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西门子 S7-1500 系列 PLC 与伺服驱动器的通信可通过多种协议实现，具体取决于伺服驱动器的型号（如西门子 V90、第三方伺服）和控制需求（如位置控制、速度控制、参数读写）。以下是最常用的 3 种通信方式及实现步骤：

一、PROFINET 通信（推荐，西门子生态首选）

PROFINET 是西门子工业以太网标准，适用于 S7-1500 与西门子 V90 PN、S120 等伺服驱动器的高速通信，支持实时控制（IRT）和参数交互。

1. 硬件与接线

• PLC 端：S7-1500 需配备 PROFINET 接口（如 CPU 1511-1 PN 自带 PN 口）；

• 伺服端：选用带 PROFINET 接口的伺服驱动器（如 V90 PN 版本、S120 CU310-2 PN）；

• 接线：通过工业以太网电缆连接 PLC 的 PN 口与伺服驱动器的 PROFINET 接口，建议接入工业交换机（支持 PROFINET）实现多驱动器组网。

2. 配置步骤（TIA Portal V16+）

（1）硬件组态

• 新建项目，添加 S7-1500 CPU（如 1516-3 PN/DP）和伺服驱动器（如 “SIMOTICS S-1FL6 with V90 PN”）；

• 为 PLC 和伺服分配 PROFINET 设备名称（如 PLC：“PLC_1500”，伺服：“V90_SERVO1”）和 IP 地址（同一网段，如 PLC：192.168.0.1，伺服：192.168.0.2）。

（2）通信报文配置

PROFINET 通过 “报文（Telegram）” 交换数据，需在 PLC 与伺服间匹配报文结构：

• 常用报文：

• 西门子 V90 PN 推荐使用 “报文 111”（输入 / 输出各 16 字节，含位置指令、速度反馈、状态字等）；

• 如需精简数据，可选 “报文 1”（输入 / 输出各 2 字节，基础控制）。

• 配置方法：在硬件组态中，双击伺服驱动器→“属性”→“通信”→“PROFINET IO”→“报文分配”，选择对应报文（如 111），PLC 会自动生成对应的输入（IW）、输出（QW）地址（如伺服 1 输出：QW256，输入：IW256）。

（3）程序控制（TIA Portal 梯形图 / STL/SCL）

通过读写对应 I/O 地址实现控制：

• 控制字（输出字节，如 QW256）：发送启动、停止、复位等指令（参考伺服手册的控制字定义，如 V90 的控制字第 0 位为 “使能”，第 1 位为 “点动”）；

• 状态字（输入字节，如 IW256）：读取伺服状态（如 “就绪”“报警”“定位完成”）；

• 位置 / 速度指令：通过报文的对应字节发送目标值（如报文 111 的输出字节 2-5 为位置指令，单位 LU，需与伺服电子齿轮比匹配）。

示例（SCL 语言控制伺服使能与点动）：

scl

// 伺服使能（控制字第0位=1）
"V90_ControlWord" := 16#0001;  // QW256赋值，16进制对应使能
// 点动正转（控制字第1位=1）
IF "Jog_Forward" THEN
    "V90_ControlWord" := 16#0003;  // 使能+正转点动
ELSE
    "V90_ControlWord" := 16#0001;  // 仅保持使能
END_IF;
// 读取伺服就绪状态（状态字第1位=1）
"Servo_Ready" := ("V90_StatusWord" AND 16#0002) <> 0;  // IW256的第1位判断

二、USS 通信（适用于西门子 V20 等支持 USS 协议的伺服）

USS（Universal Serial Interface）是西门子专用串行通信协议，基于 RS485 物理层，适用于低成本、低速率通信（最高 187.5kbps）。

