西门子EM222CN模块

6ES7222-1HF22-0XA8SIMATIC S7-200 CN，数字输出端 EM 222，仅用于 S7-22X CPU， 8DA（继电器输出端），2A 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE

3. 硬件列表和接线

3.1 硬件列表

表1 硬件设备

3.2 硬件接线

3.2.1 接口定义
S7-200的通讯口为RS485物理口（9针口），CP341是RS422/485的接口类型（15针口），两种设备的接口引脚的示意图如下所示，更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。

图1 S7-200 CPU通信口引脚定义

图2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义

3.2.2 接线示意图

图3 硬件结构和接线示意图

4. 组态设置和编程

4.1 S7-200做Modbus主站的设置
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口，此串行字符通信的格式：1个起始位；7/8位数据位；1位奇/偶/无校验；1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500，符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯，Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。

4.1.1 Modbus RTU主站库

使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点：

• 需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本；

• Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求，CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01（即订货号为 6ES721*－***23-0BA*）；

• Modbus主站可读/写的数据量为120个字（指每一个 MBUS_MSG 指令）；

• Modbus 主站库支持Port0和Port1（从站库只支持Port0口），本例中用Port0；

• 使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配，见下图设置，而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突，否则编译调用会报错。

图4 库存储区设置

• Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系：
   

  Modbus 地址	读 / 写	Modbus 从站须支持的功能
  00001~09999	读	功能1：读输出点
  数字量输出	写	功能5：写单个输出点
  	功能15：写多个输出点
  10001~19999	读	功能2：读输入点
  数字量输入
  30001~39999	读	功能4：读输入寄存器
  输入寄存器
  40001~49999	读	功能3：读保持寄存器
  保持寄存器	写	功能6：写单个寄存器
  	功能16：写多个寄存器

  表2需要从站支持的功能

4.1.2 S7-200 Modbus主站编程
编程时，使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化，详细见下表，参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。

图5 Modbus RTU 主站初始化

图中各参数含义如下

表3

调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG，发送一个Modbus 请求。

图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序

图中各参数含义如下

表4

从上图中可见，S7-200作为Modbus RTU主站，波特率9.6Kb/s，偶校验，连接从站的站地址是3，数据存储区为VB2000开始的区域。

4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态

4.2.1 硬件组态

图7 S7-300侧硬件组态

4.2.2 设置Modbus参数

图8 消息桢字符结构

按照上述操作设置参数，从上图可以看出，本例中的传输波特率9.6Kb/s，1位起始位，8位数据位，偶校验位，1位停止位，从站站地址是3，主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。

图9 RS422/485 接口组态

RS422/485接口只能一个有效，接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。

4.2.3 Modbus驱动的
当配置好Modbus通信的参数后，保存前需要向CP341Modbus Slave的驱动，一旦完成后无需再次。
需要注意的是，在驱动时（可以在无Dongle情况下），需要将CPU停机，然后，操作过程如下所示。

图10 Dongle时，需要CPU停机

图11 从站驱动后结果

4.2.4 CP341做Modbus从站的编程
从Step7 软件下的EXAMPLE目录中，找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目，打开，然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中，打开路径如下所示。

图12 Modbus Slave 例程打开路径

OB1中调用FB80编程如下：

图13 FB80程序块调用

CP卡初始化正常后，CP_START，CP_START_FM和CP_START_OK为1信号，否则CP_START_ERROR为1，同时可以从ERROR_NR察看错误信息，也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息，错误信息对照和处理方式可以参考
《S7-300以用于PtP CP Modbus 协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。

FB80的各参数含义如下

表5

西门子EM222CN模块5. 通讯测试
Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的，在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站，从站返回响应报文。Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制的，以下对现场常用的功能码进行分类测试，关于功能码的详细信息请参考手册。

5.1 FC01/05/15功能码
CP341从站的通讯区域配置

图14 FC01/05/15 参数组态界面

FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，可以读写操作，用户地址区为0xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为00001 ~ 00008，对应S7-300的M10.0 ~ M10.7，并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图15 功能码FC01使用

S7-200主站，用功能码FC01读取从站8点数字量输出，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图16 FC01功能码数据交换

