西门子SM334模拟量模块

西门子SM334模拟量模块

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1 S7-200与CU230P-2 HVCA装置的连接

1.1本例程的系统配置
1) 安装Micro/Win software以及 Modbus协议库, 西门子在 Micro/WIN V4.0 SP5 中正式推出Modbus RTU 主站协议库。
2) PC/PPI电缆或CP5512、S7-200（如CPU 224XP）、电源模块、通信电缆
3) CU230P-2 HVCA 、PM240以及PC机
1.2在创建项目前，确认Modbus Master库文件已经安装

图 1

2 创建一个例程

2.1设置通讯接口
选择适合自己的通讯接口，本例程使用CP5512(PPI)。

图 2

2.2建立PC和PLC的连接

图 3

“双击刷新”找到PLC后，点击“确认”。

2.3用电缆将CU230P-2 HVCA Modbus 通讯接口与PLC连接起来（注：接线规则2对3；3对8；前面的数字是CU230P-2 HVCA的通讯端子号，后面的是PLC通讯端口的针号）。

图 4

2.4变频器参数设置

注：P2040=1000时，请在程序中确保变频器在这个时间内收到下一个控制字和主给定值。

2.5 CU230P-2 HVCA 寄存器说明

寄存器40100：控制字
寄存器40101：主设定值
寄存器40110：状态字
寄存器40111：实际运行频率
更多CU230P-2 HVCA的寄存器信息，请访问下面的资料连接。36175032

2.6初始化Modbus Master 端口

图 5

说明：
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
Parity 校验： 校验方式选择 （CU230P-2 HVCA采用偶校验）
0＝无校验
1＝奇较验
2＝偶较验
Timeout **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

2.7调用 Modbus RTU 主站读写功能块MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求；
控制字功能块：

图 6 控制字

说明：
EN 使能： 同一时刻只能有一个读写功能（即 MBUS_MSG）使能
注意：CU230P-2 HVCA对于写指令同一时刻只运行对一个保持寄存器操作；读指令同一时刻较大允许操作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/写的较大数据量为120个字（是指每一个 MBUS_MSG 指令）
DataPtr 数据指针： 1. 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，要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

主设定值功能块：

图 7 主设定值

状态字和实际运行频率功能块：

西门子SM334模拟量模块
图 8 状态字和实际频率

2.8在编译程序之前，选择 “程序块” ->“ 库” 右键: 选择“库存储区”. 在点击 “建议地址” 选择V存储区的地址后点击 “OK”退出。

图 9 库存储区

2.9通过状态表控制变频器和读取变频器状态

图 10 状态表

注：
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

1) 读取参数P1120

图 11

图 12

读取过来的值为：VW1000=1000，在手册里可以看到40322的寄存器的比率是100，所以参数P1120=1000/100=10.

与称重变送器和称重仪表不同，SIWAREX系列称重模块可以直接接收称重传感器输出的mV信号，并与西门子控制系统（包括S7 200/300/1200/ET200M/ ET200S）无缝集成，具有扩展灵活、精度高、响应速度快等优点。SIWAREX系列称重模块其设计用于各种工业环境，具备很高的抗干扰能力，但是为了保证模块运行可靠，在安装接线等方面必须要规范操作。

图1 SIWAREX集成化解决方案替代称重变送器/仪表

EMC即电磁兼容性，描述了电气设备在特定的电磁环境下，既不受到电磁环境的影响，也不会对周围环境产生影响的能力。在系统安装之前，一定要执行EMC设计规范，分析各种可能存在的干扰源。

电磁干扰可以通过以下几种方式干扰到控制系统和称重模块的正常工作：
（1） 电磁场直接作用于控制系统；
（2） 通过现场总线引入干扰，如PROFIBUS DP；
（3） 通过过程信号电缆引入干扰；
（4） 通过电源或者保护地引入干扰；

根据传输介质（导电还是非导电）以及干扰源与设备之间的距离，干扰信号可以通过四种耦合方式进入到控制系统：
（1） 电导耦合
（2） 电容耦合
（3） 电感耦合
（4） 辐射耦合

安装接线注意事项

原则1：接地面积要大
安装自动化设备时，不可动的金属部件要接地，接地面积要大，接地电阻要小，比如通过扁钢、铜排、截面积比较大的电缆等。喷漆或者阳极化处理的金属部件，通过螺丝接地时，需要通过专门的接地片或者去掉接触面的防腐层。因为铝很容易氧化，不适宜作为接地材料。

图2 接地铜排及电缆

原则2：电缆敷设要分类
在敷设电缆时，将其按照主电源线、电源线、信号线、现场总线等进行分类，电源线与信号线一定要走不同的穿线管或者走线槽，信号线尽可能贴着支撑梁、金属导轨、机柜背板等走线。

