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西门子6SE64003CC022CD3 西门子6SE64003CC022CD31多功能测量表SENTRON PAC3200简介SENTRON PAC3200电能监视设备可精确提供系统特性，包括电压和电流值、Z小值和平均值，功率值、频率、功率因数、对称性、逻辑计算、负载趋势、谐波和总谐波失真等。SENTRON PAC3200可检测 50 多个基本数值，具有 10个电能计数器，可用于全面负载检测。它们的测量准确度满足电能计数器标准所规定的较高要求。PAC3200带有MODBUS RTU-RS485接口、PROFIBUS-DP接口和MODBUS TCP 接口，可以很方便将PAC3200的数据上传到PLC中进行处理，也可以上传到HMI中进行数据分析、处理及归档。对于西门子系统可以轻松地将PAC3200集成到上位自动化系统中，例如，集成到西门子 SIMATIC PCS 7 powerrate 和SIMATIC WinCC powerrate 软件包中。2 PAC3200通信接口对比PAC3200可以通过MODBUS RTU RS485接口、MODBUS TCP 以太网接口以及现场总线PROFIBUS-DP接口与PLC和HMI通信。下面分别以连接S7-300 PLC为例，在通信性能、连接的个数、编程方面进行对比：1） 通信性能：PROFIBUS-DP使用令Pai方式由主站依次访问从站，是实时现场总线，通信响应快，通信的响应时间应考虑PAC3200数据的刷新时间（自身刷新时间可能较PROFIBUS-DP刷新时间慢）；如果选择以太网MODBUS TCP 通信，由于不是实时网络，通信性能次之，通信的响应时间也应考虑PAC3200数据的刷新时间（自身刷新时间可能较以太网刷新时间慢）；使用RS485 MODBUS RTU通信，由于基于串口，通信性能不能与以太网与PROFIBUS-DP相比较。2） 连接个数：使用PROFIBUS-DP，基于主站的性能，Z多可以连接126个站点；以太网MODBUS TCP 通信，基于CP的连接个数，通常16个；使用RS485 MODBUS RTU，可以连接一个网段，典型值31个站点。3） 编程：使用PROFIBUS-DP，不需要编写通信程序；使用以太网MODBUS TCP 通信，需要编写发送接收通信程序；使用RS485 MODBUS RTU通信，需要编写从站轮询程序，比较麻烦，如果没有购买MODBUS RTU的驱动，还需要编写通信程序。4） 价格：PROFIBUS-DP与RS485 MODBUS RTU通信需要购买选件网卡，而PAC3200本身集成以太网接口，支持MODBUS TCP 通信。下面将介绍PAC3200的MODBUS TCP 通信。3 MODBUS TCP 通信报文MODBUS TCP 使MODBUS RTU协议运行于以太网，MODBUS TCP使用TCP/IP和以太网在站点间传送MODBUS报文，MODBUS TCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUS TCP通信报文被封装于以太网TCP/IP数据包中。与传统的串口方式，MODBUS TCP插入一个标准的MODBUS报文到TCP报文中，不再带有数据校验和地址，如图1所示：图1 MODBUS TCP报文由于使用以太网TCP/IP数据链路层的校验机制而保证了数据的完整性，MODBUS TCP 报文中不再带有数据校验”CHECKSUM”，原有报文中的“ADDRESS”也被“UNIT ID”替代而加在MODBUS应用协议报文头中。MODBUS TCP器使用502端口与客户端进行通信。S7-300 与PAC3200 之间进行MODBUS TCP 通信时，MODBUS应为协议的报文头赋值如下：byte 0： transaction identifier (高字节) – 为0byte 1：transaction identifier(低字节) - 为0byte 2：protocol identifier(高字节) = 0byte 3：protocol identifier (低字节) = 0byte 4：length field (高字节) = 0 (因为所有的报文小于256)byte 5：length field (低字节) = 后面跟随的字节数byte 6：unit identifier -原从站地址，这里为0byte 7：MODBUS 功能码，通过功能码发送通信命令byte 8 ～：后续的字节数与功能码相关4 PAC3200支持的MODBUS TCP 功能码在MODBUS TCP 的报文中，通过使用功能码请求通信伙伴的数据，如对内部寄存器的读写操作、读输入寄存器、写输出寄存器等。