5.2 FC02功能码
CP341从站的通讯区域配置

图17 FC02 参数组态界面

FC02对应的数据区为位输出，数据的传递以位为单位，只读操作，用户地址区为1xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始，如上图，左边为信息传递地址（地址区不能冲突），右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为10001 ~ 10008，对应S7-300的M20.0 ~ M20.7，并且以此为例说明FC02功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图18 功能码FC02使用

S7-200主站，用功能码FC02读取从站8点数字量输入，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图19 FC02功能码数据交换

5.3 FC03/06/16 功能码
CP341从站的通讯区域配置

图20 FC03/06/16参数组态界面

FC03/06/16 对应的数据区为寄存器，数据的传递以字为单位，可以读写操作，用户地址区为4xxxx，Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址
区为40001 ~ 40004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明
FC03功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图21功能码FC03使用

S7-200主站，用功能码FC03读取从站4个字寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图22 FC03功能码数据交换

5.4 FC04 功能码
CP341从站的通讯区域配置

图23 FC04参数组态界面

FC04对应的数据区为寄存器输入，数据的传递也以字为单位，只读操作，用户地址区3xxxx，Modbus地址在信息传送中从0开始。如上图，左边为信息传递地址，右边对应的是S7-300的数据区，左边传输地址不可改，右边只对应一个数据区。例如用户地址区为30001 ~ 30004，对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6，并且以此为例说明FC04功能码的通讯。
S7-200主站程序调用

图24功能码FC04使用

S7-200主站，用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器，接收的数据存放在VB2000开始的区域，测试截图结果如下。

图25 FC04功能码数据交换

5.5 Limits 栏

图26 Limits 参数组态界面

对于写功能码FC05、06、15、16，可以禁用或限制访问相关S7-300存储区，即使用这些功能码时，S7-300存储区需要在设定的和的范围之间，如果访问的区域超出这个范围，则访问会被拒绝，同时输出报错误信息

问题1：S7-200 CPU内部存储区类型？
回答：S7-200 CPU内部存储区分为易失性的RAM存储区和保持的EEPROM两种，其中RAM包含CPU工作存储区和数据区域中的V数据存储区、M数据存储区、T(定时器)区和C(计数器)区，EEPROM包含程序存储区、V数据存储区的全部和M数据存储区的前14个字节。
也就是说V区和MB0-MB13这些区域都有对应的EEPROM保持区域。
EEPROM的写操作次数是有限制的(最少10万次，典型值为100万次)，所以请注意只在必要时才进行保存操作。否则，EEPROM可能会失效，从而引起CPU故障。
EEPROM的写入次数如果超过限制之后，该CPU即不能使用了，需要整体更换CPU，不能够只更换CPU内EEPROM，西门子不提供这项服务。

问题2：S7-200 CPU的存储卡的作用？
回答：S7-200还提供三种类型的存储卡用于存储程序，数据块，系统块，数据记录（归档）、配方数据，以及一些其他文件等，这些存储卡不能用于实时存储数据，只能通过PLC—存储卡编程的方法将程序块/数据块/系统块的初始设置存于存储卡内。
存储卡分为两种，根据大小共有三个型号。
32K存储卡：仅用于储存和传递程序、数据块和强制值。32K存储卡只可以用于向新版（23版）CPU传递程序，新版CPU不能向32K存储卡中写入任何数据。而且32K存储卡不支持存储程序以外的其他功能。订货号：6ES7 291-8GE20-0XA0。
64K/256K存储卡：可用于新版CPU（23版）保存程序、数据块和强制值、配方、数据记录和其他文件（如项目文件、图片等）。64K/256K新存储卡只能用于新版CPU（23版）。64K存储卡订货号： 6ES7 291-8GF23-0XA0；256K存储卡订货号：6ES7 291-8GH23-0XA0。
为了把存储卡中的程序送到CPU中，必须先插入存储卡，然后给CPU上电，程序和数据将自动复制到RAM及EEPROM中。
存储卡的使用完整限制条件，请参考《S7-200系统手册》附录A 技术规范—可选卡件一节。
S7-200的外部存储卡有哪些功能？
459464

