【西門子網卡6GK1161-3AA01】

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1. 概述
         通常情況下，要實現HMI設備與V20變頻器的通訊，需要一個支持USS通訊或MODBUS通訊的PLC，比如S7-200系列PLC。其通訊電纜連接如圖1所示。PLC的一個通訊端口與觸摸屏連接，可以采用PPI協議通訊。PLC的另一個通訊端口與V20的RS485通訊端口連接，采用MODBUS協議通訊，PLC上編寫MODBUS主站程序，V20為從站。

圖1 觸摸屏通過PLC與V20變頻器通訊

         如果只需要對V2O變頻器做簡單的運行控制和變量監視，那么上述配置中PLC的作用僅為數據中轉。這種情況下，觸摸屏直接和V20變頻器通訊，不僅能夠實現監控功能，而且可以少用一個PLC，節省成本。采用西門子的SMART LINE系列觸摸屏能夠實現與V20變頻器直接通訊的功能。通訊電纜連接如圖2所示。SMART LINE觸摸屏作為MODBUS主站，V20為從站。

圖2 觸摸屏直接與V20變頻器通訊

2. 硬件設備及其安裝
        下面用一個實例來介紹Smart Line觸摸屏與一臺V20變頻器通過MODBUS通訊的實現方法。該例子中用到的主要硬件設備如表1所示，觸摸屏組態軟件為WinCC Flexible 2008 SP4 China。

表1 示例主要硬件設備

         硬件安裝步驟如下：
1）將變頻器、電機、觸摸屏固定在安裝工位上。
2）連接變頻器到電機的動力電纜和接地電纜。
3）連接供電電源到變頻器的動力電纜和接地電纜。
4）連接變頻器和觸摸屏的RS485通訊電纜。觸摸屏RS485的9針接口與 V20端子對應關系：3對應P+，8對應N-。
5）連接24V直流電源的交流進線電纜和到觸摸屏的直流供電電纜。

3. V20變頻器參數設置
        V20變頻器要采用MODBUS通訊，可以做如下設置：
1）變頻器恢復出廠參數：
P0010=30
P0970=21
2）變頻器快速調試，選擇Cn011-MODBUS通訊連接宏：
a)設置電網頻率和功率單位
b)輸入電機銘牌參數
c)選擇連接宏Cn011-MODBUS通訊
d)選擇應用宏AP000
Cn011連接宏對應參數如表2所示。

表2 Cn011對應參數設置

3）修改MODBUS通訊參數，其它參數為Cn011連接宏默認參數：
P2014[0]=0 不監控報文間隔時間，否則可能會報F72故障
P2021[0]=3 MODBUS設備地址為3（與觸摸屏組態軟件中設置的從站地址*）

4. 觸摸屏組態
        在WinCC Flexible 2008 SP4 China軟件中組態Smart 1000 IE觸摸屏。詳細步驟如下：
1）創建項目。
        創建一個空項目，如圖3所示。

圖3 創建空項目

        選擇觸摸屏設備為Smart 1000 IE，如圖4所示。

圖4 選擇Smart 1000 IE觸摸屏

2）設置連接。
        在連接畫面中新建一個連接，相關參數設置如下：
通訊驅動程序：Modicon MODBUS
類型：RS485
波特率：9600
奇偶校驗：偶
數據位：8
停止位：1
組幀：RTU Standard
CPU類型：984
從站地址：3
        連接設置如圖5所示。

圖5 連接設置

3）添加變量。
        添加與變頻器監控相關的10個變量，如表3所示。

表3 變量列表

        變量地址參照V20變頻器操作手冊，添加完成后的變量畫面如圖6所示。

圖6 添加變量

         速度設定值變量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉速，此處采用變量的線性轉換屬性，將-16384對應-1500，+16384對應+1500，如圖7所示。再采用變量的限制值屬性，將變量的輸入值限制在-1600和+1600之間，如果超出該限制值的范圍，則輸入不起作用。如圖8所示。

圖7 速度設定值變量線性轉換

圖8 速度設定值變量限制值

        速度反饋值變量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)來表示-50Hz到+50Hz的轉速，此處也采用變量的線性轉換屬性，將-16384對應-1500，+16384對應+1500，如圖9所示。注意，圖9和圖7所示的線性轉換是*的。

