西门子直流调速器一级代理商

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SIEMENS（西门子销售中心）

 上海朕锌电气设备有限公司

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：万紫云（销售经理）

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（SIEMENS） 诚信走天下，走遍天下有朋友；上海朕锌电气设备有限公司是一家从事西门子工业自动化产品和数控系统销售、技术服务及培训的工程服务公司。

销售代理西门子WINCC组态软件,西门子PLC编程软件,西门子PLC,S7-200CN/S7-200/S7-300/S7-400/S7-1200/(6ES7/6GK/6AV/6FC/6SN/6FX/6SE/6RA/6DD/7ML/7MH/7KM/7MF/3RV/3RH/3TF)西门子PROFIBUS-DP总线，RS485总线接头，CP网卡，变频器，触摸屏，低压电器，数控伺服备件。

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1多功能测量表SENTRON PAC3200简介
SENTRON PAC3200电能监视设备可提供系统特性，包括电压和电流大值、小值和平均值，功率值、频率、功率因数、对称性、逻辑计算、负载趋势、谐波和谐波失真等。SENTRON PAC3200可检测 50 多个基本数值，具有 10个电能计数器，可用于全面负载检测。它们的测量准确度满足电能计数器标准所规定的较高要求。PAC3200带有MODBUS RTU-RS485接口、PROFIBUS-DP接口和MODBUS TCP 接口，可以很方便将PAC3200的数据上传到PLC中进行处理，也可以上传到HMI中进行数据分析、处理及归档。对于西门子系统可以轻松地将PAC3200集成到上位自动化系统中，例如，集成到西门子 SIMATIC PCS 7 powerrate 和SIMATIC WinCC powerrate 软件包中。

2 PAC3200通信接口对比
PAC3200可以通过MODBUS RTU RS485接口、MODBUS TCP 以太网接口以及现场总线PROFIBUS-DP接口与PLC和HMI通信。下面分别以连接S7-300 PLC为例，在通信性能、连接的个数、编程方面进行对比：

1） 通信性能：PROFIBUS-DP使用令牌方式由主站依次访问从站，是实时现场总线，通信响应快，通信的响应时间应考虑PAC3200数据的刷新时间（自身刷新时间可能较PROFIBUS-DP刷新时间慢）；如果选择以太网MODBUS TCP 通信，由于不是实时网络，通信性能次之，通信的响应时间也应考虑PAC3200数据的刷新时间（自身刷新时间可能较以太网刷新时间慢）；使用RS485 MODBUS RTU通信，由于基于串口，通信性能不能与以太网与PROFIBUS-DP相比较。
2） 连接个数：使用PROFIBUS-DP，基于主站的性能，多可以连接126个站点；以太网MODBUS TCP 通信，基于CP的连接个数，通常16个；使用RS485 MODBUS RTU，可以连接一个网段，典型值31个站点。
3） 编程：使用PROFIBUS-DP，不需要编写通信程序；使用以太网MODBUS TCP 通信，需要编写发送接收通信程序；使用RS485 MODBUS RTU通信，需要编写从站轮询程序，比较麻烦，如果没有购买MODBUS RTU的驱动，还需要编写通信程序。
4） 价格：PROFIBUS-DP与RS485 MODBUS RTU通信需要购买选件网卡，而PAC3200本身集成以太网接口，支持MODBUS TCP 通信。
下面将介绍PAC3200的MODBUS TCP 通信。

3 MODBUS TCP 通信报文
MODBUS TCP 使MODBUS RTU协议运行于以太网，MODBUS TCP使用TCP/IP和以太网在站点间传送MODBUS报文，MODBUS TCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUS TCP通信报文被封装于以太网TCP/IP数据包中。与传统的串口方式，MODBUS TCP插入一个标准的MODBUS报文到TCP报文中，不再带有数据校验和地址，如图1所示：

图1 MODBUS TCP报文

由于使用以太网TCP/IP数据链路层的校验机制而保证了数据的完整性，MODBUS TCP 报文中不再带有数据校验”CHECKSUM”，原有报文中的“ADDRESS”也被“UNIT ID”替代而加在MODBUS应用协议报文头中。
MODBUS TCP服务器使用502端口与客户端进行通信。

S7-300 与PAC3200 之间进行MODBUS TCP 通信时，MODBUS应为协议的报文头赋值如下：
byte 0： transaction identifier (高字节) – 为0
byte 1：transaction identifier(低字节) - 为0
byte 2：protocol identifier(高字节) = 0
byte 3：protocol identifier (低字节) = 0
byte 4：length field (高字节) = 0 (因为所有的报文小于256)
byte 5：length field (低字节) = 后面跟随的字节数
byte 6：unit identifier -原从站地址，这里为0
byte 7：MODBUS 功能码，通过功能码发送通信命令
byte 8 ～：后续的字节数与功能码相关

