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西門子中央處理器6ES7312-5BE03-0AB0

CPU 的運行需要 SIMATIC 微型存儲卡。

應用

  CPU 312，蕞小的 S7-300 CPU。滿足TIA簡單應用的理想套件，實現諸如集成的通訊、數據管理和診斷等優勢。可使用MPI或CP組網，但標準應用是單機-非組網運行。I/O通常以一個集中式組態結構進行連接。

設計

  CPU 312 安裝有：

  微處理器;

  處理器處理每條二進制指令的時間可達 100 ns。

  擴展存儲器;

  與執行相關的程序段的 32 KB 高速 RAM（相當于約 10 K 指令）可以為用戶程序提供足夠的空間；

  SIMATIC 微型存儲卡（蕞大 4 MB）作為程序的裝載存儲器，還允許將項目（包括符號和注釋）存儲在 CPU 中。

  靈活的擴展能力;

  多達 8 個模塊，（1排結構）

  MPI多點接口;

  集成的 MPI 接口蕞多可以同時建立與 S7-300/400 或編程設備、PC、OP 的 6 條連接。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預留一個連接。通過“全局數據通訊”，MPI可以用來建立蕞多16個CPU組成的簡單網絡

口令保護;

  用戶程序使用密碼保護，可防止非法訪問。

  診斷緩沖;

  診斷緩沖區中可存儲蕞后 500 個錯誤和中斷事件，其中的 100 個事件可以長期保留。

  免維護的數據后備;

  如果發生斷電，則可通過 CPU 將所有保持性數據自動寫入到 SIMATIC 微型存儲卡（MMC 卡）上，且將在再次通電時保持不變。

  可參數化的特性

  可以使用 STEP 7 對 S7 的組態、屬性以及CPU的響應進行參數設置：

  MPI多點接口;

  定義站地址

  重啟動/循環時間特性；

  蕞大循環時間以及負載限制，以及自檢測功能

  時鐘存儲器；

  設定地址

  防護等級；

  定義程序和數據的訪問權限

  系統診斷；

  定義診斷報警的處理和范圍

  看門狗中斷；

  周期設定

  時鐘中斷;

  設定起始日期、起始時間和間隔周期

  顯示功能與信息功能

  狀態和故障指示；

  發光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時器或I/O出錯以及運行模式，如RUN、STOP、Startup。

  測試功能；

  可使用編程器顯示程序執行過程中的信號狀態，可以不通過用戶程序而修改過程變量，以及輸出堆棧內容。

  信息功能；

  您可以使用 PG 以純文本的形式獲取 CPU 存儲容量和操作模式、主存儲器和裝載存儲器的當前利用率以及當前循環時間和診斷緩沖區內容

產品特性編輯 語音· 針對低性能要求的模塊化中小控制系統· 可配不同檔次的CPU· 可選擇不同類型的擴展模塊· 可以擴展多達32個模塊· 模塊內集成背板總線· 網絡連接 - 多點接口 (MPI), -PROFIBUS或-工業以太網· 通過編程器PG訪問所有的模塊· 無插槽限制· 借助于“HWConfig”工具可以進行組態和設置參數產品特點編輯 語音· 循環周期短、處理速度高· 指令集功能強大（包含350多條指令），可用于復雜功能· 產品設計緊湊，可用于空間有限的場合· 模塊化結構，設計更加靈活· 有不同性能檔次的CPU模塊可供選用· 功能模塊和I/O模塊可選擇· 有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型工作原理編輯 語音· PLC采用循環執行用戶程序的方式。OB1 是用于循環處理的組織塊（主程序），它可以調用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。·在起動完成后，不斷地循環調用OB1，在OB1 中可以調用其它邏輯塊(FB, SFB, FC 或SFC)。·循環程序處理過程可以被某些事件中斷。·在循環程序處理過程中，CPU 并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區和輸出地址區，而是訪問CPU 內部的輸入/輸出過程映像區（在CPU的系統存儲區）編程工具編輯 語音使用STEP7軟件對S7-300進行編程，目前S7-300的編程軟件版本為STEP7 V5.5 SP2。 [1] STEP7包含了自動化項目從項目的啟動、實施到測試以及服務每一個階段所需的全部功能。STEP7中的編程語言1、順序功能圖2、梯形圖3、語句表4、功能塊圖5、結構文本

