6ES7221-1BH32-0XB0

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SIMATIC S7-1200，数字输入 SM 1221，16数字输入，24V DC， 灌电流/拉电流

西门子S7-1200系列PLC

SIMATIC S7-1200 具有集成 PROFINET 接口,强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性等特点,为各种工艺任务提供了简单的通信和SIMATIC S7-1200 小型可编程控制器充分满足于中小型自动化的系统需求。在研发过程中充分考虑了系统,控制器,人机界面和软件的无缝整合和协调的需求。SIMATIC S7-1200 系列的问世,标志着西门子在原有产品系列基础上拓展了产品版图,代表了未来小型可编程控制器的发展方向,西门子也将一如既往开拓创新,自动化潮流。有效的解决方案,尤其满足多种应用中完全不同的自动化需求。



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(SIEMENS)上海非俗工控自动化设备有限公司（西门子分销商）

颜家钊（销售工程师）185 7050 2115 （24小时服务热线）

公司常年备货，以诚信为公司的经营理念，以品质来取得客户的认可，假一罚十，欢迎广大客户来电洽谈。

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西门子S7-1200 紧凑型PLC在当前的市场中有着广泛的应用，作为经常与SINAMICS G120系列变频器共同使用的PLC，其USS通信协议的使用一直在市场上有着非常广泛的应用。本文将主要介绍如何使用USS通信协议来实现S7-1200与G120变频器的通信。

1．控制系统原理和接线图

下图是本例中所使用的原理和接线图。


图1:控制系统原理和接线图


2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与G120变频器的通信。

本例中使用的PLC硬件为：
1）PM1207电源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模拟器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

本例中使用的G120变频器硬件为：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)


3．软件需求

1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)


4．组态

我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和G120变频器的USS通信。

4. 1 PLC 硬件组态

在Step7 Basic V10.5中建立一个项目，如图1所示。


图2： 新建S7 1200项目

在硬件配置中，添加CPU1214C和通信模块CM1241 RS485模块，如图2所示。



图3： S7 1200硬件配置

在CPU的属性中，设置以太网的IP地址，建立PG与PLC的连接，如下图所示。


图4： S7 1200 IP地址的设置

4. 2 G120参数设置

变频器的参数设置如下表所示。



序号 功能 参数 设定值
1 工厂设置复位 P0010 30
2 工厂设置复位 P970 1
3 快速启动设置 P0010 1
4 电机额定电压 P0304 380V
5 电机额定功率 P0307 5.5KW
6 电机额定频率 P0310 50Hz
7 电机额定转速 P0311 1350r/min
8 USS命令源 P0700 5
9 频率设定源 P01000 5
10 小电机频率 P1080 0.0Hz
11 大电机频率 P1081 50.0Hz
12 启动斜坡时间 P1120 10.0S
13 延迟斜坡时间 P1121 10.0S
14 结束快速启动设置 P3900 1
15 激活模式 P0003 3
16 参考频率 P2000 50.0Hz
17 USS数据传输速度 P2010 9
18 USS从站地址 P2011 1
19 USS PZD长度 P2012 2
20 USS PKW长度 P2013 4
21 通信监控 P2014 0
22 在E2PROM 保存数据 P0971 1
23 激活模式 P0003 3
24 激活参数模式 P0010 30
25 从G120中传输参数到BOP P0802 1


表1 ：G120变频器的参数设置

注意：表1中的17，18，19，20 这四项参数值的设置使PLC的参数值与变频器的参数值相一致。而19，20这两个参数值设置成如表1中的值，否则有可能变频器与S7-1200通信有如下问题：可能不能读出从变频器反馈回来的参数值。


5．USS通信原理与编程的实现

5. 1 S7 1200 PLC与G120 通过USS通信的基本原理

S7 1200提供了的USS库进行USS通信，如下图所示：



图5： S7 1200 的USS库

USS_DRV 功能块是S7-1200 USS通信的主体功能块，接受变频器的信息和控制变频器的指令都是通过这个功能快来完成的。在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
USS_PORT功能块是S7-1200与变频器USS通信的接口,主要设置通信的接口参数。可在主OB或中断OB中调用。
USS_RPM功能块是通过USS通信读取变频器的参数。在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。
USS_WPM功能块是通过USS通信设置变频器的参数。在主 OB中调用，不能在循环中断OB中调用。

这些功能块与变频器之间的控制关系如下图所示：


图6： USS 通信功能块与变频器的控制关系

USS_DRV功能块通过USS_DRV_DB数据块实现与USS_PORT功能块的数据接收与传送，而USS_PORT功能块是S7-1200 PLC CM1241 RS485模块与变频器之间的通信接口。USS_RPM功能块和USS_WPM功能块与变频器的通信与USS_DRV功能块的通信方式是相同的。

每个S7-1200 CPU多可带3个通信模块，而每个CM1241 RS485通信模块多支持16个变频器。因此用户在一个S7-1200 CPU中多可建立3个USS网络，而每个USS网络多支持16个变频器，总共多支持48个USS变频器。

