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S7-300與S7-200Smart DP01之間的MPI通信

S7-200 SMART PLC 通過EM DP01 模塊與 S7-300 PLC之間采用 MPI 通訊方式時，S7-200 SMART PLC 中不需要編寫任何與通訊有關(guān)的程序，只需要將要交換的數(shù)據(jù)整理到一個連續(xù)的V 存儲區(qū)當(dāng)中即可，而S7-300 PLC中需要在組織塊OB1（或是定時中斷組織塊OB35）當(dāng)中調(diào)用系統(tǒng)功能X_GET（SFC67）和X_PUT(SFC68)，以實(shí)現(xiàn)S7-200 SMART PLC 與 S7-300 PLC之間的通訊。

S7-300 PLC調(diào)用 SFC67 和 SFC68 時,該系統(tǒng)功能的"VAR_ADDR" 參數(shù)需要填寫S7-200 SMART PLC側(cè)數(shù)據(jù)地址區(qū)。由于S7-200 SMART PLC 的數(shù)據(jù)區(qū)為 V 區(qū)，如果這個參數(shù)填寫為 P#DB1.DBX×× BYTE n 則對應(yīng)的就是S7-200 SMART PLC側(cè)VB×× ~ VB（××＋n -1）的數(shù)據(jù)區(qū)。 例如交換的數(shù)據(jù)存在S7-200 SMART PLC 中 VB50 到 VB59 這10個字節(jié)當(dāng)中，則“VAR_ADDR”參數(shù)應(yīng)為 P#DB1.DBX50.0 BYTE 10。首先根據(jù)S7-300的硬件配置，在STEP7當(dāng)中組態(tài)S7-300站并且下載，注意S7-300出廠默認(rèn)的MPI地址是2，需要保證DP 01模塊站地址與S7-300 地址不沖突。例子程序當(dāng)中將S7-300 MPI地址設(shè)定為2，DP01 地址通過外部撥碼設(shè)定3，另外DP01 模塊自支持自適應(yīng)波特率，S7-300側(cè)可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置波特率。

 S7-200 SMART側(cè) 組態(tài)

 S7-300 CPU 在 Step7 平臺下組態(tài)

 S7-300 CPU 在 TIA 平臺下組態(tài)

S7-200 SMART 組態(tài)

S7-200 SMART系統(tǒng)中需根據(jù) EM DP 01模塊所在的實(shí)際位置在系統(tǒng)塊中添加EM DP01模塊，但添加的DP01 模塊無需再進(jìn)行其他設(shè)置，本例中DP01模塊緊鄰CPU，MPI地址通過DP01模塊外部撥碼開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)塊設(shè)置如下圖：

S7-300 CPU 在 Step7 平臺下組態(tài)

S7-300 PLC修改MPI地址可以參考下圖：

例子程序在OB1當(dāng)中調(diào)用數(shù)據(jù)讀寫功能塊：SFC67和SFC68，如下圖所示：

分別在 STEP 7-MicroWIN SMART 和STEP7當(dāng)中監(jiān)視S7-300 PLC和 S7-200 SMART PLC當(dāng)中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)監(jiān)視界面如下：

S7-300 CPU 在 TIA 平臺下組態(tài)

S7-300 PLC修改MPI地址可以參考下圖：

例子程序在OB1當(dāng)中調(diào)用數(shù)據(jù)讀寫功能塊：X_PUT和X_GET。

分別在 STEP 7-MicroWIN SMART 和STEP7當(dāng)中監(jiān)視S7-300 PLC和 S7-200 SMART PLC當(dāng)中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)監(jiān)視界面如下：

WinCC 與S7-200 SMART CPU 的 OPC 通信

WinCC 中沒有與S7-200 SMART CPU 通信的驅(qū)動，所以 WinCC 與 S7-200 SMART CPU 之間通過以太網(wǎng)的通信，只能通過 OPC 的方式實(shí)現(xiàn)。S7-200 SMART CPU 作為 OPC 的 Sever 端，只需設(shè)置 IP 地址即可。
上位機(jī)作為 OPC 的 Client 端，通過 SIMATIC NET 軟件建立 PC Station 來與 S7-200 SMART 通信。
建立好 PC Station 后，WinCC中的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1. 建立所有WinCC中要用到的變量

