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西门子 6ES7331-7NF00-0AB0 西门子 6ES7331-7NF00-0AB0 西门子 6ES7331-7NF00-0AB0
SIMATIC S7-300，模拟输入 SM 331，电位隔离， 8 个模拟输入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位（55ms）， 单共用根系(50V COM.)， 1个 40针
| 产品 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 商品编号(市售编号) | 6ES7331-7NF00-0AB0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 产品说明 | SIMATIC S7-300，模拟输入 SM 331，电位隔离， 8 个模拟输入； +/-5/10V，1-5V，+/-20mA， 0/4 至 20mA，16 位（55ms）， 单共用根系(50V COM.)， 1个 40针 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 产品家族 | SM 331 模拟量输入模块 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 产品生命周期 (PLM) | PM300:有效产品 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 价格数据 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 价格组 / 总部价格组 | TC / 231 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 列表价（不含增值税） | 显示价格 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 您的单价（不含增值税） | 显示价格 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 金属系数 | 无 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 交付信息 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 出口管制规定 | AL : N / ECCN : EAR99H | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 工厂生产时间 | 1 天 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 净重 (Kg) | 0.312 Kg | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 产品尺寸 (W x L X H) | 未提供 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 包装尺寸 | 13.10 x 15.10 x 5.10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 包装尺寸单位的测量 | CM | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 数量单位 | 1 件 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 包装数量 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 其他产品信息 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| EAN | 4025515061212 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| UPC | 662643177923 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 商品代码 | 85389091 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| LKZ_FDB/ CatalogID | ST73 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 产品组 | 4031 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原产国 | 德国 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Compliance with the substance restrictions according to RoHS directive | RoHS 合规开始日期: 2008.03.31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 产品类别 | A: 问题无关，即刻重复使用 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 电气和电子设备使用后的收回义务类别 | 没有电气和电子设备使用后回收的义务 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 分类 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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前言
