西门子G120变频器2.2千瓦
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S7-200PC/PPI电缆
通过PC/PPI电缆的编程通信是为常见的S7-200编程方式,很多人也在此遇到问题。
影响通信的因素很多,要顺利通信首先需要注意:
- 检查Micro/WIN和Windows操作系统的版本兼容性
未经西门子版本兼容测试的往往有通信问题。
- 使用西门子的原装PC/PPI电缆
包括用于连接PC机RS232串口的RS232/PPI电缆,和连接USB口的USB/PPI电缆。
2.1 为什么要使用SIEMENS的编程电缆
西门子目前提供两种串口编程电缆,统称为PC/PPI电缆:RS-232/PPI电缆和USB/PPI电缆。
我们强烈建议用户使用西门子生产的上述两种原装电缆,也有义务告知用户从中所能获得的好处:
- 安全:西门子原装PC/PPI电缆的两个通信端口在电气上是隔离的。这就意味着编程计算机和PLC通信口之间的共模干扰不会造成双方通信口硬件的损坏,或者通信断续。在必须带电拔插电缆的情况下,原装电缆提供了可靠的保障
- 稳定:原装电缆针对西门子的通信协议进行了专门设计、优化,其稳定性和抗干扰能力出色
- 高速:使用原装电缆可以工作在187.5K通信速率下,充分发挥PLC和HMI通信口的潜力,不会制约整个网络的通信速度
- 完备:原装智能多主站电缆能够完全支持西门子的PPI网络协议,如多主站通信功能,配合西门子的软、硬件使用,不会发生编程、监控时在某些情况下无法通信的问题
2.2 RS232与USB的PC/PPI电缆
S7-200 CPU有其专用的低成本编程电缆,统称为PC/PPI电缆,用于连接PC机和CPU上的RS-485通信口,可用做STEP 7-Micro/WIN对CPU 的编程调试,或与上位机做监控通信、或与其他具有RS-232端口的设备之间作自由口通信。
西门子提供的所有用于S7-200的编程电缆,长度都是5米。
目前西门子提供两种PC/PPI编程电缆,它们是:
- RS-232/PPI电缆(订货号6ES7 901-3CB30-0XA0):智能多主站电缆,连接S7-200 CPU/EM277通信口和计算机RS-232串口,作为编程或数据通信电缆;同时也可以用于连接TP170 micro和安装了WinCC flexible (micro)的计算机RS-232串口,作为配置画面下载电缆
- USB/PPI电缆(订货号6ES7 901-3DB30-0XA0):智能多主站电缆,用于连接计算机的USB通信口与S7-200 CPU/EM277通信口做编程或数据通信电缆
西门子公司的专用PC/PPI电缆是带光电隔离的,不会烧CPU 或PC机的通信口。使用不隔离的自制或假冒的PC/PPI电缆,容易损坏通信口。一般电缆还不支持S7-200 CPU通信端口的高通信速率(187.5K),而且不能支持S7-200的多主站编程模式。
1.多主站RS-232/PPI电缆(6ES7 901-3CB30-0XA0)
图1. 正版RS-232/PPI电缆及其包装盒
因为此电缆能够管理PPI网络令Pai,因而支持多主站PPI网络。
它有三个绿灯用于指示电缆的运行:RS 232 发送指示(Tx);RS-232 接收指示(Rx);RS 485 发送指示(PPI)。
图2. 正版电缆细部
此种电缆只能在STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 SP4以上版本下才能获得全部的新功能,高波特率可达187.5K。它有两种工作模式:
- PPI模式:用于编程时,将DIP开关5设置为“1”,其他开关设置为“0”,其波特率可自适应,此时支持多主站网络通信。
- 自由口模式:只需设置波特率,开关5及其它开关都设为“0”;此时也可以获得原来普通PC/PPI电缆的功能(不支持多主站)。
2.多主站USB/PPI电缆(6ES7 901-3DB30-0XA0)
图3. 正版USB/PPI电缆及其包装盒
此种电缆能够管理PPI网络令Pai,因而支持多主站PPI网络。 它支持USB V1.1。用于连接PC机的USB通信口和S7-200。
它有三个绿灯用于指示电缆的运行:USB 发送指示(Tx);USB接收指示(Rx);RS 485 发送指示(PPI)。
图4. 电缆细部
此种电缆只能工作在STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 SP4以上版本下,波特率为自适应(高可达187.5K)。它只有一种工作模式即PPI模式,无开关设置。此种电缆不支持自由口通信。
:USB/PPI电缆不能用于TP070(或TP170micro)配置画面下载(应使用RS-232/PPI电缆并把DIP开关5设置在OFF),也不能用于使用wipeout.exe程序恢复出厂设置,也不能用于S7-200自由口程序,如Modbus RTU协议库的调试。
3.早期电缆
西门子早期生产的PC/PPI电缆,如6ES7 901-3BF21-0XA0/6ES7 901-3BF30-0XA0,不支持多主站PPI网络,即在连接有PPI通信主站CPU或TD 200文本显示器的网络时,无法通过电缆进行Micro/WIN与CPU的通信。(在CPU执行网络读/写指令时不能用STEP 7 Micro/Win监控也是这个原因)
开关设置:前三个开关按所需波特率进行设置,后三个设为0即可(Micro/WIN编程连接时)。
西门子生产的电缆都有中间的盒子。
如果使用老电缆与新版本的编程软件Micro/WIN,应在PC/PPI Cable的属性中,取消Advanced PPI和Multi Master Network选项(在Set PG/PC Interface中设置)。
4.使用USB/RS-232串口转换器