首先在 OPC Scout中建立好所有 WinCC 中要用到的變量，步驟見OPC Scout 測試。

2. 添加新的驅(qū)動

打開 WinCC 軟件新建一個項(xiàng)目，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“變量管理”，快捷菜單中選擇“打開”。
在打開的“WinCC Configuration Studio ”窗口中，鼠標(biāo)右鍵“變量管理”，在快捷菜單中選擇“添加新的驅(qū)動程序”，添加“OPC”驅(qū)動。如圖1．所示。



圖1． 添加一個新的驅(qū)動"OPC" 

3. 在 WinCC 中搜索及添加 OPC Scout 中定義的變量

首先用鼠標(biāo)右鍵“OPC Groups” ，在快捷菜單中點(diǎn)擊“系統(tǒng)參數(shù)”。在彈出“OPC 條目管理器”窗口中，選擇“OPC.SimaticNET.1”，然后點(diǎn)擊“瀏覽服務(wù)器”按鈕。
在彈出的“過濾標(biāo)準(zhǔn)”窗口中選擇“下一步” 進(jìn)行搜索。如圖２．所示。

 

圖２．選擇服務(wù)器瀏覽

4. 建立新連接并添加所需變量

在變量列表中選擇所需要的變量，點(diǎn)“添加條目”按鈕添加所需變量，此時會自動要求你建立一個新連接，并將變量添加到這個連接中，如圖3．所示。
如果需要添加多個變量，按上述步驟重復(fù)添加即可。

圖3．添加變量并建立連接

成功添加完變量后，WinCC 中變量管理中將顯示已經(jīng)添加的 OPC 連接和變量，如圖4．所示。

 

圖4．從OPC Scout中成功添加變量

5. WINCC 創(chuàng)建畫面并監(jiān)控變量

WINCC 中新建畫面，并添加“輸入/輸出 域”，并為其選擇 OPC 變量，如圖5．所示。 



圖5．創(chuàng)建 WINCC 畫面

激活 WINCC ，即可測試 WINCC 與 S7-200 SMART OPC 通訊。

V90的PTI模式丟脈沖怎么辦？

首先要判斷是否丟脈沖，可根據(jù)查看V90中的參數(shù)R482[1]知道接收的脈沖數(shù)是否丟失。詳細(xì)資料為：

V90查看接收的脈沖數(shù)

判斷確實(shí)為丟脈沖后，可從接線、布線、是否滿足相應(yīng)EMC準(zhǔn)則進(jìn)行排查。建議在36、37和38、39號腳并聯(lián)200-500歐的電阻，具體PTI模式接線圖如下：

PID 自動/手動調(diào)節(jié)的無擾動切換

有些工程項(xiàng)目中可能需要根據(jù)工藝要求在不同的時刻投入、或者退出 PID 自動控制；退出 PID 自動控制時，控制器的輸出部分可以由操作人員直接手動控制。這就是所謂的 PID 手動/自動切換。

PID 控制處于自動方式時，PID 控制器（S7-200 SMART 中的 PID 調(diào)節(jié)功能）會按照 PID 算法，自動通過輸出的作用使過程反饋值跟隨給定值變化，并保持穩(wěn)定。這是一個自動的閉環(huán)控制系統(tǒng)。操作人員可以根據(jù)現(xiàn)場工藝的要求，改變給定（即設(shè)定值）的值。

PID 控制處于手動方式時，PID 控制器不再起自動計(jì)算的作用。這時，控制回路的輸出是由操作人員手動控制、調(diào)整，由操作人員觀察現(xiàn)場的控制效果，從而構(gòu)成人工閉環(huán)控制。

 所謂 PID 自動/手動控制，就是看控制系統(tǒng)的輸出是由 PID 控制器自動控制，還是由操作人員手動控制。

有些控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能承受較大的沖擊，這就要求在進(jìn)行 PID 自動/手動切換時，保持控制輸出的穩(wěn)定。這就是要求無擾動切換。

