西門子 6ES7331-7NF00-0AB0 PLC 模塊 軟件 變頻器 電源 繼電器 電纜

西門子 6ES7331-7NF00-0AB0    西門子 6ES7331-7NF00-0AB0    西門子 6ES7331-7NF00-0AB0

SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 個模擬輸入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位（55ms）， 單共用根系(50V COM.)， 1個 40針

產(chǎn)品
商品編號(市售編號)	6ES7331-7NF00-0AB0
產(chǎn)品說明	SIMATIC S7-300，模擬輸入 SM 331，電位隔離， 8 個模擬輸入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位（55ms）， 單共用根系(50V COM.)， 1個 40針
產(chǎn)品家族	SM 331 模擬量輸入模塊
產(chǎn)品生命周期 (PLM)	PM300:有效產(chǎn)品
價格數(shù)據(jù)
價格組 / 總部價格組	TC / 231
列表價（不含增值稅）	顯示價格
您的單價（不含增值稅）	顯示價格
金屬系數(shù)	無
交付信息
出口管制規(guī)定	AL : N / ECCN : EAR99H
工廠生產(chǎn)時間	1 天
凈重 (Kg)	0.312 Kg
產(chǎn)品尺寸 (W x L X H)	未提供
包裝尺寸	13.10 x 15.10 x 5.10
包裝尺寸單位的測量	CM
數(shù)量單位	1 件
包裝數(shù)量	1
其他產(chǎn)品信息
EAN	4025515061212
UPC	662643177923
商品代碼	85389091
LKZ_FDB/ CatalogID	ST73
產(chǎn)品組	4031
原產(chǎn)國	德國
Compliance with the substance restrictions according to RoHS directive	RoHS 合規(guī)開始日期: 2008.03.31
產(chǎn)品類別	A: 問題無關(guān)，即刻重復(fù)使用
電氣和電子設(shè)備使用后的收回義務(wù)類別	沒有電氣和電子設(shè)備使用后回收的義務(wù)
分類
	版本 分類 eClass 5.1 27-24-22-01 eClass 6 27-24-22-01 eClass 7.1 27-24-22-01 eClass 8 27-24-22-01 eClass 9 27-24-22-01 eClass 9.1 27-24-22-01 ETIM 4 EC001420 ETIM 5 EC001420 ETIM 6 EC001420 IDEA 4 3562 UNSPSC 14 32-15-17-05 UNSPSC 15 32-15-17-05

前言

西門子的故障安全系統(tǒng)提供了盡可能全系列的產(chǎn)品供客戶選擇，ET200S系列產(chǎn)品做為高性價比的一款產(chǎn)品，在分布式IO中一直被廣泛應(yīng)用，因而也有著全系列相應(yīng)的故障安全模板滿足各種安全應(yīng)用的場合，這里介紹的是故障安全型電機啟動器的調(diào)試和使用方法，供大家參考。關(guān)于ET200S的基本使用方法，這里不再詳細(xì)介紹，請參考相關(guān)手冊。

1 ET200S 故障安全型電機啟動器模板的硬件單元

ET200S 做為分布式IO系統(tǒng)的從站（或主站）所需要的基本硬件包括：接口模板（IM），電源模板（PS），端子模板（TM）。具體到含有故障安全型電機啟動器模板的應(yīng)用，還需要如下硬件組件：

 

表1 故障安全型ET200S 電機啟動器模板組件

2 ET200S的故障安全型電機啟動器的站配置

配置含有故障安全型電機啟動器的ET200S站與配置普通的ET200S站相同，但故障安全系統(tǒng)需要考慮系統(tǒng)的安全等級，這里給出達(dá)到SIL3 / category 4 的典型的硬件配置（圖2）：

圖1 配置故障安全型電機啟動器和故障安全電子模板的ET200S站，達(dá)到SIL3 / category 4

可以看到，I/O模板以及電機啟動器模板均是故障安全型的。但請注意，DI/DO的電源模板必須是普通的電源模板。且在同一個電源組內(nèi)，普通的電機啟動器模板與安全型電機啟動器模板不能混合使用，此時需要使用額外的電源模板（PM-D F PROFIsafe）進(jìn)行隔離。
由于ET200S的配件比較多，選擇起來比較復(fù)雜，因而建議最好使用ET200S配置工具（ET200S CFG Tools）進(jìn)行硬件的配置，這里給出相應(yīng)模板的訂貨號信息以供訂貨時參考。

