PUT 指令可向远程设备写入较多 212 个字节的数据。
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GET TABLE
|
GET 指令启动以太网端口上的通信操作,从远程设备获取数据。GET 指令可从远程设备读取较多 222 个字节的数据。
|
表 2 PUT和GET 指令的TABLE参数定义:
字节偏移量
|
Bit 7
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Bit 6
|
Bit 5
|
Bit 4
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Bit 3
|
Bit 2
|
Bit 1
|
Bit 0
|
0
|
D1
|
A2
|
E3
|
0
|
错误代码4
|
1
|
远程 CPU的 IP地址
|
2
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3
|
4
|
5
|
预留(必须设置为0)
|
6
|
预留(必须设置为0)
|
7
|
指向远程 CPU 通信数据区域的地址指针
(允许数据区域包括:I、Q、M、V)
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8
|
9
|
10
|
11
|
通信数据长度5
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12
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指向本地 CPU 通信数据区域的地址指针
(允许数据区域包括:I、Q、M、V)
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13
|
14
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15
|
1 D :通信完成标志位,通信已经成功完成或者通信发生错误。
2 A :通信已经激活标志位。
3 E :通信发生错误,错误原因需要查询 错误代码4。
4 错误代码 :见表 3 PUT 和 GET 指令TABLE 参数的错误代码。
5 通信数据长度 :需要访问远程 CPU通信数据的字节个数,PUT 指令可向远程设备写入较多 212 个字节的数据,GET 指令可从远程设备读取较多 222 个字节的数据。
表 3 PUT 和 GET 指令TABLE 参数的错误代码:
错误代码
|
描述
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0
|
通信无错误
|
1
|
PUT/GET TABLE参数表中存在非法参数:
-
本地CPU通信区域不包括 I、Q、M 或 V。
-
本地CPU不足以提供请求的数据长度。
-
对于 GET指令数据长度为零或大于 222 字节;对于 PUT指令数据长度大于 212 字节。
-
远程CPU通信区域不包括 I、Q、M 或 V。
-
远程CPU 的IP 地址是非法的 (0.0.0.0)。
-
远程CPU 的IP 地址为广播地址或组播地址。
-
远程CPU 的IP 地址与本地 CPU的IP 地址相同
-
远程CPU 的IP 地址位于不同的子网。
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2
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同一时刻处于激活状态的 PUT/GET 指令过多(仅允许 16 个)
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3
|
无可以连接资源,当前所有的连接都在处理未完成的数据请求(S7-200 SAMRT CPU主动连接资源数为 8 个)。
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4
|
从远程 CPU 返回的错误:
-
请求或发送的数据过多。
-
STOP 模式下不允许对 Q 存储器执行写入操作。
-
存储区处于写保护状态
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5
|
与远程 CPU 之间无可用连接:
-
远程 CPU 无可用的被动连接资源(S7-200 SMART CPU被动连接资源数为 8 个)。
-
与远程 CPU 之间的连接丢失(远程 CPU 断电或者物理断开)。
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6-9
|
预留
|
通信资源数量