為了達(dá)到 PID 自動/手動控制的無擾動切換，需要在編程時注意一些相關(guān)事項(xiàng)。下面分別就直接使用 PID 指令編程，和使用 PID 向?qū)Ь幊虄煞N情況作一介紹。

1.直接使用 PID 指令編程時的 PID 自動/手動無擾切換

直接使用 PID 指令塊編寫 PID 控制程序時，可以簡單地使用“調(diào)用/不調(diào)用”指令的方式控制自動/手動模式。因?yàn)?PID 指令本身已經(jīng)具有實(shí)現(xiàn)無擾動切換的能力，此時在 PID 指令控制環(huán)節(jié)之外編程沒有多大必要。

PID 指令的 EN 輸入端使能（為“1”）時，我們認(rèn)為是自動控制模式；EN 輸入端未使能（為“0”）時，我們認(rèn)為是手動控制模式。

PID 指令本身有一個“能流歷史狀態(tài)位”，以記錄指令的狀態(tài)切換。在 EN 端從“0”變?yōu)椤薄?”時，PID 指令認(rèn)為這是從“手動”模式向“自動”模式切換。PID 指令此時會自動執(zhí)行一系列動作，以配合無擾動切換：

• 使設(shè)定值（ SPn） = 當(dāng)前過程反饋?zhàn)兞浚≒Vn）
• 設(shè)置上次采樣過程變量（PVn-1） = 當(dāng)前過程反饋?zhàn)兞浚≒Vn）
• 設(shè)置積分偏差和（或所謂積分前項(xiàng)）（Mx） = 當(dāng)前輸出值（Mn）

使設(shè)定值等于當(dāng)前反饋值可以避免出現(xiàn)偏差，使之不存在調(diào)整的要求；當(dāng)然如果有工藝要求，也可以后續(xù)調(diào)整設(shè)定值。其他的動作都是為了使 PID 在后續(xù)的操作中不改變輸出的值。

在編程時要注意：

• 從自動模式向手動模式切換時，PID 指令的 EN 端不再有能流，計(jì)算停止，輸出值 Mn 不再變化。此時如果需要操作人員人工觀察控制的結(jié)果，手動控制輸出量，就可以通過用戶程序直接改變回路表中的輸出值存儲單元內(nèi)容（見數(shù)據(jù)塊或系統(tǒng)手冊的相關(guān)部分內(nèi)容）。如果有必要，操作人員的操作可能要進(jìn)行一些標(biāo)準(zhǔn)化換算。
• 為保證從手動模式向自動模式的切換無擾動，需要在手動控制時，或在切換過程中，禁止對 PID 回路表中設(shè)定值的更新，以便切換時 PID 指令用當(dāng)前過程反饋值替代設(shè)定值。切換完成后，操作人員可以調(diào)整設(shè)定值。

2.使用 PID 向?qū)Ь幊虝r的 PID 自動/手動無擾切換

使用 PID 指令向?qū)Ь幊虝r，指令向?qū)詣诱{(diào)用 PID 指令，并且編寫外圍的控制變量標(biāo)準(zhǔn)化換算、定時采樣等功能。用戶在使用 PID 指令向?qū)r，需要在用戶程序中用 SM0.0 調(diào)用指令向?qū)傻淖映绦颍ㄈ?PIDx_CTRL 子程序）。PID 向?qū)Э梢陨蓭ё詣?手動切換功能的子程序，這個子程序使用一個數(shù)字量點(diǎn)為“1”、“0”的狀態(tài)來控制是否投入 PID 自動控制。

 到目前為止（STEP 7-Micro/WIN SMART），使用 PID 向?qū)傻淖映绦驎r，由于用戶程序不能直接使用 PID 指令，它的無擾切換能力因?yàn)楦袅送鈿ぷ映绦颍允艿搅司窒?。如果對無擾切換要求比較嚴(yán)格，需要另外編一些程序加以處理。

考察如下 PID 控制子程序。

圖 1. PID 向?qū)傻闹噶?