圖9 速度反饋值變量線性轉換

4）添加畫面。
        項目生成時已經有一個模板和一個畫面，此例僅用到一個畫面。修改畫面的名字為V20_Monitor，如圖10所示。

圖10 編輯之前的畫面V20_Monitor

5）編輯模板。
        模板中的對象在選擇使用模板的畫面中會顯示出來，此處把西門子的LOGO和退出Runtime的按鈕放置在模板中，如圖11所示。

圖11 編輯模板

         然后在按鈕的事件屬性中添加函數。在按鈕STOP RT事件屬性的單擊事件下添加StopRuntime函數，如圖12所示。

圖12 退出運行畫面按鈕事件設置

6）編輯畫面。
        在V20_Monitor畫面中放置IO域、文本域、按鈕、棒圖、圓形等對象。在文本域中輸入相應的文本，設置字號、顏色等，將相關對象分類排列整齊，完成后的V20_Monitor畫面如圖13所示。

SIEMENS西門子6GK1161-3AA01
圖13編輯完成的畫面V20_Monitor

        給10個IO域分別連接10個變量。

        其中控制字1和狀態字1采用16進制顯示，控制字1類型模式為輸入/輸出，狀態字1類型模式為輸出，如圖14所示。

圖14 控制字1對應IO域常規設置

         轉速設定、實際轉速、輸出電壓、直流電壓采用帶符號整數顯示，轉速設定類型模式為輸入/輸出，其它三個變量類型模式為輸出，如圖15所示。

圖15 實際轉速對應IO域常規設置

         輸出頻率、輸出電流、輸出轉矩、輸出功率采用帶符號整數顯示，并移動小數點2位，類型模式為輸出，如圖16所示。此處移動小數點2位的作用是將通訊接收到的值除以100并顯示在觸摸屏上，這樣做的理由是V20變頻器在發送這些值時將實際值乘了100。

圖16 輸出電流對應IO域常規設置

         除了用IO域來顯示實際轉速的數值外，還采用棒圖這種圖形化的形式來顯示實際轉速，編輯完成的棒圖外觀如圖17所示。

圖17 編輯完成的棒圖外觀

         設置棒圖的常規屬性，其中連接變量為Feedback，zui大值設為2000，zui小值設為-2000，如圖18所示。

圖18 棒圖常規屬性設置

         設置棒圖的外觀，如圖19所示。

圖19 棒圖外觀屬性設置

         設置棒圖刻度，如圖20所示。

圖20 棒圖刻度屬性設置

          運行指示燈用來指示變頻器是否處于運行狀態，連接變量為StsWord1的第2位，運行時顯示綠色，非運行時顯示白色。其外觀動畫設置如圖21所示。

圖21 運行指示及其外觀動畫設置

         反轉指示燈用來指示變頻器是否處于反轉狀態，連接變量為StsWord1的第14位，反轉時顯示綠色，非反轉時顯示白色。其外觀動畫設置如圖22所示。

圖22 反轉指示及其外觀動畫設置

         故障指示燈用來指示變頻器是否處于故障狀態，連接變量為StsWord1的第3位，故障時顯示紅色，非故障時顯示綠色。其外觀動畫設置如圖23所示。

圖23 故障指示及其外觀動畫設置

         接著設置4個按鈕的功能，此處在按鈕的單擊事件下添加不同的函數來實現不同的功能。
啟動按鈕：添加SetValue函數，變量為CtrlWord1，值為1150（16進制047E）。再添加SetBitInTag函數，變量仍為CtrlWord1，位為0，如圖24所示。每次按下啟動按鈕，觸摸屏將先發送047E，再發送047F給V20變頻器，實現啟動功能。

圖24 啟動按鈕事件設置

          停止按鈕：添加ResetBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為0，如圖25所示。每次按下停止按鈕，控制字1的第0位將被復位為0，觸摸屏將發送047E給V20變頻器，實現OFF1停車功能。

圖25 停止按鈕事件設置

        反向按鈕：添加InvertBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為11，如圖26所示。每次按下反向按鈕，控制字1的第11位將做非運算，觸摸屏將相應的正轉或反轉指令發送給V20變頻器，實現轉向反向功能。

圖26 反向按鈕事件設置

         故障確認按鈕：添加SetBitInTag函數，變量為CtrlWord1，位為7。再添加ResetBitInTag函數，變量仍為CtrlWord1，位為7，如圖27所示。每次按下故障確認按鈕，觸摸屏將先發送1狀態的故障確認位，再發送0狀態的故障確認位給V20變頻器，給故障確認位一個上升沿，實現故障確認功能。