  組成部件編輯 語音導軌（Rail）S7-300的模塊機架（起物理支撐作用，無背板總線），西門子提供一下五種規格的導軌： [2]

  電源模塊（PS）將市電電壓（AC120/230V）轉換為DC24V，為CPU和24V直流負載電路（信號模塊、傳感器、執行器等）提供直流電源。輸出電流有2A、5A、10A三種●正常：綠色LED燈亮●過載：綠色LED燈閃●短路：綠色LED燈暗（電壓跌落，短路消失后自動恢復）●電壓波動范圍：5%CPU模塊各種CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有數字量和模擬量輸入/輸出點，有的CPU集成有PROFIBUS－DP等通信接口。CPU前面板上有狀態故障指示燈、模式開關、24V電源端子、電池盒與存儲器模塊盒（有的CPU沒有）信號模塊（SM）數字量輸入模塊：24V DC，120/230V AC數字量輸出模塊：24V DC，繼電器模擬量輸入模塊：電壓，電流，電阻，熱電偶模擬量輸出模塊：電壓，電流功能模塊 (FM)功能模塊主要用于對時間要求苛刻、存儲器容量要求較大的過程信號處理任務。-計數：計數器模塊-定位：快速/慢速進給驅動位置控制模塊、電子凸輪控制器模塊、步進電動機定位模塊、伺服電動機定位模塊等-閉環控制：閉環控制模塊-工業標識系統：接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置等。接口模塊 (IM)接口模塊用于多機架配置時連接主機架（CR）和擴展機架（ER）。S7－300通過分布式的主機架和3個擴展機架，最多可以配置32個信號模塊、功能模塊和通信處理器。連接：IMS 360發送、IMR 361接收；對于雙層組態，常用硬連線的IM 365 接口模塊距離：采用IM 365 、兩層機架，電纜長度可達1米；采用IM 360 / 361 、多層機架，機架之間電纜長度10米通訊處理器(CP)擴展中央處理單元的通訊任務，提供以下的連網能力：-點到點連接-PROFIBUS-工業以太網附件總線連接器和前連接器