圖中：

1. 過程反饋量
2. 設(shè)定值，實(shí)數(shù)
3. 自動/手動控制，“1”=自動，“0”=手動
4. 手動控制輸出值，0.0 - 1.0 之間的一個實(shí)數(shù)
5. PID 控制輸出值

要實(shí)現(xiàn)無擾動切換，必須：

• 在從自動向手動切換時，使手動輸出值（VD2004）等于當(dāng)前的實(shí)際控制輸出值；
• 在從手動向自動切換時，使設(shè)定值相當(dāng)于當(dāng)前的過程反饋值。

為此，可編寫類似下圖所示的程序，放在 PID 控制子程序之前：

圖 2. 無擾切換處理程序

圖中：

1. 自動/手動切換控制點(diǎn)
2. 從自動向手動切換時，使手動輸出值等于實(shí)際當(dāng)前值
3. 從手動向自動切換時，把當(dāng)前反饋量換算為相應(yīng)的給定值

 上述程序中的 Scale_I_to_R 就是量程變換指令庫中的子程序，如何將該指令庫導(dǎo)入到Micro/WIN SMART 中可參見如何將Micro/WIN 的庫文件導(dǎo)入到Micro/WIN SMART中。這是為了解決過程反饋與設(shè)定值之間的換算問題。用戶也可以自己編程換算，或者根據(jù)反饋與給定的取值范圍決定是否需要換算。

為了更好地理解 PID向?qū)У淖詣?手動無擾切換的使用，可參考下面的例程。

使用環(huán)境： STEP 7 Micro/WIN SMART V2.3.2

實(shí)現(xiàn)功能： PID向?qū)У淖詣?手動無擾切換

 PID向?qū)ё詣?手動無擾切換

免責(zé)聲明

本例程僅供參考，程序中的CPU版本、類型可能與用戶實(shí)際使用不同，用戶可能需要先對例子程序做修改和調(diào)整，才能將其用于測試。本例程的作者和擁有者對于該例程的功能性和兼容性不負(fù)任何責(zé)任，使用該例程的風(fēng)險完全由用戶自行承擔(dān)。由于它是免費(fèi)的，所以不提供任何擔(dān)保，錯誤糾正和熱線支持，用戶不必為此聯(lián)系西門子技術(shù)支持與服務(wù)部門。

通過觸摸屏進(jìn)行 S7-200 Smart 的 PID 參數(shù)設(shè)置

STEP 7-MicroWin SMART 軟件在使用 PID 向?qū)нM(jìn)行配置時，需要在 PID 回路向?qū)У慕M態(tài)界面，首先定義回路增益、積分時間、微分時間。
 
圖1. PID 回路向?qū)?shù)設(shè)置界面

當(dāng)程序運(yùn)行后，PID 功能的參數(shù)可以通過軟件監(jiān)控表在線修改、或者通過上位機(jī)、觸摸屏等外部設(shè)備修改，來實(shí)現(xiàn) PID 參數(shù)的修改。
注意：上述方法可以修改 PID 的回路增益、積分時間、微分時間；PID 的采樣時間僅可通過 PID 回路向?qū)?shù)設(shè)置界面設(shè)置，若需更改須重新下載程序。

通過外部修改回路增益、積分時間、微分時間

使用 PID 回路向?qū)нM(jìn)行配置時，在組態(tài)界面最后會進(jìn)行存儲器分配，見圖 2。此處分配的 V 區(qū)地址防止沖突調(diào)用，本例中起始地址選擇 VB0。
 
圖2. PID 回路向?qū)Т鎯ζ鞣峙?

通過查詢 PLC 的符號表 PIDx_SYM，見圖 3，請注意只有回路增益、積分時間、微分時間是可以修改的，其他參數(shù)可以當(dāng)作只讀參數(shù)。如用戶希望能夠在觸摸屏上顯示百分比的參數(shù)時，會用到標(biāo)準(zhǔn)化過程值和標(biāo)準(zhǔn)化回路輸出等。