原则3：等电势体
创建等电势体，并将系统内的所有电气设备都通过等电势体连接到大地。对于防爆应用场合，必须建立等电势体。

原则4：电缆屏蔽层要连接
称重模块与传感器之间推荐使用西门子提供的**电缆，如图3所示。
电缆型号：Li2Y 1 x 2 x 0.75 ST + 2 x (2 x 0.34 ST) – CY
订货号： 非防爆 7MH4702-8AG 防爆 7MH4702-8AF
注意：如果使用第三方电缆，请使用两两双绞屏蔽，外面还要有一层总屏蔽的双屏蔽电缆：

图3 称重模块与传感器之间连接电缆

当传感器与称重模块之间距离很远时，在有等电势体的前提下，建议屏蔽层在接线盒和模块处均大面积接地，如下图所示：

在模块侧电缆的屏蔽层压直接压在屏蔽安装单元上，如下图所示：

图4 电缆屏蔽层的连接

原则5 各种屏蔽连接单元的使用
在称重模块侧，称重传感器电缆的屏蔽层通过各种屏蔽连接元件与安装背板或者导轨进行大面积连接。
对于S7 200中使用的SIWAREX MS模块其屏蔽连接端子如下图所示，订货号：6ES5728-8MA11，每包10个。

图5 SIWAREX MS屏蔽连接端子

对于SIWAREX U、SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模块，屏蔽连接元件和屏蔽连接端子需要配合使用，其中：
屏蔽连接单元，订货号：6ES7390-5AA00-0AA0，可供两个SIWAREX U 使用，（对于SIWAREX FTC和SIWAREX FTA模块一个连接单元只能连接一个模块。）
屏蔽连接端子，订货号：6ES7390-5CA00-0AA0，每包两个，适合线径为4 到13mm 的传感器电缆。

图6 SIWAREX U/FTA/FTC屏蔽连接单元及端子

对于SIWAREX CS模块
屏蔽连接元件，订货号：6ES7193-4GA00-0AA0，每包5个；
屏蔽连接端子，订货号：6ES7193-4GB00-0AA0，每包5 个；

图7 SIWAREX CS屏蔽连接单元及端子

屏蔽连接端子和单元组装后，如下图所示：

图8 SIWAREX CS屏蔽连接单元及端子装配图

原则6：接线盒的选择
当一台秤使用多个称重传感器时，传感器电缆必须通过接线盒将电缆进行并联。西门子提供**的接线盒，有不锈钢和铝两种材质，外壳喷漆处理，如下图所示。盒子上面有4个进线空，下面有一个出线孔，即较多允许四个传感器并联。
订货号： 不锈钢材质 7MH4710-1EA 铝材质 7MH4710-1BA

图9 西门子称重传感器接线盒

接线盒的电缆密封格兰头内有4个金属片，当电缆从该格兰头穿过时，电缆的屏蔽层通过四个金属片压紧，并与金属格兰头大面积接触，而金属格兰头与接线盒壳体是导通的，这样连到接线盒上的所有传感器的屏蔽层通过金属壳体导通，而且导通电阻非常小。

图10 接线盒电缆密封格兰头

图11 电缆屏蔽层通过电缆密封格兰头内金属片压紧图

在有等电势体的情况下，接线盒可以通过其接地端子进行接地。该接地端子与电缆密封格兰及壳体都是连通的。

图12 接线盒接地端子

注意：如果需用第三方接线盒，要求接线盒的壳体及其电缆密封格兰都必须是金属的。

EMC问题通常会引起称重模块的SF指示灯亮或者重量显示错误，通常可以检查下列几点：

（1） 在称重模块侧，电缆屏蔽层是否通过各种屏蔽连接元件接地；
（2） 在接线盒处，电缆屏蔽层是否通过接线盒的金属密封格兰与接线盒连接，而不是将屏蔽层连接到内部端子上；
（3） 称重传感器接地电缆，截面积大于16mm2，这样可以一定程度上防止现场电焊等操作造成传感器过电流损坏。如果从西门子采购，该电缆订货号为7MH3701-1 AA1

图13 称重传感器接地电缆

（4） 电缆屏蔽层接地点是否等电势，等电势体的截面积是否足够大。
（5） 称重模块与传感器之间的连接电缆与电源或者电机（尤其变频器控制的电机）的动力电缆距离是否太近了。
（6） 检查控制柜中称重模块与变频器或者它的的电缆太近了。
（7） 继电器、开关或者电磁阀门是否有保护电路，或者保护电路是否工作正常。
（8） 24V供电电源也可能引起模块故障。在这种情况下，24V电源可以并联稳压二极管，1N6285的效果就很好，击穿电压不**34V。
（9） 在某些特殊场合还可能用到滤波器。经过测试EPCOS的SIFI-B或D型滤波器效果很好。如果故障来源于传感器电缆，那么EXC、SENSE和SIG各需要一个滤波器。