西门子的故障安全系统提供了尽可能全系列的产品供客户选择，ET200S系列产品做为高性价比的一款产品，在分布式IO中一直被广泛应用，因而也有着全系列相应的故障安全模板满足各种安全应用的场合，这里介绍的是故障安全型电机启动器的调试和使用方法，供大家参考。关于ET200S的基本使用方法，这里不再详细介绍，请参考相关手册。
1 ET200S 故障安全型电机启动器模板的硬件单元
ET200S 做为分布式IO系统的从站（或主站）所需要的基本硬件包括：接口模板（IM），电源模板（PS），端子模板（TM）。具体到含有故障安全型电机启动器模板的应用，还需要如下硬件组件：
表1 故障安全型ET200S 电机启动器模板组件
2 ET200S的故障安全型电机启动器的站配置
配置含有故障安全型电机启动器的ET200S站与配置普通的ET200S站相同，但故障安全系统需要考虑系统的安全等级，这里给出达到SIL3 / category 4 的典型的硬件配置（图2）：
图1 配置故障安全型电机启动器和故障安全电子模板的ET200S站，达到SIL3 / category 4
可以看到，I/O模板以及电机启动器模板均是故障安全型的。但请注意，DI/DO的电源模板必须是普通的电源模板。且在同一个电源组内，普通的电机启动器模板与安全型电机启动器模板不能混合使用，此时需要使用额外的电源模板（PM-D F PROFIsafe）进行隔离。
由于ET200S的配件比较多，选择起来比较复杂，因而建议最好使用ET200S配置工具（ET200S CFG Tools）进行硬件的配置，这里给出相应模板的订货号信息以供订货时参考。
| 型号 | 订货号 | 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 故障安全型电机启动器模板订货信息
3 组态和调试
3.1 软件组态
我们通过一个实例来介绍如何在STEP7中组态ET200S F 电机启动器模块。
所需软件：
STEP7 V5.4 SP3
Distributed safety V5.4 SP4
3.1.1 STEP7 中的项目
1）首先在STEP7中建立一个S7 400项目，项目名为ET200S_F_MS。
图2 新建S7 400项目
2）硬件组态
双击硬件组态（Hardware），在硬件列表中选择F型CPU，这里使用的是CPU 416F。注意，由于项目中将使用F型的模板，并且要使用其安全性能，因而这里需要选择F型的CPU。当然，根据所连接从站的不同，需要选择CPU是否是只有Profibus接口或者带有Profinet接口。
图3 选择F型CPU
这里我们使用的是Profibus的从站，因而双击DP口，新建Profibus网络。
图4 新建Profibus 网络
接下来组态F参数。双击CPU，打开属性页面。选择“F Parameters”属性页，为安全程序设置密码。该密码在修改F程序时会被提示，保护了安全程序不会被没有授权的访问者随意修改。（在实例中的密码设置为“1”）
图5 为F程序设置密码
密码设置后，点击“OK”，可以看到F参数。这些参数是CPU处理F程序时的基本信息，一般是系统自动分配的，不建议做修改，选择确认即可。
图6 系统F参数
接下来选择“Protection”属性。同样，出于保护的需要，需要为故障安全的程序设置程序修改的权限密码，防止没有授权的访问者随意从/向CPU读/写故障安全的程序。同时，由于西门子的F型的CPU同时可以做为普通的CPU使用，因而，如果程序中包含故障安全程序时，需要将“CPU contains safety program”激活，否则，CPU就是一款普通的CPU，无法处理故障安全的程序。
图7 设置CPU读/写密码
接下来组态ET200S的从站。在Profibus DP的硬件目录下，找到ET200S，选择接口模板IM151，将其连接到之前建立的Profibus网络上。其中选择的电机启动器以及其电源模板均是故障安全型的。
图8 组态ET200S从站
下面为每个故障安全模板设置参数。
双击ET200S从站上的电源模板PM-D PROFIsafe，可以看到该模板的参数设置。其中：
F_dest_address 是系统自动分配给安全型模板的（这里分配的地址是200），做为故障安全系统处理该模板时的寻址地址，该地址对应的DIP开关设置为：0011001000，在该模板侧面有实际的DIP开关，应该按照这里分配的DIP开关进行设置；
F-monitoring time(ms) 是F-CPU监控F I/O模板的通讯时间，一般也是系统自动分配的，但可以按照系统实际配置进行修改。如需修改时，请参考s7fcotib.xls 文件。该文件可以通过西门子技术支持网站进行下载：support.automation.siemens.com
图9 电机启动器故障安全型电源模板PM-D F PROFIsafe参数设置
双击电机启动器模块，设置故障安全参数。
首先是地址参数，这里设置的是I/O地址。
图10 电机启动器模块地址参数设置
接下来打开参数设置页面。
图11 安全型电机启动器参数设置
其中电压、电流等参数（1）可以根据实际使用的电机的参数进行设置，而其中的一些保护动作（2）也可以根据工业要求进行设定，这里不一一介绍了。
其中与安全相关的设置主要时safety shutdown group（SG）的分配。通过该参数，可以将该电机启动器模板分配一个电源组，以便进行故障安全的电机电源关断动作。每一个模板只能分配一个SG，最多可以分配6个SG。
图12 安全关断组的分配
而在故障安全型电机启动器模板的安装底板（TM）上，也有一组用于分配SG的跳线，跳线可以插拔，从而进行硬件的SG分配，而通过硬件设置的SG应该与在软件中分配的SG相一致。
图13 安装底板（TM）上硬件SG的分配
图14 SG分配后的底板
分配SG后，可以选择组诊断。对应故障安全型模板，一般都要求激活诊断选项。
图15 参数设定结果
