S7-200SMART 和G120X/XA的MODBUS RTU通讯

以下信息适用范围：SINAMICS G120X/XA

S7-200SMART 和G120X/XA的MODBUS RTU通讯

S7-200SMART 与G120X/XA系列USS 版本的MODBUS 通讯，可以使用CPU 集成的 RS485 通信端口或加通信模块。

S7-200SMART和G120X/XA通讯实例请参考以下文档与视频：

1. 通信连接

G120X/XA变频器通过RS485线缆与PLC连接，使用标准的MODBUS RTU通信协议进行通讯，通过MODBUS RTU通讯，PLC给G120X/XA变频器发送指令可对变频器进行启停调频的操作。支持MODBUS RTU通讯的G120X/XA变频器的控制单元底部接口如图所示，分别是1号参考电位，2号RS485 P+，3号RS485N-以及4号屏蔽端子。具体接线如下图所示：

图1-1 S7-200 SMART SB CM01 信号板与 G120X/XA通讯接线

S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 通信端口（端口0）是与 RS485 兼容的9针 D 型连接器。

图1-2 S7-200 SMART CPU 集成 RS485 端口与 G120X/XA通讯接线

 G120X/XA与PLC通讯网络拓扑图，变频器的 RS485 连接器是具有短路保护和电位隔离的连接器。为了保证第一个节点和最后一个节点的通讯，必须连接总线终端电阻。总线终端电阻位于变频器正面盖板下的端子排旁边。

图1-3 PLC与G120X/XA通信接线图

2．通过MODBUS RTU通讯实现G120X/XA的启停调速

2.1 G120X/XA MODBUS RTU通讯常用寄存器说明如下表2-1所示：

表2-1 G120X/XA MODBUS RTU常用寄存器

2.2 G120X/XA参数设置

G120X/XA变频器通信相关参数设置如表2-2所示下

表2-2：G120X/XA变频器的相关参数

当使用G120X/XA变频器进行MODBUS RTU通信时，可直接设置预设置（宏）51一键完成参数设置，预设置（宏）51定义了G120X/XA变频器的控制方式为端子DI0启动，DI5进行故障应答，转速由MODBUS RTU进行控制，DO0表示故障状态，DO1表示运行状态，DO2表示运行就绪，DO3表示报警状态，AO0用于表示转速实际值，AO1用于表示电流实际值。其中MODBUS RTU协议的波特率为38400波特，站地址为1，奇偶校验为偶校验。具体的接线及参数设置如图2-1及表2-3所示。

图2-1 预设置（宏） 51 MODBUS RTU控制接线

表2-3 预设置（宏） 51 MODBUS RTU控制参数设置

若在使用过程中与预设置（宏）的功能有不同之处，可进行相应功能的参数调整。最常见的需求是需要使用MODBUS RTU通讯进行启停控制和转速设置，那我们可以先设置P15=51，选择预设置（宏）51，然后再将P840[0]设置为2090.0，将P844[0]设置为2090.1即可。

在具体的控制过程中经常使用的寄存器地址如表2-2所示，其中控制字为40100，常用的控制字有047E（运行准备），047F（正转启动），0C7F（反转启动），04FE（故障确认）。转速设定值为40101，0-4000H对应0-100%的P2000的转速设定。状态字为40110。转速实际值为40111，标定关系与转速设定值40101一致。

2.3 PLC编程

PLC编程如下：

西门子在 STEP 7-Micro/WIN SMART 中正式推出 Modbus RTU 主站协议库（西门子标准库指令）。

图 1. 西门子标准指令库（STEP 7-Micro/WIN SMART）

注意：
1. Modbus RTU 主站指令库的功能是通过在用户程序中调用预先编好的程序功能块实现的，该库对 CPU 集成的 RS 485 通讯口 和 CM 01 信号板有效。该指令库将设置通信口工作在自由口模式下。
2. Modbus RTU 主站指令库使用了一些用户中断功能，编其他程序时不能在用户程序中禁止中断。
3. Modbus RTU 主站指令库可以同时应用于CPU 集成的 RS 485 通讯口 和 CM01 信号板，此时集成的RS 485口使用Modbus RTU Master（v2.0）中指令，CM01信号板使用Modbus RTU Master2（v2.0）中指令，如果只有一个主站则不做区分。

使用 Modbus RTU 主站指令库，可以读写 Modbus RTU 从站的数字量、模拟量 I/O 以及保持寄存器。

库存储区分配：在编译程序之前，选择 “程序块” ->“ 库” 右键，选择“库存储区”。在点击 “建议地址” 选择V存储区的地址后点击 “OK”退出。

3.6 初始化Modbus Master端口：

EN 使能： 必须保证每一扫描周期都被使能（使用 SM0.0） 。

Mode 模式： 为 1 时，使能 Modbus 协议功能；为 0 时恢复为系统 PPI 协议 。

Baud 波特率： 支持的通讯波特率为4800，9600，19200 。

Parity 校验： 校验方式选择 （G120X/XA采用偶校验）

0＝无校验

1＝奇较验

2＝偶较验

Timeout 超时： 主站等待从站响应的时间，以毫秒为单位，典型的设置值为 1000 毫秒（1 秒），允许设置的范围为 1 - 32767。

注意： 这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。

Done 完成位： 初始化完成，此位会自动置1。

Error：初始化错误代码。

3.7 调用 Modbus RTU 主站读写功能块MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求：

3.7.1 写入控制字1和速度实际值：

EN 使能： 同一时刻只能有一个读写功能（即 MBUS_MSG）使能 。

注意：G120X/XA对于写指令同一时刻只运行对一个保持寄存器操作；

First 读写请求位： 每一个新的读写请求必须使用脉冲触发。

Slave 从站地址： 可选择的范围 1 - 247 。

RW 请求方式： 0 ＝ 读， 1 ＝ 写 。

Count 数据个数 通讯的数据个数（位或字的个数） 。

注意： Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字（是指每一个 MBUS_MSG 指令）。

DataPtr 数据指针：

1. 如果是读指令，读回的数据放到这个数据区中 ；

2. 如果是写指令，要写出的数据放到这个数据区中 。

Done 完成位：读写功能完成位 。

Error 错误代码： 只有在 Done 位为1时，错误代码才有效。

常用的控制字：

047E ：运行准备

047F ：正转启动

0C7F ：反转启动

04FE ：故障确认

3.7.2 读取状态字1和速度实际值：

3.7.3 读取斜坡上升时间P1120：

3.7.4 写入斜坡下降时间P1121

：

3.8 通过状态表控制和读取变频器的状态：

对于斜坡上升时间P1120，从寄存器列表中可以看到40322的寄存器的定标系数是100，读取过来的值为：VW1310=1000，所以参数P1120=1000/100=10。

4 Modbus错误代码：

Done 完成位：读写功能完成位

Error 错误代码： 只有在 Done 位为1时，错误代码才有效

详细信息请参考：

《G120X操作说明》

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109801512

《G120XA操作说明》

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109801515

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