圖27 故障確認按鈕事件設置

5. 系統運行效果
        完成上述步驟之后，下載組態程序至觸摸屏中。實際運行效果證明：SMART LINE觸摸屏與V20變頻器通訊正常，觸摸屏可以通過四個按鈕控制變頻器運行、停止、反向以及故障確認；變頻器相關變量和狀態可以在觸摸屏上正確顯示。變頻器運行時觸摸屏顯示畫面如圖28所示。

圖28 變頻器運行時觸摸屏顯示畫面

Area of application

使用 CP 1613 A2，可以連接到工業以太網（10/100Mbit/s）、SIMATIC 編程器/工控機以及代有 PCI 插槽的工控機。

Design

將模塊 CP 1613 A2（PCI 卡，帶有 32 位微處理器；33 MHz/66 MHz；3.3 V/5 V 通用鍵）直接插入到 SIMATIC 編程器/PC 或 PC 中，該模塊需要一個較短的 PCI 插槽。它可以在 64 位的PCI-X 插槽中運行（PCI 2.2 和 PCI-X 兼容）。

端口：

• 15 針 Sub-D 接頭，用于 ITP
• RJ45 插口，用于雙絞線
• 啟動時接口的自動識別和選擇（ITP 或 RJ45）

可連接模板，例如

• 在使用 ITP 時，通過 ITP 標準電纜 9/15 連接到 OSM/ESM
• 在使用 TP 時，通過長達 10 米的 TP 電纜或長達 100 米的 FastConnect 系統（IE FC RJ45 插頭和 FC 電纜）連接到 SCALANCE X 或 SCALANCE S

Functions

用戶接口

OPC 接口

各自的軟件包中包含 OPC 服務器，可以用作S7 通訊和開放式通訊協議的標準編程接口，將自動化技術應用程序連接到 OPC Windows 應用程序中（Office、HMI 系統等）。

通過C語言庫的編程接口

S7通信、PG/OP通信、開放式通信以及現有應用程序的TF協議的編程接口作為動態鏈接庫實現(DLL)。

您可在 SIMATIC NET CD 產品的 Readme 文件中找到已發布的編譯器，為http://www.siemens。。ｃｏｍ/automation/csi/net。

編程器/OP通信軟件

采用該軟件，也可以配合 STEP 7 工程軟件，通過工業以太網對 S7 控制器進行編程。

它包含在所有 CP 1613 A2 的軟件包中。

S7 通訊軟件(HARDNET-IE S7 或 S7-REDCONNECT)

