西门子中央处理器6ES7314-6EH04-0AB0

CPU 的运行需要 SIMATIC 微型存储卡。

应用

  CPU 312，蕞小的 S7-300 CPU。满足TIA简单应用的理想套件，实现诸如集成的通讯、数据管理和诊断等优势。可使用MPI或CP组网，但标准应用是单机-非组网运行。I/O通常以一个集中式组态结构进行连接。

设计

  CPU 312 安装有：

  微处理器;

  处理器处理每条二进制指令的时间可达 100 ns。

  扩展存储器;

  与执行相关的程序段的 32 KB 高速 RAM（相当于约 10 K 指令）可以为用户程序提供足够的空间；

  SIMATIC 微型存储卡（蕞大 4 MB）作为程序的装载存储器，还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。

  灵活的扩展能力;

  多达 8 个模块，（1排结构）

  MPI多点接口;

  集成的 MPI 接口蕞多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备、PC、OP 的 6 条连接。在这些连接中，始终为编程器和 OP 分别预留一个连接。通过“全局数据通讯”，MPI可以用来建立蕞多16个CPU组成的简单网络

口令保护;

  用户程序使用密码保护，可防止非法访问。

  诊断缓冲;

  诊断缓冲区中可存储蕞后 500 个错误和中断事件，其中的 100 个事件可以长期保留。

  免维护的数据后备;

  如果发生断电，则可通过 CPU 将所有保持性数据自动写入到 SIMATIC 微型存储卡（MMC 卡）上，且将在再次通电时保持不变。

  可参数化的特性

  可以使用 STEP 7 对 S7 的组态、属性以及CPU的响应进行参数设置：

  MPI多点接口;

  定义站地址

  重启动/循环时间特性；

  蕞大循环时间以及负载限制，以及自检测功能

  时钟存储器；

  设定地址

  防护等级；

  定义程序和数据的访问权限

  系统诊断；

  定义诊断报警的处理和范围

  看门狗中断；

  周期设定

  时钟中断;

  设定起始日期、起始时间和间隔周期

  显示功能与信息功能

  状态和故障指示；

  发光二极管显示，例如，硬件、编程、定时器或I/O出错以及运行模式，如RUN、STOP、Startup。

  测试功能；

  可使用编程器显示程序执行过程中的信号状态，可以不通过用户程序而修改过程变量，以及输出堆栈内容。

  信息功能；

  您可以使用 PG 以纯文本的形式获取 CPU 存储容量和操作模式、主存储器和装载存储器的当前利用率以及当前循环时间和诊断缓冲区内容

产品特性编辑 语音· 针对低性能要求的模块化中小控制系统· 可配不同档次的CPU· 可选择不同类型的扩展模块· 可以扩展多达32个模块· 模块内集成背板总线· 网络连接 - 多点接口 (MPI), -PROFIBUS或-工业以太网· 通过编程器PG访问所有的模块· 无插槽限制· 借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数产品特点编辑 语音· 循环周期短、处理速度高· 指令集功能强大（包含350多条指令），可用于复杂功能· 产品设计紧凑，可用于空间有限的场合· 模块化结构，设计更加灵活· 有不同性能档次的CPU模块可供选用· 功能模块和I/O模块可选择· 有可在露天恶劣条件下使用的模块类型工作原理编辑 语音· PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。·在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1 中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。·循环程序处理过程可以被某些事件中断。·在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU 内部的输入/输出过程映像区（在CPU的系统存储区）编程工具编辑 语音使用STEP7软件对S7-300进行编程，目前S7-300的编程软件版本为STEP7 V5.5 SP2。 [1] STEP7包含了自动化项目从项目的启动、实施到测试以及服务每一个阶段所需的全部功能。STEP7中的编程语言1、顺序功能图2、梯形图3、语句表4、功能块图5、结构文本

  组成部件编辑 语音导轨（Rail）S7-300的模块机架（起物理支撑作用，无背板总线），西门子提供一下五种规格的导轨： [2]