据此可以设置其它安全型电机启动器模板的参数。
然后编译保存硬件组态。由于之前在CPU的选项中选中了“CPU contains safety program”选项，因而CPU会对故障安全选项进行单独的编译，因而编译时会出现安全程序的编译进程。如果没有错误，则硬件组态结束。此时，可以先将硬件组态进行下载。
图16 安全程序的编译进程
此时，在SIMATIC Manager下，多出了几个打黄色标签的FB和DB块，这些都是编译后系统生成的安全模块的参数块。
3）程序编制
打开SIMATIC Manager，进行程序编制。
首先新建一个功能FC，创建语言选择F-CALL。
图17 创建F-CALL
然后创建功能块FB，创建语言选择F-FBD。
图18 创建F-FB
为该FB生成一个背景数据块，同样也是F-DB。
图19 创建背景数据块F-DB
此时可以编制F的程序了。关于F 型电机启动器的程序编制非常简单，只需要控制SG的关断状态即可。
双击打开F-FB（例子里是FB1）。
图20 编程控制SG1
在硬件组态中，电源模板PM-D F的输出地址为0..4，其中第0字节就是对应控制SG的地址，因而可以通过程序控制Q0.0 来控制SG1即可。同样，Q0.1~Q0.5则对应SG2~SG6。
当然，对于故障安全型的模板，都可能存在因故障导致的“钝化”，在程序中可以进行监控，以及进行“去钝化”的操作。关于模板“（去）钝化”操作，可在相关文档中查阅相关信息。
图21 程序中进行模板的“钝化”监测以及“去钝化”
保存程序，退回到SIMATIC Manager画面。
选择CPU，在菜单中选择对故障安全程序进行编译。
图22 选择编译F 程序
此时将出现F程序的编译画面。
图23 F程序编译选择
如果项目是第一次进行编译，则首先需要建立F-Runtime group。选择该按钮，新建F运行组。
图24 新建F运行组
这里可以选择系统的F-CALL，以及调用哪个FB中的F程序，包括最大的F程序扫描周期。
选择OK进行确认。然后选择“Compile”进行F程序的编译。
图25 F程序的编译
编译成功后，仍然需要通过F程序编译器中的下载“Download”操作将F程序下载到F-CPU中。
图26 下载F程序
程序下载后，不会马上被执行，还需要在OB35中对F-CALL进行调用，然后CPU才能处理F程序。
新型ET200S FC使用的固件版本是V3.0，这是 SINAMICS G120 的固件平台。除了功能有所改进以外，还增加了新的功能。能够通过 Profidrive 4.0 行规控制访问 ET 200S FC 变频器。而且ET200S FC变频器执行标准报文1，不再需要使用 FB100 通信功能块；不再具有参数通道，可以使用 Profidrive 4.0 的非循环数据集 (DS47) 读取变频器中的参数或向其中写入参数。本文主要通过一个示例介绍对ET200S FC(Firmware V3.0)进行参数读写的方法，并不涉及使用软件STARTER调试ET200S FC的过程。
1 新型ET200S FC的订货信息
新型ET200S FC可通过指定下列订货号[MLFB]订购控制模块和功率单元，注意控制单元和功率单元必须都为新型的才可以组合使用。
| 订货号 | 描述 |
| 6SL3244-0SA00-1AA1 | 控制模块 ICU24 |
| 6SL3244-0SA01-1AA1 | 控制模块 ICU24F |
| 6SL3225-0SE17-5UA1 | 功率单元 IPM25 750 W |
| 6SL3225-0SE22-2UA1 | 功率单元 IPM25 2.2 kW |
| 6SL3225-0SE24-0UA1 | 功率单元 IPM25 4.0 kW |
表1 ET200S FC控制模块和功率单元订货号
2 参数读写示例
2.1 项目要求
本示例是介绍连接在PROFINET总线上的ET200S FC的参数读写，因此对STEP7软件和接口模块硬件的版本有些要求。
2.1.1 使用软件
需要STEP7 V5.4 SP4或以上版本，如果在STEP 7 硬件组态中找不到时，需要在线更新硬件或安装硬件升级包HSP2023 V1.2 。
2.1.2 使用的接口模块
IM151-3 PN ST (6ES7-151-3AA23-0AB0)版本号V6.0以上
2.2 硬件配置
硬件的配置大致分为三个过程
- ® 设置SIMATIC S7 PROFINET IO 接口
- ® 配置ET200S站
- ® 设置ET200S FC
1、 在CPU的PN IO接口激活PROFINET IO System
图 1在CPU中插入PROFINET IO System
2、插入ET200S站
图2在硬件列表中选择ET200S接口模块
3、设置ET200S站的设备名和IP地址
图3修改IO设备名和IP地址
4、将ET200S FC的控制单元ICU24配置到ET200S站的相应槽号，功率单元不需要配置。
图 4 在硬件列表中选择电源和ET200S FC的控制单元ICU
图 5 在ET200S站的槽中插入电源模块和ICU24
5、设置ICU24的输入输出地址，这里采用的是系统默认生成的地址，此地址在后面的参数读写中要使用。
图 6 设定地址
项目配置完成后编译保存，接下来编写程序对参数进行读写。
2.3 读写参数
2.3.1 数据记录47的结构
使用控制器的非循环读写功能，通过 Profidrive 4.0 的数据记录 (DS47) 读取变频器中的参数或向其中写入参数。示例中的ET200S FC连接在PROFINET网络中，所以使用系统功能块SFB52/53进行读写操作。数据记录（DS47）有特殊的结构，主要分为三个部分，报头、参数地址和参数值。参数请求和应答的数据结构和具体含义如下：
表 2 参数请求数据结构
表 3 参数应答数据结构
| 字段 | 数据类型 | 数值 | 说明 |
| (十六进制) | |||
| Request reference | 8位无符号数 | 01….FF | 用于区分对应的请求和应答。主站改变每个新的请求的索引号，从站在相应的应答中返回请求的索引号。 |