6ES7312-1AE13-0AB0 CPU312，32K工作內存，位操作時間0.2μs，DI/DO較大256點，AI/AO較大64點
6ES7312-5BE03-0AB0 CPU312C，32K工作內存，位操作時間0.2μs，集成10DI/6DO,2通道高速計數，2通道PWM
輸出，2通道頻率測量，PID調節；DI/DO較大256點，AI/AO較大64點，1個40針前連接器
6ES7313-5BF03-0AB0 CPU313C，64K工作內存，位操作時間0.1μs，集成24DI/16DO，4AI/2AO,3通道高速計數
，2通道PWM輸出，2通道頻率測量，PID調節；DI/DO較大1016/1008點，AI/AO較大253/250點，2個40針前連接
器
6ES7313-6BF03-0AB0 CPU313C-2PtP，64K工作內存，位操作時間0.1μs，RS485點對點接口，集成16DI/16DO
，3通道高速計數，2通道PWM輸出，2通道頻率測量，PID調節；DI/DO較大1008點，AI/AO較大248點，1個40針
前連接器
6ES7313-6CF03-0AB0 CPU313C-2DP，64K工作內存，位操作時間0.1μs，PROFIBUS-DP主/從接口，集成
16DI/16DO，3通道高速計數，2通道PWM輸出，2通道頻率測量，PID調節；DI/DO較大1008點，AI/AO較大248點
，1個40針前連接器
6ES7314-1AG13-0AB0 CPU314，96K工作內存，位操作時間0.1μs，DI/DO較大1024點，AI/AO較大256點
6ES7314-6BG03-0AB0 CPU314C-2PtP，96K工作內存，位操作時間0.1μs，RS485點對點接口，集成24DI/16DO
，4AI/2AO，4通道高速計數，4通道PWM輸出，4通道頻率測量，PID調節，一軸定位功能；DI/DO較大1016/1008
點，AI/AO較大253/250點，2個40針前連接器
6ES7314-6CG03-0AB0 CPU314C-2DP, 96K工作內存，位操作時間0.1μs，PROFIBUS-DP主/從接口，集成
24DI/16DO，4AI/2AO,4通道高速計數，4通道PWM輸出，4通道頻率測量，PID調節，一軸定位功能；DI/DO較大
1016/1008點，AI/AO較大253/250點，2個40針前連接器
6ES7315-2AG10-0AB0 CPU315-2DP, 128K工作內存，位操作時間0.1μs，PROFIBUS-DP主/從接口,DI/DO較大
16384點(集中式1024點)，AI/AO較大1024點（集中式256點）
6ES7315-2EH13-0AB0 CPU315-2PN/DP， 256K工作內存，位操作時間0.1μs，PROFIBUS-DP主/從接
口,PROFINET接口 DI/DO較大16384點(集中式1024點)，AI/AO較大1024點（集中式256點）
6ES7317-2AJ10-0AB0 CPU317-2DP，512K工作內存，位操作時間0.05μs，PROFIBUS-DP主/從接口,DI/DO較大
65536點(集中式1024點)，AI/AO較大4096點（集中式256點）
6ES7317-2EK13-0AB0 CPU317-2PN/DP，512K工作內存，位操作時間0.05μs，PROFIBUS-DP主/從接
口,PROFINET接口DI/DO較大65536點(集中式1024點)，AI/AO較大4096點（集中式256點）
數 字 輸 入/輸 出 模 塊SM
6ES7321-1BH02-0AA0 DI/16 24VDC，光電隔離，20pin前連接器
6ES7321-1BH50-0AA0 DI/16 24VDC，光電隔離，20pin前連接器
6ES7321-1BH10-0AA0 DI/16 24VDC，光電隔離，20pin前連接器
6ES7321-7BH01-0AB0 DI/16 24VDC，光電隔離，20pin前連接器
6ES7321-1BL00-0AA0 DI/32 24VDC，光電隔離，40pin前連接器
6ES7321-1FH00-0AA0 DI/16 110/230VAC，光電隔離，20pin前連接器
6ES7321-1FF01-0AA0 DI/8  110/230VAC，光電隔離，20pin前連接器
6ES7322-1BH01-0AA0 DO/16 24VDC ，0.**，可控硅輸出，光電隔離，20pin前連接器
6ES7322-1BF01-0AA0 DO/8 24VDC，2A，晶體管輸出，光電隔離，20pin前連接器
6ES7322-1BL00-0AA0 DO/32 24VDC ，0.**，晶體管輸出，光電隔離，40pin前連接器
6ES7322-1FF01-0AA0 DO/8 110/230V，1A，可控硅輸出，光電隔離，20pin前連接器
6ES7322-1FH00-0AA0 DO/16 120/230V, 1A，可控硅輸出，光電隔離，20pin前連接器
6ES7322-1HF01-0AA0 DO/8 繼電器，24VDC/230VAC,3A, 繼電器輸出，光電隔離，20pin前連接器
6ES7322-1HF10-0AA0 DO/8 繼電器，24VDC/230VAC,**, 繼電器輸出，光電隔離，40pin前連接器
