西门子地下电缆6XV1830-3EH10 西门子地下电缆6XV1830-3EH10 西门子地下电缆6XV1830-3EH10

               ；陈工

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1. 概述
         通常情况下，要实现HMI设备与V20变频器的通讯，需要一个支持USS通讯或MODBUS通讯的PLC，比如S7-200系列PLC。其通讯电缆连接如图1所示。PLC的一个通讯端口与触摸屏连接，可以采用PPI协议通讯。PLC的另一个通讯端口与V20的RS485通讯端口连接，采用MODBUS协议通讯，PLC上编写MODBUS主站程序，V20为从站。

图1 触摸屏通过PLC与V20变频器通讯

         如果只需要对V2O变频器做简单的运行控制和变量监视，那么上述配置中PLC的作用仅为数据中转。这种情况下，触摸屏直接和V20变频器通讯，不仅能够实现监控功能，而且可以少用一个PLC，节省成本。采用西门子的SMART LINE系列触摸屏能够实现与V20变频器直接通讯的功能。通讯电缆连接如图2所示。SMART LINE触摸屏作为MODBUS主站，V20为从站。

图2 触摸屏直接与V20变频器通讯

2. 硬件设备及其安装
        下面用一个实例来介绍Smart Line触摸屏与一台V20变频器通过MODBUS通讯的实现方法。该例子中用到的主要硬件设备如表1所示，触摸屏组态软件为WinCC Flexible 2008 SP4 China。

表1 示例主要硬件设备

         硬件安装步骤如下：
1）将变频器、电机、触摸屏固定在安装工位上。
2）连接变频器到电机的动力电缆和接地电缆。
3）连接供电电源到变频器的动力电缆和接地电缆。
4）连接变频器和触摸屏的RS485通讯电缆。触摸屏RS485的9针接口与 V20端子对应关系：3对应P+，8对应N-。
5）连接24V直流电源的交流进线电缆和到触摸屏的直流供电电缆。

3. V20变频器参数设置
        V20变频器要采用MODBUS通讯，可以做如下设置：
1）变频器恢复出厂参数：
P0010=30
P0970=21
2）变频器快速调试，选择Cn011-MODBUS通讯连接宏：
a)设置电网频率和功率单位
b)输入电机铭牌参数
c)选择连接宏Cn011-MODBUS通讯
d)选择应用宏AP000
Cn011连接宏对应参数如表2所示。

表2 Cn011对应参数设置

3）修改MODBUS通讯参数，其它参数为Cn011连接宏默认参数：
P2014[0]=0 不监控报文间隔时间，否则可能会报F72故障
P2021[0]=3 MODBUS设备地址为3（与触摸屏组态软件中设置的从站地址*）

4. 触摸屏组态
        在WinCC Flexible 2008 SP4 China软件中组态Smart 1000 IE触摸屏。详细步骤如下：
1）创建项目。
        创建一个空项目，如图3所示。

图3 创建空项目

        选择触摸屏设备为Smart 1000 IE，如图4所示。

图4 选择Smart 1000 IE触摸屏

2）设置连接。
        在连接画面中新建一个连接，相关参数设置如下：
通讯驱动程序：Modicon MODBUS
类型：RS485
波特率：9600
奇偶校验：偶
数据位：8
停止位：1
组帧：RTU Standard
CPU类型：984
从站地址：3
        连接设置如图5所示。

图5 连接设置

3）添加变量。
        添加与变频器监控相关的10个变量，如表3所示。

表3 变量列表

        变量地址参照V20变频器操作手册，添加完成后的变量画面如图6所示。

图6 添加变量

         速度设定值变量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速，此处采用变量的线性转换属性，将-16384对应-1500，+16384对应+1500，如图7所示。再采用变量的限制值属性，将变量的输入值限制在-1600和+1600之间，如果超出该限制值的范围，则输入不起作用。如图8所示。

图7 速度设定值变量线性转换

图8 速度设定值变量限制值

        速度反馈值变量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速，此处也采用变量的线性转换属性，将-16384对应-1500，+16384对应+1500，如图9所示。注意，图9和图7所示的线性转换是*的。