| Request ID | 8位无符号数 | 区分请求的类型 | |
| 1 | 读任务 | ||
| 2 | 写任务 | ||
| Drive b ID | 8位无符号数 | 00….FF | 用于区分驱动单元的设备号 |
| Qty Parameters | 8位无符号数 | 01….27 | 访问的参数的个数 |
| Attribute | 8位无符号数 | 访问参数元素的类型 | |
| 10 | 数值 | ||
| 20 | 描述 | ||
| 30 | 文本 | ||
| Qty of elements | 8位无符号数 | 0 | 专用功能 |
| 01….75 | 要访问的参数组中元素数量 | ||
| Parameter number | 16位无符号数 | 0001….FFFF | 访问的参数号 |
| Subindex | 16位无符号数 | 0001….FFFF | 要访问的参数组中第一个元素的下标 |
| Format | 8位无符号数 | 通过数值判断参数值的数据类型 | |
| 2 | 8位整型 | ||
| 3 | 16位整型 | ||
| 4 | 32位整型 | ||
| 5 | 8位无符号数 | ||
| 6 | 16位无符号数 | ||
| 7 | 32位无符号数 | ||
| 8 | 浮点数 | ||
| 40 | 0 | ||
| 41 | 字节 | ||
| 42 | 字 | ||
| 43 | 双字 | ||
| 44 | 错误 | ||
| Qty Values | 8位无符号数 | 00….EA | 说明随后的参数值的个数 |
| Values | 16位无符号数 | 0000….00FF | 参数值 |
表 4 参数请求结构字段说明
| 字段 | 数据类型 | 数值 | 说明 |
| (十六进制) | |||
| Request reference | 8位无符号数 | 01….FF | 应答中返回请求的索引号。 |
| Request ID | 8位无符号数 | 1 | 读操作 |
| 2 | 写操作 | ||
| Drive b ID | 8位无符号数 | 00….FF | 驱动单元的设备号与请求相同 |
| Qty Parameters | 8位无符号数 | 01….27 | 返回的参数的个数 |
| Format | 8位无符号数 | 通过数值判断参数值的数据类型 | |
| 2 | 8位整型 | ||
| 3 | 16位整型 | ||
| 4 | 32位整型 | ||
| 5 | 8位无符号数 | ||
| 6 | 16位无符号数 | ||
| 7 | 32位无符号数 | ||
| 8 | 浮点数 | ||
| 40 | 0 | ||
| 41 | 字节 | ||
| 42 | 字 | ||
| 43 | 双字 | ||
| 44 | 错误 | ||
| Qty Values | 8位无符号数 | 00….EA | 说明随后的参数值的个数 |
| Values | 16位无符号数 | 0000….00FF | 参数值 |
表 5 参数应答结构字段说明
2.3.2 读参数值
为了向ET200S FC写数据记录（DS47），先根据参数请求结构建立数据块DB47。同样，为了从ET200S FC读取数据记录（DS47），根据参数应答结构建立数据块DB48。
图7 DB47结构
图 8 DB48结构
数据块建立后，按照数据记录的数据结构根据需要对DB47进行赋值，用系统功能块SFB53写数据记录方式将参数读请求发送到ET200S FC然后使用系统功能块SFB52读出应答的数据记录，存储到DB48中。示例中读取参数r0027实际输出电流值。要读取一个参数，应该使Request ID为1，参数号27转换为十六进制后1B。要读取参数值，因此设置Attribute为10。
图 9 赋值后的DB47
图 10读出参数r0027的实际值存放在DB48中
存放在DB48的数据记录的含义
- ® Request_reference:B#16#01--> 请求和应答之间的对应关系。
- ® Request_ID: B#16#01 --> 读操作的应答。
- ® AxisNo:B#16#01 -> 驱动单元的设备号和请求对应
- ® Number_of_beters:B#16#01 --> 读一个参数
- ® Buffer[0]:B#16#43 --> 数值的格式为双字
- ® Buffer[1]:B#16#01 --> 有1个数值
- ® Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#4314A3AE --> 转换成浮点数为2.32249，说明实际输出电流为2.32249安培。
2.3.3 写参数值
下面说明如何修改参数值，示例中要修改的参数为P1082[0]（电机最高运行频率），这是一个参数组，因此要指定修改的下标。修改参数应该使Request ID为2，参数号1082转换为十六进制后43A。要修改参数值，因此设置Attribute为10。同时要修改的这一参数的数据类型是浮点数，因此要设置Format为8。同样，根据参数请求结构建立数据块DB49，由于要修改参数值因此增加了参数值部分。在程序中对DB49中相应数据进行赋值后，调用SFB53写数据记录方式将参数P1082[0]的值由默认值50.0修改为70.0。
图 11 DB49结构
参数修改完成后，可以通过上一节读参数值的方法将P1082[0]的参数值读出来，见图12，其中字节Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#428C0000 --> 转换成浮点数为70.0，说明参数修改成功。
西门子 6ES7331-7NF00-0AB0 西门子 6ES7331-7NF00-0AB0 西门子 6ES7331-7NF00-0AB0 西门子 6ES7331-7NF00-0AB0