不同的操作使用不同的功能码，如FC1、2、3、4、5、6、7、15、16等，PAC3200支持FC2、FC3、FC4、FC6、FC16，在下面将介绍PAC3200这些功能码的报文格式：FC2 读输入的位信号：请求：Byte 0： 功能码，2Byte 1-2： 开始的位地址Byte 3-4：位的个数 (1-2000)响应：Byte 0: 返回的功能码 2Byte 1: 返回的字节个数 (B=(位的个数+7)/8)Byte 2-(B+1): 位信号的值 (有效位是个位信号)FC3 读多个寄存器信号：请求：Byte 0： 功能码，3Byte 1-2： 寄存器开始地址Byte 3-4： 寄存器的个数 (1-125)响应：Byte 0: 返回的功能码 3Byte 1: 返回的字节个数 (B=2倍寄存器数)Byte 2-(B+1): 寄存器的值FC4 读输入寄存器信号：请求：Byte 0： 功能码，4Byte 1-2： 输入寄存器开始地址Byte 3-4： 输入寄存器的个数 (1-125)响应：Byte 0: 返回的功能码 4Byte 1: 返回的字节个数 (B=2倍输入寄存器数)Byte 2-(B+1): 输入寄存器的值FC6 写单个寄存器信号：请求：Byte 0： 功能码，6Byte 1-2： 寄存器地址Byte 3-4： 寄存器的值响应：Byte 0: 返回的功能码 6Byte 1-2: 寄存器地址Byte 3-4: 寄存器的值FC16 写多个寄存器信号：请求：Byte 0： 功能码，10（HEX）Byte 1-2： 寄存器开始地址Byte 3-4： 寄存器的个数 (1-100)Byte 5：字节的个数 (B=2倍输入寄存器数)Byte 6-（B＋5） 预置的寄存器值响应：Byte 0: 返回的功能码 10（HEX）Byte 1-2: 寄存器开始地址Byte 3-4: 寄存器个数注：一个寄存器为两个字节，上面介绍的首地址为MODBUS TCP 报文中PDU的首地址。5 PAC3200的地址区使用不同的功能码可以对PAC3200不同的地址区进行操作：测量变量：例如电压、电流值、输入、输出等变量可以使用FC3和FC4，FC3与FC4功能相同，两者都可以读。状态参数：例如限制值0、1、2以及输入0、输出0等位信号，使用FC2可以读出这些信号。设定参数：例如连接类型、是否使用电压变送器电压、一次侧电压等，可以使用FC3、FC4进行读操作，两者功能相同，使用FC16进行写操作。通信参数：例如IP地址、网关等参数，可以使用FC3、FC4进行读操作，两者功能相同，使用FC16进行写操作。信息参数：例如产品的序列号等，可以使用FC3、FC4进行读操作，两者功能相同，使用FC16进行写操作。命令参数：例如复位值、Z小值以及能量计数器等参数，使用FC6进行写操作。6 PAC3200侧的配置使用PAC3200集成的以太网通信接口进行MODBUS TCP通信，需要对接口进行设置，步骤如下：1）：使用F4（Menu） > "SETTINGS> COMMUNICATION 进入如下界面如图2所示：图2 通信界面2）：使用F4（Edit）键对选中的条目进行编辑，在通信界面中设定MODBUS TCP 通信的IP地址、子网掩码及网关，在“PROTOCOL”中选择“TCP”后退出，PAC3200侧设置完成。7 PLC侧设置在PLC侧作的设置是为了与PAC3200建立TCP连接，以S7-300为例，步骤如下：1）：在SIMATIC Manager中创建一个S7-300的项目，本例中项目名为MODBUS_TCP。2）：插入一个S7-300站，从硬件目录中插入CP343-1，本例为CP343-1IT，如图3所示：图3 插入以太网模块3）：双击CP343-1的PN IO 槽，配置IP地址、子网掩码，CP343-1的IP地址必须与PAC3200在一个网段中，否则需要配置路由器地址，如图4所示：图4 设置CP地址参数4）：在硬件界面中点击“Options”->“configure network”进入网络连接界面，如图5所示：图5 网络配置界面5）：点击CPU，出现网络连接表，双击表中任一空格，选择通信连接类型，由于CP343-1与PAC3200使用以太网TCP/IP的通信方式，所以连接类型选择为“TCP CONNECTION”，如图6所示：图6 选择连接类型6）：确认选择的连接类型后，进入属性界面，如图7所示：图7 连接属性－通用信息栏选择“Active connection establishment”选项，表示在通信连接初始化中由CP343-1主动发出连接请求。同样在“Block parameters”中自动生成通信参数，用于编程时的参数赋值。7）：在连接属性的地址栏中，配置通信双方的地址，如图8所示：图8 连接属性－地址栏在IP地址中填写PAC3200的地址，本例中为192.168.1.13，在PORT端口号中定义本方的端口号，为了不与网络中固定功能的端口号冲突，西门子PLC通常以2000开始，PAC3200的端口号由MODBUS TCP规定固定为502。