图9 速度反馈值变量线性转换

4）添加画面。
        项目生成时已经有一个模板和一个画面，此例仅用到一个画面。修改画面的名字为V20_Monitor，如图10所示。

图10 编辑之前的画面V20_Monitor

5）编辑模板。
        模板中的对象在选择使用模板的画面中会显示出来，此处把西门子的LOGO和退出Runtime的按钮放置在模板中，如图11所示。

图11 编辑模板

         然后在按钮的事件属性中添加函数。在按钮STOP RT事件属性的单击事件下添加StopRuntime函数，如图12所示。

图12 退出运行画面按钮事件设置

6）编辑画面。
        在V20_Monitor画面中放置IO域、文本域、按钮、棒图、圆形等对象。在文本域中输入相应的文本，设置字号、颜色等，将相关对象分类排列整齐，完成后的V20_Monitor画面如图13所示。

SIEMENS西门子6GK1161-3AA01
图13编辑完成的画面V20_Monitor

        给10个IO域分别连接10个变量。

        其中控制字1和状态字1采用16进制显示，控制字1类型模式为输入/输出，状态字1类型模式为输出，如图14所示。

图14 控制字1对应IO域常规设置

         转速设定、实际转速、输出电压、直流电压采用带符号整数显示，转速设定类型模式为输入/输出，其它三个变量类型模式为输出，如图15所示。

图15 实际转速对应IO域常规设置

         输出频率、输出电流、输出转矩、输出功率采用带符号整数显示，并移动小数点2位，类型模式为输出，如图16所示。此处移动小数点2位的作用是将通讯接收到的值除以100并显示在触摸屏上，这样做的理由是V20变频器在发送这些值时将实际值乘了100。

图16 输出电流对应IO域常规设置

         除了用IO域来显示实际转速的数值外，还采用棒图这种图形化的形式来显示实际转速，编辑完成的棒图外观如图17所示。

图17 编辑完成的棒图外观

         设置棒图的常规属性，其中连接变量为Feedback，zui大值设为2000，zui小值设为-2000，如图18所示。

图18 棒图常规属性设置

         设置棒图的外观，如图19所示。

图19 棒图外观属性设置

         设置棒图刻度，如图20所示。

图20 棒图刻度属性设置

          运行指示灯用来指示变频器是否处于运行状态，连接变量为StsWord1的第2位，运行时显示绿色，非运行时显示白色。其外观动画设置如图21所示。

图21 运行指示及其外观动画设置

         反转指示灯用来指示变频器是否处于反转状态，连接变量为StsWord1的第14位，反转时显示绿色，非反转时显示白色。其外观动画设置如图22所示。

图22 反转指示及其外观动画设置

         故障指示灯用来指示变频器是否处于故障状态，连接变量为StsWord1的第3位，故障时显示红色，非故障时显示绿色。其外观动画设置如图23所示。

图23 故障指示及其外观动画设置

         接着设置4个按钮的功能，此处在按钮的单击事件下添加不同的函数来实现不同的功能。
启动按钮：添加SetValue函数，变量为CtrlWord1，值为1150（16进制047E）。再添加SetBitInTag函数，变量仍为CtrlWord1，位为0，如图24所示。每次按下启动按钮，触摸屏将先发送047E，再发送047F给V20变频器，实现启动功能。

图24 启动按钮事件设置

          停止按钮：添加ResetBitInTag函数，变量为CtrlWord1，位为0，如图25所示。每次按下停止按钮，控制字1的第0位将被复位为0，触摸屏将发送047E给V20变频器，实现OFF1停车功能。

图25 停止按钮事件设置

        反向按钮：添加InvertBitInTag函数，变量为CtrlWord1，位为11，如图26所示。每次按下反向按钮，控制字1的第11位将做非运算，触摸屏将相应的正转或反转指令发送给V20变频器，实现转向反向功能。

图26 反向按钮事件设置

         故障确认按钮：添加SetBitInTag函数，变量为CtrlWord1，位为7。再添加ResetBitInTag函数，变量仍为CtrlWord1，位为7，如图27所示。每次按下故障确认按钮，触摸屏将先发送1状态的故障确认位，再发送0状态的故障确认位给V20变频器，给故障确认位一个上升沿，实现故障确认功能。

图27 故障确认按钮事件设置

5. 系统运行效果
        完成上述步骤之后，下载组态程序至触摸屏中。实际运行效果证明：SMART LINE触摸屏与V20变频器通讯正常，触摸屏可以通过四个按钮控制变频器运行、停止、反向以及故障确认；变频器相关变量和状态可以在触摸屏上正确显示。变频器运行时触摸屏显示画面如图28所示。