  电源模块（PS）将市电电压（AC120/230V）转换为DC24V，为CPU和24V直流负载电路（信号模块、传感器、执行器等）提供直流电源。输出电流有2A、5A、10A三种●正常：绿色LED灯亮●过载：绿色LED灯闪●短路：绿色LED灯暗（电压跌落，短路消失后自动恢复）●电压波动范围：5%CPU模块各种CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有数字量和模拟量输入/输出点，有的CPU集成有PROFIBUS－DP等通信接口。CPU前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）信号模块（SM）数字量输入模块：24V DC，120/230V AC数字量输出模块：24V DC，继电器模拟量输入模块：电压，电流，电阻，热电偶模拟量输出模块：电压，电流功能模块 (FM)功能模块主要用于对时间要求苛刻、存储器容量要求较大的过程信号处理任务。-计数：计数器模块-定位：快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块等-闭环控制：闭环控制模块-工业标识系统：接口模块、称重模块、位置输入模块、超声波位置等。接口模块 (IM)接口模块用于多机架配置时连接主机架（CR）和扩展机架（ER）。S7－300通过分布式的主机架和3个扩展机架，最多可以配置32个信号模块、功能模块和通信处理器。连接：IMS 360发送、IMR 361接收；对于双层组态，常用硬连线的IM 365 接口模块距离：采用IM 365 、两层机架，电缆长度可达1米；采用IM 360 / 361 、多层机架，机架之间电缆长度10米通讯处理器(CP)扩展中央处理单元的通讯任务，提供以下的连网能力：-点到点连接-PROFIBUS-工业以太网附件总线连接器和前连接器