8）：配置完成后，存盘编译，将整个硬件配置下载到PLC中，使用网线连接PAC3200后，在网络配置界面中使用菜单命令：“PLC”->“activate connection status”，查看实际连 接状态，如图9所示：图9 查看连接状态如果连接状态显示成功（符号为绿色的三角），可以进行下一步工作，如果出现红方块，表示没有建立连接，需要检查通信双方的设置及网线，通常的情况下，PAC3200设置完成后需要重新上电启动。如果需要与多个设备进行MODBUS TCP通信，则需要建立多个通信连接，PLC侧的端口号不能相同，可以为2000、2001、2002等，但是连接的不同MODBUS TCP的器端口号必须为502，只是IP地址不同。8 PLC编程在前面的章节中已经介绍了MODBUS TCP的报文格式，在PLC侧的通信程序就必须符合这种报文格式。下面以例子的方式介绍通信程序的编写。在OB1中调用用于CP343-1的通信函数FC5和FC6，如果是S7-400，需要在S7-400的函数库中调用FC50和FC60，如图10所示：图10 调用通信函数通信函数FC5的参数含义：ACT ：沿触发信号。ID ：参考本地CPU连接表中的块参数（图7）。LADDR ：参考本地CPU连接表中的块参数（图7）。SEND : 发送区，通信数据为8K字节。LEN : 实际发送数据长度。DONE ：每次发送成功，产生一个上升沿。ERROR ：错误位。STATUS：通信状态字。通信函数FC6的参数含义：ID ：参考本地CPU连接表中的块参数。LADDR ：参考本地CPU连接表中的块参数。RECV : 接收区。接收区应大于等于发送区。NDR : 每次接收到新数据，产生一个上升沿。ERROR ：错误位。STATUS：通信状态字。LEN : 实际接收数据长度。如何实现MODBUS TCP通信，可以通过例子进行说明，例如读出PAC3200设备的IP地址，通过PAC3200的手册可以知道，IP地址为通信参数，偏移地址（开始地址）为63001，占用两个寄存器，上面已经介绍通信参数的读取可以使用功能码FC3或FC4读出，MODBUS TCP 的报文头（参考图1）BMAP部分占用7个字节，协议数据单元（PDU）部分占用5个字节，那么通过通信函数FC5一共发送12个字节，本例中数据发送区为DB1.DBB0~DB1.DBB11，然后将请求的内容分别赋值到DB1.DBB0~DB1.DBB11中，请求报文格式如下：DB1,DBB0=0 transaction identifier (高字节) – 为0DB1,DBB1=0 transaction identifier(低字节) - 为0DB1,DBB2=0 protocol identifier(高字节) = 0DB1,DBB3=0 protocol identifier (低字节) = 0DB1,DBB4=0 length field (高字节) = 0 (因为所有的报文小于256)DB1,DBB5=6 后面跟随的字节数DB1,DBB6=7 unit identifier -原从站地址，这里为任意值MPAP西门子6ES7314-6BG03-0AB0 DB1,DBB7=4 MODBUS 功能码DB1,DBB8= F6(HEX)输入寄存器开始地址(高字节)DB1,DBB9=19 (HEX) 输入寄存器开始地址(低字节)DB1,DBB10=0 输入寄存器的个数(高字节)DB1,DBB11=2 输入寄存器的个数(低字节)PDU DB1.DBB0~DB1.DBB11经过赋值请求信息后，例子中M0.5每个上升沿将发送一次请求，如果通信成功，通过FC6将接收到PAC3200的返回信息，返回信息为13个字节，放入到数据接收区DB2.DBB0～DB2.DBB12中，接收报文的格式如下：DB2,DBB0=0 transaction identifier (高字节) – 为0DB2,DBB1=0 transaction identifier(低字节) - 为0DB2,DBB2=0 protocol identifier(高字节) = 0DB2,DBB3=0 protocol identifier (低字节) = 0DB2,DBB4=0 length field (高字节) = 0 (因为所有的报文小于256)DB2,DBB5=7 后面跟随的字节数DB2,DBB6=7 unit identifier -返回值MBAP DB2,DBB7=4 MODBUS 功能码DB2,DBB8= 4 返回的字节个数DB2,DBB9= C0(HEX) ，192（DEC）个寄存器值(高字节)DB2,DBB10=A8(HEX),168(DEC) 个寄存器值(低字节)DB2,DBB11=1 第二个寄存器值(高字节)DB2,DBB12=D(HEX),13(DEC)第二个寄存器值(低字节)PDU 1.S7-200和S7-300进行MPI通信S7-200 PLC与S7-300 PLC之间采用MPI通讯方式时，S7-200 PLC中不需要编写任何与通讯有关的程序，只需要将要交换的数据整理到一个连续的V 存储区当中即可，而S7-300 PLC中需要在组织块OB1（或是定时中断组织块OB35）当中调用系统功能X_GET（SFC67）和X_PUT(SFC68)，以实现S7-200 PLC与S7-300 PLC之间的通讯。