4 PAC3200支持的MODBUS TCP 功能码
在MODBUS TCP 的报文中，通过使用功能码请求通信伙伴的数据，如对内部寄存器的读写操作、读输入寄存器、写输出寄存器等。不同的操作使用不同的功能码，如FC1、2、3、4、5、6、7、15、16等，PAC3200支持FC2、FC3、FC4、FC6、FC16，在下面将介绍PAC3200这些功能码的报文格式：

FC2 读输入的位信号：
请求：
Byte 0： 功能码，2
Byte 1-2： 开始的位地址
Byte 3-4：位的个数 (1-2000)

响应：

Byte 0: 返回的功能码 2
Byte 1: 返回的字节个数 (B=(位的个数+7)/8)
Byte 2-(B+1): 位信号的值 (低有效位是个位信号)

FC3 读多个寄存器信号：
请求：
Byte 0： 功能码，3
Byte 1-2： 寄存器开始地址
Byte 3-4： 寄存器的个数 (1-125)

响应：

Byte 0: 返回的功能码 3
Byte 1: 返回的字节个数 (B=2倍寄存器数)
Byte 2-(B+1): 寄存器的值

FC4 读输入寄存器信号：
请求：
Byte 0： 功能码，4
Byte 1-2： 输入寄存器开始地址
Byte 3-4： 输入寄存器的个数 (1-125)

响应：

Byte 0: 返回的功能码 4
Byte 1: 返回的字节个数 (B=2倍输入寄存器数)
Byte 2-(B+1): 输入寄存器的值

FC6 写单个寄存器信号：
请求：
Byte 0： 功能码，6
Byte 1-2： 寄存器地址
Byte 3-4： 寄存器的值

响应：

Byte 0: 返回的功能码 6
Byte 1-2: 寄存器地址
Byte 3-4: 寄存器的值

FC16 写多个寄存器信号：
请求：
Byte 0： 功能码，10（HEX）
Byte 1-2： 寄存器开始地址
Byte 3-4： 寄存器的个数 (1-100)
Byte 5：字节的个数 (B=2倍输入寄存器数)
Byte 6-（B＋5） 预置的寄存器值

响应：

Byte 0: 返回的功能码 10（HEX）
Byte 1-2: 寄存器开始地址
Byte 3-4: 寄存器个数

注：

一个寄存器为两个字节，上面介绍的首地址为MODBUS TCP 报文中PDU的首地址。

5 PAC3200的地址区
使用不同的功能码可以对PAC3200不同的地址区进行操作：
测量变量：例如电压、电流值、输入、输出等变量可以使用FC3和FC4，FC3与FC4功能相
同，两者都可以读。
状态参数：例如限制值0、1、2以及输入0、输出0等位信号，使用FC2可以读出这些信
号。
设定参数：例如连接类型、是否使用电压变送器电压、一次侧电压等，可以使用FC3、FC4进
行读操作，两者功能相同，使用FC16进行写操作。
通信参数：例如IP地址、网关等参数，可以使用FC3、FC4进
行读操作，两者功能相同，使用FC16进行写操作。
信息参数：例如产品的序列号等，可以使用FC3、FC4进行读操作，两者功能相同，使用
FC16进行写操作。
命令参数：例如复位大值、小值以及能量计数器等参数，使用FC6进行写操作。

6 PAC3200侧的配置
使用PAC3200集成的以太网通信接口进行MODBUS TCP通信，需要对接口进行设置，步骤如下：

1）：使用F4（Menu） > "SETTINGS> COMMUNICATION 进入如下界面如图2所示：

图2 通信界面

2）：使用F4（Edit）键对选中的条目进行编辑，在通信界面中设定MODBUS TCP 通信的IP地
址、子网掩码及网关，在“PROTOCOL”中选择“TCP”后退出，PAC3200侧设置完成。

7 PLC侧设置
在PLC侧作的设置是为了与PAC3200建立TCP连接，以S7-300为例，步骤如下：
1）：在SIMATIC Manager中创建一个S7-300的项目，本例中项目名为MODBUS_TCP。
2）：插入一个S7-300站，从硬件目录中插入CP343-1，本例为CP343-1IT，如图3所示：

图3 插入以太网模块

3）：双击CP343-1的PN IO 槽，配置IP地址、子网掩码，CP343-1的IP地址必须与
PAC3200在一个网段中，否则需要配置路由器地址，如图4所示：