图28 变频器运行时触摸屏显示画面

Area of application

使用 CP 1613 A2，可以连接到工业以太网（10/100Mbit/s）、SIMATIC 编程器/工控机以及代有 PCI 插槽的工控机。

Design

将模块 CP 1613 A2（PCI 卡，带有 32 位微处理器；33 MHz/66 MHz；3.3 V/5 V 通用键）直接插入到 SIMATIC 编程器/PC 或 PC 中，该模块需要一个较短的 PCI 插槽。它可以在 64 位的PCI-X 插槽中运行（PCI 2.2 和 PCI-X 兼容）。

端口：

• 15 针 Sub-D 接头，用于 ITP
• RJ45 插口，用于双绞线
• 启动时接口的自动识别和选择（ITP 或 RJ45）

可连接模板，例如

• 在使用 ITP 时，通过 ITP 标准电缆 9/15 连接到 OSM/ESM
• 在使用 TP 时，通过长达 10 米的 TP 电缆或长达 100 米的 FastConnect 系统（IE FC RJ45 插头和 FC 电缆）连接到 SCALANCE X 或 SCALANCE S

Functions

用户接口

OPC 接口

各自的软件包中包含 OPC 服务器，可以用作S7 通讯和开放式通讯协议的标准编程接口，将自动化技术应用程序连接到 OPC Windows 应用程序中（Office、HMI 系统等）。

通过C语言库的编程接口

S7通信、PG/OP通信、开放式通信以及现有应用程序的TF协议的编程接口作为动态链接库实现(DLL)。

您可在 SIMATIC NET CD 产品的 Readme 文件中找到已发布的编译器，为http://www.siemens。。ｃｏｍ/automation/csi/net。

编程器/OP通信软件

采用该软件，也可以配合 STEP 7 工程软件，通过工业以太网对 S7 控制器进行编程。

它包含在所有 CP 1613 A2 的软件包中。

S7 通讯软件(HARDNET-IE S7 或 S7-REDCONNECT)

S7 接口允许编程器/PC 应用程序（如 WinCC）和用户程序访问 SIMATIC S7 系统组件。存取SIMATIC S7数据既方便又灵活。

S7 通信；

管理服务

• 连接管理
• 小型数据库
• 跟踪

数据传输服务

• 读/写变量
• BSEND/BRECEIVE

H-通信

若要与高可用性 S7-400H 系统进行冗余 S7 通信，可将 CP 1613/CP 1623/CP 1628 与 S7-REDConNECT 软件结合使用。

开放式通信 (SEND/RECEIVE) 软件

该接口用于以下通信：

• 编程器/PC和SIMATIC S5
• 编程器/PC和SIMATIC S7
• 编程器/PC和编程器/PC。

开放式通信(发送/接收)提供以下服务：

• 管理服务
• 连接建立服务
• 数据传输服务

这些功能是 HARDNET-IE S7 软件产品的组成部分。

运行模式

在模板上可自动处理zui高层 4 协议（传输）。

为此提供有 16 MB 的存储器，以支持大规模框架和可靠的通讯。

模板和主机之间的数据传输是以主站方式进行的。 亦即：CP 1613 A2 访问主机的物理 RAM。

1个 Windows NT 驱动器响应主系统和 CP1613 A2 之间的数据传输。工业以太网的传输率进行检测并自动切换（自动检测）。

IT 功能导致同 PC 的 Windows 软件相结合。

故障诊断

所有 MIB -2 对象都可使用 SNMP 读出。 这可使能要检索以太网接口的当前状态。

组态

• S7 通讯和开放式通讯使用 STEP 7 或 NCM PC 组态。
• 该 CP 1613 A2 软件包的供货范围包含一个组态工具。

Integration

使用 CP 1613 A2/CP 1623 和 S7-1613 的系统组态

带有 CP 1613 A2/CP 1623 和 S7-REDConNECT 的冗余网络结构示例

接口模板

6ES7151-1AA04-0AB0 标准型接口模块 IM151-1

6ES7151-1AB02-0AB0 ET 200S IM 151 光纤接口模板

6ES7151-1BA02-0AB0 高性能型接口模块 IM151-1 

6ES7151-1CA00-0AB0 基本型接口模块 IM151-1

6ES7151-7AB00-0AB0 ET 200S IM 151 带CPU 光纤接口模板

6ES7153-1AA03-0B0 DP分站接口模块IM153-1    6.6进

6ES7138-4HA00-0AB0 DP-主站模块（for CPU only)   

