西门子S7-200 SMART PLC与英威腾变频器Modbus通信

西门子S7-200 SMART PLC与英威腾变频器Modbus通信

摘要：

本文旨在介绍如何实现西门子S7-200 SMART PLC与英威腾变频器之间的Modbus通信。通过详细的步骤和示例代码，我们将展示如何配置PLC、编写程序以及调试通信过程。

引言：

在工业自动化领域，西门子S7-200 SMART PLC因其强大的功能和易用性而广受欢迎。同时，英威腾变频器作为一款性能稳定的驱动设备，也在众多应用中发挥着重要作用。Modbus通信协议作为一种业界标准的通讯方式，能够实现不同设备之间的数据交换。因此，建立西门子S7-200 SMART PLC与英威腾变频器之间的Modbus通信对于实现自动化控制具有重要意义。

一、硬件连接

首先，确保西门子S7-200 SMART PLC与英威腾变频器之间的物理连接正确。通常，这需要使用RS485通信接口和屏蔽双绞线进行连接。确保连接稳固且符合Modbus RTU标准。

二、PLC配置

在西门子TIA Portal软件中，打开或创建一个项目，并添加S7-200 SMART PLC。在PLC的硬件配置中，插入一个支持Modbus通信的通讯模块（如CM241或CM243）。配置模块的通信参数，包括波特率、数据位、停止位、奇偶校验等，以匹配英威腾变频器的通信设置。

三、变频器配置

根据英威腾变频器的手册，进入其通信参数设置菜单，配置Modbus RTU相关参数，如从站地址、波特率、数据格式等，以确保其与PLC的通信模块设置一致。

四、编程

在TIA Portal中，创建一个新的数据块（DB），用于存储与Modbus通信相关的变量。例如，可以定义以下变量：

- MB_Read_Request：用于存储读请求的数据；

- MB_Write_Request：用于存储写请求的数据；

- MB_Data_Response：用于存储从变频器读取的数据；

- MB_Error：用于指示通信错误。

接下来，编写Modbus通信的功能块（FB）或组织块（OB）。在这个程序块中，实现以下功能：

- 根据请求类型（读或写），构造Modbus请求报文；

- 通过通讯模块发送请求报文到变频器；

- 接收变频器返回的Modbus响应报文；

- 解析响应报文，提取所需的数据或确认写入成功；

- 检查通信过程中的错误，并处理异常情况。

五、测试与调试

下载并运行PLC程序。使用TIA Portal的在线诊断功能，监控通信过程，检查变量值是否符合预期。如果遇到问题，检查硬件连接、参数配置和程序逻辑，直至通信顺畅。

六、结论

通过上述步骤，我们可以成功地建立起西门子S7-200 SMART PLC与英威腾变频器之间的Modbus通信。这种通信方式不仅提高了系统的集成度，还为复杂的自动化控制提供了可能。在实际应用中，工程师可以根据具体的控制需求，扩展更多的通信功能和控制策略。

注意：本文提供的步骤和示例代码仅供参考，具体实施时可能需要根据实际硬件和软件版本进行调整。

西门子S7-1200用工艺对象控制英威腾伺服

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一、该项目PLC型号1212C AC/DC/RLY，英威腾伺服型号为DA200，程序使用博途V17编程。

二、项目组态

1．用工艺对象控制DA200时，需用标准报文3，对伺服参数进行设置。需要用到英威腾上位机软件INVT workshop v2.4.2.6。

2．在英威腾官网下载INVT workshop v2.4.2.6并安装。

3．打开INVT workshop v2.4.2.6软件，点击新建工程。

4．组态DA200，版本选择V2.68，依此点击下一步。

5．使用标准报文3时，伺服参数进行如下设置：

P0.03[控制模式选择] = 位置模式

P0.20[位置指令选择] = 点位模式

P4.10[上位机类型] = 总线输入

P4.79[PROFIdrive PZD 报文选择] = 标准报文3

注（更改完成时，需要点击回车键确定）具体内容如图所示：

6．参数设置完成后，需将驱动器重启，将参数写进驱动器中。

7．创建项目，选择“SIMATIC S7-1200”---“1212C AC/DC/RLY”----选择对应的订货号。

8．创建完成之后，需要在网络视图下组态1200的设备名称和IP地址。选中1200设备双击进入设置，点击“以太网地址”---选择“在项目中设置IP地址”，修改完成后组态名称。组态设备名称时不要勾选“自动生成PROFINET设备名称”，名称要自己填写，本项目中设备命名为1200。

9．添加英威腾伺服DA200。需要去英威腾官网下载DA200的GSD文件，下载完成后，将GSD文件添加到博途中；点击“选项”----“管理通用站描述文件（GSD）”---在源文件选择刚刚下载好的GSD文件，在下面窗口中选择要安装的GSD文件---点击“安装”。

10．在网络视图的右侧硬件目录中选择“其他现场设备－PROFINET IO－Drives－INVT---INVT Servo-----INVT Servo DA200 V1.0”模块拖动到网络视图

11．左键单击蓝色提示“未分配”，选择IO控制器“PLC_1.PROFINET接口_1”，完成与IO控制器的网络连接。

12．双击DA200，进入设置，点击“以太网地址”-----选择“在项目中设置IP地址”，本项目中IP地址设为“192.168.0.61”，修改完成后组态设备名称，组态设备名称时不要勾选“在项目中设置设备名称”本项目中的名称为“invt-sv-012”