问题3：S7-200 CPU内的程序是否具有掉电保持特性？
回答：S7-200 CPU内的程序块时，会同时到EEPROM中，也就是说程序后，将保持。同样，系统块和数据块时，也会同时到EEPROM中。

问题4：S7-200 CPU内部的数据的掉电保持特性？
回答：S7-200系统手册第四章——“PLC基本概念”一章中“理解S7--200如何保存和存储数据”一节详细介绍了S7-200 CPU内数据的掉电保持特性，建议用户仔细阅读。
S7-200 CPU内的数据分为RAM区和EEPROM区。
其中，RAM区数据需要CPU内置的超级电容或者外插电池卡才能实现掉电保持特性。
对于CPU221和CPU222的内置超级电容，能提供典型值约50小时的数据保持。
对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226的内置超级电容，能提供典型值约100小时的数据保持。
超级电容需要在CPU上电时充电。为达到上述指标的数据保持时间，需要连续充电至少24小时。
当该时间不够时，可以购买电池卡，以获得更长时间的数据保持时间。
EEPROM区能实现数据保持，不依靠超级电容或者电池就可以保持数据。

问题5：S7-200 CPU内部数据的工作顺序？
回答：S7-200 CPU一上电后，CPU先去检查RAM区域中的数据，如果在超级电容或者电池有电的情况下，数据并未丢失，则使用该RAM区的数据；如果超级电容或者电池没电了，导致数据丢失，则CPU去读EEPROM中相应的区域(包含数据块中的数据定义内容)，如果在EEPROM中存有保持的数据，则CPU将EEPROM中的数据写回到RAM区中，再进行下面的工作。
如果EEPROM中也没有对应存储区的数据了，则该存储区的数据将变成0。

问题6：S7-200 CPU电池卡的使用注意事项？
回答：新版S7-200 CPU电池卡有两种型号。
对于CPU221和CPU222，由于其中没有实时时钟，则对应的为时钟电池卡，订货号为：6ES7297--1AA23--0XA0。
对于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226，电池卡仅提供电池功能，订货号为：6ES7 291--8BA20--0XA0，该款电池卡型号又叫做BC293。
电池卡的寿命典型值约为200天，当插上电池卡后，如果CPU处于工作状态或者超级电容有电的情况下，并不消耗电池卡的电量。当电池卡的电量消耗完毕之后，该电池卡就报废了。
S7-200电池卡不能充电，使用完毕就不能再用了，只能购买新的电池卡了。
S7-200没有检测电池卡内剩余电量的状态位和这种功能。
新版S7-200 CPU电池卡不能用于老CPU，即订货号为6ES7xxx-xxx21-0XB0和6ES7xxx-xxx22-0XB0以及更老版本的CPU。

图1

以上为两种电池卡以及所在插槽位置。
电池卡的使用完整限制条件，请参考《S7-200系统手册》附录A 技术规范—可选卡件一节。

问题7：S7-200 CPU内EEPROM的使用方法？
回答：EEPROM的写入分为如下几种情况：
1、MB0—MB13的设置，只需要在系统块—断电数据保持中设置即可。
默认情况下，系统块设置如下图蓝框中所示，即MB14—MB31，这些区域没有对应的EEPROM区域，无须考虑EEPROM写入次数限制。

图2

MB0—MB13如果在系统块中设置成掉电保持区域，如图2红框中所示，并将系统块到CPU之后，则这14个字节的数据在掉电的瞬间会将数值写入EEPROM中，如果掉电时间超过超级电容和电池的保持时间之后，再上电时，CPU会将EEPROM中存储的数据数值写回到RAM中对应的存储区，实现保持数据的目的。
注意：实现该功能一定要将修改过的系统块到CPU中。

2、数据块中定义的数据，如图3所示，当数据块的时候，同时会将定义的数据到EEPROM中，这样，当掉电时间超过超级电容和电池的保持时间之后，再上电时，CPU会将EEPROM中存储的数据块中定义的数据数值写回到RAM中对应的存储区，实现保持数据的目的。也就是恢复成数据的初始设置值。
注意：实现该功能一定要将定义好数据的数据块到CPU中。

