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詳細(xì)介紹
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PAC3200多功能儀表的本體沒有MODBUS RTU通信的功能，如果希望將PAC3200作為從站連接到MODBUS RTU網(wǎng)絡(luò)與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換必須選用外部擴(kuò)展通信模塊――SENTRON PAC RS485模塊。(注意: PAC RS485 擴(kuò)展模塊使用錯(cuò)誤的固件版本時(shí)將不能工作
SENTRON PAC3200 電力監(jiān)測(cè)設(shè)備的固件版本低應(yīng)為FWV2.0X。 較早的版本不支持
PAC RS485 擴(kuò)展模塊。)該擴(kuò)展模塊具有下列性能特點(diǎn)：
• 可通過設(shè)備正面設(shè)置參數(shù)
• 即插即用
• 支持 4.8/9.6/19.2 以及 38.4 KBd 通信傳輸速率
• 通過6針螺釘端子接線
• 不需要外接輔助電源
• 通過模塊上的 LED 顯示狀態(tài)
PAC3200 MODBUS RTU通信擴(kuò)展模塊如下圖所示。
（1） 通信接線端子
（2） 安裝螺釘
（3） 通風(fēng)口
（4） LED
圖2:PAC3200 MODBUS RTU 通信模塊
1.2 SENTRON PAC3200 MODBUS RTU通信擴(kuò)展模塊的接線
SENTRON PAC3200 MODBUS RTU通信擴(kuò)展模塊的接線如下圖所示
圖3:PAC3200 MODBUS RTU 通信模塊的接線圖
1. 將電纜連接到端子排上相應(yīng)的螺栓端子。
2. 將電纜屏蔽層的一端連接到保護(hù)性接地PE。
3. 將信號(hào)公共端連接到保護(hù)性接地。 這樣也使得擴(kuò)展模塊接地。
4. 在*個(gè)和后一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)上，在號(hào)和負(fù)信號(hào)之間接入總線端接電阻器。 為
此，PAC RS485 擴(kuò)展模塊集成了一個(gè)120 Ohm 的總線端接電阻器。 如果需要其它
電阻值，請(qǐng)使用外部總線端接電阻器。 將它連接到*個(gè)和后一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)。
1.3 SENTRON PAC3200 MODBUS RTU通信的方式
1．SENTRON PAC3200設(shè)備支持的功能碼如下：
| FC | 功能碼 | 數(shù)據(jù)類型 | 訪問權(quán)限 | |
| 02 | 輸入的狀態(tài) | 位 | 輸入 | R |
| 03 | 輸出寄存器 | 寄存器 | 輸出 | R |
| 04 | 輸入寄存器 | 寄存器 | 輸入 | R |
| 06 | 單一輸出寄存器 | 寄存器 | 輸出 | RW |
| 10 | 多個(gè)輸出寄存器 | 寄存器 | － | RW |
| 2B | 設(shè)備識(shí)別 | － | － | R |
表1: SENTRON PAC3200設(shè)備支持的功能碼
R—可讀
RW—可讀寫
2．SENTRON PAC3200 MODBUS RTU 與S7-1200進(jìn)行通信
S7-1200 PLC可以通過功能代碼0x03 和0x04 訪問儀表PAC3200的被測(cè)量數(shù)據(jù)。
下表是一些PAC3200 被測(cè)量的數(shù)據(jù)。
表2: SENTRON PAC3200設(shè)備的一些被測(cè)量數(shù)據(jù)
2．西門子SENTRON PAC3200 儀表與S7-1200進(jìn)行通信的接線圖
下圖是SENTRON PAC3200儀表與S7-1200進(jìn)行MODBUS RTU 通信的接線圖。
圖4:S7-1200與PAC3200進(jìn)行MODBUS RTU 進(jìn)行通信的接線圖
3．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用MODBUS通信協(xié)議通過通信模塊CM1241 RS485來實(shí)現(xiàn)S7-1200與PAC3200儀表的通信。
本例使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0xB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0xB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0xA0 )
本例使用的PAC3200儀表硬件為：
1） PAC3200 （7KM2112-0BA00-3AA0）
2） MODBUS RTU 模塊 （7KM9300-0AB00-0AA0）
3） MODBUS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)
3．軟件需求
1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)
4．S7-1200 MODBUS RTU的通信方式
S7-1200作為MODBUS RTU主站的通信方式是由DATA_ADDR 和 MODE 參數(shù)來選擇 Modbus 功能類型的。
DATA_ADDR（從站的起始 Modbus 地址）： 要在 Modbus 從站訪問的數(shù)據(jù)的起始地址。MB_MASTER 使用 MODE 輸入而非功能代碼輸入。 MODE 和 Modbus 地址范圍一起確定實(shí)際 Modbus 消息使用的功能代碼。
下表列出了 MB_MASTER 參數(shù) MODE、Modbus 功能代碼和 Modbus 地址范圍之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
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不降速拼接和降速拼接并沒有本質(zhì)的區(qū)別：兩者采用的接紙動(dòng)作一樣，兩者只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制元件上有區(qū)別。接紙速度的提高勢(shì)必使紙圈的靜摩擦力同等上升。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過高會(huì)產(chǎn)生很大的靜摩擦力，該力會(huì)撕裂紙圈。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過低，拼接時(shí)的紙圈浪費(fèi)將增加。
為避免煩瑣，該項(xiàng)目放棄變頻器對(duì)接紙電機(jī)轉(zhuǎn)速的分段控制。為求出靜摩擦力和紙圈長(zhǎng)度兩者之間的優(yōu)控制，筆者對(duì)接紙電機(jī)上升時(shí)間采取優(yōu)篩選法。通過優(yōu)篩選法得到的電機(jī)上升時(shí)間大約為3.4s。考慮到生產(chǎn)情況及電磁閥等器件的時(shí)滯效應(yīng)，將這一時(shí)間進(jìn)一步放寬為3.5s?！ ?
