天拓分享：西门子plc S7-200 SMART与G120 变频器Modbus通讯详解
1、系统配置
1.1 软件
安装 step7 micro/win smart software(含 modbus协议库)的pc机，本例中使用的是step7 micro-win smart v2.0。
1.2 硬件
g120配备cu240e-2控制单元的变频器一台、异步电机一台、s7-200 smart plc 一台、标准drive-cliq电缆一根、双绞屏蔽电缆一根。本例中，使用的g120的控制单元cu240e-2固件版本v4.6。
注意：在使用microwin software创建项目之前，确认modbus库文件已经存在。
2、硬件接线 2.1 cu240e-2控制单元接口
cu240e-2控制单元端子排如图2-1，rs485接口在控制单元的底部，共有5个接线端子，其中从左到右，2号端子为rs485p，3号端子为rs485n，这两端子用于通信数据的发送和接收。
2.2 g120 与s7-200 smart接线
s7-200 smart作为modbus通信主站，其通信端口和变频器从站的接线如图 2-2。在通信网络的首、末端需要使用终端电阻。对于s7-200 smart，需要在通信端口端子 3和8之间连接一阻值为120欧姆的电阻。对于变频器，把通 信网络末端的cu240e-2终端电阻拨码开关拨到on位置即可；中间位置的 cu240e-2，终端电阻拨码开关必须拨到off位置。本例中，s7-200 smart使用cpu自带通信端口和变频器进行通信。
3、通信设置
3.1 设置通讯接口
本例程使用plc 以太网接口和 drive-cliq 电缆，设置通信接口。
第一步:双击“通信”，弹出“通信”设置窗口；
第二步：选择网络接口卡，设置为“icp/ip.auto.1”，系统会自动收索cpu。
3.2 建立pc和plc之间的连接
选择“网络接口”后自动搜索到cpu。
第一步：搜索到 cpu 后，选择搜索到的cpu，点击cpu的”ip地址”。
第二步：点击“ 确定 ” 按钮，完成网络连接。
4、变频器参数设置
4.1 变频器地址设置
变频器的modbus通信地址可以通过控制单元上的总线地址拨码开关进行设置。当地址拨码开关的位置都为off时，也可用过参数 p2021进行设置。（说明：改变地址后需重新上电后才能生效）
4.2 变频器参数设置
对变频器一些基本的通信参数进行设置，才可以进行modbus通信，如下表所示：
表4-2 变频器的参数设置
4.3 g120常用寄存器说明
g120变频器常用寄存器介绍，也是本例所使用的寄存器，如表4-3。要了解更多的 g120寄存器信息，请参见g120操作手册 。
表4-3 常用寄存器说明
5、plc编程
5.1 初始化程序
使用modbus协议的初始化模块mbus_ctrl，初始化s7-200 smart的cpu端口专用于modbus主站通信。
功能块说明：
注：此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚功能，未说 明的管脚功能，请参考 step7 micro-win smart v2.0软件的帮助文件。
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 ,此处设置 9600。parity 校验：校验方式选择 （g120采用偶校验）
0＝无校验
1＝奇较验
2＝偶较验
port端口：设置物理通信端口（0= cpu中集成的 rs-485，1= 可选 cm01信号板上的 rs-485或rs-232）。
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。
5.2 主站读写功能块
5.2.1 写控制字
功能块说明：
注：此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚功能，未说 明的管脚功能，请参考step7 micro-win smart v2.0软件的帮助文件。
en使能：同一时刻只能有一个读写功能（即 mbus_msg）使能。注意：g120对于写指令同一时刻只运行对一个保持寄存器操作；读指令同一时 刻最大允许操作125个保持寄存器。
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：
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，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
5.2.2 写速度设定值
5.2.3 读状态字和速度实际值
5.2.4 读取斜坡时间
5.2.5 写斜坡下降时间
6、分配库存储区
在编译程序之前，首先要为modbus库分配可用的全局v存储器地址。
第一步：选择 “程序块” ->“ 库” 右键，选择“库存储区”；
第二步：点击 “建议地址”， 选择 v存储器的地址；
第三步：点击 “确定”退出。
7、调试程序
程序编辑完成后，要调试程序。
第一步：点击“保存“，保存好编辑的程序；
第二步：点击“编译“，编译程序；
第三步：点击“下载“，把程序下载到plc的cpu当中；第四步：点击“运行“，启动程序。
8、监控状态表
通过监控状态表，可以修改过程数据和监控过程数据的变化状态。
控制字：vw100=16#047f 说明启动命令已经给了。
状态字：vw300=16#ef37 说明变频器的状态，参见 r0052。
主设定值：vw200=16#1000 说明速度设定值已经给了，16#0-4000对应转速 0-p2000的值。
速度实际值：vw302=16#1000 说明电机实际转速已经运行到 375rpm。斜坡上升时间：vw400=1000，从寄存器列表中可以看到 40322的寄存器的定 标系数是 100，所以参数 p1120=1000/100=10。
斜坡下降时间：vw402=2000，读的下降时间；vw500=2000，设定的下降时 间；vw402=vw500，说明写指令已经生效。从寄存器列表中可以看到 40323 的寄存器的定标系数是 100，所以参数 p1121=2000/100=20。
9、modbus错误代码
done完成位：modbus功能块的完成位，用于确定功能块的操作是否完成；
error 错误代码：只有在done位为1时，错误代码才有效。modbus错误代码及含义如表 9-1所示。
表9-1 modbus错误代码表
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1.1 软件