S7 接口允許編程器/PC 應用程序（如 WinCC）和用戶程序訪問 SIMATIC S7 系統組件。存取SIMATIC S7數據既方便又靈活。

S7 通信；

管理服務

• 連接管理
• 小型數據庫
• 跟蹤

數據傳輸服務

• 讀/寫變量
• BSEND/BRECEIVE

H-通信

若要與高可用性 S7-400H 系統進行冗余 S7 通信，可將 CP 1613/CP 1623/CP 1628 與 S7-REDConNECT 軟件結合使用。

開放式通信 (SEND/RECEIVE) 軟件

該接口用于以下通信：

• 編程器/PC和SIMATIC S5
• 編程器/PC和SIMATIC S7
• 編程器/PC和編程器/PC。

開放式通信(發送/接收)提供以下服務：

• 管理服務
• 連接建立服務
• 數據傳輸服務

這些功能是 HARDNET-IE S7 軟件產品的組成部分。

運行模式

在模板上可自動處理zui高層 4 協議（傳輸）。

為此提供有 16 MB 的存儲器，以支持大規模框架和可靠的通訊。

模板和主機之間的數據傳輸是以主站方式進行的。 亦即：CP 1613 A2 訪問主機的物理 RAM。

1個 Windows NT 驅動器響應主系統和 CP1613 A2 之間的數據傳輸。工業以太網的傳輸率進行檢測并自動切換（自動檢測）。

IT 功能導致同 PC 的 Windows 軟件相結合。

故障診斷

所有 MIB -2 對象都可使用 SNMP 讀出。 這可使能要檢索以太網接口的當前狀態。

組態

• S7 通訊和開放式通訊使用 STEP 7 或 NCM PC 組態。
• 該 CP 1613 A2 軟件包的供貨范圍包含一個組態工具。

Integration

使用 CP 1613 A2/CP 1623 和 S7-1613 的系統組態

帶有 CP 1613 A2/CP 1623 和 S7-REDConNECT 的冗余網絡結構示例

接口模板

6ES7151-1AA04-0AB0 標準型接口模塊 IM151-1

6ES7151-1AB02-0AB0 ET 200S IM 151 光纖接口模板

6ES7151-1BA02-0AB0 高性能型接口模塊 IM151-1 

6ES7151-1CA00-0AB0 基本型接口模塊 IM151-1

6ES7151-7AB00-0AB0 ET 200S IM 151 帶CPU 光纖接口模板

6ES7153-1AA03-0B0 DP分站接口模塊IM153-1    6.6進

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

光纖附件

6GK1 901-0FB00-0AA0 單工連接器（100個）

6ES7 195-1BE00-0A0 插頭適配器（50個）

電源模塊

6ES7 138-4CA01-0AA0 PM-E DC 24V 用于電子模板

6ES7 138-4CB11-0AB0 PM-E  DC 24V 至 AC 120/230V 用于電子模板

6ES7 138-4CF02-0AB0 總線安全型電源管理模塊PM-E；24V 直流

電子模塊

開關量輸入模塊

6ES7 131-4BB01-0AA0 2路開關量輸入  24VDC 標準        （5塊）                                    

6ES7 131-4BB01-0AB0 2路開關量輸入  24VDC 高性能      （5塊）                               

6ES7 131-4BD01-0AA0 4路開關量輸入  24VDC 標準        （5塊）                      

6ES7 131-4BD01-0AB0 4路開關量輸入  24VDC 高性能      （5塊）                        

6ES7 131-4BD51-0AA0 4路開關量源輸入  24VDC 標準      （5塊）                      

6ES7 131-4CD00-0AB0 4路開關量輸入 UC 24V...48V 帶 LED SF (組故障)每包裝5個

6ES7 131-4EB00-0AB0 2路開關量輸入  120VAC            （5塊）                                  

6ES7 131-4FB00-0AB0 2路開關量輸入  230VAC            （5塊）                                  

6ES7 131-4RD00-0AB0 4路開關量輸入 DC 24V NAMUR 15 MM 寬，帶LED SF ，每包裝5個

開關量輸出模板

6ES7 132-4BB01-0AA0 2路開關量輸出 24VDC 0,5A   標準   （5塊）                   

6ES7 132-4BB01-0AB0 2路開關量輸出 24VDC 0,5A   高性能 （5塊）

6ES7 132-4BD01-0AA0 4路開關量輸出 24VDC 0,5A   標準   （5塊）                   

6ES7 132-4BB31-0AA0 2路開關量輸出 標準型 直流24V/2A，每包裝5個

6ES7 132-4BB31-0AB0 2路高性能型開關量輸出 直流24V/2A，每包裝5個

6ES7 132-4BD32-0AA0 4路開關量輸出 24VDC 2A     標準   （5塊）                   

6ES7 132-4FB01-0AB0 2路開關量輸出 交流120/230V，每包裝5個

6ES7 132-4HB01-0AB0  2路繼電器輸出 24VDC/230VAC 5A     （5塊）                   

6ES7 132-4HB10-0AB0 2路繼電器輸出 繼電器直流24V-48V/5A，交流24V-230V/5A（5塊）  

模擬量輸入模板

6ES7 134-4FB01-0AB0 2路模擬量輸入 電壓信號     標準

6ES7 134-4FB51-0AB0 2路高速型模擬量輸入 電壓 +/-10V；模塊周期時間： 1MS

6ES7 134-4LB02-0AB0 2路模擬量輸入  電壓信號  高性能 (16位)

6ES7 134-4GB01-0AB0 2路模擬量輸入 電流信號     標準  2線制

6ES7 134-4GB51-0AB0 2路高速型模擬量輸入  I-2線 4 - 20MA；模塊周期時間： 1MS，

6ES7 134-4GB11-0AB0 2路模擬量輸入  電流信號    標準  4線制

6ES7 134-4GB61-0AB0 2路高速型模擬量輸入 I-4線 4 - 20MA；模塊周期時間： 1MS

6ES7 134-4MB02-0AB0 2路模擬量輸入  電流信號 高性能 (16位)  2線制

6ES7 134-4JB50-0AB0 2路模擬量輸入 RTD熱電阻信號

6ES7 134-4JB00-0AB0 2路模擬量輸入 熱電偶信號

6ES7 134-4NB01-0AB0 2路高性能型模擬量輸入 熱電偶信號，帶內部溫度補償 

6ES7 134-4NB51-0AB0 2路高性能型模擬量輸入 RTD熱電阻信號， 帶線電阻的內部補償

模擬量輸出模板

6ES7 135-4FB01-0AB0 2路模擬量輸出 電壓信號   標準

6ES7 135-4GB01-0AB0 2路模擬量輸出 電流信號   標準

6ES7 135-4LB02-0AB0 2路模擬量輸出  電壓信號  高性能 (16位)