型號	訂貨號	描述
F-DS1E-X	3RK1301-0AB13-0AA4	Fail-safe direct starter; 0.3 ... 3 A
F-RS1E-X	3RK1301-0AB13-1AA4	Fail-safe reversing starter; 0.3 ... 3 A
TM for PM-D F	3RK1903-3AA00	Terminal module for power module PM-D F PROFIsafe V2
TM for F-DS1E-X	3RK1903-3AC00	Terminal module for direct starter F with cable connection
TM for F-RS1E-X	3RK1903-3AD10	Terminal module for reversing starter F wire cable connection
PM-D F	3RK1903-3BA01	PM-D F PROFIsafe power module
TM-P15S23-A0	6ES7138-4CA01-0AA0	PM-E DC 24V power module for electronic modules, with diagn.
F DI	6ES7138-4FA03-0AB0	Electronic module, 4/8F-DI, DC 24V, PROFIsafe (1 pc.)
F DO	6ES7138-4FB02-0AB0	Electronic module, 4F-DO, DC 24V/2A, PROFIsafe (1 pc.)
IM151	6ES7151-1BA02-0AB0	IM 151 high-feature for conn. of ET200S to PROFIBUS DP
TM-P15S23-A0	6ES7193-4CD20-0AA0	Terminal module for AUX1 supply; screw connection
TM-E30S46-A1	6ES7193-4CF40-0AA0	Terminal module for electron.mod.30mm; screw term.; AUX1

表1 故障安全型電機啟動器模板訂貨信息

3 組態(tài)和調(diào)試

3.1 軟件組態(tài)
我們通過一個實例來介紹如何在STEP7中組態(tài)ET200S F 電機啟動器模塊。

所需軟件：
STEP7 V5.4 SP3
Distributed safety V5.4 SP4

3.1.1 STEP7 中的項目

1）首先在STEP7中建立一個S7 400項目，項目名為ET200S_F_MS。

圖2 新建S7 400項目

2）硬件組態(tài)
雙擊硬件組態(tài)（Hardware），在硬件列表中選擇F型CPU，這里使用的是CPU 416F。注意，由于項目中將使用F型的模板，并且要使用其安全性能，因而這里需要選擇F型的CPU。當(dāng)然，根據(jù)所連接從站的不同，需要選擇CPU是否是只有Profibus接口或者帶有Profinet接口。

圖3 選擇F型CPU

這里我們使用的是Profibus的從站，因而雙擊DP口，新建Profibus網(wǎng)絡(luò)。

圖4 新建Profibus 網(wǎng)絡(luò)

接下來組態(tài)F參數(shù)。雙擊CPU，打開屬性頁面。選擇“F Parameters”屬性頁，為安全程序設(shè)置密碼。該密碼在修改F程序時會被提示，保護(hù)了安全程序不會被沒有授權(quán)的訪問者隨意修改。（在實例中的密碼設(shè)置為“1”）

圖5 為F程序設(shè)置密碼

密碼設(shè)置后，點擊“OK”，可以看到F參數(shù)。這些參數(shù)是CPU處理F程序時的基本信息，一般是系統(tǒng)自動分配的，不建議做修改，選擇確認(rèn)即可。

圖6 系統(tǒng)F參數(shù)

接下來選擇“Protection”屬性。同樣，出于保護(hù)的需要，需要為故障安全的程序設(shè)置程序修改的權(quán)限密碼，防止沒有授權(quán)的訪問者隨意從/向CPU讀/寫故障安全的程序。同時，由于西門子的F型的CPU同時可以做為普通的CPU使用，因而，如果程序中包含故障安全程序時，需要將“CPU contains safety program”激活，否則，CPU就是一款普通的CPU，無法處理故障安全的程序。

圖7 設(shè)置CPU讀/寫密碼

接下來組態(tài)ET200S的從站。在Profibus DP的硬件目錄下，找到ET200S，選擇接口模板IM151，將其連接到之前建立的Profibus網(wǎng)絡(luò)上。其中選擇的電機啟動器以及其電源模板均是故障安全型的。

圖8 組態(tài)ET200S從站

下面為每個故障安全模板設(shè)置參數(shù)。

雙擊ET200S從站上的電源模板PM-D PROFIsafe，可以看到該模板的參數(shù)設(shè)置。其中：

F_dest_address 是系統(tǒng)自動分配給安全型模板的（這里分配的地址是200），做為故障安全系統(tǒng)處理該模板時的尋址地址，該地址對應(yīng)的DIP開關(guān)設(shè)置為：0011001000，在該模板側(cè)面有實際的DIP開關(guān)，應(yīng)該按照這里分配的DIP開關(guān)進(jìn)行設(shè)置；