图3

3、使用SMB31和SMW32控制字来实现将V区的数据存到EEPROM中
特殊存储器字节31 (SMB31)命令S7-200将V存储区中的某个值复制到存储器的V存储区，置位SM31.7提供了初始化存储操作的命令。特殊存储器字32 (SMW32)中存储所要复制数据的地址。如图4为S7-200系统手册内关于SMB31和SMW32的使用说明。

图4

采用下列步骤来保存或者写入V存储区中的一个特定数值：
1. 将要保存的V存储器的地址装载到SMW32中。
2. 将数据长度装载入SM31.0和SM31.1。具体含义如图4所示。
3. 将SM31.7置为1。

图5

注意：如果在数据块中定义了某地址的数据，而又使用这种办法存储同样地址的数据，则当CPU内超级电容或电池没电时，CPU再上电时将采用SMB31和SMW32存储的数据。

问题8：EEPROM写入次数的统计？
回答：每次程序块/数据块/系统块或者执行SMB31.7置位的操作都算作对EEPROM的写操作，所以请注意在程序中一定不要每周期都调用SMB31/SMW32用于将数据写入EEPROM内，否则CPU将很快报废。

问题9：不使用数据块的方法，如何在程序中实现不止一个V区数据的存储？
回答：由于SMB31/SMW32最多只能送入一个V区双字给EEPROM区域，因而当有超过一个双字的数据需要送入EEPROM中时，需要程序配合实现。具体操作方法可参照如下的例子，即使用SMB31/SMW32送完一个数据（字节/字/双字）之后，通过一个标志位（如M0.0）来触发下一个SMB31/SMW32操作，之后需要将上一个标志位清零，以用于下的存储数据的操作。

由于SM31.7在每次操作结束之后都自动复位，因而不能使用它作为第二次触发操作的条件。
以上程序仅供参考。

或者可以参考如下FAQ，多次调用指令库用以存储多个V区变量到EEPROM存储区中：
如何在 CPU 内部 EEPROM 存储空间中保存变量区域？
17471561

问题10：定时器和计数器以及MB14-MB31的掉电保持性能？
回答：计数器和TONR型的定时器（T0-T31，T64-T95）能够实现掉电保持。这些区域只能由超级电容和电池来进行数据的掉电保持，他们并没有对应的EEPROM保持存储区。当超过超级电容和电池供电的时间之后，这些计数器和TONR定时器的数据全部清零。
TON和TOF型的定时器（T32-T63，T96-T255）没有掉电保持数据的功能。请不要在系统块中设置这些区域为掉电保持，如图6所示为错误做法：

图6

按上述做法设置之后，系统块时会导致如下错误发生：

图7

所以请不要将T32-T63，T96-T255的定时器设为掉电保持区域。

问题11：CPU内具备断电保持性的数据区为何会丢失？
以下情况会导致CPU内数据清零：
1. 没有插入电池卡的CPU断电时间过长，内部超级电容放电完毕，TONR区/C区/MB14-MB31区数据丢失，V区和MB0-MB13区的对应EEPROM内没有数据导致数据丢失，
2. 电池卡使用时间过长，使之没电了， TONR区/C区/MB14-MB31区数据丢失，V区和MB0-MB13区的对应EEPROM内没有数据导致数据丢失，
3. 插在CPU上的存储卡内程序/数据与CPU内部RAM中运行的程序/数据不符，一上电时会导致原有数据/程序的丢失。
4. CPU损坏。