当编程计算机只有USB通信口,没有RS-232串口时,我们强烈建议客户使用智能USB/PPI电缆,并将编程软件升级到当前发布的新版本。
如果坚持使用自己的USB/RS-232串口转换器,再使用串口PC/PPI电缆,由于转换器品Pai众多,西门子无法一一测试,不能就遇到的问题提供支持。
遇到这种情况,只有下面的办法:
- 更换其他USB/RS-232转换器,再做尝试
- 使用西门子的USB/PPI电缆
PPI电缆属性中的这两项设置与多主站通信功能有关。
随着计算机技术的发展,仅通过旧型号的PC/PPI电缆已经不能实现多主站通信,因此这两项设置现在已经没有用处。
采用新型号电缆,配合Micro/WIN V3.2 SP4以上版本,可以轻松实现多主站通信。因此应当取消上述两项的选择:
西门子G120变频器2.2千瓦
图5. PC/PPI电缆属性
可以。但是受到老版电缆的限制,不能做多主站编程,也只能用到9.6K和19.2K波特率。
2.3 PC/PPI电缆引脚定义
关于PC/PPI电缆的详细情况,请参考相应的《S7-200系统手册》,在附录A中由详细的介绍。这里只提示关于电缆的一些有趣的细节。
目前销售的RS-232/PPI多主站电缆(6ES7 901-3CB30-0XA0)与以前销售的PC/PPI电缆(6ES7 901-3BF21-0XA0)略有区别,比较如下:
表1. RS-232/PPI多主站电缆
RS-485侧插头 | RS-485侧插头引脚定义 | RS-232侧插头引脚定义(本地模式)1 | RS-232侧插头引脚定义(远程模式)1 |
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1 | 未连接 | 数据载波检测(DCD)(不用) |
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2 | 24V返回(RS-485逻辑地) | 接收数据(RD)(从电缆输出) | 接收数据(RD)(输入到电缆) |
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3 | RS-485信号B(RxD/TxD+) | 传送数据(TD)(输入到电缆) | 传送数据(TD)(从电缆输出) |
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4 | RTS(TTL电平) | 数据终端就绪(DTR) |
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5 | 未连接 | 地(RS-232逻辑地) | 地(RS-232逻辑地) |
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6 | 未连接 | 数据设置就绪(DSR) |
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7 | 24V电源 | 发送请求(RTS)(不用) | 发送请求(RTS)(从电缆输出)2 |
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8 | RS-485信号A(RxD/TxD-) | 清除发送(CTS)(不用) |
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9 | 协议选择 | 振铃指示(RI)(不用) |
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1. 本地(DCE)与远程(DTE)模式在电缆上用DIP开关6选择,开关位置在“ON”时为DTE模式,在“OFF”时为DCE模式。
2. 这时RTS信号总是为“ON”
此电缆的RS-232端,4针和6针始终连通,即DTR/DSR是短接的。
表2. PC/PPI电缆(3BF21)
RS-485侧插头 | RS-485侧插头引脚定义 | RS-232侧插头引脚定义(DCE模式)1 | RS-232侧插头引脚定义(DTE模式)1 |
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1 | 插头外壳(PE) | 数据载波检测(DCD)(不用) |
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2 | 24V返回(RS-485逻辑地) | 接收数据(RD)(从电缆输出) | 接收数据(RD)(输入到电缆) |
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3 | RS-485信号B(RxD/TxD+) | 传送数据(TD)(输入到电缆) | 传送数据(TD)(从电缆输出) |
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4 | RTS(TTL电平) | 数据终端就绪(DTR)(不用) |
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5 | | 地(RS-232逻辑地) | 地(RS-232逻辑地) |
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6 | 未连接 | 数据设置就绪(DSR)(不用) |
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7 | 24V电源 | 发送请求(RTS)(不用) | 发送请求(RTS)(从电缆输出)2 |