光纤附件

6GK1 901-0FB00-0AA0 单工连接器（100个）

6ES7 195-1BE00-0A0 插头适配器（50个）

电源模块

6ES7 138-4CA01-0AA0 PM-E DC 24V 用于电子模板

6ES7 138-4CB11-0AB0 PM-E  DC 24V 至 AC 120/230V 用于电子模板

6ES7 138-4CF02-0AB0 总线安全型电源管理模块PM-E；24V 直流

电子模块

开关量输入模块

6ES7 131-4BB01-0AA0 2路开关量输入  24VDC 标准        （5块）                                    

6ES7 131-4BB01-0AB0 2路开关量输入  24VDC 高性能      （5块）                               

6ES7 131-4BD01-0AA0 4路开关量输入  24VDC 标准        （5块）                      

6ES7 131-4BD01-0AB0 4路开关量输入  24VDC 高性能      （5块）                        

6ES7 131-4BD51-0AA0 4路开关量源输入  24VDC 标准      （5块）                      

6ES7 131-4CD00-0AB0 4路开关量输入 UC 24V...48V 带 LED SF (组故障)每包装5个

6ES7 131-4EB00-0AB0 2路开关量输入  120VAC            （5块）                                  

6ES7 131-4FB00-0AB0 2路开关量输入  230VAC            （5块）                                  

6ES7 131-4RD00-0AB0 4路开关量输入 DC 24V NAMUR 15 MM 宽，带LED SF ，每包装5个

开关量输出模板

6ES7 132-4BB01-0AA0 2路开关量输出 24VDC 0,5A   标准   （5块）                   

6ES7 132-4BB01-0AB0 2路开关量输出 24VDC 0,5A   高性能 （5块）

6ES7 132-4BD01-0AA0 4路开关量输出 24VDC 0,5A   标准   （5块）                   

6ES7 132-4BB31-0AA0 2路开关量输出 标准型 直流24V/2A，每包装5个

6ES7 132-4BB31-0AB0 2路高性能型开关量输出 直流24V/2A，每包装5个

6ES7 132-4BD32-0AA0 4路开关量输出 24VDC 2A     标准   （5块）                   

6ES7 132-4FB01-0AB0 2路开关量输出 交流120/230V，每包装5个

6ES7 132-4HB01-0AB0  2路继电器输出 24VDC/230VAC 5A     （5块）                   

6ES7 132-4HB10-0AB0 2路继电器输出 继电器直流24V-48V/5A，交流24V-230V/5A（5块）  

模拟量输入模板

6ES7 134-4FB01-0AB0 2路模拟量输入 电压信号     标准

6ES7 134-4FB51-0AB0 2路高速型模拟量输入 电压 +/-10V；模块周期时间： 1MS

6ES7 134-4LB02-0AB0 2路模拟量输入  电压信号  高性能 (16位)

6ES7 134-4GB01-0AB0 2路模拟量输入 电流信号     标准  2线制

6ES7 134-4GB51-0AB0 2路高速型模拟量输入  I-2线 4 - 20MA；模块周期时间： 1MS，

6ES7 134-4GB11-0AB0 2路模拟量输入  电流信号    标准  4线制

6ES7 134-4GB61-0AB0 2路高速型模拟量输入 I-4线 4 - 20MA；模块周期时间： 1MS

6ES7 134-4MB02-0AB0 2路模拟量输入  电流信号 高性能 (16位)  2线制

6ES7 134-4JB50-0AB0 2路模拟量输入 RTD热电阻信号

6ES7 134-4JB00-0AB0 2路模拟量输入 热电偶信号

6ES7 134-4NB01-0AB0 2路高性能型模拟量输入 热电偶信号，带内部温度补偿 

6ES7 134-4NB51-0AB0 2路高性能型模拟量输入 RTD热电阻信号， 带线电阻的内部补偿

模拟量输出模板

6ES7 135-4FB01-0AB0 2路模拟量输出 电压信号   标准

6ES7 135-4GB01-0AB0 2路模拟量输出 电流信号   标准

6ES7 135-4LB02-0AB0 2路模拟量输出  电压信号  高性能 (16位)

