西门子 6ES7331-7RD00-0AB0  西门子 6ES7331-7RD00-0AB0  西门子 6ES7331-7RD00-0AB0 

SIMATIC S7，模拟输入 SM 331，电位隔离， 4 模拟输入；0/4 - 20mA,1 x 20 针， 用于出自 EX 区域的信号， 诊断能力，通过 PTB 测试

 GSD文件介绍
GSD文件是一种设备描述文件，一般以“*.GSD”或“*.GSE”为后缀。它描述了设备的功能参数，用来将不同厂家支持PROFIBUS产品集成在一起。另外在工程开发中有时候由于开发人员不同，要用两个独立的STEP 7项目来实现同一个PROFIBUS 网络通讯，此时需要借助GSD文件的方法来实现。

2 GSD文件的导入方法
下面以CPU314C-2DP为例，说明一下 GSD 文件的导入步骤：
首先从西门子网站上下载相关产品的 GSD 文件，下面是SIMATIC系列产品的GSD文件下载链接：113652
选择相关产品并下载到本地硬盘中。

图 1 GSD文件下载界面

打开SIMATIC Manager，进入硬件组态界面，选择菜单栏的“Options”->“Install GSD File…”，如图 2 所示。

图 2 安装GSD文件

进入GSD安装界面后，选择“Browse…”，选择相关GSD文件的保存文件夹，选择对应的GSD文件（这里选择语言为英文的“*.GSE”文件），点击“Install”按钮进行安装。

图 3 选择安装GSD文件

安装完成后可以在下面的路径中找到CPU314C-2DP，如图 4：

图 4 硬件目录中的保存路径

3 CP342-5做主站采用GSD方法实现PROFIBUS DP 通信

3.1网络拓扑介绍
PROFIBUS DP主站由CPU314+CP342-5组成，其中CP342-5做主站。
PROFIBUS DP 从站由CPU314C-2DP组成，集成的DP接口做从站。
网络拓扑图如下：

图 5 网络拓扑图

3.2 从站组态
首先插入SIMATIC S7-300站，添加CPU314-2DP，双击DP接口，分配一个PROFIBUS地址，然后在“Operating Mode”中选择“DP salve”模式，进入“Configuration”标签页，新建两行通信接口区，如图 6所示：

图 6 从站通信接口区

注意：上述从站组态的通信接口区和主站导入的GSD从站的通信接口区在顺序、长度和一致性上要保持一致。

3.3 主站组态及编程

3.3.1主站组态
首先插入SIMATIC S7-300站，添加CPU314以及CP342-5，然后双击CP342-5，将“Operating Mode”设置为“DP Master”。新建一条PROFIBUS网络。然后从硬件目录中选择CPU314C-2DP GSD文件（路径参照图4），添加到新建的PROFIBUS网络中，为其分配PROFIBUS地址，该地址要与前文的从站地址一致。
然后组态CPU314C-2DP从站对应的通信接口区。本文在硬件目录中CPU314C-2DP GSD文件下方选择了“Master_I Slave_Q 1B unit”和“Master_Q Slave_I 1B unit”，和从站组态时通信接口区保持一致，如图 7所示。

图 7 主站组态

3.3.2 主站编程
由于CP342-5提供的是虚拟地址映射区，所以需要分别调用FC1（DP_SEND）和FC2（DP_RECV）来实现数据访问。如图8 和图9所示。

图 8发送程序

图 9接收程序

如图7所示，主站侧在组态CPU314C-2DP GSD从站时，第一行通信接口区选择了“Master_I Slave_Q 1B unit”，“Master_I”对应主站的IB0。参照图6可知“Slave_Q”对应从站的QB0， 表示数据由从站的QB0发送到主站的IB0。又由于CP342-5通过调用FC2，将IB0读取的数据保存在MB11，所以数据由从站的QB0经过主站的IB0，最终保存在MB11。 同理可分析第二行通信接口区“Master_Q Slave_I 1B unit”。综上所述，主站和从站通信接口的对应关系，如表 1：

主站	传输方向	从站
MB11（IB0）		QB0
MB10（QB0）		IB0

表1 主站和从站通信接口区对应表

4 S7-300做主站采用GSD方法实现PROFIBUS DP 通信

4.1 网络拓扑介绍
PROFIBUS DP主站由CPU314C-2DP组成，集成的DP接口做主站。
PROFIBUS DP 从站由CPU314C-2DP组成，集成的DP接口做从站。
网络拓扑图如下：

图 10 网络拓扑图

4.2 从站组态
组态步骤同3.2节，这里不再赘述。

4.3 主站组态
首先新建S7-300站，添加CPU314C-2DP，双击DP接口，新建一条PROFIBUS网络。然后从硬件目录中选择CPU314C-2DP GSD文件（路径参照图4），添加到新建的PROFIBUS网络中，为其分配PROFIBUS地址，该地址要与前文的从站地址一致。
然后为CPU314C-2DP从站组态的通信接口区。本文在硬件目录中CPU314C-2DP GSD文件下方选择了“Master_I Slave_Q 1B unit”和“Master_Q Slave_I 1B unit”，必须和从站组态时通信接口区保持一致。如图 11所示。