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8 | RS-485信号A(RxD/TxD-) | 清除发送(CTS)(不用) |
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9 | 协议选择 | 振铃指示(RI)(不用) |
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1. DCE与DTE模式在电缆上用DIP开关5选择,开关位置在“ON”时为DTE模式,在“OFF”时为DCE模式。
2. RTS信号可以用DIP开关6在两种状态间选择:开关为“ON”时为“发送 时为1 ”;开关为“OFF”时为 “总是为1”。
上述的“本地”模式相当于“DCE”模式;“远程”模式相当于“DTE”模式。
S7-200支持的通信协议
表1. S7-200系统支持的通信协议略表
协议类型 | 端口位置 | 接口类型 | 传输介质 | 通信速率 | 备注 |
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PPI | EM241模块 | RJ11 | 模拟电话 | 33.6Kbits/s | 数据传输速率 |
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CPU口0/1 | DB-9针 | RS-485 | 9.6K,19.2K,187.5K | 主、从站 |
MPI | 19.2K,187.5K | 仅从站 |
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EM277 | DB-9针 | RS-485 | 19.2K...187.5K...12M | 速率自适应 从站 |
PROFIBUS-DP | 9.6K,19.2K...187.5K...12M |
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S7协议 | CP243-1/ CP243-1 IT | RJ45 | 以太网 | 10Mbits/s, 100Mbits/s | 自适应 |
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AS-Interface | CP243-2 | 接线端子 | AS-i网络 | 5/10ms循环周期 | 主站 |
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USS | CPU口0 | DB-9针 | RS-485 | 1200bits/s...9.6K...115.2K | 主站 自由口库指令 |
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Modbus RTU | 主站/从站 自由口库指令 |
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EM241 | RJ11 | 模拟电话 | 33.6Kbits/s | 数据传输速率 |
自由口 | CPU口0/1 | DB-9针 | RS-485 | 1200...9.6K...115.2K | |
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网络通信
一些通信标准只支持一对一的通信方式;另一些支持网络通信。S7-200支持多种网络通信方式。
网络通信协议要比一对一的通信更为复杂。网络通信对网络中的设备也有一定的要求,通信设备能否完全符合网络通信协议的要求会影响、制约实现整个网络通信的完整功能。考察这些网络通信协议的要求,对于项目的规划、设计、调试具有重要的意义。选用适当的设备可以有目的地利用网络通信要求的特点,做到经济合理。
通信主站和从站
通信协议规定了通信设备在网络中的角色,可分为:
- 通信从站:从站不能主动发起通信数据交换,只能响应主站的访问,提供或接受数据。从站不能访问其他从站。在多数情况下,S7-200在通信网络中作为从站,响应主站设备的数据请求。
- 通信主站:可以主动发起数据通信,读写其他站点的数据。
S7-200 CPU在读写其他S7-200 CPU数据时(使用PPI协议)就作为主站(PPI主站也能接受其他主站的数据访问);S7-200通过附加扩展的通信模块也可以充当主站。
只有一个主站,其他通信设备都处于从站通信模式的网络就是单主站网络。单主站网络的例子有:
- 一个S7-200 CPU和Micro/WIN(编程计算机)的通信
- 一个S7-200 CPU和一个HMI(如TD200)的通信
- 多个CPU联网(但它们都处于PPI从站模式时),与Micro/WIN的通信
- 多个CPU联网,网络上只有一个HMI(如TP170B等)
- 一个CPU使用USS协议与一个或多个西门子驱动装置通信
- 一个Modbus RTU主站与从站的通信
一个通信网络中,如果有多个通信主站存在,就称为多主站网络。属于多主站网络的情况有:
- 一个S7-200 CPU连接一个HMI,同时需要Micro/WIN的编程通信
- S7-200 CPU联网,有CPU做PPI主站访问其他CPU的数据,同时需要Micro/WIN编程、监视
- CPU联网,有两个以上的CPU做PPI通信主站
- 一个S7-200 CPU连接多个HMI
- 联网的多个CPU,连接多个HMI
- 上述情况的组合
单主站和多主站网络的状态并不总是不变的。例如一个仅包括一个CPU和一个TD200的单主站网络,如果要与Micro/WIN进行编程通信,它就变成了多主站网络。
服务器和客户端
服务器(Server)与客户端(Client)的关系有些像从站与主站的关系。服务器总是等待客户端发起数据访问。这个概念常常在以太网通信中使用。