5. 2 S7 1200 PLC进行USS通信的编程

1．USS通信接口参数功能块的编程
USS通信接口参数功能块的编程如下图所示。


图7： USS通信接口参数功能块的编程

USS_PORT功能块用来处理USS网络上的通信，它是S71200 CPU与变频器的通信借口。每个CM1241 RS485模块有且有一个USS_PORT功能块。

PORT：指的是通过哪个通信模块进行USS通信。
BAUD：指的是和变频器进行通行的速率。 变频器的参数P2010种进行设置。
USS_DB：指的是和变频器通信时的USS数据块。每个通信模块多可以有16个USS数据块，每个CPU多可以有48个USS数据块，具体的通信情况要和现场实际情况相联系。每个变频器与S7-1200进行通信的数据块是的。
ERROR：输出错误。
STATUS：扫描或初始化的状态。
S7-1200 PLC与变频器的通信是与它本身的扫描周期不同步的，在完成一次与变频器的通信事件之前，S7-1200通常完成了多个扫描。
USS_PORT通信的时间间隔是S7-1200与变频器通信所需要的时间，不同的通信波特率对应的不同的USS_PORT通信间隔时间。下图列出了不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间。


图8：不同的波特率对应的USS_PORT小通信间隔时间

USS_PORT在发生通信错误时，通常进行3次尝试来完成通信事件，那么S7-1200与变频器通信的时间就是USS_PORT发生通信超时的时间间隔。例如：如果通信波特率是57600，那么USS_PORT与变频器通信的时间间隔应当大于小的调用时间间隔，即大于36.1Ms而小于109Ms。S7-1200 USS 协议库默认的通信错误超时尝试次数是2次。
基于以上的USS_PORT通信时间的处理，我们建议在循环中断OB块中调用USS_PORT通信功能块。在建立循环中断OB块时，我们可以设置循环中断OB块的扫描时间，以满足通信的要求。循环中断OB块的扫描时间的设置如下图所示：


图9：循环中断OB块的扫描时间的设置

2．USS_DRV功能块的编程
USS_DRV功能块的编程如下图所示。


图10： USS_DRV功能块的编程

USS_DRV功能块用来与变频器进行交换数据，从而读取变频器的状态以及控制变频器的运行。每个变频器使用的一个USS_DRV功能块，但是同一个CM1241 RS485模块的USS网络的所有变频器（多16个）都使用同一个USS_DRV_DB。

USS_DRV_DB：变频器进行USS通信的数据块。
RUN： DB块的变频器启动指令。
OFF2： 紧急停止，自由停车。 该位为0时停车。
OFF3： 快速停车，带制动停车。 该位为0时停车。
F_ACK： 变频器故障确认。
DIR ： 变频器控制电机的转向。
SPEED_SP： 变频器的速度设定值。

ERROR： 程序输出错误。
RUN_EN： 变频器运行状态指示。
D_DIR： 变频器运行方向状态指示。
INHIBIT： 变频器是否被禁止的状态指示。
FAULT： 变频器故障。
SPEED： 变频器的反馈的实际速度值。

DRIVE： 变频器的USS站地址。变频器参数P2011设置。
PZD_LEN： 变频器的循环过程字。 变频器参数P2012设置。

注意：变频器的PKW的长度在这里是特殊需要注意的，在使用USS通信时是4，如果改成3或者127都将不能读取反馈回来的过程值。

图11：USS_RPM功能块的编程

USS_RPM功能块用于通过USS通信从变频器读取参数。

REQ： 读取参数请求。
DRIVE： 变频器的USS站地址。
PARAM： 变频器的参数代码。
INDEX： 变频器的参数索引代码
USS_DB： 变频器进行USS通信的数据块。

DONE： 读取参数完成。
ERROR： 读取参数错误。
STATUS： 读取参数状态代码。
VALUE： 所读取的参数的值。

注意：进行读取参数功能块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。如果需要设置变量读取参数时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。

USS_WPM功能块的编程如下图所示。


图12：USS_WPM功能块的编程

USS_WPM 功能块用于通过USS通信设置变频器的参数。
REQ： 读取参数请求。
DRIVE： 变频器的USS站地址。
PARAM： 变频器的参数代码。
INDEX： 变频器的参数索引代码。
EEPROM：把参数存储到变频器的EEPROM。
VALUE： 设置参数的值。
USS_DB： 变频器进行USS通信的数据块。

DONE： 读取参数完成。
ERROR： 读取参数错误状态。
STATUS： 读取参数状态代码。

注意：对写入参数功能块编程时，各个数据的数据类型一定要正确对应。如果需要设置变量进行写入参数值时，注意该参数变量的初始值不能为0，否则容易产生通信错误。

​


S7-1200系列主机型号：

1211C型CPU：6ES7211-1BE31-0XB0（继电器）；6ES7211-1AE31-0XB0（晶体管）

6ES7211-1HE31-0XB0（继电器）

1212C型CPU：6ES7212-1BE31-0XB0（继电器）；6ES7212-1AE31-0XB0（晶体管）

6ES7212-1HE31-0XB0（继电器）

1214C型CPU：6ES7214-1BG31-0XB0（继电器）；6ES7214-1AG31-0XB0（晶体管）

6ES7214-1HG31-0XB0（继电器）

1215C型CPU：6ES7215-1BG31-0XB0（继电器）；6ES7215-1AG31-0XB0（晶体管）

6ES7215-1HG31-0XB0（继电器）

标配:

1以太网口2路模拟量输入（电压型）

4轴100kHz脉冲输出(晶体管型)

1215C型带2路模拟量输出（电压型）



S7-1200系列可用扩展型号：

数字量：

6ES7221-1BF30-0XB0（8点输入）；6ES7221-1BH30-0XB0（16点输）

6ES7222-1XF30-0XB0（8个切换继电器）；6ES7222-1HF30-0XB0（8点继电器输出）

6ES7222-1BF30-0XB0（8点晶体管输出）；6ES7222-1HH30-0XB0（16点继电器输出）

6ES7222-1BH30-0XB0（16点晶体管输出）；6ES7223-1PH30-0XB0（8点输入/8点继电器输出）

6ES7223-1BH30-0XB0（8点输入/8点晶体管输出）：

6ES7223-1PL30-0XB0（16点输入/16点继电器输出）

6ES7223-1BL30-0XB0（16点输入/16点晶体管输出）

6ES7223-1QH30-0XB0（8点输入（AC）/8点继电器输出）

模拟量：

6ES7231-4HD30-0XB0（4路模拟量输入）；6ES7231-4HF30-0XB0（8路模拟量输入）

6ES7232-4HB30-0XB0（2路模拟量输出）；6ES7232-4HD30-0XB0（4路模拟量输出）

6ES7234-4HE30-0XB0（4路模拟量输入/2路模拟量输出）

6ES7231-5ND30-0XB0（4路热电阻温度输入）；6ES7231-5PD30-0XB0（4路热电阻温度输入）

6ES7231-5QD30-0XB0（4路热电偶温度输入）；6ES7231-5PF30-0XB0（8路热电阻温度输入）

6ES7231-5QF30-0XB0（8路热电偶温度输入）

信号板数字量：

6ES7221-3BD30-0XB0（DC 200kHz，4点输入）；6ES7221-3AD30-0XB0（DC 200kHz，4点输入）

6ES7223-0BD30-0XB0（2点输入/2点输出）

6ES7222-1BD30-0XB0（DC 200kHz，4点输出，0.1A）

6ES7222-1AD30-0XB0（DC 200kHz，4点输出，0.1A）

6ES7223-3BD30-0XB0（2点24V输入/2点24V输出，0.1A）

6ES7223-3AD30-0XB0（2点5V输入/2点5V输出，0.1A）

信号板模拟量：

6ES7231-4HA30-0XB0（1路模拟量输入）；6ES7232-4HA30-0XB0（1路模拟量输出）

6ES7231-5PA30-0XB0（1路热电阻温度输入）；6ES7231-5QA30-0XB0（1路热电偶温度输入）

通讯板：

6ES7241-1CH31-0XB0（RS485/422）；6ES7241-1AH30-0XB0（RS232）

6ES7241-1CH30-1XB0（RS485）

通讯模块：

6GK7243-5DX30-0XE0（Profibus-DP主站模块）

6GK7242-5DX30-0XE0（Profibus-DP从站模块）；6GK7242-7KX30-0XE0（GPRS模块）

TS模块：

6ES7972-0EB00-0XA0（TS Adapter IE Basic）；6ES7972-0MM00-0XA0（TS Module Modem）

6ES7972-0MD00-0XA0（TS Module ISDN）；6ES7972-0MS00-0XA0（TS Module RS232）

模拟器：

6ES7274 1XH30 0XA0（1214C模拟器（14位）

6ES7274 1XF30 0XA0（1211C/1212C模拟器（8位））

存储卡：

6ES7954-8LB01-0AA0（SIMATIC MC 2MB）；6ES7954-8LE01-0AA0（SIMATIC MC 12MB）

6ES7954-8LF01-0AA0（SIMATIC MC 24MB）

其他：

6EP1332-1SH71（PM 1207，DC24V，2.5 CPU电源）

6ES7290-6AA30-0XA0（I/O扩展电缆，2米）；6ES7297-0AX30-0XA0（S7-1200电池板）

6ES7298-2DS23-0XA0（SIMATIC/SINAMICS V60接线电缆）

6GK7277-1AA10-0AA0（CSM 1277以太网交换机，4端口）



西门子中国总代理商 西门子PLC代理商 西门子中国代理商 西门子代理商 西门子变频器代理商 西门子模块代理商

承诺一：1、全新原装进口

承诺二：2、安全准时发货

承诺三：3、售后服务质量

流程一：1、客户确认所需采购产品型号

流程二：2、我方会根据询价单型号查询价格以及交货期，拟一份详细正规报价单

流程三：3，客户收到报价单并确认型号无误后订购产品

流程四：4、报价单负责人根据客户提供型号以及数量拟份销售合同

流程五：5、客户收到合同查阅同意后盖章回传并按照合同销售额汇款到公司账号

流程六：6、我公司财务查到款后，业务员安排发货并通知客户跟踪运单