调用SFC67和SFC68时VAR_ADDR参数填写S7-200的数据地址区，由于S7-200的数据区为v区，这里需填写 P#DB1.DBX×× BYTE n 对应的就是S7200 V存储区当中VB××到VB（××＋n）的数据区。例如交换的数据存在S7-200中VB50到VB59这10个字节当中，VAR_ADDR参数应为 P#DB1.DBX50.0 BYTE 10.首先根据S7-300的硬件配置，在STEP7当中组态S7-300站并且下载，注意S7-200和S7-300出厂默认的MPI地址都是2，所以必须修 改其中一个PLC的站地址，例子程序当中将S7-300 MPI地址设定为2，S7-200地址设定3，另外要分别将S7-300和S7-200的通讯速率设定一致，可设为9.6K，19.2K，187.5K三 种波特率，例子程序当中选用了19.2K的速率。S7-200 PLC修改MPI地址可以参考下图：图1 S7-200 设置MPI地址S7-300 PLC修改MPI地址可以参考下图：图2 S7-300 设置MPI地址例子程序在OB1当中调用数据读写功能块：SFC67和SFC68，如下图：图3 程序编写分别在STEP7 MicroWin32 和STEP7当中监视S7-200和S7-300 PLC当中的数据，数据监视界面如下：图4 S7-200监控结果图5 S7-300监控结果通过CP5611，STEP7 MicroWin32， Set PG/PC Interface可以读取S7200和S7300的站地址，如下图：图6 CP5611诊断结果（站地址0为进行编程的计算机）图7 使用STEP7 MicroWin32诊断结果2.S7-200和S7-300进行PROFIBUS通信S7-300与S7-200通过EM277进行 PROFIBUS DP通讯，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V 存储区，并且S7-300组态EM277从站时设置正确的地址即可。插入一个S7-300的站：图8 S7-300组态选中STEP7的硬件组态窗口中的菜单 Option? Install new GSD（GSD 文件下载：113652）导入SIEM089D.GSD文件，安装EM277从站配置文件，如下图：图9 安装GSD在SIMATIC文件夹中有EM277的GSD文件：图10 安装GSD导入GSD文件后，在右侧的设备选择列表中找到EM277从站，PROFIBUS DP?Additional Field Devices?PLC?SIMATIC?EM277,并且根据通讯字节数，选择一种配置，本例选择8字节入/8字节出的方式，如下图：图11 通信区域组态根据EM277上的拨位开关设定以上EM277从站的站地址。图12组态DP通信地址组态完系统的硬件配置后，将编译下载到S7-300的PLC当中。S7-300的硬件下载完成后，将EM277的拨位开关拨到与以上硬件组 态的设定值一致，在S7-200中编写程序将进行交换的数据存放在VB0－VB15，对应S7-300的PQB0-PQB7和PIB0-PIB7，打开 STEP7中的变量表和STEP7 MicroWin32的状态表进行监控，它们的数据交换结果如下图：图13 通信数据监控图14 通信数据监控注意：VB0－VB7是S7－300写到S7－200的数据，VB8－VB15是S7－300从S7－200读取的值。EM277上拨位开 关的位置一定要和S7－300中组态的地址值一致。如果使用的S7-200通信区域不从VB0开始，则需要设置地址偏移，在S7-300硬件组态中双击 EM277，修改数值0为实际使用的数值即可，如下图所示：图15 地址区域偏移设置3.S7-200和S7-300进行以太网通信可以把S7-200的以太网模块CP243-1配置为CLIENT，使用STEP 7 Micro/WIN32中的向导进行通信的配置即可。在命令菜单中选择工具－－> 以太网向导。图16 打开以太网向导步是对以太网通信的描述.点击下一步开始以太网配置。图17 向导介绍在此处选择模块的位置,在线的情况下，您也可以用读取模块按钮搜寻在线的CP243-1模块。点击下一步；图18 读取模块在此处填写IP地址和子网掩码。点击下一步；图19 地址设置需要填写模块的连接数目，如只和CP343-1通信则在此处填写1，点击下一步。图20 模块占用地址设置选择此为客户机连接，远程属性TSAP （Transport Service Access Point）填写为03.02，输入343-1的IP地址.，点击数据传输按钮进入数据交换的定义。图21 连接设置点击新传输按钮进入设置：选择是读取数据还是写入数据。