F-monitoring time(ms) 是F-CPU監(jiān)控F I/O模板的通訊時間，一般也是系統(tǒng)自動分配的，但可以按照系統(tǒng)實際配置進(jìn)行修改。如需修改時，請參考s7fcotib.xls 文件。該文件可以通過西門子技術(shù)支持網(wǎng)站進(jìn)行下載：support.automation.siemens.com

圖9 電機啟動器故障安全型電源模板PM-D F PROFIsafe參數(shù)設(shè)置

雙擊電機啟動器模塊，設(shè)置故障安全參數(shù)。
首先是地址參數(shù)，這里設(shè)置的是I/O地址。

圖10 電機啟動器模塊地址參數(shù)設(shè)置

接下來打開參數(shù)設(shè)置頁面。

圖11 安全型電機啟動器參數(shù)設(shè)置

其中電壓、電流等參數(shù)（1）可以根據(jù)實際使用的電機的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，而其中的一些保護(hù)動作（2）也可以根據(jù)工業(yè)要求進(jìn)行設(shè)定，這里不一一介紹了。
其中與安全相關(guān)的設(shè)置主要時safety shutdown group（SG）的分配。通過該參數(shù)，可以將該電機啟動器模板分配一個電源組，以便進(jìn)行故障安全的電機電源關(guān)斷動作。每一個模板只能分配一個SG，最多可以分配6個SG。

圖12 安全關(guān)斷組的分配

而在故障安全型電機啟動器模板的安裝底板（TM）上，也有一組用于分配SG的跳線，跳線可以插拔，從而進(jìn)行硬件的SG分配，而通過硬件設(shè)置的SG應(yīng)該與在軟件中分配的SG相一致。

圖13 安裝底板（TM）上硬件SG的分配

 

圖14 SG分配后的底板

分配SG后，可以選擇組診斷。對應(yīng)故障安全型模板，一般都要求激活診斷選項。

圖15 參數(shù)設(shè)定結(jié)果

據(jù)此可以設(shè)置其它安全型電機啟動器模板的參數(shù)。
然后編譯保存硬件組態(tài)。由于之前在CPU的選項中選中了“CPU contains safety program”選項，因而CPU會對故障安全選項進(jìn)行單獨的編譯，因而編譯時會出現(xiàn)安全程序的編譯進(jìn)程。如果沒有錯誤，則硬件組態(tài)結(jié)束。此時，可以先將硬件組態(tài)進(jìn)行下載。

圖16 安全程序的編譯進(jìn)程

此時，在SIMATIC Manager下，多出了幾個打黃色標(biāo)簽的FB和DB塊，這些都是編譯后系統(tǒng)生成的安全模塊的參數(shù)塊。

3）程序編制
打開SIMATIC Manager，進(jìn)行程序編制。
首先新建一個功能FC，創(chuàng)建語言選擇F-CALL。

圖17 創(chuàng)建F-CALL

然后創(chuàng)建功能塊FB，創(chuàng)建語言選擇F-FBD。

圖18 創(chuàng)建F-FB

為該FB生成一個背景數(shù)據(jù)塊，同樣也是F-DB。

圖19 創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊F-DB

此時可以編制F的程序了。關(guān)于F 型電機啟動器的程序編制非常簡單，只需要控制SG的關(guān)斷狀態(tài)即可。
雙擊打開F-FB（例子里是FB1）。

圖20 編程控制SG1

在硬件組態(tài)中，電源模板PM-D F的輸出地址為0..4，其中第0字節(jié)就是對應(yīng)控制SG的地址，因而可以通過程序控制Q0.0 來控制SG1即可。同樣，Q0.1~Q0.5則對應(yīng)SG2~SG6。
當(dāng)然，對于故障安全型的模板，都可能存在因故障導(dǎo)致的“鈍化”，在程序中可以進(jìn)行監(jiān)控，以及進(jìn)行“去鈍化”的操作。關(guān)于模板“（去）鈍化”操作，可在相關(guān)文檔中查閱相關(guān)信息。

圖21 程序中進(jìn)行模板的“鈍化”監(jiān)測以及“去鈍化”