13．在设备视图选择DA200将标准报文3添加到DA200子模块中。

14．添加工艺对象；

15．根据向导设置驱动器相关参数，点击“常规”，轴名称自定义，本项目中轴名称为英威腾;驱动器选项选择“PROFdrive”；位置单位可根据项目自行选择，本项目中位置单位选择“mm”仿真选择“不仿真”。

16．点击“驱动器”选项，“数据连接”选项选择“驱动器”在下方“驱动器”选项中选择所组态的驱动器“INVT-Servo-DA200.Drive_1”，注意不要勾选下方”运行时自动应用驱动值（在线），“最大转速”与“参考转速”根据伺服电机的铭牌设置。

17．点击“编码器”选项，选择“PROFINET/PROFBUS上的编码器”；“数据连接”选项选择“编码器”；“PROFdrive编码器”选择所组态的编码器“INVT-Servo-DA200.Drive_1_Encoder1”“编码器报文”选择“标准报文3”；下面的编码器类型选择“线性增量”；剩下的参数根据项目情况而设定。

18．选中“PLC_1”点击下载，下载完成后点击”工艺对象“----选择刚刚组态的轴-----点击调试，在调试窗口中，先将驱动器激活，然后点击启用，“命令”选项选择“点动”，然后点击“正转”和“反转”观察电机是否有动作。

19．编写程序，点击右侧菜单栏，点击“指令”-----“工艺”-----“Motion Control”里面是控制轴的指令。

20．示例：用“以预定义速度移动轴”指令控制轴的运动。

（1）在“指令”----“工艺”中添加“以预定义速度移动轴”、“启动\禁用轴”；

“启动\禁用轴”各引脚含义：

输入端：

①EN：该输入端是MC_Power指令的使能端，不是轴的使能端。

MC_Power 指令必须在程序里一直调用，并保证MC_Power指令在其他Motion Control指令的前面调用。

②Axis：轴名称

③Enable：轴使能端

Enable = 0： 根据组态的“StopMode”中断当前所有作业。停止并禁用轴。

Enable = 1：如果组态了轴的驱动信号，则Enable=1时将接通驱动器的电源。

④StartMode：轴启动模式

Enable = 0： 启用位置不受控的定位轴即速度控制模式。

Enable = 1：启用位置受控的定位轴即位置控制（默认）

注意： 1.使用带 PTO (Pulse Train Output) 驱动器的定位轴时忽略该参数。 2. 只有在信号检测（False 变为 True）期间才会评估 StartMode 参数。

⑤StopMode：轴停止模式

StopMode= 0：紧急停止

如果禁用轴的请求处于待决状态,则轴将以组态的急停减速度进行制动。轴在变为静止状态后被禁用。

StopMode=1：立即停止

如果禁用轴的请求处于待决状态，则会输出该设定值 0，并禁用轴。轴将根据驱动器中的组态进行制动，并转入停止状态。 对 对于通过 PTO (Pulse Train Output) 的驱动器连接：

禁用轴时，将根据基于频率的减速度，停止脉冲输出：

输出频率 ≥ 100 Hz

减速度：最长 30 ms

输出频率 < 100 Hz

减速度：30 ms；2 Hz 时，最长 1.5 s

StopMode=2：带有加速度变化率控制的紧急停止：

如果禁用轴的请求处于待决状态，则轴将以组态的急停减速度进行制动。如果激活了加速度变化率控制，会将已组态的加速度变化率考虑在内。轴在变为静止状态后被禁用。

输出端：

⑥ENO：使能输出

⑦Status：轴的使能状态

⑧Busy：标记MC_Power指令是否处于活动状态

⑨Error：标记MC_Power指令是否产生错误

⑩ErrorID：当MC_Power指令产生错误时，用ErrorID表示错误号。

⑪ErrorInfo：当MC_Power指令产生错误时，用ErrorInfo表示错误信息 。

（2）“以预定义速度移动轴”各引脚含义：

指令输入端： ①Velocity：轴的速度。 ②Direction：方向数值

Direction = 0：旋转方向取决于参数“Velocity”值的符号

Direction = 1：正方向旋转，忽略参数“Velocity”值的符号

Direction = 2：负方向旋转，忽略参数“Velocity”值的符号

③Current：

Current = 0：轴按照参数“Velocity”和“Direction”值运行

Current = 1：轴忽略参数“Velocity”和“Direction”值，轴以当前速度运行。

④PositionControlled：

PositionControlled= 0：非位置控制即运行在速度控制模式

PositionControlled= 1： 位置控制操作即运行在位置控制模式

『注意』 只要执行指令 MC_MoveVelocity 即应用该参数。之后，MC_Power 的设置再次适用。使用 PTO 轴时忽略该参数。

⑤InVelocity ：

InVelocity= 0：输出未达到速度设定值

InVelocity= 1： 输出已达到速度设定值

『注意』可以设定“Velocity”数值为0.0，触发指令后轴会以组态的减速度停止运行。相当于MC_Halt指令。

（3）点击“PLC_1”，将编写完成的程序下载到PLC中，点击“在线”----“监控程序”，将M0.3使能，使伺服使能，在给MD4一个数值，将M0.0使能，伺服达到所设定的数值。

（4）将MD4设为0时，伺服停止。

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