6ES7312-1AE13-0AB0 CPU312，32K工作内存，位操作时间0.2μs，DI/DO较大256点，AI/AO较大64点
6ES7312-5BE03-0AB0 CPU312C，32K工作内存，位操作时间0.2μs，集成10DI/6DO,2通道高速计数，2通道PWM
输出，2通道频率测量，PID调节；DI/DO较大256点，AI/AO较大64点，1个40针前连接器
6ES7313-5BF03-0AB0 CPU313C，64K工作内存，位操作时间0.1μs，集成24DI/16DO，4AI/2AO,3通道高速计数
，2通道PWM输出，2通道频率测量，PID调节；DI/DO较大1016/1008点，AI/AO较大253/250点，2个40针前连接
器
6ES7313-6BF03-0AB0 CPU313C-2PtP，64K工作内存，位操作时间0.1μs，RS485点对点接口，集成16DI/16DO
，3通道高速计数，2通道PWM输出，2通道频率测量，PID调节；DI/DO较大1008点，AI/AO较大248点，1个40针
前连接器
6ES7313-6CF03-0AB0 CPU313C-2DP，64K工作内存，位操作时间0.1μs，PROFIBUS-DP主/从接口，集成
16DI/16DO，3通道高速计数，2通道PWM输出，2通道频率测量，PID调节；DI/DO较大1008点，AI/AO较大248点
，1个40针前连接器
6ES7314-1AG13-0AB0 CPU314，96K工作内存，位操作时间0.1μs，DI/DO较大1024点，AI/AO较大256点
6ES7314-6BG03-0AB0 CPU314C-2PtP，96K工作内存，位操作时间0.1μs，RS485点对点接口，集成24DI/16DO
，4AI/2AO，4通道高速计数，4通道PWM输出，4通道频率测量，PID调节，一轴定位功能；DI/DO较大1016/1008
点，AI/AO较大253/250点，2个40针前连接器
6ES7314-6CG03-0AB0 CPU314C-2DP, 96K工作内存，位操作时间0.1μs，PROFIBUS-DP主/从接口，集成
24DI/16DO，4AI/2AO,4通道高速计数，4通道PWM输出，4通道频率测量，PID调节，一轴定位功能；DI/DO较大
1016/1008点，AI/AO较大253/250点，2个40针前连接器
6ES7315-2AG10-0AB0 CPU315-2DP, 128K工作内存，位操作时间0.1μs，PROFIBUS-DP主/从接口,DI/DO较大
16384点(集中式1024点)，AI/AO较大1024点（集中式256点）
6ES7315-2EH13-0AB0 CPU315-2PN/DP， 256K工作内存，位操作时间0.1μs，PROFIBUS-DP主/从接
口,PROFINET接口 DI/DO较大16384点(集中式1024点)，AI/AO较大1024点（集中式256点）
6ES7317-2AJ10-0AB0 CPU317-2DP，512K工作内存，位操作时间0.05μs，PROFIBUS-DP主/从接口,DI/DO较大
65536点(集中式1024点)，AI/AO较大4096点（集中式256点）
6ES7317-2EK13-0AB0 CPU317-2PN/DP，512K工作内存，位操作时间0.05μs，PROFIBUS-DP主/从接
口,PROFINET接口DI/DO较大65536点(集中式1024点)，AI/AO较大4096点（集中式256点）
数 字 输 入/输 出 模 块SM
6ES7321-1BH02-0AA0 DI/16 24VDC，光电隔离，20pin前连接器
6ES7321-1BH50-0AA0 DI/16 24VDC，光电隔离，20pin前连接器
6ES7321-1BH10-0AA0 DI/16 24VDC，光电隔离，20pin前连接器
6ES7321-7BH01-0AB0 DI/16 24VDC，光电隔离，20pin前连接器
6ES7321-1BL00-0AA0 DI/32 24VDC，光电隔离，40pin前连接器
6ES7321-1FH00-0AA0 DI/16 110/230VAC，光电隔离，20pin前连接器
6ES7321-1FF01-0AA0 DI/8  110/230VAC，光电隔离，20pin前连接器
6ES7322-1BH01-0AA0 DO/16 24VDC ，0.**，可控硅输出，光电隔离，20pin前连接器
6ES7322-1BF01-0AA0 DO/8 24VDC，2A，晶体管输出，光电隔离，20pin前连接器
6ES7322-1BL00-0AA0 DO/32 24VDC ，0.**，晶体管输出，光电隔离，40pin前连接器
6ES7322-1FF01-0AA0 DO/8 110/230V，1A，可控硅输出，光电隔离，20pin前连接器
6ES7322-1FH00-0AA0 DO/16 120/230V, 1A，可控硅输出，光电隔离，20pin前连接器
6ES7322-1HF01-0AA0 DO/8 继电器，24VDC/230VAC,3A, 继电器输出，光电隔离，20pin前连接器
6ES7322-1HF10-0AA0 DO/8 继电器，24VDC/230VAC,**, 继电器输出，光电隔离，40pin前连接器
6ES7322-1HH01-0AA0 DO/16 24-120VDC/24-230VAC,2A, 继电器输出，光电隔离，20pin前连接器
6ES7323-1BH01-0AA0 DO/8，DI/8，光电隔离，20pin前连接器
6ES7323-1BL00-0AA0 DO/16，DI/16，光电隔离，40pin前连接器
模 拟 量 输 入/输 出 模 块SM
6ES7331-1KF01-0AB0 AI/8，电压、电流、电阻、PT100，光电隔离，40pin前连接器
6ES7331-7KB02-0AB0 AI/2，电压、电流、电阻、PT100，光电隔离，20pin前连接器
6ES7331-7KF02-0AB0 AI/8，电压、电流、电阻、热电阻、热电偶，光电隔离，20pin前连接器
6ES7331-7PF01-0AB0 AI/8 电阻，热电阻，光电隔离，40pin前连接器
6ES7331-7PF11-0AB0 AI/8 热电偶，光电隔离，40pin前连接器
6ES7331-7NF00-0AB0 AI/8 电压、电流，光电隔离，40pin前连接器
6ES7331-7NF10-0AB0 AI/8 电压、电流，光电隔离，40pin前连接器
6ES7332-5HB01-0AB0 AO/2通道，电压、电流，光电隔离，20pin前连接器
6ES7332-5HD01-0AB0 AO/4通道，电压、电流，光电隔离，20pin前连接器
6ES7332-5HF00-0AB0 AO/8通道，电压、电流，光电隔离，40pin前连接器
通 讯 处 理 器CP
6ES7340-1AH02-0AE0 CP340，标准串行通讯模块，RS232C接口，较高19.2kbit/s,9针Sub-D接口
6ES7340-1BH02-0AE0 CP340，标准串行通讯模块，RS422/485接口，较高19.2kbit/s,9针Sub-D型接口
6ES7340-1CH02-0AE0 CP340，标准串行通讯模块，20mA /TTY接口，较高19.2kbit/s,15针 D型接口
6ES7341-1AH01-0AE0 CP341，标准串行通讯模块，RS232C接口，较高76.8kbit/s,9针Sub-D型接口,可加载
ModbusRTU及DataHighway驱动
6ES7341-1CH01-0AE0 CP341，标准串行通讯模块，RS422/485接口，较高76.8kbit/s,15针D型接口,可加载
ModbusRTU及DataHighway驱动
6ES7870-1AA01-0YA0 :ModbusRTU主站，包含软件和单授权
6ES7870-1AA01-0YA1 :ModbusRTU主站，单授权，不包含软件
6ES7870-1AB01-0YA0 :ModbusRTU从站，包含软件和单授权
6ES7870-1AB01-0YA1 :ModbusRTU从站，单授权，不包含软件
6GK7342-5DA02-0XE0 :CP342-5 PROFIBUS-DP主站/从站通讯处理器
6GK7342-5DF00-0XE0 :CP342-5 FO PROFIBUS-DP主站/从站通讯处理器，光纤接口
6GK7343-1EX30-0XE0 :CP343-1 工业以太网通讯处理器10/100Mbit/s, 支持PROFINET，2个RJ45接口
功 能 模 块FM
6ES7338-4BC01-0AB0 SM 338 编码器位置输入模块，3个SSI，支持等时模式，20pin前连接器
6ES7350-1AH03-0AE0 FM350-1单通道高速计数模块，较高500KHz，2DO，20pin前连接器
6ES7350-2AH00-0AE0 FM350-2，8通道高速计数模块，较高20KHz，8DO，40pin前连接器
6ES7351-1AH01-0AE0 :FM351，**进给/爬行定位模块，以双速电机实现闭环定位，8DI/8DO，15针D型编码器
接口，20pin前连接器
6ES7355-0VH10-0AE0 :FM355C，4回路闭环控制模块，8DI/DO，4AI，2个20pin前连接器
6ES7355-1VH10-0AE0 :FM355S，4回路闭环控制模块，8DI/8DO，4AI，2个20pin前连接器
接 口 模 块 IM及 接 口 模 块 连 接 电 缆
6ES7360-3AA01-0AA0 IM360,接口模块，用于主机架，可扩展3个机架
6ES7361-3CA01-0AA0 IM361，接口模块，用于扩展机架
6ES7365-0BA01-0AA0 IM365，接口模块，包括两个模块，一个用于主机架，一个用于扩展机架，包括连接电缆
6ES7368-3BB01-0AA0 IM360/361连接电缆， 1M
6ES7368-3BC51-0AA0 IM360/361连接电缆， 2.5M
6ES7368-3BF01-0AA0 IM360/361连接电缆， 5M
6ES7368-3CB01-0AA0 IM360/361连接电缆， 10M
安 装 导 轨
6ES7390-1AB60-0AA0 安装导轨，160 mm
6ES7390-1AE80-0AA0 安装导轨，480 mm
6ES7390-1AF30-0AA0 安装导轨，530 mm
6ES7390-1AJ30-0AA0 安装导轨，830 mm
前 连 接 器
6ES7392-1AJ00-0AA0 20针前连接器，螺钉型
6ES7392-1AM00-0AA0 40针前连接器，螺钉型