保存程序，退回到SIMATIC Manager畫面。
選擇CPU，在菜單中選擇對故障安全程序進(jìn)行編譯。

圖22 選擇編譯F 程序

此時將出現(xiàn)F程序的編譯畫面。

圖23 F程序編譯選擇

如果項目是第一次進(jìn)行編譯，則首先需要建立F-Runtime group。選擇該按鈕，新建F運行組。

圖24 新建F運行組

這里可以選擇系統(tǒng)的F-CALL，以及調(diào)用哪個FB中的F程序，包括最大的F程序掃描周期。
選擇OK進(jìn)行確認(rèn)。然后選擇“Compile”進(jìn)行F程序的編譯。

圖25 F程序的編譯

編譯成功后，仍然需要通過F程序編譯器中的下載“Download”操作將F程序下載到F-CPU中。

圖26 下載F程序

程序下載后，不會馬上被執(zhí)行，還需要在OB35中對F-CALL進(jìn)行調(diào)用，然后CPU才能處理F程序。

新型ET200S FC使用的固件版本是V3.0，這是 SINAMICS G120 的固件平臺。除了功能有所改進(jìn)以外，還增加了新的功能。能夠通過 Profidrive 4.0 行規(guī)控制訪問 ET 200S FC 變頻器。而且ET200S FC變頻器執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)報文1，不再需要使用 FB100 通信功能塊；不再具有參數(shù)通道，可以使用 Profidrive 4.0 的非循環(huán)數(shù)據(jù)集 (DS47) 讀取變頻器中的參數(shù)或向其中寫入?yún)?shù)。本文主要通過一個示例介紹對ET200S FC(Firmware V3.0)進(jìn)行參數(shù)讀寫的方法，并不涉及使用軟件STARTER調(diào)試ET200S FC的過程。

1 新型ET200S FC的訂貨信息
新型ET200S FC可通過指定下列訂貨號[MLFB]訂購控制模塊和功率單元，注意控制單元和功率單元必須都為新型的才可以組合使用。

訂貨號	描述
6SL3244-0SA00-1AA1	控制模塊 ICU24
6SL3244-0SA01-1AA1	控制模塊 ICU24F
6SL3225-0SE17-5UA1	功率單元 IPM25 750 W
6SL3225-0SE22-2UA1	功率單元 IPM25 2.2 kW
6SL3225-0SE24-0UA1	功率單元 IPM25 4.0 kW

表1 ET200S FC控制模塊和功率單元訂貨號

2 參數(shù)讀寫示例

2.1 項目要求
本示例是介紹連接在PROFINET總線上的ET200S FC的參數(shù)讀寫，因此對STEP7軟件和接口模塊硬件的版本有些要求。

2.1.1 使用軟件
需要STEP7 V5.4 SP4或以上版本，如果在STEP 7 硬件組態(tài)中找不到時，需要在線更新硬件或安裝硬件升級包HSP2023 V1.2 。

2.1.2 使用的接口模塊
IM151-3 PN ST (6ES7-151-3AA23-0AB0)版本號V6.0以上

2.2 硬件配置

硬件的配置大致分為三個過程

• ® 設(shè)置SIMATIC S7 PROFINET IO 接口
• ® 配置ET200S站
• ® 設(shè)置ET200S FC

1、 在CPU的PN IO接口激活PROFINET IO System

圖 1在CPU中插入PROFINET IO System

2、插入ET200S站

圖2在硬件列表中選擇ET200S接口模塊

3、設(shè)置ET200S站的設(shè)備名和IP地址

圖3修改IO設(shè)備名和IP地址

4、將ET200S FC的控制單元ICU24配置到ET200S站的相應(yīng)槽號，功率單元不需要配置。

圖 4 在硬件列表中選擇電源和ET200S FC的控制單元ICU

 

圖 5 在ET200S站的槽中插入電源模塊和ICU24

5、設(shè)置ICU24的輸入輸出地址，這里采用的是系統(tǒng)默認(rèn)生成的地址，此地址在后面的參數(shù)讀寫中要使用。

圖 6 設(shè)定地址

項目配置完成后編譯保存，接下來編寫程序?qū)?shù)進(jìn)行讀寫。

2.3 讀寫參數(shù)

2.3.1 數(shù)據(jù)記錄47的結(jié)構(gòu)
使用控制器的非循環(huán)讀寫功能，通過 Profidrive 4.0 的數(shù)據(jù)記錄 (DS47) 讀取變頻器中的參數(shù)或向其中寫入?yún)?shù)。示例中的ET200S FC連接在PROFINET網(wǎng)絡(luò)中，所以使用系統(tǒng)功能塊SFB52/53進(jìn)行讀寫操作。數(shù)據(jù)記錄（DS47）有特殊的結(jié)構(gòu)，主要分為三個部分，報頭、參數(shù)地址和參數(shù)值。參數(shù)請求和應(yīng)答的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和具體含義如下：