6ES7322-1HH01-0AA0 DO/16 24-120VDC/24-230VAC,2A, 繼電器輸出，光電隔離，20pin前連接器
6ES7323-1BH01-0AA0 DO/8，DI/8，光電隔離，20pin前連接器
6ES7323-1BL00-0AA0 DO/16，DI/16，光電隔離，40pin前連接器
模 擬 量 輸 入/輸 出 模 塊SM
6ES7331-1KF01-0AB0 AI/8，電壓、電流、電阻、PT100，光電隔離，40pin前連接器
6ES7331-7KB02-0AB0 AI/2，電壓、電流、電阻、PT100，光電隔離，20pin前連接器
6ES7331-7KF02-0AB0 AI/8，電壓、電流、電阻、熱電阻、熱電偶，光電隔離，20pin前連接器
6ES7331-7PF01-0AB0 AI/8 電阻，熱電阻，光電隔離，40pin前連接器
6ES7331-7PF11-0AB0 AI/8 熱電偶，光電隔離，40pin前連接器
6ES7331-7NF00-0AB0 AI/8 電壓、電流，光電隔離，40pin前連接器
6ES7331-7NF10-0AB0 AI/8 電壓、電流，光電隔離，40pin前連接器
6ES7332-5HB01-0AB0 AO/2通道，電壓、電流，光電隔離，20pin前連接器
6ES7332-5HD01-0AB0 AO/4通道，電壓、電流，光電隔離，20pin前連接器
6ES7332-5HF00-0AB0 AO/8通道，電壓、電流，光電隔離，40pin前連接器
通 訊 處 理 器CP
6ES7340-1AH02-0AE0 CP340，標準串行通訊模塊，RS232C接口，較高19.2kbit/s,9針Sub-D接口
6ES7340-1BH02-0AE0 CP340，標準串行通訊模塊，RS422/485接口，較高19.2kbit/s,9針Sub-D型接口
6ES7340-1CH02-0AE0 CP340，標準串行通訊模塊，20mA /TTY接口，較高19.2kbit/s,15針 D型接口
6ES7341-1AH01-0AE0 CP341，標準串行通訊模塊，RS232C接口，較高76.8kbit/s,9針Sub-D型接口,可加載
ModbusRTU及DataHighway驅動
6ES7341-1CH01-0AE0 CP341，標準串行通訊模塊，RS422/485接口，較高76.8kbit/s,15針D型接口,可加載
ModbusRTU及DataHighway驅動
6ES7870-1AA01-0YA0 :ModbusRTU主站，包含軟件和單授權
6ES7870-1AA01-0YA1 :ModbusRTU主站，單授權，不包含軟件
6ES7870-1AB01-0YA0 :ModbusRTU從站，包含軟件和單授權
6ES7870-1AB01-0YA1 :ModbusRTU從站，單授權，不包含軟件
6GK7342-5DA02-0XE0 :CP342-5 PROFIBUS-DP主站/從站通訊處理器
6GK7342-5DF00-0XE0 :CP342-5 FO PROFIBUS-DP主站/從站通訊處理器，光纖接口
6GK7343-1EX30-0XE0 :CP343-1 工業以太網通訊處理器10/100Mbit/s, 支持PROFINET，2個RJ45接口
功 能 模 塊FM
6ES7338-4BC01-0AB0 SM 338 編碼器位置輸入模塊，3個SSI，支持等時模式，20pin前連接器
6ES7350-1AH03-0AE0 FM350-1單通道高速計數模塊，較高500KHz，2DO，20pin前連接器
6ES7350-2AH00-0AE0 FM350-2，8通道高速計數模塊，較高20KHz，8DO，40pin前連接器
6ES7351-1AH01-0AE0 :FM351，**進給/爬行定位模塊，以雙速電機實現閉環定位，8DI/8DO，15針D型編碼器
接口，20pin前連接器
6ES7355-0VH10-0AE0 :FM355C，4回路閉環控制模塊，8DI/DO，4AI，2個20pin前連接器
6ES7355-1VH10-0AE0 :FM355S，4回路閉環控制模塊，8DI/8DO，4AI，2個20pin前連接器
接 口 模 塊 IM及 接 口 模 塊 連 接 電 纜
6ES7360-3AA01-0AA0 IM360,接口模塊，用于主機架，可擴展3個機架
6ES7361-3CA01-0AA0 IM361，接口模塊，用于擴展機架
6ES7365-0BA01-0AA0 IM365，接口模塊，包括兩個模塊，一個用于主機架，一個用于擴展機架，包括連接電纜
6ES7368-3BB01-0AA0 IM360/361連接電纜， 1M
6ES7368-3BC51-0AA0 IM360/361連接電纜， 2.5M
6ES7368-3BF01-0AA0 IM360/361連接電纜， 5M
6ES7368-3CB01-0AA0 IM360/361連接電纜， 10M
安 裝 導 軌
6ES7390-1AB60-0AA0 安裝導軌，160 mm
6ES7390-1AE80-0AA0 安裝導軌，480 mm
6ES7390-1AF30-0AA0 安裝導軌，530 mm
6ES7390-1AJ30-0AA0 安裝導軌，830 mm
前 連 接 器
6ES7392-1AJ00-0AA0 20針前連接器，螺釘型
6ES7392-1AM00-0AA0 40針前連接器，螺釘型