S7-200 SMART CPU 以太网端口含有 8 个PUT/GET 主动连接资源和 8 个PUT/GET 被动连接资源。例如:CPU1 调用 PUT/GET 指令与 CPU2 ~ CPU9 建立8主动连接的同时,可以与 CPU10 ~ CPU17 建立8被动连接(CPU10 ~ CPU17 调用 PUT/GET 指令),这样的话 CPU1 可以同时与16台 CPU(CPU2 ~ CPU17)建立连接。关于主动连接资源和被动连接资源的详细解释如下:
1、主动连接资源和被动连接资源
-
调用 PUT/GET 指令的CPU 占用主动连接资源数;相应的远程 CPU 占用被动连接资源。
2、8 个PUT/GET 主动连接资源
-
S7-200 SMART CPU 程序中可以包含远多于 8个PUT/GET 指令的调用,但是在同一时刻较多只能激活 8 个 PUT/GET 连接资源。
-
同一时刻对同一个远程 CPU 的多个 PUT/GET 指令的调用,只会占用本地 CPU的一个主动连接资源和远程 CPU的一个被动连接资源。本地 CPU 与远程 CPU之间只会建立一条连接通道,同一时刻触发的多个 PUT/GET 指令将会在这条连接通道上顺序执行。
-
同一时刻较多能对8个不同 IP 地址的远程 CPU 进行 PUT/GET 指令的调用,*9个 远程CPU的PUT/GET 指令调用将报错,无可用连接资源。已经成功建立的连接将被保持,直到远程 CPU断电或者物理断开。
3、8 个PUT/GET 被动连接资源
-
S7-200 SMART CPU 调用 PUT/GET 指令,执行主动连接的同时也可以被动地被其他远程 CPU 进行通信读写。
-
S7-200 SMART较多可以与被8个不同 IP 地址的远程 CPU 进行 建立被动连接。已经成功建立的连接将被保持,直到远程 CPU断电或者物理断开。
指令编程举例
在下面的例子中,CPU1 为主动端,其 IP 地址为192.168.2.100,调用 PUT/GET 指令;CPU2 为被动端,其 IP 地址为192.168.2.101,不需调用 PUT/GET 指令,网络配置见图 1 。通信任务是把 CPU1 的实时时钟信息写入 CPU2 中,把CPU2 中的实时时钟信息读写到 CPU1 中。
图 1 CPU通信网络配置图
1、CPU1 主动端编程
CPU1 主程序中包含读取 CPU 实时时钟、初始化 PUT/ GET 指令的 TABLE 参数表、调用 PUT 指令和 GET 指令等。
网络1:读取 CPU1 实时时钟,存储到 VB100 ~ VB107 。
图 2 读取 CPU1 实时时钟
注:READ_RTC 指令用于读取 CPU 实时时钟指令,并将其存储到从字节地址 T 开始的 8 字节时间缓冲区中,数据格式为 BCD 码。
网络2:定义 PUT 指令 TABLE 参数表,用于将 CPU1 的VB100 ~ VB107 传输到远程 CPU2 的VB0 ~ VB7。
西门子G120变频器90千瓦
图 3 定义 PUT 指令 TABLE 参数表
-
a.定义通信状态字节
-
b.定义 CPU2 IP 地址
-
c.定义 CPU2 的通信区域 ,从 VB0 地址开始
-
d.定义通信数据长度
-
e.定义 CPU1 的通信区域,从 VB100 地址开始
网络3:定义 GET 指令 TABLE 参数表,用于将远程 CPU2 的VB100 ~ VB107 读取到 CPU1 的 VB0 ~ VB7。
图 4 定义 GET 指令 TABLE 参数表
-
a.定义通信状态字节
-
b.定义 CPU2 IP 地址
-
c.定义 CPU2 的通信区域 ,从 VB100 地址开始
-
d.定义通信数据长度
-
e.定义 CPU1 的通信区域,从 VB0 地址开始
网络4:调用 PUT 指令和 GET 指令。
图 5 调用 PUT 指令和 GET 指令
2、CPU2 被动端编程
CPU2 的主程序只需包含一条语句用于读取 CPU2 的实时时钟,并存储到 VB100 ~ VB107,如图 6 所示。
图 6 读取 CPU2 实时时钟
CPU外形结构
CPU外形结构
图1.CPU外形结构
电源及传感器输出电源
在安装或拆卸任何电气设备之前,请确保已切断该设备的电源。在安装和拆卸CPU之前,必须采取合适的安全预防措施并确保切断该CPU的电源。
将CPU连接至电源,下图显示了直流和交流型CPU的接线。
图2.直流安装图3.交流安装
如果在通电情况下尝试安装CPU或相关设备或者对他们进行接线,则可能会触电或导致设备错误运行。如果在安装和拆卸过程中未切断CPU和相关设备的所有电源,则可能导致人员死亡、重伤、或设备损坏。
传感器输出电源:每一个CPU(除CRs)模块都有一个24VDC传感器电源(CPU的电源都在右上方,而右下方是传感器电源。),它为本机输入点和扩展模块继电器线圈提供24VDC。如果电源要求**出了CPU模块24VDC电源的定额,你可以增加一个外部24VDC电源来供给扩展模块的24VDC。
CPU输入电压范围
直流DC:20.4-28.8 VDC
交流AC:85-264VAC(47-63Hz)
S7-200 SMART 电源需求与计算
S7-200 SMART CPU模块提供5VDC和24VDC电源:
CPU有一个内部电源,用于为CPU、扩展模块、信号板提供电源和满足其他24 VDC用户电源需求。请使用以下信息作为指导,确定CPU可以为组态提供多少电能(或电流)。
请参见特定CPU的技术规范,确定24 VDC传感器电源功率预算,CPU提供的5 VDC 逻辑预算,以及扩展模块和信号板5 VDC功率要求。请参考计算功率预算来确定CPU可以为您的组态提供多少电能(或电流)。
CPU为系统中的所有扩展模块提供5 VDC逻辑电源。请特别注意系统配置,确保CPU可提供所选扩展模块要求的5 VDC电源。如果组态要求的电源**出CPU提供的电源范围,则必须拆下一些模块。
如果**出CPU功率预算,则可能无法连接CPU允许的较大数量模块。
CPU还提供了 24V传感器电源,该电源可以为输入点、扩展模块上的继电器线圈电源或其他需求提供24V电源。必须手动将不同电源的公共端(M)连接在一起。
如果需要外部24 VDC电源,则确保该电源未与CPU的传感器电源并联。为提高电气噪声保护能力,建议将不同电源的公共端(M)连接在一起。
将外部24 VDC电源与CPU的24 VDC传感器的电源并联会导致这两个电源之间有冲突,因为每个电源都试图建立自己可以选择的输出电压电平。该冲突可能导致一个电源或两个电源的寿命缩短或立即发生故障,从而导致PLC系统意外运行。意外运行可能导致人员 死亡、重伤或设备损坏。CPU的直流传感器电源和任何外部电源应给不同点供电。允许将多个公共端连接到一起。
S7-200 SMART 系统中的一些24 VDC电源输入端口是互连的,并且通过一个公共逻辑电路连接多个M端子。例如,在数据表中*为“非隔离”时,以下电路是互连的:CPU的24 VDC、EM的继电器线圈的电源输入或非隔离模拟输入的电源。所有非隔离的M端必须连接到同一个外部参考电位。
将非隔离的M端子连接到不同参考电位将导致意外的电流,该电流可能导致PLC和任何连接设备损坏或允许不确定。不遵守这些准则可能会导致设备损坏或运行不确定,而后者可能导致死亡、人员重伤和财产损失。务必确保S7-200 SMART系统中的所有非隔离M端子都连接到同一个参考电位。
表1. S7-200 SMART CPU V1.0 版本供电能力
CPU型号
|
电流供应
|
+5 VDC
|
+24 VDC(传感器电源)
|
CPU SR20
|
740mA
|
300mA
|
CPU ST40
|
740mA
|
300mA
|
CPU SR40
|
740mA
|
300mA
|
CPU CR40
|
--
|
300mA
|
CPU ST60
|
740mA
|
300mA
|
CPU SR60
|
740mA
|
300mA
|
表2. S7-200 SMART CPU V2.0及以上版本供电能力
CPU型号
|
电流供应
|
+5 VDC
|
+24 VDC(传感器电源)
|
CPU SR20/ST20
|
1400mA
|
300mA
|
CPU SR30/ST40
|
1400mA
|
300mA
|
CPU SR60/ST60
|
1400mA
|
300mA
|
CPU CR40/CR60
|
--
|
300mA
|
CPU CR20/30/40/60 s
|
--
|
--
|
表3. CPU上的数字量输入所消耗的电流
CPU上的数字量
|
电流需求
|
+5VDC
|
+24VDC
|
每点输入
|
-
|
4mA/每输入
|
表4. 数字扩展模块所消耗的电流
数字扩展模块型号
|
电流供应
|
+5 VDC
|
+24 VDC
|
EM DE08
|
105mA
|
8*4mA
|
EM DT08
|
120mA
|
--
|
EM DR08
|
120mA
|
8*11mA
|
EM DT16
|
145mA
|
输入:8*4mA
输出:---------
|
EM DR16
|
145mA
|
输入:8*4mA
输出:8*11mA
|
EM DT32
|
185mA
|
输入:16*4mA
输出:---------
|
EM DR32
|
180mA
|
输入:16*4mA
输出:16*11mA
|
表5.模拟扩展模块所消耗的电流
模拟扩展模块型号
|
电流供应
|
+5 VDC
|
+24 VDC
|
EM AE04
|
80mA
|
40mA(无负载)
|
EM AE08
|
80mA
|
70mA(无负载)
|
EM AQ02
|
60mA
|
50mA(无负载)
|
EM AQ04
|
60mA
|
75mA(无负载)
|
EM AM03
|
60mA
|
30mA(无负载)
|
EM AM06
|
80mA
|
60mA(无负载)
|
表6. RTD、TC扩展模块所消耗的电流
RTD/TC扩展模块型号
|
电流供应
|
+5 VDC
|
+24 VDC
|
EM AR02
|
80mA
|
40mA
|
EM AR04
|
80mA
|
40mA
|
EM AT04
|
80mA
|
40mA
|
表7. 信号板和DP扩展模块所消耗的电流
模拟扩展模块型号