表 2 參數(shù)請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

 

表 3 參數(shù)應(yīng)答數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

 

表 4 參數(shù)請求結(jié)構(gòu)字段說明

 

字段	數(shù)據(jù)類型	數(shù)值	說明
		(十六進(jìn)制)
Request reference	8位無符號數(shù)	01….FF	應(yīng)答中返回請求的索引號。
Request ID	8位無符號數(shù)	1	讀操作
		2	寫操作
Drive b ID	8位無符號數(shù)	00….FF	驅(qū)動單元的設(shè)備號與請求相同
Qty Parameters	8位無符號數(shù)	01….27	返回的參數(shù)的個數(shù)
Format	8位無符號數(shù)		通過數(shù)值判斷參數(shù)值的數(shù)據(jù)類型
		2	8位整型
		3	16位整型
		4	32位整型
		5	8位無符號數(shù)
		6	16位無符號數(shù)
		7	32位無符號數(shù)
		8	浮點數(shù)
		40	0
		41	字節(jié)
		42	字
		43	雙字
		44	錯誤
Qty Values	8位無符號數(shù)	00….EA	說明隨后的參數(shù)值的個數(shù)
Values	16位無符號數(shù)	0000….00FF	參數(shù)值

表 5 參數(shù)應(yīng)答結(jié)構(gòu)字段說明

2.3.2 讀參數(shù)值
為了向ET200S FC寫數(shù)據(jù)記錄（DS47），先根據(jù)參數(shù)請求結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)塊DB47。同樣，為了從ET200S FC讀取數(shù)據(jù)記錄（DS47），根據(jù)參數(shù)應(yīng)答結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)塊DB48。

圖7 DB47結(jié)構(gòu)

 

圖 8 DB48結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)塊建立后，按照數(shù)據(jù)記錄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)需要對DB47進(jìn)行賦值，用系統(tǒng)功能塊SFB53寫數(shù)據(jù)記錄方式將參數(shù)讀請求發(fā)送到ET200S FC然后使用系統(tǒng)功能塊SFB52讀出應(yīng)答的數(shù)據(jù)記錄，存儲到DB48中。示例中讀取參數(shù)r0027實際輸出電流值。要讀取一個參數(shù)，應(yīng)該使Request ID為1，參數(shù)號27轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制后1B。要讀取參數(shù)值，因此設(shè)置Attribute為10。

圖 9 賦值后的DB47

 

圖 10讀出參數(shù)r0027的實際值存放在DB48中

存放在DB48的數(shù)據(jù)記錄的含義

• ® Request_reference:B#16#01--> 請求和應(yīng)答之間的對應(yīng)關(guān)系。
• ® Request_ID: B#16#01 --> 讀操作的應(yīng)答。
• ® AxisNo:B#16#01 -> 驅(qū)動單元的設(shè)備號和請求對應(yīng)
• ® Number_of_beters:B#16#01 --> 讀一個參數(shù)
• ® Buffer[0]:B#16#43 --> 數(shù)值的格式為雙字
• ® Buffer[1]:B#16#01 --> 有1個數(shù)值
• ® Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#4314A3AE --> 轉(zhuǎn)換成浮點數(shù)為2.32249，說明實際輸出電流為2.32249安培。

2.3.3 寫參數(shù)值
下面說明如何修改參數(shù)值，示例中要修改的參數(shù)為P1082[0]（電機最高運行頻率），這是一個參數(shù)組，因此要指定修改的下標(biāo)。修改參數(shù)應(yīng)該使Request ID為2，參數(shù)號1082轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制后43A。要修改參數(shù)值，因此設(shè)置Attribute為10。同時要修改的這一參數(shù)的數(shù)據(jù)類型是浮點數(shù)，因此要設(shè)置Format為8。同樣，根據(jù)參數(shù)請求結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)塊DB49，由于要修改參數(shù)值因此增加了參數(shù)值部分。在程序中對DB49中相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值后，調(diào)用SFB53寫數(shù)據(jù)記錄方式將參數(shù)P1082[0]的值由默認(rèn)值50.0修改為70.0。

圖 11 DB49結(jié)構(gòu)

 

參數(shù)修改完成后，可以通過上一節(jié)讀參數(shù)值的方法將P1082[0]的參數(shù)值讀出來，見圖12，其中字節(jié)Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#428C0000 --> 轉(zhuǎn)換成浮點數(shù)為70.0，說明參數(shù)修改成功。

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