 Modscan32激活與S7-400的連接

由于Modbus的內部地址編排時基于數據鏈路層和應用層有一定的映射關系，因此Modbus的地址與SIMATIC中的DB塊的地址時按照一定的地址映射關系來相對應，這樣造成了DB塊中有一定的地址偏移量，在本例中假設數據區的定義如下圖21所示，其DB偏移量、Modbus物理編址、應用層編址如下圖13所示：

圖13本例中的數據區定義

圖14 DB偏移量、Modbus物理編址、應用層編址對應關系

在Step7的項目程序中新建一個變量監控表，插入需要監控的參數和數據區變量，可以看到ModScan32軟件與CP443-1的數據通訊已經建立起來了，雙方可以進行正常的保持寄存器數據讀寫操作，如下圖15所示：

圖15 通訊連接建立

3. 配置S7-400單站系統作為Client進行Modbus TCP通訊

下面以S7-400單站系統及ModSim32軟件為例，詳細介紹如何將S7-400單站系統配置為Client，ModSim32為Server進行Modbus TCP通訊，在本例中同樣使用FC10“AG_CNTRL”版本的功能塊，由于客戶端和服務器模式均使用相同的功能塊，因此客戶端功能塊庫的程序結構及各功能塊完成的功能可以參考圖5。

3.1 例子中使用的硬件設備及軟件

本例中所用的硬件設備如下表：

表4 客戶端硬件清單

所用到軟件如下表：

表5 客戶端軟件清單

3.2 S7-400單站系統與ModSim32軟件組態

打開Step7軟件，新建一個工程項目文件，命名為“M_TCP_CP_V43(Client)”, 在項目下插入一個S7-400站，如下圖16所示：

圖16 新建S7-400 Station

雙擊插入的SIMATIC 400 Station的“Hardware”，打開硬件組態，在硬件組態界面下分別插入機架，電源PS407、CPU414-3PN/DP、CP443-1,本例中將CP的IP地址設為192.168.70.2，如下圖17所示：

圖17 硬件組態并設置CP443-1的IP地址

打開Netpro網絡組態，選中CPU414-3PN/DP，插入一個新連接，連接伙伴為Unspecified，連接類型為TCP Connection，如下圖18所示：

圖18 網絡組態-新建TCP connection

打開連接屬性對話框中的“General Information”，由于CP443-1做Client主動發起連接，因此需要勾選“Active connection estabishment”選項，ID保持缺省即可，在“Address”欄中同樣由于CP443-1做Client，對于本地的端口號設置為2000(一般從2000以外開始以避免與別的協議資源沖突)，對于通訊伙伴Remote的IP地址設置為測試PC機的IP 地址，本例中 PC機的IP設置為192.168.70.245，而Port號設置為502，如下圖19所示：

圖19 S7-400為客戶端的TCP connection參數設置

組態完成后，編譯保存，將例程站點“SIMATIC 400(Client)”中的程序（System data不需要拷貝）拷貝到該項目中并下載（注意：OB100中調用的FB108的id和laddr需根據組態確認）。

關于服務器和端口號的設置請參考本文中2.2章節說明。

3.3 通訊測試

由于“ModbusTCP CP V4.3”選項包支持功能碼FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能碼測試過程中類似，因此下面同樣以FC03(讀寫保持寄存器)為例來說明通訊測試的整個過程，對于其他功能碼的測試將不再重復描述。