|
电流供应
|
+5 VDC
|
+24 VDC
|
SB AQ01
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15mA
|
40mA(无负载)
|
SB DT04
|
50mA
|
2*4mA
|
SB RS485/RS232
|
50mA
|
不适用
|
SB AE01
|
50mA
|
不适用
|
EM DP01
|
150mA
|
30 mA;通信端口激活时
60 mA;通信端口加90mA/5V负载时
180 mA;通信端口加120mA/24V负载时
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功率要求计算示例
下表给出了包括以下模块的CPU系统的功率要求计算例子:
? CPU SR40 AC/DC/ 继电器 (固件版本V1.0)
? 3个 EM 8 点继电器型数字量输出(EMDR08)
? 一个 EM 8 点数字量输入(EM DE08)
该安装共有32点输入40点输出
该CPU已分配驱动CPU内部继电器线圈所需的功率。功率计算中*包括内部继电器线圈功率要求。
本例中的CPU提供了足够5VDC电流,但没有通过传感器电源为所有输入和扩展继电器线圈提供足够的24VC电流。I/O需要392mA,但CPU提供了300mA。该安装额外需要一个至少为92mA的24VDC电源以运行所有包括的24 VDC输入和输出。
表8.电源计算示例
CPU功率预算
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5 VDC
|
24 VDC
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CPU SR40 AC/DC/继电器
|
740mA
|
300mA
|
减去
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系统要求
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5 VDC
|
24 VDC
|
CPU SR40 ,24点输入
|
--
|
24*4mA=96mA
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插槽0:EM DR08
|
120mA
|
8*11mA=88mA
|
插槽1:EM DR08
|
120mA
|
8*11mA=88mA
|
插槽2:EM DR08
|
120mA
|
8*11mA=88mA
|
插槽3:EM DE08
|
105mA
|
8*4mA=32mA
|
总要求
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465mA
|
392mA
|
等于
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电流差额
|
5 VDC
|
24 VDC
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总电流差额
|
275mA
|
(92mA)
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PUT/GET 向导编程步骤
1、STEP 7 Micro/WIN SMART 在“工具” 菜单的“向导”区域单击“Get/Put”按钮,启动 PUT/GET 向导(见图 1)。
图 1 启动 PUT/GET 向导
2、在弹出的“Get/Put”向导界面中添加操作步骤名称并添加注释(见图 2)。
图 2 添加 PUT/GET 操作
-
a. 点击“添加”按钮,添加PUT/GET 操作
-
b. 为每个操作创建名称并添加注释
3、定义PUT/GET 操作(见图 3 、图 4)。
图 3 定义 PUT 操作
-
a. 选择操作类型,PUT 或 GET
-
b. 通信数据长度
-
c. 定义远程 CPU 的 IP 地址
-
d. 本地 CPU 的 通信区域和起始地址
-
e. 远程 CPU 的 通信区域和起始地址
图 4 定义 GET 操作
-
a. 选择操作类型,PUT 或 GET
-
b. 通信数据长度
-
c. 定义远程 CPU 的 IP 地址
-
d. 本地 CPU 的 通信区域和起始地址
-
e. 远程 CPU 的 通信区域和起始地址
4、定义PUT/GET 向导存储器地址分配(见图 5)。
图 5 分配存储器地址
注: 点击“建议”按钮向导会自动分配存储器地址。需要确保程序中已经占用的地址、PUT/GET 向导中使用的通信区域与不能存储器分配的地址重复,否则将导致程序不能正常工作。
5、在 图 5 中点击“生成”按钮将自动生成网络读写指令以及符号表。只需用在主程序中调用向导所生成的网络读写指令即可(见图 6)。
图 6 主程序中调用向导生成的网络读写指令
西门子G120变频器90千瓦