6ES7 135-4MB02-0AB0 2路模拟量输出  电留信号  高性能 (16位)

功能模板

6ES7 138-4DA04-0AB0 1个计数器24V/100KHZ 

6ES7 138-4DB03-0AB0 SSI  位置检测模板

6ES7 138-4DD00-0AB0 2 Pulse (pulse width modulation, timer)                              

6ES7 138-4DC00-0AB0 STEP1 步进电机模板

6ES7 138-4DF01-0AB0 1 SI 通讯模板(RS232  RS422  RS485  串行接口)                                   

6ES7 138-4DF11-0AB0 1个 SI 串行接口，单通道，RS232/422，485 MODBUS/USS

6ES7 138-4DL00-0AB0 1 POS-U 定位模板 带数字量输出 用于 5V/24V 增量编码器 

6ES7 138-4GA00-0AB0 4 个IQ-SENSE 直流24VC，每包装5个

端子模块

6ES7 193-4CC20-0AA0 TM-P15S23-A1 f. PM//2x3 电源模块螺钉型端子

6ES7 193-4CC30-0AA0 TM-P15C23-A1 f. PM/2x3 电源模块弹簧型端子

6ES7 193-4CD20-0AA0 TM-P15S23-A0 f. PM/2x3 电源模块螺钉型端子

6ES7 193-4CD30-0AA0 TM-P15C23-A0 f. PM/2x3 电源模块弹簧型端子

6ES7 193-4CE00-0AA0 TM-P15S22-01 f. PM/2x2 电源模块 螺钉型端子

6ES7 193-4CE10-0AA0 TM-P15C22-01 f. PM/2x2 电源模块弹簧型端子

6ES7 193-4CA20-0AA0  TM-E15S24-A1 f. EM/2x4 电子模块螺钉型端子  （5块）

6ES7 193-4CA30-0AA0 TM-E15C24-A1 f. EM/2x4 电子模块弹簧型端子  （5块）

6ES7 193-4CB20-0AA0 TM-E15S24-01 f. EM/2x4 电子模块螺钉型端子  （5块）   

6ES7 193-4CB30-0AA0 TM-E15C24-01 f. EM/2x4 电子模块弹簧型端子  （5块） 

6ES7 193-4CB00-0AA0 TM-E15S23-01 f. EM/2x3 电子模块螺钉型端子  （5块）   

6ES7 193-4CB10-0AA0 TM-E15C23-01 f. EM/2x3 电子模块弹簧型端子  （5块）

6ES7 193-4CA40-0AA0 TM-E15S26-A1 für EM/2x6 电子模块螺钉型端子 （5块）      

6ES7 193-4CA50-0AA0 TM-E15C26-A1 für EM/2x6 电子模块弹簧型端子 （5块） 

6ES7 193-4JA00-0AA0 SIMATIC DP，ET 200S备件终端模块 

附件

6ES7 193-4GA00-0AA0 终端模块TM-P和TM-E，电源导轨 3 x 10 MM,每包5个

6ES7 193-4GB00-0AA0 终端元件，用于绞线屏蔽与电源导轨的连接，每包5个

ET200M:

6ES7 153-1AA03-0B0 IM153-1接口模块

6ES7 153-2BA01-0B0 IM153-2接口模块高性能型(zui多连接8个模块)

6ES7 153-2BA02-0B0 IM153-3接口模块高性能型(zui多连接12个模块)

6ES7 153-2AR02-0A0 IM153冗余套件高性能型2个153－2和1个IM/IM总线模板

6ES7 153-2BB00-0B0 IM153-2光纤接口模块

6ES7 195-1GF30-0A0 有源总线模块的DIN导轨

6ES7 195-7HA00-0A0 有源总线模块BM PS/IM

6ES7 195-7HB00-0A0 有源总线模块BM 2 X 40

6ES7 195-7HC00-0A0 有源总线模块BM 1 X 80

6ES7 195-7HD10-0A0 有源IM/IM冗余总线模板高性能型

6ES7 193-0CD40-7XA0 TB8的屏蔽连接端子

6ES7 390-5AB00-0AA0 端子元件 2 x 2-6mm

6ES7 390-5BA00-0AA0 端子元件 1 x 3-8mm

6ES7 390-5CA00-0AA0 端子元件 1 x 6-13,5mm