產品詳情
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
| 產品 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 商品編號(市售編號) | 6ES7331-7NF00-0AB0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 產品說明 | 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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 產品家族 | SM 331 模擬量輸入模塊 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 產品生命周期 (PLM) | PM300:有效產品 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 價格數據 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | 無 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 交付信息 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 出口管制規定 | AL : N / ECCN : EAR99H | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 工廠生產時間 | 1 天 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 凈重 (Kg) | 0.312 Kg | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 產品尺寸 (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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 數量單位 | 1 件 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 包裝數量 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 其他產品信息 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| EAN | 4025515061212 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| UPC | 662643177923 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 商品代碼 | 85389091 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| LKZ_FDB/ CatalogID | ST73 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 產品組 | 4031 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原產國 | 德國 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Compliance with the substance restrictions according to RoHS directive | RoHS 合規開始日期: 2008.03.31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 產品類別 | A: 問題無關，即刻重復使用 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電氣和電子設備使用后的收回義務類別 | 沒有電氣和電子設備使用后回收的義務 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 分類 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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前言
西門子的故障安全系統提供了盡可能全系列的產品供客戶選擇，ET200S系列產品做為高性價比的一款產品，在分布式IO中一直被廣泛應用，因而也有著全系列相應的故障安全模板滿足各種安全應用的場合，這里介紹的是故障安全型電機啟動器的調試和使用方法，供大家參考。關于ET200S的基本使用方法，這里不再詳細介紹，請參考相關手冊。
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，但故障安全系統需要考慮系統的安全等級，這里給出達到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，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）進行隔離。
由于ET200S的配件比較多，選擇起來比較復雜，因而建議最好使用ET200S配置工具（ET200S CFG Tools）進行硬件的配置，這里給出相應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 組態和調試
3.1 軟件組態
我們通過一個實例來介紹如何在STEP7中組態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
雙擊硬件組態（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。當然，根據所連接從站的不同，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網絡。
圖4 新建Profibus 網絡
接下來組態F參數。雙擊CPU，打開屬性頁面。選擇“F Parameters”屬性頁，為安全程序設置密碼。該密碼在修改F程序時會被提示，保護了安全程序不會被沒有授權的訪問者隨意修改。（在實例中的密碼設置為“1”）