需要說明的是由于客戶端功能塊需要定義具體的功能碼，而主功能塊FB108 “MODBUSCP”并沒有直接的管腳來定義功能碼，而是由其中的兩個參數“DATA_TYPE”和“single-write”共同決定(參見后面的管腳參數說明)，詳細情況如下圖20所示：

圖20 S7-400單站系統做客戶端時不同的功能碼的參數定義

由于客戶端和服務器均使用相同的功能塊FB108“MODBUSCP ”的參數需要初始化，因此分別在OB100及OB1中調用FB108，在OB100中調用FB108完成相關參數的初始化，FB108的管腳分布參見3.3章節中的圖10說明。

打開ModSim32軟件，在“Connection--->connect”中打開連接屬性對話框，連接接口選擇“Modbus/TCP svr”，TCP/IP Server Port為本地服務器的端口502，如下圖21所示：

圖21 ModSim32中設置端口號

下載硬件組態及程序到CPU中，給參數ENQ_ENR發送脈沖信號；在打開的ModSim32軟件窗口設置寄存器連接類型、起始地址、長度等，如下圖22所示：

圖22 ModSim32中Modbus數據參數定義

關于SIMATIC中DB偏移量、Modbus物理編址、應用層編址對應關系請參考本文中2.3章節圖14的說明

之后在CP443-1 Client就可以建立和遠程ModSim32 Server的連接了，在Netpro中可以看到連接已經建立起來，如下圖23所示：

圖23 Modscan32激活與S7-400的連接

在Step7的項目程序中新建一個變量監控表，插入需要監控的參數和數據區變量，可以看到ModSim32軟件與S7-400的數據通訊已經建立起來了，雙方可以進行正常的保持寄存器數據讀寫操作，如下圖24所示：

圖24 S7-400單站系統作為客戶端與ModSim32軟件通訊

4. “ ModbusTCP CP V4.3” 選項包通訊使用總結及相關注意事項

由于是通過PC測試軟件模擬第三方設備與SIMATIC CPU的集成PN口進行Modbus TCP通訊，因此在實際的第三方設備與CPU的集成PN口進行通訊時需要注意以下幾點：

1) 由于訂貨號2XV9450-1MB02程序中會占用CPU 較大的裝載和工作存儲區，因此對于性能比較低特別是S7-300的低端CPU進行通訊時必須考慮一定的富余量。

2) 對于SIMATIC S7，參數DB_x的數據區建議使用不同的DB 塊，使用同一個DB的不同地址區會造成地址編排混亂，另外參數Start_x與END_x 參數不能出現地址疊加情況。

3) 第三方設備的數據區與SIMATIC S7的數據DB塊的地址對應關系可以先按照第三方的數據區域Modbus地址的偏移關系之后計算相應的偏移量。

4)建議使用項目中的樣例程序，只須修改連接ID，定義通訊雙方的IP地址、端口號及相應的數據存儲區等，能減少編程量，只須把樣例程序放到一個單獨的FC塊中即可，樣例程序中定義了足夠的數據區，連接成功及錯誤次數指示等。

5) Modbus TCP每一包的數據最多只能發送125個寄存器或2000個比特位，超過該范圍必須進行分包處理。

6) S7-300/400作為Client能與多少個Server建立通訊或者作為Server時能與多少個Client通訊取決于產品所支持的TCP連接數，Modbus/TCP協議并沒有對此進行約束和限制。

5 .“ModbusTCP CP V4.3” 軟件包授權

未經授權的Modbus TCP軟件可用于測試和學習，不允許用于商業行為；未經授權的軟件測試時CPU 的INTF指示燈紅色閃爍，并在CPU故障緩沖區生成錯誤信息；同時，Modbus TCP功能塊報錯，如圖25、26所示：

圖25 CPU診斷緩沖區報錯

圖26 Modbus TCP功能塊報錯A090

每個CPU都需要對功能塊MODBUSCP進行授權。授權有兩個步驟：讀取IDENT_CODE和申請注冊碼REG_KEY。且在CPU中必須調用OB121