填写通讯数据的字节个数，填写发送数据区和接收数据区的起始地址，本例中为从S7-300的MB200开始读取8个字节到vb1000开始的8个字节的区域中。点击确认按钮：图22 数据区域设置选择CRC校验,使用缺省的时间间隔30秒,点击下一步按钮。图23 使用CRC填写模块所占用的V存储区的起始地址。你也可以通过Suggest Address按钮来获得系统建议的V存储区的起始地址, 点击下一步按钮。图24 配置存储区完成以太网向导配置后需要在程序中调用以太网向导所生成的ETHx_CTRL和ETH0_XFR, 然后，将整个项目下载到作CLIENT的S7-200 CPU上。图25 程序编写70变频器6SE7016-1EA616SE7018-0EA616SE7021-0EA616SE7021-3EB616SE7021-8EB616SE7022-6EC616SE7023-4EC616SE7023-8ED616SE7024-7ED616SE7026-0ED616SE7027-2ED616SE7016-1TA616SE7018-0TA616SE7021-0TA616SE7021-3TB616SE7021-8TB616SE7022-6TC616SE7023-4TC616SE7023-8TD616SE7024-7TD616SE7026-0TD616SE7027-2TD616SE7031-0EE606SE7031-2EF606SE7031-5EF606SE7031-8EF606SE7032-1EG606SE7032-6EG606SE7033-2EG606SE7033-7EG606SE7026-0HF606SE7028-2HF606SE7031-0HG606SE7031-2HG606SE7031-5HG606SE7031-7HG606SE7032-1HG606SE7031-0TE606SE7031-2TF606SE7031-5TF606SE7031-8TF606SE7032-1TG606SE7032-6TG606SE7033-2TG606SE7033-7TG606SE7026-0WF606SE7028-2WF606SE7031-0WG606SE7031-2WG606SE7031-5WG606SE7031-7WG606SE7032-1WG606SE7018-0ES87-2DA16SE7021-6ES87-2DA16SE7023-2ES87-2DA16SE7028-0ES87-2DA16SE7031-6EB87-2DA16SE7032-7EB87-2DA16SE7025-3HS87-2DA16SE7032-1HB87-2DA16SE7018-0ES87-2DC06SE7021-6ES87-2DC06SE7023-2ES87-2DC06SE7028-0ES87-2DC06SE7031-6ES87-2DC06SE7032-7ES87-2DC06SE7025-3HS87-2DC06SE7032-1HS87-2DC06SE7021-0ES87-0FB16SE7021-8ES87-0FB16SE7023-4ES87-0FB16SE7027-2ES87-0FB16SE7031-2ES87-0FA16SE7031-8ES87-0FA16SE7033-2ES87-0FA16SE7016-1EA87-1FC06SE7021-0EB87-1FC06SE7021-8EB87-1FC06SE7022-6EC87-1FC06SE7023-4EC87-1FC06SE7024-7ED87-1FC06SE7027-2ED87-1FC06SE7031-0EE87-1FH06SE7031-5EF87-1FH06SE7031-8EF87-1FH06SE7032-6EG87-1FH06SE7016-2FB87-1FD06SE7021-5FB87-1FD06SE7022-2FC87-1FD06SE7023-4FC87-1FD06SE7024-7FC87-1FD06SE7026-0HE87-1FD06SE7028-2HE87-1FD06SE7031-2HS87-1FD06SE7031-7HS87-1FD06SE7032-3HS87-1FD06SE7033-0HS87-1FD06SE7033-5HS87-1FD06SE7034-5HS87-1FD06SE7090-0XA87-3CA16SE7090-0XB87-3CA16SE7090-0XC87-3CA16SE7090-0XD87-3CA16SE7090-0XE87-3AC06SE7090-0XF87-3AC06SE7090-0XG87-3AC06SE7080-0QX606SE7087-6NX606SE7087-6QX606SE7090-0XX84-0BA06SE7090-0XX84-0BC06SE7090-0XX84-0BD16SE7090-0XX84-2FK06SE7090-0XX84-3DB16SE7090-0XX84-3EA06SE7090-0XX84-3EF06SE7090-0XX84-4HA0西门子6SE64003CC022CD3