Modscan32激活与S7-400的连接

由于Modbus的内部地址编排时基于数据链路层和应用层有一定的映射关系，因此Modbus的地址与SIMATIC中的DB块的地址时按照一定的地址映射关系来相对应，这样造成了DB块中有一定的地址偏移量，在本例中假设数据区的定义如下图21所示，其DB偏移量、Modbus物理编址、应用层编址如下图13所示：

图13本例中的数据区定义

图14 DB偏移量、Modbus物理编址、应用层编址对应关系

在Step7的项目程序中新建一个变量监控表，插入需要监控的参数和数据区变量，可以看到ModScan32软件与CP443-1的数据通讯已经建立起来了，双方可以进行正常的保持寄存器数据读写操作，如下图15所示：

图15 通讯连接建立

3. 配置S7-400单站系统作为Client进行Modbus TCP通讯

下面以S7-400单站系统及ModSim32软件为例，详细介绍如何将S7-400单站系统配置为Client，ModSim32为Server进行Modbus TCP通讯，在本例中同样使用FC10“AG_CNTRL”版本的功能块，由于客户端和服务器模式均使用相同的功能块，因此客户端功能块库的程序结构及各功能块完成的功能可以参考图5。

3.1 例子中使用的硬件设备及软件

本例中所用的硬件设备如下表：

表4 客户端硬件清单

所用到软件如下表：

表5 客户端软件清单

3.2 S7-400单站系统与ModSim32软件组态

打开Step7软件，新建一个工程项目文件，命名为“M_TCP_CP_V43(Client)”, 在项目下插入一个S7-400站，如下图16所示：

图16 新建S7-400 Station

双击插入的SIMATIC 400 Station的“Hardware”，打开硬件组态，在硬件组态界面下分别插入机架，电源PS407、CPU414-3PN/DP、CP443-1,本例中将CP的IP地址设为192.168.70.2，如下图17所示：

图17 硬件组态并设置CP443-1的IP地址

打开Netpro网络组态，选中CPU414-3PN/DP，插入一个新连接，连接伙伴为Unspecified，连接类型为TCP Connection，如下图18所示：

图18 网络组态-新建TCP connection

打开连接属性对话框中的“General Information”，由于CP443-1做Client主动发起连接，因此需要勾选“Active connection estabishment”选项，ID保持缺省即可，在“Address”栏中同样由于CP443-1做Client，对于本地的端口号设置为2000(一般从2000以外开始以避免与别的协议资源冲突)，对于通讯伙伴Remote的IP地址设置为测试PC机的IP 地址，本例中 PC机的IP设置为192.168.70.245，而Port号设置为502，如下图19所示：