1. 硬件与接线

• PLC 端：S7-1500 需配备 RS485 通信模块（如 CM 1541-1）或通过 CPU 集成的 RS485 接口（部分型号支持）；

• 伺服端：伺服驱动器需支持 USS 协议（如西门子 V90 PN/DP 的 DP 版本、V20），通过其 RS485 接口连接；

• 接线：PLC 的 A/B 端子与伺服的 A/B 端子交叉连接（A 接 B，B 接 A），共地（0V）以抗干扰。

2. 配置步骤

（1）安装 USS 库

在 TIA Portal 中安装 “SIMATIC_NET_CP” 库，包含 USS 通信指令（如 USS_INIT、USS_CTRL、USS_RPM）。

（2）参数配置

• 在 PLC 中调用 “USS_INIT” 指令初始化通信：设置波特率（如 9600bps）、超时时间、驱动器地址（如伺服地址设为 1）；

• 伺服驱动器中设置 USS 参数：如 V90 需设置 P29023=1（使能 USS）、P29024=9600（波特率）、P29025=1（驱动器地址）。

（3）程序控制

通过 “USS_CTRL” 发送速度 / 位置指令，“USS_RPM” 读取参数：

scl

// 初始化USS通信
CALL "USS_INIT"
    ENABLE := TRUE;
    MODE := 1;  // 0=自由口，1=USS模式
    BAUDRATE := 9600;
    TIME_OUT := T#100MS;
    DRIVE_ADDR := 1;  // 伺服地址
    ERROR := "USS_Error";
    DONE := "USS_Init_Done";

// 控制伺服启动与速度
IF "USS_Init_Done" THEN
    CALL "USS_CTRL"
        ENABLE := TRUE;
        DRIVE_ADDR := 1;
        CONTROL_WORD := 16#047F;  // 使能+启动
        SPEED_SP := 1000;  // 速度设定值（单位：rpm或LU/s，取决于伺服设置）
        STATUS_WORD := "Servo_Status";
        SPEED_ACT := "Actual_Speed";
        ERROR := "Ctrl_Error";
END_IF;

三、Modbus RTU 通信（适用于第三方伺服驱动器）

Modbus RTU 是通用串行协议，支持 S7-1500 与第三方伺服（如台达、汇川）通信，通过 RS485 实现。

1. 硬件与接线

• PLC 端：同 USS 通信，需 RS485 模块（如 CM 1541-1）；

• 伺服端：第三方伺服需支持 Modbus RTU 从机模式，通过其 RS485 接口连接；

• 接线：PLC 的 A/B 与伺服的 A/B 对应连接（注意极性，部分伺服标为 D+/D-）。

2. 配置步骤

（1）硬件组态与协议选择

在 TIA Portal 中，为 RS485 模块配置 “Modbus RTU” 协议，设置波特率（如 19200bps）、数据位（8）、停止位（1）、校验位（无），与伺服一致。

（2）伺服参数设置

在第三方伺服中设置 Modbus 参数：从机地址（如 1）、波特率、数据格式，记录控制指令（如启动 = 0x0001）、状态反馈（如就绪 = 0x0002）对应的寄存器地址（如控制字 = 40001，状态字 = 40002）。

（3）程序控制（使用 Modbus 指令库）

调用 “MODBUS_MASTER” 指令读写伺服寄存器：

scl

// 向伺服写入控制字（启动）
CALL "MODBUS_MASTER"
    REQ := "Start_Req";
    COM_RS485 := 1;  // RS485模块逻辑地址
    MODE := 1;  // 1=写单个寄存器
    SLAVE := 1;  // 伺服从机地址
    ADDRESS := 40001;  // 控制字寄存器地址
    DATA := 16#0001;  // 启动指令
    DONE := "Write_Done";
    ERROR := "Write_Error";

// 从伺服读取状态字
CALL "MODBUS_MASTER"
    REQ := "Read_Req";
    MODE := 0;  // 0=读单个寄存器
    SLAVE := 1;
    ADDRESS := 40002;  // 状态字寄存器地址
    DATA := "Servo_Status";  // 读取的状态值
    DONE := "Read_Done";

四、关键注意事项

1. 通信距离与抗干扰：

• PROFINET 通过以太网传输，单段最长 100m，多段需交换机；

• RS485（USS/Modbus）单段最长 1200m，需终端电阻（120Ω），远离强电电缆。

2. 实时性选择：

• 高速运动控制（如电子齿轮同步）优先 PROFINET（IRT 模式，周期≤1ms）；

• 低速或参数读写可用 USS/Modbus（周期≥10ms）。

3. 报文 / 寄存器映射：必须严格匹配 PLC 与伺服的报文结构（PROFINET）或寄存器地址（Modbus），参考双方手册（如 V90 的 “PROFINET 报文定义”、第三方伺服的 “Modbus 寄存器表”）。

通过以上方式，S7-1500 可实现与伺服驱动器的灵活通信，满足从简单点动到复杂多轴同步的控制需求。