3 程序設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，將所需實(shí)現(xiàn)的各主要功能編制成為S7-300的用戶功能塊（FC塊），在主程序循環(huán)模塊（組織塊OB1）調(diào)用這些已經(jīng)編制好的子程序。
程序設(shè)計(jì)分成硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面。在硬件方面針對(duì)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在軟件方面則按需要編制了速度計(jì)算模塊、報(bào)警和故障模塊、伺服電機(jī)執(zhí)行模塊、增塑劑執(zhí)行模塊、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊等FC塊和預(yù)設(shè)、保持系統(tǒng)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊DB塊?！ ?
(1) 硬件設(shè)計(jì)與組態(tài)
本系統(tǒng)在S7-300的硬件方面采用了1塊PS307 5A電源模塊，1塊CPU-315-2DP，4塊24V/0V SM321數(shù)字量輸入模塊，3塊24V/0.5A SM322數(shù)字量輸出模塊，1塊FM352-2高速計(jì)數(shù)模塊，2塊SM331模擬量輸入模塊，1塊SM332模擬量輸出模塊以及用于DP總線通訊的IM153-1通訊模塊1塊?！ ?
S7-300外圍設(shè)備為5個(gè)伺服電機(jī)的DP通訊端?！ ?
對(duì)上述硬件按要求進(jìn)行組態(tài)，分別占據(jù)Profibus-DP通訊端的2、3~7和9號(hào)站，具體硬件組態(tài)如圖3所示。
(2) 軟件設(shè)計(jì)
由于編制的用戶功能模塊很多，限于篇幅，在這里不能一一作出介紹。以下介紹幾個(gè)比較重要的用戶功能模塊?！ ?
數(shù)據(jù)塊組由一系列數(shù)據(jù)塊組成。這些數(shù)據(jù)塊除了一部分是S7-300程序FB（功能塊的一種）所要求的之外，其他的數(shù)據(jù)塊都是用戶自定義的。這是因?yàn)樯a(chǎn)機(jī)組的一些系統(tǒng)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)必須被預(yù)設(shè)或保存。由于S7-300內(nèi)部保持型M區(qū)的保存數(shù)量相對(duì)不足，例如：CPU315-2DP整個(gè)可使用的M區(qū)的容量?jī)H1024Bytes。同時(shí)，程序運(yùn)行所大量使用間參數(shù)也需要不可重復(fù)的地址空間，所以將大部分的數(shù)據(jù)（特別是在觸摸屏上顯示的參數(shù)）編制成保持型DB塊?！ ?
② 速度計(jì)算模塊(FC for Speed)
雖然機(jī)組的高生產(chǎn)能力為400m/min，但是在許多煙廠并不需要一直運(yùn)行在高速度下。該項(xiàng)目提供可從觸摸屏上選擇5檔不同的車速系統(tǒng)，本模塊就是將無序設(shè)定的參數(shù)按由大到小的方式降序排列，并在觸摸屏上以這種次序顯示出來。在程序內(nèi)部，本模塊會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)提供給伺服電機(jī)執(zhí)行模塊 ③ 伺服電機(jī)執(zhí)行模塊(FC for Servo-Motor)
在得到速度計(jì)算模塊和一些其他模塊（如開松輥參數(shù)模塊等）的數(shù)據(jù)后，伺服電機(jī)執(zhí)行模塊會(huì)向?qū)?yīng)的伺服控制塊發(fā)出指令和接收伺服電機(jī)狀態(tài)參數(shù)。指令包括伺服控制字、車速命令、快停命令、上升時(shí)間和下降時(shí)間等，狀態(tài)參數(shù)包括電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行速度等。這些指令和參數(shù)通過過程通道和參數(shù)通道兩種方式控制“一主三從"共計(jì)4個(gè)伺服電機(jī)?！ ?