图19 S7-400为客户端的TCP connection参数设置

组态完成后，编译保存，将例程站点“SIMATIC 400(Client)”中的程序（System data不需要拷贝）拷贝到该项目中并下载（注意：OB100中调用的FB108的id和laddr需根据组态确认）。

关于服务器和端口号的设置请参考本文中2.2章节说明。

3.3 通讯测试

由于“ModbusTCP CP V4.3”选项包支持功能码FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能码测试过程中类似，因此下面同样以FC03(读写保持寄存器)为例来说明通讯测试的整个过程，对于其他功能码的测试将不再重复描述。

需要说明的是由于客户端功能块需要定义具体的功能码，而主功能块FB108 “MODBUSCP”并没有直接的管脚来定义功能码，而是由其中的两个参数“DATA_TYPE”和“single-write”共同决定(参见后面的管脚参数说明)，详细情况如下图20所示：

图20 S7-400单站系统做客户端时不同的功能码的参数定义

由于客户端和服务器均使用相同的功能块FB108“MODBUSCP ”的参数需要初始化，因此分别在OB100及OB1中调用FB108，在OB100中调用FB108完成相关参数的初始化，FB108的管脚分布参见3.3章节中的图10说明。

打开ModSim32软件，在“Connection--->connect”中打开连接属性对话框，连接接口选择“Modbus/TCP svr”，TCP/IP Server Port为本地服务器的端口502，如下图21所示：

图21 ModSim32中设置端口号

下载硬件组态及程序到CPU中，给参数ENQ_ENR发送脉冲信号；在打开的ModSim32软件窗口设置寄存器连接类型、起始地址、长度等，如下图22所示：

图22 ModSim32中Modbus数据参数定义

关于SIMATIC中DB偏移量、Modbus物理编址、应用层编址对应关系请参考本文中2.3章节图14的说明

之后在CP443-1 Client就可以建立和远程ModSim32 Server的连接了，在Netpro中可以看到连接已经建立起来，如下图23所示：

图23 Modscan32激活与S7-400的连接

在Step7的项目程序中新建一个变量监控表，插入需要监控的参数和数据区变量，可以看到ModSim32软件与S7-400的数据通讯已经建立起来了，双方可以进行正常的保持寄存器数据读写操作，如下图24所示：

图24 S7-400单站系统作为客户端与ModSim32软件通讯

4. “ ModbusTCP CP V4.3” 选项包通讯使用总结及相关注意事项

由于是通过PC测试软件模拟第三方设备与SIMATIC CPU的集成PN口进行Modbus TCP通讯，因此在实际的第三方设备与CPU的集成PN口进行通讯时需要注意以下几点：

1) 由于订货号2XV9450-1MB02程序中会占用CPU 较大的装载和工作存储区，因此对于性能比较低特别是S7-300的低端CPU进行通讯时必须考虑一定的富余量。

2) 对于SIMATIC S7，参数DB_x的数据区建议使用不同的DB 块，使用同一个DB的不同地址区会造成地址编排混乱，另外参数Start_x与END_x 参数不能出现地址叠加情况。

3) 第三方设备的数据区与SIMATIC S7的数据DB块的地址对应关系可以先按照第三方的数据区域Modbus地址的偏移关系之后计算相应的偏移量。

4)建议使用项目中的样例程序，只须修改连接ID，定义通讯双方的IP地址、端口号及相应的数据存储区等，能减少编程量，只须把样例程序放到一个单独的FC块中即可，样例程序中定义了足够的数据区，连接成功及错误次数指示等。

5) Modbus TCP每一包的数据最多只能发送125个寄存器或2000个比特位，超过该范围必须进行分包处理。

6) S7-300/400作为Client能与多少个Server建立通讯或者作为Server时能与多少个Client通讯取决于产品所支持的TCP连接数，Modbus/TCP协议并没有对此进行约束和限制。

5 .“ModbusTCP CP V4.3” 软件包授权

未经授权的Modbus TCP软件可用于测试和学习，不允许用于商业行为；未经授权的软件测试时CPU 的INTF指示灯红色闪烁，并在CPU故障缓冲区生成错误信息；同时，Modbus TCP功能块报错，如图25、26所示：

图25 CPU诊断缓冲区报错

图26 Modbus TCP功能块报错A090

每个CPU都需要对功能块MODBUSCP进行授权。授权有两个步骤：读取IDENT_CODE和申请注册码REG_KEY。且在CPU中必须调用OB121