图 11 主站组态

主站和从站通信接口区的对应关系如表 2 所示：

主站	传输方向	从站
IB0		QB0
QB0		IB0

表 2 主站和从站通信接口区对应表

注：文档涉及到西门子产品如下：

表 3 产品列表

1 预充电回路概述
SINAMICS S120系列为电压源型变频器，直流回路采用电容做储能滤波元件。当使用二极管整流时，主回路上电的瞬间，直流母线之间相当于短路，为避免瞬间冲击电流对功率器件造成损坏，需要通过预充电回路对电容充电，逐步建立直流母线电压。
SINAMICS S120的整流模块称为进线模块Line Module。S120的进线模块包括基本型进线模块BLM（Basic Line Module）、非调节型进线模块SLM（Smart Line Module）以及调节型进线模块ALM（Active Line Module），它们所采用的功率器件不尽相同，因此预充电回路以及主回路的接线方式也有所不同，下面逐一进行介绍。

2 书本型BLM的预充电回路及接线方式
BLM为6脉动、不可控整流单元不可控整流模块，根据功率不同，所采用的整流器件也有所不同。

2.1 20kW及40kW书本型BLM
这两档功率的BLM模块采用二极管整流，内部集成了预充电回路，如图1所示，通过预充电电阻对直流母线电容充电。

图1 20kW及40kW书本型BLM的预充电回路

由于在预充电的过程中，预充电电阻以热能的方式消耗能量，因此不能频繁地合分闸（应间隔3分钟以上），以避免预充电电阻过热损坏。图2所示为BLM的典型接线方式，其上电流程为：
（1）主开关合闸的同时，通过其辅助触点闭合使能BLM；
（2）通过开关量或者通讯报文控制P840参数启动BLM；
（3）经过P862中设置的延时时间后，BICO参数r863.1置位，可将此参数连接至 CU上的一个DO点，用来控制主回路接触器合分闸；
（4）主接触器的辅助触点可接至CU的DI点，作为合闸的反馈信号；
（5）合闸后，电流流过预充电电阻，预充电过程持续约1秒钟，完成后，内部逻辑控制旁路接触器吸合，电流从主回路流入。
注意：如果不通过P840来启动BLM，而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损坏。

图2 BLM的典型接线方式

2.2 100kW书本型BLM
该模块采用晶闸管整流，如图3所示，通过改变晶闸管导通角（相角控制）对直流母线电容充电，因此不需要预充电电阻和旁路接触器。主回路上电后，变频器控制晶闸管导通角逐渐增大，直至完全导通，预充电过程完成进入正常运行阶段。

图3 100kW书本型BLM的主回路简图

100kW书本型BLM的典型接线图和20kW/40kW的BLM一样，上电流程也一样，如2.1节所述。不同的是，我们必须通过P840参数启动，才能触发晶闸管整流，否则直流母线没有电压。

3 书本型SLM的预充电回路
SLM为不可控的整流回馈单元，它的功率器件包括IGBT及反并联的二极管，预充电回路与20kW/40kW书本型的BLM一样也集成在模块内部，如图4所示，同样不能频繁地合分闸（应间隔3分钟以上），以避免预充电电阻过热损坏。

图4 书本型SLM的预充电回路

3.1 5kW及10kW书本型SLM
这两档功率的SLM模块没有Drive-CLIQ接口，可以通过它上面的X21、X22端子进行控制和状态指示。图5为5kW及10kW书本型SLM的典型接线图，其上电流程为：
（1）主开关合闸的同时，通过其辅助触点闭合使能SLM；
（2）这两款模块没有自己的参数，也不需要通过控制P840参数启动SLM，预充电完成后旁路接触器自动合闸；
（3）可以利用CU上的DO点来控制主回路接触器合分闸；
（4）主接触器的辅助触点可接至CU的DI点，作为合闸的反馈信号；
（5）合闸后，电流流过预充电电阻，预充电过程持续约1秒钟，完成后，内部逻辑控制旁路接触器吸合，电流从主回路流入。
（6）X21的“准备好”信号和“报警”信号可连接至CU的DI点，作为电机模块运行的必要条件，同时也可以将CU的DO点连接至X22端子来禁止SLM的回馈功能或复位故障。

图5 5kW及10kW书本型SLM的典型接线方式

3.2 16kW及以上的书本型SLM
这些SLM模块的典型接线图与20kW/40kW书本型的BLM一样，上电流程也一样，如2.1所述，这里不再赘述。
注意：如果不通过P840来启动SLM（16kW及以上），而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损毁坏。

4 书本型ALM的预充电回路
ALM为可控的整流回馈单元，它的功率器件包括IGBT及反并联的二极管，预充电回路与20kW/40kW书本型的BLM一样也集成在模块内部，如图6所示，同样不能频繁地合分闸（应间隔3分钟以上），以避免预充电电阻过热损坏。

图6 书本型ALM的预充电回路

图7为书本型ALM以及与之匹配的接口模块AIM的典型接线图，其上电流程与20kW/40kW书本型的BLM一样，如2.1节所述，这里不再赘述，下面介绍ALM与AIM之间的接线：
（1）AIM的温度信号需要接到ALM的X21端子，否则会报F06260——滤波器过温；
（2）AIM中散热风扇的供电；
（3）可以通过外部逻辑禁用散热风扇。

图7 ALM与AIM的接线图

注意：如果不通过P840来启动ALM，而只是通过外部逻辑接通主回路，直流回路电压也能建立，但是此时旁路接触器并没有闭合，当电机模块启动、负载增大时，预充电电阻上的电压降也随之增大，导致直流母线欠电压故障，预充电电阻也可能过热损坏。

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