CPU

6ES7211-0AA23-0B0 CPU221 DC/DC/DC,6输入/4输出

6ES7211-0BA23-0B0 CPU221 继电器输出,6输入/4输出

6ES7212-1AB23-0B8 CPU222 DC/DC/DC,8输入/6输出

6ES7212-1BB23-0B8 CPU222 继电器输出,8输入/6输出

6ES7214-1AD23-0B8 CPU224 DC/DC/DC,14输入/10输出

6ES7214-1BD23-0B8 CPU224 继电器输出,14输入/10输出

6ES7214-2AD23-0B8 CPU224XP DC/DC/DC,14DI/10DO,2AI/1AO

6ES7214-2BD23-0B8 CPU224XP 继电器输出,14DI/10DO,2AI/1AO

6ES7216-2AD23-0B8 CPU226 DC/DC/DC,24输入/16输出

6ES7216-2BD23-0B8 CPU226 继电器输出,24输入/16输出

扩展模块

6ES7 221-1BH22-0A8 EM221 16入 24VDC，开关量

6ES7 221-1BF22-0A8 EM221 8入 24VDC，开关量

6ES7 221-1EF22-0A0 EM221 8入 120/230VAC，开关量

6ES7 222-1BF22-0A8 EM222 8出 24VDC，开关量

6ES7 222-1EF22-0A0 EM222 8出 120V/230VAC，0.5A 开关量

6ES7 222-1HF22-0A8 EM222 8出 继电器

6ES7 222-1BD22-0A0 EM222 4出 24VDC 固态－MOSFET

6ES7 222-1HD22-0A0 EM222 4出 继电器 干触点

6ES7 223-1BF22-0A8 EM223 4入/4出 24VDC，开关量

6ES7 223-1HF22-0A8 EM223 4入 24VDC/4出 继电器

6ES7 223-1BH22-0A8 EM223 8入/8出 24VDC，开关量

6ES7 223-1PH22-0A8 EM223 8入 24VDC/8出 继电器

6ES7 223-1BL22-0A8 EM223 16入/16出 24VDC，开关量

6ES7 223-1PL22-0A8 EM223 16入 24VDC/16出 继电器

6ES7 223-1BM22-0A8 EM223 32入/32出 24VDC，开关量

6ES7 223-1PM22-0A8 EM223 32入 24VDC/32出 继电器

6ES7 231-0HC22-0A8 EM231 4入*12位，模拟量

6ES7 231-7PB22-0A8 EM231 2入*热电阻，模拟量

6ES7 231-7PD22-0A8 EM231 4入*热电偶，模拟量

6ES7 232-0HB22-0A8 EM232 2出*12位，模拟量

6ES7 235-0KD22-0A8 EM235 4入/1出*12位，模拟量

6ES7 277-0AA22-0A0 EM277 PROFIBUS-DP接口模块

6GK7 243-2AX01-0A0 CP243-2 AS-i接口模块

6ES7 253-1AA22-0A0 EM253 位控模块

6ES7 241-1AA22-0A0 EM241 调制解调器模块

6GK7 243-1EX00-0E0 CP243-1工业以太网模块 

6GK7 243-1GX00-0E0 CP243-1IT 工业以太网模块

附件

6ES7 291-8GF23-0A0 MC291,新CPU22x存储器盒,64K

6ES7 291-8GH23-0A0 MC291,新CPU22x存储器盒,256KB

6ES7 297-1AA23-0A0 CC292,CPU22x时钟/日期电池盒

6ES7 291-8BA20-0A0 BC293,CPU22x电池盒

6ES7 290-6AA20-0A0 扩展电缆,I/O扩展,0.8米,CPU22x/EM

6ES7 901-3CB30-0A0 编程/通讯电缆,PC/PPI,带光电隔离,5-开关,5m

6ES7 901-3DB30-0A0 编程/通讯电缆,PC/PPI,带光电隔离,USB接口，5-开关

6ES7 292-1AD20-0AA0 CPU22x/EM端子连接器块,7个端子,可拆卸

6ES7 292-1AE20-0AA0 CPU22x/EM端子连接器块,12个端子,可拆卸

6ES7 292-1AG20-0AA0 CPU22x/EM连接器块,18个端子,可拆卸

6AV6 640-0AA00-0AX0 TD400C文本显示器

6ES7272-0AA30-0YA1      TD200文本显示器

6EP1 332-1SH31 专为S7－200 设计电源,24V/3.5A 可并联5个

6EP1332-1LA00   PS207电源 输入100-240VC（85-264VAC/110-300VDC),输出：24VDC、2.5A

6EP1332-1LA10 PS207电源 输出：24VDC、4.0A

6ES7 231-7PF22-0A0 EM231 8路输入热电偶

6ES7 231-0HF22-0A0 EM231模拟量输入模块，8输入

6ES7 231-7PC22-0A0 EM231 4路输入热电阻

6ES7 232-0HD22-0A0 EM232模拟拟量输出模块，4输出

西门子EM222CN模块