图4 设置CP地址参数

4）：在硬件界面中点击“Options”->“configure network”进入网络连接界面，如图5所示：

图5 网络配置界面

5）：点击CPU，出现网络连接表，双击表中任一空格，选择通信连接类型，由于CP343-1与
PAC3200使用以太网TCP/IP的通信方式，所以连接类型选择为“TCP CONNECTION”，如
图6所示：

西门子6FX1121-4BA03
图6 选择连接类型

6）：确认选择的连接类型后，进入属性界面，如图7所示：

图7 连接属性－通用信息栏

选择“Active connection establishment”选项，表示在通信连接初始化中由CP343-1主动发出连接请求。同样在“Block parameters”中自动生成通信参数，用于编程时的参数赋值。

7）：在连接属性的地址栏中，配置通信双方的地址，如图8所示：

图8 连接属性－地址栏

在IP地址中填写PAC3200的地址，本例中为192.168.1.13，在PORT端口号中定义本方的端口号，为了不与网络中固定功能的端口号冲突，西门子PLC通常以2000开始，PAC3200的端口号由MODBUS TCP规定固定为502。

8）：配置完成后，存盘编译，将整个硬件配置下载到PLC中，使用网线连接PAC3200后，在
网络配置界面中使用菜单命令：“PLC”->“activate connection status”，查看实际连 接状态，如图9所示：

图9 查看连接状态

如果连接状态显示（符号为绿色的三角），可以进行下一步工作，如果出现红方块，表示没有建立连接，需要检查通信双方的设置及网线，通常的情况下，PAC3200设置完成后需要重新上电启动。
如果需要与多个设备进行MODBUS TCP通信，则需要建立多个通信连接，PLC侧的端口号不能相同，可以为2000、2001、2002等，但是连接的不同MODBUS TCP的服务器端口号必须为502，只是IP地址不同。

8 PLC编程
在前面的章节中已经介绍了MODBUS TCP的报文格式，在PLC侧的通信程序就必须符合这种报文格式。下面以例子的方式介绍通信程序的编写。
在OB1中调用用于CP343-1的通信函数FC5和FC6，如果是S7-400，需要在S7-400的函数库中调用FC50和FC60，如图10所示：

图10 调用通信函数

通信函数FC5的参数含义：
ACT ：沿触发信号。
ID ：参考本地CPU连接表中的块参数（图7）。
LADDR ：参考本地CPU连接表中的块参数（图7）。
SEND : 发送区，大通信数据为8K字节。
LEN : 实际发送数据长度。
DONE ：每次发送，产生一个上升沿。
ERROR ：错误位。
STATUS：通信状态字。

通信函数FC6的参数含义：
ID ：参考本地CPU连接表中的块参数。
LADDR ：参考本地CPU连接表中的块参数。
RECV : 接收区。接收区应大于等于发送区。
NDR : 每次接收到新数据，产生一个上升沿。
ERROR ：错误位。
STATUS：通信状态字。
LEN : 实际接收数据长度。

如何实现MODBUS TCP通信，可以通过例子进行说明，例如读出PAC3200设备的IP地址，通过PAC3200的手册可以知道，IP地址为通信参数，偏移地址（开始地址）为63001，占用两个寄存器，上面已经介绍通信参数的读取可以使用功能码FC3或FC4读出，MODBUS TCP 的报文头（参考图1）BMAP部分占用7个字节，协议数据单元（PDU）部分占用5个字节，那么通过通信函数FC5一共发送12个字节，本例中数据发送区为DB1.DBB0~DB1.DBB11，然后将请求的内容分别赋值到DB1.DBB0~DB1.DBB11中，请求报文格式如下：

DB1,DBB0=0 transaction identifier (高字节) – 为0 DB1,DBB1=0 transaction identifier(低字节) - 为0 DB1,DBB2=0 protocol identifier(高字节) = 0 DB1,DBB3=0 protocol identifier (低字节) = 0 DB1,DBB4=0 length field (高字节) = 0 (因为所有的报文小于256) DB1,DBB5=6 后面跟随的字节数 DB1,DBB6=7 unit identifier -原从站地址，这里为任意值

M

DB1,DBB7=4 MODBUS 功能码 DB1,DBB8= F6(HEX)输入寄存器开始地址(高字节) DB1,DBB9=19 (HEX) 输入寄存器开始地址(低字节) DB1,DBB10=0 输入寄存器的个数(高字节) DB1,DBB11=2 输入寄存器的个数(低字节)

PDU

DB1.DBB0~DB1.DBB11经过赋值请求信息后，例子中M0.5每个上升沿将发送一次请求，如果通信，通过FC6将接收到PAC3200的返回信息，返回信息为13个字节，放入到数据接收区DB2.DBB0～DB2.DBB12中，接收报文的格式如下：