安装 step7 micro/win smart software(含 modbus协议库)的pc机，本例中使用的是step7 micro-win smart v2.0。
1.2 硬件
g120配备cu240e-2控制单元的变频器一台、异步电机一台、s7-200 smart plc 一台、标准drive-cliq电缆一根、双绞屏蔽电缆一根。本例中，使用的g120的控制单元cu240e-2固件版本v4.6。
注意：在使用microwin software创建项目之前，确认modbus库文件已经存在。
2、硬件接线 2.1 cu240e-2控制单元接口
cu240e-2控制单元端子排如图2-1，rs485接口在控制单元的底部，共有5个接线端子，其中从左到右，2号端子为rs485p，3号端子为rs485n，这两端子用于通信数据的发送和接收。
2.2 g120 与s7-200 smart接线
s7-200 smart作为modbus通信主站，其通信端口和变频器从站的接线如图 2-2。在通信网络的首、末端需要使用终端电阻。对于s7-200 smart，需要在通信端口端子 3和8之间连接一阻值为120欧姆的电阻。对于变频器，把通 信网络末端的cu240e-2终端电阻拨码开关拨到on位置即可；中间位置的 cu240e-2，终端电阻拨码开关必须拨到off位置。本例中，s7-200 smart使用cpu自带通信端口和变频器进行通信。
3、通信设置
3.1 设置通讯接口
本例程使用plc 以太网接口和 drive-cliq 电缆，设置通信接口。
第一步:双击“通信”，弹出“通信”设置窗口；
第二步：选择网络接口卡，设置为“icp/ip.auto.1”，系统会自动收索cpu。
3.2 建立pc和plc之间的连接
选择“网络接口”后自动搜索到cpu。
第一步：搜索到 cpu 后，选择搜索到的cpu，点击cpu的”ip地址”。
第二步：点击“ 确定 ” 按钮，完成网络连接。
4、变频器参数设置
4.1 变频器地址设置
变频器的modbus通信地址可以通过控制单元上的总线地址拨码开关进行设置。当地址拨码开关的位置都为off时，也可用过参数 p2021进行设置。（说明：改变地址后需重新上电后才能生效）
4.2 变频器参数设置
对变频器一些基本的通信参数进行设置，才可以进行modbus通信，如下表所示：
表4-2 变频器的参数设置
4.3 g120常用寄存器说明
g120变频器常用寄存器介绍，也是本例所使用的寄存器，如表4-3。要了解更多的 g120寄存器信息，请参见g120操作手册 。
表4-3 常用寄存器说明
5、plc编程
5.1 初始化程序
使用modbus协议的初始化模块mbus_ctrl，初始化s7-200 smart的cpu端口专用于modbus主站通信。
功能块说明：
注：此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚功能，未说 明的管脚功能，请参考 step7 micro-win smart v2.0软件的帮助文件。
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 ,此处设置 9600。parity 校验：校验方式选择 （g120采用偶校验）
0＝无校验
1＝奇较验
2＝偶较验
port端口：设置物理通信端口（0= cpu中集成的 rs-485，1= 可选 cm01信号板上的 rs-485或rs-232）。
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done完成位：初始化完成，此位会自动置1。
error：初始化错误代码。
5.2 主站读写功能块
5.2.1 写控制字
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注：此处以及下文的“功能块说明”仅介绍了功能块内的主要管脚功能，未说 明的管脚功能，请参考step7 micro-win smart v2.0软件的帮助文件。
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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，写出的数据放到这个数据区中 。
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error错误代码：只有在 done位为1时，错误代码才有效。
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5.2.4 读取斜坡时间
5.2.5 写斜坡下降时间
6、分配库存储区
在编译程序之前，首先要为modbus库分配可用的全局v存储器地址。
第一步：选择 “程序块” ->“ 库” 右键，选择“库存储区”；
第二步：点击 “建议地址”， 选择 v存储器的地址；
第三步：点击 “确定”退出。
7、调试程序
程序编辑完成后，要调试程序。
第一步：点击“保存“，保存好编辑的程序；
第二步：点击“编译“，编译程序；
第三步：点击“下载“，把程序下载到plc的cpu当中；第四步：点击“运行“，启动程序。
8、监控状态表
通过监控状态表，可以修改过程数据和监控过程数据的变化状态。
控制字：vw100=16#047f 说明启动命令已经给了。
状态字：vw300=16#ef37 说明变频器的状态，参见 r0052。
主设定值：vw200=16#1000 说明速度设定值已经给了，16#0-4000对应转速 0-p2000的值。
速度实际值：vw302=16#1000 说明电机实际转速已经运行到 375rpm。斜坡上升时间：vw400=1000，从寄存器列表中可以看到 40322的寄存器的定 标系数是 100，所以参数 p1120=1000/100=10。
斜坡下降时间：vw402=2000，读的下降时间；vw500=2000，设定的下降时 间；vw402=vw500，说明写指令已经生效。从寄存器列表中可以看到 40323 的寄存器的定标系数是 100，所以参数 p1121=2000/100=20。
9、modbus错误代码
done完成位：modbus功能块的完成位，用于确定功能块的操作是否完成；
error 错误代码：只有在done位为1时，错误代码才有效。modbus错误代码及含义如表 9-1所示。
表9-1 modbus错误代码表
采用AD7705设计的万能信号输入电路
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