6ES7 135-4MB02-0AB0 2路模擬量輸出  電留信號  高性能 (16位)

功能模板

6ES7 138-4DA04-0AB0 1個計數器24V/100KHZ 

6ES7 138-4DB03-0AB0 SSI  位置檢測模板

6ES7 138-4DD00-0AB0 2 Pulse (pulse width modulation, timer)                              

6ES7 138-4DC00-0AB0 STEP1 步進電機模板

6ES7 138-4DF01-0AB0 1 SI 通訊模板(RS232  RS422  RS485  串行接口)                                   

6ES7 138-4DF11-0AB0 1個 SI 串行接口，單通道，RS232/422，485 MODBUS/USS

6ES7 138-4DL00-0AB0 1 POS-U 定位模板 帶數字量輸出 用于 5V/24V 增量編碼器 

6ES7 138-4GA00-0AB0 4 個IQ-SENSE 直流24VC，每包裝5個

端子模塊

6ES7 193-4CC20-0AA0 TM-P15S23-A1 f. PM//2x3 電源模塊螺釘型端子

6ES7 193-4CC30-0AA0 TM-P15C23-A1 f. PM/2x3 電源模塊彈簧型端子

6ES7 193-4CD20-0AA0 TM-P15S23-A0 f. PM/2x3 電源模塊螺釘型端子

6ES7 193-4CD30-0AA0 TM-P15C23-A0 f. PM/2x3 電源模塊彈簧型端子

6ES7 193-4CE00-0AA0 TM-P15S22-01 f. PM/2x2 電源模塊 螺釘型端子

6ES7 193-4CE10-0AA0 TM-P15C22-01 f. PM/2x2 電源模塊彈簧型端子

6ES7 193-4CA20-0AA0  TM-E15S24-A1 f. EM/2x4 電子模塊螺釘型端子  （5塊）

6ES7 193-4CA30-0AA0 TM-E15C24-A1 f. EM/2x4 電子模塊彈簧型端子  （5塊）

6ES7 193-4CB20-0AA0 TM-E15S24-01 f. EM/2x4 電子模塊螺釘型端子  （5塊）   

6ES7 193-4CB30-0AA0 TM-E15C24-01 f. EM/2x4 電子模塊彈簧型端子  （5塊） 

6ES7 193-4CB00-0AA0 TM-E15S23-01 f. EM/2x3 電子模塊螺釘型端子  （5塊）   

6ES7 193-4CB10-0AA0 TM-E15C23-01 f. EM/2x3 電子模塊彈簧型端子  （5塊）

6ES7 193-4CA40-0AA0 TM-E15S26-A1 für EM/2x6 電子模塊螺釘型端子 （5塊）      

6ES7 193-4CA50-0AA0 TM-E15C26-A1 für EM/2x6 電子模塊彈簧型端子 （5塊） 

6ES7 193-4JA00-0AA0 SIMATIC DP，ET 200S備件終端模塊 

附件

6ES7 193-4GA00-0AA0 終端模塊TM-P和TM-E，電源導軌 3 x 10 MM,每包5個

6ES7 193-4GB00-0AA0 終端元件，用于絞線屏蔽與電源導軌的連接，每包5個

ET200M:

6ES7 153-1AA03-0B0 IM153-1接口模塊

6ES7 153-2BA01-0B0 IM153-2接口模塊高性能型(zui多連接8個模塊)

6ES7 153-2BA02-0B0 IM153-3接口模塊高性能型(zui多連接12個模塊)

6ES7 153-2AR02-0A0 IM153冗余套件高性能型2個153－2和1個IM/IM總線模板

6ES7 153-2BB00-0B0 IM153-2光纖接口模塊

6ES7 195-1GF30-0A0 有源總線模塊的DIN導軌

6ES7 195-7HA00-0A0 有源總線模塊BM PS/IM

6ES7 195-7HB00-0A0 有源總線模塊BM 2 X 40

6ES7 195-7HC00-0A0 有源總線模塊BM 1 X 80

6ES7 195-7HD10-0A0 有源IM/IM冗余總線模板高性能型

6ES7 193-0CD40-7XA0 TB8的屏蔽連接端子

6ES7 390-5AB00-0AA0 端子元件 2 x 2-6mm

6ES7 390-5BA00-0AA0 端子元件 1 x 3-8mm

6ES7 390-5CA00-0AA0 端子元件 1 x 6-13,5mm