④ 增塑劑執(zhí)行模塊(FC for Glyceride-Motor)
控制增塑劑的伺服電機(jī)是相對(duì)獨(dú)立于其他伺服電機(jī)，控制結(jié)構(gòu)類似于主電機(jī)。增塑劑執(zhí)行模塊通過內(nèi)部計(jì)算得到增塑劑伺服電機(jī)的運(yùn)行速度。同時(shí)，由于存在增塑劑軟件補(bǔ)償?shù)膯栴}，所以高速和低速運(yùn)行的參數(shù)為不同的兩組參數(shù)，程序按設(shè)置發(fā)送。這是這個(gè)模塊區(qū)別于伺服電機(jī)執(zhí)行模塊的地方?！?
⑤ 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊(FC for Statistics)
由于要在生產(chǎn)向工作人員提供實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀況，所以編制了這個(gè)功能塊，這樣就可以通過多次反復(fù)調(diào)用FC205來得到各班次的生產(chǎn)狀況。這樣節(jié)約了編程的時(shí)間和工作量，也同時(shí)減少了程序編寫出錯(cuò)的隱患。
整合
SIMATIC HMI 基礎(chǔ)面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個(gè)新控制器以及強(qiáng)大的集成工程組態(tài)兼容，可確保實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化開發(fā)、快速啟動(dòng)、監(jiān)控和等級(jí)的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動(dòng)化系統(tǒng)的效率水平。
用于可擴(kuò)展設(shè)計(jì)緊湊自動(dòng)化的模塊化概念。
SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、強(qiáng)大的集成技術(shù)功能和可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)。它實(shí)現(xiàn)了通信簡(jiǎn)便，有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并*一系列的獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)的 應(yīng)用需求。
在工程組態(tài)實(shí)現(xiàn)效率.
使用*集成的新工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 對(duì) SIMATIC S7-1200 進(jìn)行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設(shè)計(jì)理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計(jì)理念可以使您在工程組態(tài)實(shí)現(xiàn)效率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense"（智能感知）工具，能讓您的工程進(jìn)行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對(duì)未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗(yàn)，因此 SIMATIC STEP 7 的設(shè)計(jì)是以未來為導(dǎo)向的。
SIMATIC S7-1200 CPU
SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)有三種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 和 CPU 1214C。其的每一種模塊都可以進(jìn)行擴(kuò)展，以*您的系統(tǒng)需要。可在任何 CPU 的前方加入一個(gè)信號(hào)板，輕松擴(kuò)展數(shù)字或模擬量 I/O，同時(shí)不影響控制器的實(shí)際大小?？蓪⑿盘?hào)模塊連接至 CPU 的右側(cè)，進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量 I/O 容量。CPU 1212C 可連接 2 個(gè)信號(hào)模塊，CPU 1214C 可連接 8 個(gè)信號(hào)模塊。，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左側(cè)均可連接多達(dá) 3 個(gè)通訊模塊，便于實(shí)現(xiàn)端到端的串行通訊。
安裝簡(jiǎn)單方便
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都有內(nèi)置的卡扣，可簡(jiǎn)單方便地安裝在標(biāo)準(zhǔn)的 35 mm DIN 導(dǎo)軌上。這些內(nèi)置的卡扣也可以卡入到已擴(kuò)展的位置，當(dāng)需要安裝面板時(shí)，可提供安裝孔。SIMATIC S7-1200 硬件可以安裝在水平或豎直的位置，為您提供其它安裝選項(xiàng)。這些集成的功能在安裝過程為用戶提供了的靈活性，并使 SIMATIC S7-1200 為各種應(yīng)用提供了實(shí)用的解決方案。.節(jié)省空間的設(shè)計(jì)
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，以節(jié)省控制面板的空間。例如，經(jīng)過測(cè)量，CPU 1214C 的寬度僅為 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的寬度僅為 90 mm。結(jié)合通信模塊和信號(hào)模塊的較小占用空間，在安裝過程，該模塊化的緊湊系統(tǒng)節(jié)省了寶貴的空間，為您提供了效率和靈活性。
SIMATIC S7-1200
可擴(kuò)展的緊湊自動(dòng)化的模塊化概念
SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、強(qiáng)大的集成技術(shù)功能和可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)。它實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)便的通信、有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并能*一系列的獨(dú)立自動(dòng)化需求。
亮點(diǎn)
可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)
信號(hào)模塊：
的 CPU 多可連接八個(gè)信號(hào)模塊，以便支持其它數(shù)字量和模擬量 I/O。
信號(hào)板：
可將一個(gè)信號(hào)板連接至所有的 CPU，讓您通過在控制器上添加數(shù)字量或模擬量 I/O 來自定義 CPU，同時(shí)不影響其實(shí)際大小。SIMATIC S7-1200 提供的模塊化概念可讓您設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)，以*您應(yīng)用的需求。
內(nèi)存
為用戶程序和用戶數(shù)據(jù)之間的浮動(dòng)邊界提供多達(dá) 50 KB 的集成工作內(nèi)存。同時(shí)提供多達(dá) 2 MB 的集成加載內(nèi)存和 2 KB 的集成記憶內(nèi)存?？蛇x的 SIMATIC 存儲(chǔ)卡可輕松轉(zhuǎn)移程序供多個(gè) CPU 使用。該存儲(chǔ)卡也可用于存儲(chǔ)其它文件或更新控制器系統(tǒng)固件。
集成的 PROFINET 接口
集成的 PROFINET 接口用于進(jìn)行編程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，該接口支持使用開放以太網(wǎng)協(xié)議的第三方設(shè)備。該接口具有自動(dòng)糾錯(cuò)功能的 RJ45 連接器，并提供 10/100 兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。它支持多達(dá) 16 個(gè)以太網(wǎng)連接以及以下協(xié)議：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。
SIMATIC S7-1200 集成技術(shù)
SIMATIC S7-1200 具有用于進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量、閉環(huán)回路控制和運(yùn)動(dòng)控制的集成技術(shù)，是一個(gè)功能非常強(qiáng)大的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多種類型的自動(dòng)化任務(wù)。
用于速度、位置或占空比控制的高速輸出
SIMATIC S7-1200 控制器集成了兩個(gè)高速輸出，可用作脈沖序列輸出或調(diào)諧脈沖寬度的輸出。當(dāng)作為 PTO 進(jìn)行組態(tài)時(shí)，以高達(dá) 100 千赫的速度 提供50% 的占空比脈沖序列，用于控制步進(jìn)馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)器的開環(huán)回路速度和位置。使用其兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器在內(nèi)部提供對(duì)脈沖序列輸出的反饋。當(dāng)作為 PWM 輸出進(jìn)行組態(tài)時(shí)，將提供帶有可變占空比的固定周期數(shù)輸出，用于控制馬達(dá)的速度、閥門的位置或發(fā)熱組件的占空比。PLCopen 運(yùn)動(dòng)功能塊
SIMATIC S7-1200 支持控制步進(jìn)馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)器的開環(huán)回路速度和位置。使用軸技術(shù)對(duì)象和國(guó)際認(rèn)可的 PLCopen 運(yùn)動(dòng)功能塊，在工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic 可輕松組態(tài)該功能。除了“home"和“jog"功能，也支持移動(dòng)、相對(duì)移動(dòng)和速度移動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)調(diào)試控制面板
工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic 隨附的驅(qū)動(dòng)調(diào)試控制面板，簡(jiǎn)化了步進(jìn)馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)器的啟動(dòng)和調(diào)試操作。
它提供了單個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，以及在線診斷信息。
用于閉環(huán)回路控制的 PID 功能
SIMATIC S7-1200 多可支持 16 個(gè) PID 控制回路，用于簡(jiǎn)單的過程控制應(yīng)用。借助 PID 控制器技術(shù)對(duì)象和工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic 提供的支持編輯器，可輕松組態(tài)這些控制回路。另外，SIMATIC S7-1200 支持 PID 自動(dòng)調(diào)整功能，可自動(dòng)為節(jié)省時(shí)間、積分時(shí)間和微分時(shí)間計(jì)算調(diào)整值。
PID 調(diào)試控制面板
SIMATIC STEP 7 Basic 隨附的 PID 調(diào)試控制面板，簡(jiǎn)化了回路調(diào)整過程。它為單個(gè)控制回路提供了自動(dòng)調(diào)整和手動(dòng)控制功能，同時(shí)為調(diào)整過程提供了圖形化的趨勢(shì)視圖。