一个通信对象是服务器还是客户端取决于它们在通信活动中的具体作用。例如,CP243-1以太网模块既可以配置为服务器等待客户端来访问,也可以配置为客户端访问其他服务器。CP243-1作为服务器时,运行在计算机上的PC Access软件作为客户端通过CP243-1访问CPU的数据;而PC Access软件本身是OPC Server,OPC Client软件(如支持OPC的HMI软件)可以访问它。
PPI, MPI和PROFIBUS
PPI,MPI和PROFIBUS都是基于OSI(开放系统互联)的七层网络结构模型,符合欧洲标准EN50170所定义的PROFIBUS标准,基于令Pai的的网络通信协议。这些协议是非同步的(串行的)基于字符的通信协议,字符格式包括一个起始位、8个数据位、一个偶校验位和一个停止位。其通信帧包括特定的起始和结束字符、源和目的站的地址、帧长度和数据校验和。
这就是说如果一个网络上有S7-300、S7-200,S7-300之间可以通过MPI或PROFIBUS通信,而在同时在同一个网络上的TP170 micro触摸屏可以与一个S7-200 CPU通信。
S7-200 CN EM 订货号
西门子于 2005 年 12 月 16 日正式发布了 S7-200 CN 系列产品。产品系列中包括 S7-200 CN CPU 和 S7-200 CN EM 扩展模块。
表 1. S7-200 CN EM 订货号
型号 | 规格 | S7-200 CN 订货号 | SIMATIC S7-200 订货号 | CN 模块列表价 (RMB) |
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EM 221 CN | 数字量输入模块, 8 输入 24V DC | 6ES7 221-1BF22-0XA8 | 6ES7 221-1BF22-0XA0 | 698.99 |
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数字量输入模块, 16 输入 24V DC | 6ES7 221-1BH22-0XA8 | 6ES7 221-1BH22-0XA0 | 1,022.28 |
EM 222 CN | 数字量输出模块, 8 输出 24V DC | 6ES7 222-1BF22-0XA8 | 6ES7 222-1BF22-0XA0 | 830.05 |
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数字量输出模块, 8 输出继电器 | 6ES7 222-1HF22-0XA8 | 6ES7 222-1HF22-0XA0 | 961.11 |
EM 223 CN | 数字量输入/输出模块, 4 输入/4 输出 24V DC | 6ES7 223-1BF22-0XA8 | 6ES7 223-1BF22-0XA0 | 847.53 |
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数字量输入/输出模块, 4 输入 24V DC/4 继电器输出 | 6ES7 223-1HF22-0XA8 | 6ES7 223-1HF22-0XA0 | 891.21 |
数字量输入/输出模块, 8 输入/8 输出 24V DC | 6ES7 223-1BH22-0XA8 | 6ES7 223-1BH22-0XA0 | 1,240.71 |
数字量输入/输出模块, 8 输入 24V DC/8 继电器输出 | 6ES7 223-1PH22-0XA8 | 6ES7 223-1PH22-0XA0 | 1,328.08 |
数字量输入/输出模块, 16 输入/16 输出 24V DC | 6ES7 223-1BL22-0XA8 | 6ES7 223-1BL22-0XA0 | 2,420.26 |
数字量输入/输出模块, 16 输入 24V DC/16 继电器输出 | 6ES7 223-1PL22-0XA8 | 6ES7 223-1PL22-0XA0 | 2,612.48 |
数字量输入/输出模块, 32 输入/32 输出 24V DC | 6ES7223-1BM22-0XA8 | 6ES7223-1BM22-0XA0 | 5255.40 |
数字量输入/输出模块, 32 输入 24V DC/32 继电器输出 | 6ES7223-1PM22-0XA8 | 6ES7223-1PM22-0XA0 | 5476.68 |
EM 231 CN | 模拟量输入模块,4 输入 | 6ES7 231-0HC22-0XA8 | 6ES7 231-0HC22-0XA0 | 1,555.26 |
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2 路输入热电阻 | 6ES7 231-7PB22-0XA8 | 6ES7 231-7PB22-0XA0 | 2,114.45 |
4 路输入热电偶 | 6ES7 231-7PD22-0XA8 | 6ES7 231-7PD22-0XA0 | 2,114.45 |
EM 232 CN | 模拟量输出模块,2 输出 | 6ES7 232-0HB22-0XA8 | 6ES7 232-0HB22-0XA0 | 1,695.06 |
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EM 235 CN | 模拟量输入/输出模块, 4 输入/1 输出 | 6ES7 235-0KD22-0XA8 | 6ES7 235-0KD22-0XA0 | 2,062.03 |
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