圖5 為F程序設置密碼
密碼設置后，點擊“OK”，可以看到F參數。這些參數是CPU處理F程序時的基本信息，一般是系統自動分配的，不建議做修改，選擇確認即可。
圖6 系統F參數
接下來選擇“Protection”屬性。同樣，出于保護的需要，需要為故障安全的程序設置程序修改的權限密碼，防止沒有授權的訪問者隨意從/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 設置CPU讀/寫密碼
接下來組態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網絡上。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ET200S從站
下面為每個故障安全模板設置參數。
雙擊ET200S從站上的電源模板PM-D PROFIsafe，可以看到該模板的參數設置。其中：
F_dest_address 是系統自動分配給安全型模板的（這里分配的地址是200），做為故障安全系統處理該模板時的尋址地址，該地址對應的DIP開關設置為：0011001000，在該模板側面有實際的DIP開關，應該按照這里分配的DIP開關進行設置；
F-monitoring time(ms) 是F-CPU監控F I/O模板的通訊時間，一般也是系統自動分配的，但可以按照系統實際配置進行修改。如需修改時，請參考s7fcotib.xls 文件。該文件可以通過西門子技術支持網站進行下載：support.automation.siemens.com
圖9 電機啟動器故障安全型電源模板PM-D F PROFIsafe參數設置
雙擊電機啟動器模塊，設置故障安全參數。
首先是地址參數，這里設置的是I/O地址。
圖10 電機啟動器模塊地址參數設置
接下來打開參數設置頁面。
圖11 安全型電機啟動器參數設置
其中電壓、電流等參數（1）可以根據實際使用的電機的參數進行設置，而其中的一些保護動作（2）也可以根據工業要求進行設定，這里不一一介紹了。
其中與安全相關的設置主要時safety shutdown group（SG）的分配。通過該參數，可以將該電機啟動器模板分配一個電源組，以便進行故障安全的電機電源關斷動作。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，從而進行硬件的SG分配，而通過硬件設置的SG應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。對應故障安全型模板，一般都要求激活診斷選項。
圖15 參數設定結果
據此可以設置其它安全型電機啟動器模板的參數。
然后編譯保存硬件組態。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行單獨的編譯，因而編譯時會出現安全程序的編譯進程。如果沒有錯誤，則硬件組態結束。此時，可以先將硬件組態進行下載。
圖16 安全程序的編譯進程
此時，在SIMATIC Manager下，多出了幾個打黃色標簽的FB和DB塊，這些都是編譯后系統生成的安全模塊的參數塊。
3）程序編制
打開SIMATIC Manager，進行程序編制。
首先新建一個功能FC，創建語言選擇F-CALL。
圖17 創建F-CALL
然后創建功能塊FB，創建語言選擇F-FBD。
圖18 創建F-FB
為該FB生成一個背景數據塊，同樣也是F-DB。
圖19 創建背景數據塊F-DB
此時可以編制F的程序了。關于F 型電機啟動器的程序編制非常簡單，只需要控制SG的關斷狀態即可。
雙擊打開F-FB（例子里是FB1）。
圖20 編程控制SG1
在硬件組態中，電源模板PM-D F的輸出地址為0..4，其中第0字節就是對應控制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SG2~SG6。
當然，對于故障安全型的模板，都可能存在因故障導致的“鈍化”，在程序中可以進行監控，以及進行“去鈍化”的操作。關于模板“（去）鈍化”操作，可在相關文檔中查閱相關信息。
圖21 程序中進行模板的“鈍化”監測以及“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行編譯。
圖22 選擇編譯F 程序
此時將出現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
這里可以選擇系統的F-CALL，以及調用哪個FB中的F程序，包括最大的F程序掃描周期。
選擇OK進行確認。然后選擇“Compile”進行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，不會馬上被執行，還需要在OB35中對F-CALL進行調用，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。除了功能有所改進以外，還增加了新的功能。能夠通過 Profidrive 4.0 行規控制訪問 ET 200S FC 變頻器。而且ET200S FC變頻器執行標準報文1，不再需要使用 FB100 通信功能塊；不再具有參數通道，可以使用 Profidrive 4.0 的非循環數據集 (DS47) 讀取變頻器中的參數或向其中寫入參數。本文主要通過一個示例介紹對ET200S FC(Firmware V3.0)進行參數讀寫的方法，并不涉及使用軟件STARTER調試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
- ® 設置SIMATIC S7 PROFINET IO 接口
- ® 配置ET200S站
- ® 設置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、設置ET200S站的設備名和IP地址
圖3修改IO設備名和IP地址
4、將ET200S FC的控制單元ICU24配置到ET200S站的相應槽號，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、設置ICU24的輸入輸出地址，這里采用的是系統默認生成的地址，此地址在后面的參數讀寫中要使用。
圖 6 設定地址
項目配置完成后編譯保存，接下來編寫程序對參數進行讀寫。
2.3 讀寫參數
2.3.1 數據記錄47的結構
使用控制器的非循環讀寫功能，通過 Profidrive 4.0 的數據記錄 (DS47) 讀取變頻器中的參數或向其中寫入參數。示例中的ET200S FC連接在PROFINET網絡中，所以使用系統功能塊SFB52/53進行讀寫操作。數據記錄（DS47）有特殊的結構，主要分為三個部分，報頭、參數地址和參數值。參數請求和應答的數據結構和具體含義如下：
表 2 參數請求數據結構
表 3 參數應答數據結構
| 字段 | 數據類型 | 數值 | 說明 |
| (十六進制) | |||
| Request reference | 8位無符號數 | 01….FF | 用于區分對應的請求和應答。主站改變每個新的請求的索引號，從站在相應的應答中返回請求的索引號。 |
| Request ID | 8位無符號數 | 區分請求的類型 | |
| 1 | 讀任務 | ||
| 2 | 寫任務 | ||
| Drive b ID | 8位無符號數 | 00….FF | 用于區分驅動單元的設備號 |
| Qty Parameters | 8位無符號數 | 01….27 | 訪問的參數的個數 |
| Attribute | 8位無符號數 | 訪問參數元素的類型 | |
| 10 | 數值 | ||
| 20 | 描述 | ||
| 30 | 文本 | ||
| Qty of elements | 8位無符號數 | 0 | 專用功能 |
| 01….75 | 要訪問的參數組中元素數量 | ||
| Parameter number | 16位無符號數 | 0001….FFFF | 訪問的參數號 |
| Subindex | 16位無符號數 | 0001….FFFF | 要訪問的參數組中第一個元素的下標 |
| Format | 8位無符號數 | 通過數值判斷參數值的數據類型 | |
| 2 | 8位整型 | ||
| 3 | 16位整型 | ||
| 4 | 32位整型 | ||
| 5 | 8位無符號數 | ||
| 6 | 16位無符號數 | ||
| 7 | 32位無符號數 | ||
| 8 | 浮點數 | ||
| 40 | 0 | ||
| 41 | 字節 | ||
| 42 | 字 | ||
| 43 | 雙字 | ||
| 44 | 錯誤 | ||
| Qty Values | 8位無符號數 | 00….EA | 說明隨后的參數值的個數 |
| Values | 16位無符號數 | 0000….00FF | 參數值 |
表 4 參數請求結構字段說明
| 字段 | 數據類型 | 數值 | 說明 |
| (十六進制) | |||
| Request reference | 8位無符號數 | 01….FF | 應答中返回請求的索引號。 |
| Request ID | 8位無符號數 | 1 | 讀操作 |
| 2 | 寫操作 | ||
| Drive b ID | 8位無符號數 | 00….FF | 驅動單元的設備號與請求相同 |
| Qty Parameters | 8位無符號數 | 01….27 | 返回的參數的個數 |
| Format | 8位無符號數 | 通過數值判斷參數值的數據類型 | |
| 2 | 8位整型 | ||
| 3 | 16位整型 | ||
| 4 | 32位整型 | ||
| 5 | 8位無符號數 | ||
| 6 | 16位無符號數 | ||
| 7 | 32位無符號數 | ||
| 8 | 浮點數 | ||
| 40 | 0 | ||
| 41 | 字節 | ||
| 42 | 字 | ||
| 43 | 雙字 | ||
| 44 | 錯誤 | ||
| Qty Values | 8位無符號數 | 00….EA | 說明隨后的參數值的個數 |
| Values | 16位無符號數 | 0000….00FF | 參數值 |
表 5 參數應答結構字段說明
2.3.2 讀參數值
為了向ET200S FC寫數據記錄（DS47），先根據參數請求結構建立數據塊DB47。同樣，為了從ET200S FC讀取數據記錄（DS47），根據參數應答結構建立數據塊DB48。
圖7 DB47結構
圖 8 DB48結構
數據塊建立后，按照數據記錄的數據結構根據需要對DB47進行賦值，用系統功能塊SFB53寫數據記錄方式將參數讀請求發送到ET200S FC然后使用系統功能塊SFB52讀出應答的數據記錄，存儲到DB48中。示例中讀取參數r0027實際輸出電流值。要讀取一個參數，應該使Request ID為1，參數號27轉換為十六進制后1B。要讀取參數值，因此設置Attribute為10。
圖 9 賦值后的DB47
圖 10讀出參數r0027的實際值存放在DB48中
存放在DB48的數據記錄的含義
- ® Request_reference:B#16#01--> 請求和應答之間的對應關系。
- ® Request_ID: B#16#01 --> 讀操作的應答。
- ® AxisNo:B#16#01 -> 驅動單元的設備號和請求對應
- ® Number_of_beters:B#16#01 --> 讀一個參數
- ® Buffer[0]:B#16#43 --> 數值的格式為雙字
- ® Buffer[1]:B#16#01 --> 有1個數值
- ® Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#4314A3AE --> 轉換成浮點數為2.32249，說明實際輸出電流為2.32249安培。
2.3.3 寫參數值
下面說明如何修改參數值，示例中要修改的參數為P1082[0]（電機最高運行頻率），這是一個參數組，因此要指定修改的下標。修改參數應該使Request ID為2，參數號1082轉換為十六進制后43A。要修改參數值，因此設置Attribute為10。同時要修改的這一參數的數據類型是浮點數，因此要設置Format為8。同樣，根據參數請求結構建立數據塊DB49，由于要修改參數值因此增加了參數值部分。在程序中對DB49中相應數據進行賦值后，調用SFB53寫數據記錄方式將參數P1082[0]的值由默認值50.0修改為70.0。
圖 11 DB49結構
參數修改完成后，可以通過上一節讀參數值的方法將P1082[0]的參數值讀出來，見圖12，其中字節Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#428C0000 --> 轉換成浮點數為70.0，說明參數修改成功。
西門子 6ES7331-7NF00-0AB0 西門子 6ES7331-7NF00-0AB0 西門子 6ES7331-7NF00-0AB0 西門子 6ES7331-7NF00-0AB0
