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湖南森泓自動化設(shè)備有限公司

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1. S7通信簡介
S7通信是S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET網(wǎng)絡(luò)的一種優(yōu)化的通信協(xié)議，主要用于S7300/400PLC之間的通信。SIMATIC S7- PN CPU包含一個(gè)集成的 PROFINET 接口，該接口除了具有 PROFINET I/O功能，還可以進(jìn)行基于以太網(wǎng)的S7通信。SIMATIC S7- PN CPU支持無確認(rèn)數(shù)據(jù)交換、確認(rèn)數(shù)據(jù)交換和單邊訪問功能。功能塊的調(diào)用如圖1、圖2所示。

表1

圖1

圖2

要通過 S7-PN CPU 的 集成PROFINET 接口實(shí)現(xiàn)S7 通信，需要在硬件組態(tài)中建立連接。

2. 硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)
CPU采用兩個(gè)315-2PN/DP，使用以太網(wǎng)進(jìn)行通信。
在STEP7中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為PN S7。插入兩個(gè)S7-300站，在硬件組態(tài)中，分別插入CPU 315-2 PN/DP。如圖3所示。

圖3

新建以太網(wǎng)，打開“NetPro”設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，選中CPU，在連接列表中建立新的連接。如圖4所示。

圖4

然后雙擊該連接，設(shè)置連接屬性。在“General”屬性中塊參數(shù)ID = 1，這個(gè)參數(shù)即是下面程序中的參數(shù)“ID”。在SIMATIC 315PN-1中激活“Establish an active connection”，作為Client端，SIMATIC 315PN-2作為Server 端。

3. 軟件編程

3.1. 無確認(rèn)數(shù)據(jù)交換
SFB/FB 8 "USEND" 向類型為“URCV”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB發(fā)送數(shù)據(jù)。執(zhí)行發(fā)送過程而不需要和SFB/FB伙伴進(jìn)行協(xié)調(diào)。也就是說，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)不需要伙伴SFB/FB進(jìn)行確認(rèn)。
S7-300：在REQ的上升沿處發(fā)送數(shù)據(jù)。在REQ的每個(gè)上升沿處傳送參數(shù)R_ID、
ID和SD_1。在每個(gè)作業(yè)結(jié)束之后，可以給R_ID、ID和SD_1參數(shù)分配新數(shù)值。
S7-400：在控制輸入REQ的上升沿處發(fā)送數(shù)據(jù)。通過參數(shù)SD_1到SD_4來指向要
發(fā)送的數(shù)據(jù)，但并非都需要用到所有四個(gè)發(fā)送參數(shù)。
然而，必須確保參數(shù)SD_1到SD_4/SD_1和RD_1到RD_4/RD_1 (在相應(yīng)通訊伙
伴SFB/FB "URCV" 上)所定義的區(qū)域在以下幾個(gè)方面保持*：
? ?編號
? ?長度
? ?數(shù)據(jù)類型
參數(shù)R_ID必須在兩個(gè)SFB中*相同。如果傳送成功完成，則通過狀態(tài)參數(shù)DONE來表示，此時(shí)其邏輯數(shù)值為1。
SFB/FB 9 "URCV" 從類型為“USEND”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB中異步接收數(shù)據(jù)，并
把接收到的數(shù)據(jù)復(fù)制到組態(tài)的接收區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)程序塊準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)時(shí)，EN_R輸入處的邏輯值為1?？梢酝ㄟ^EN_R=0來取
消一個(gè)已激活的作業(yè)。
S7-300：在EN_R的每個(gè)上升沿處應(yīng)用參數(shù)R_ID、ID和RD_1。在每個(gè)作業(yè)結(jié)束
之后，可以給R_ID、ID和RD_1參數(shù)分配新數(shù)值。
S7-400：通過參數(shù)RD_1到RD_4來指向接收數(shù)據(jù)區(qū)。
必須確保參數(shù)RD_i/RD_1和SD_i/SD_1 (在相應(yīng)通訊伙伴SFB/FB "USEND"
上)所定義的區(qū)域在以下幾個(gè)方面保持*：
?? 編號
? ?長度
? ?數(shù)據(jù)類型。
通過NDR狀態(tài)參數(shù)邏輯數(shù)值為1來指示已經(jīng)成功完成復(fù)制處理過程。參數(shù)R_ID必須在兩個(gè)SFB/FB上*相同。
打開SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次調(diào)用FB8，F(xiàn)B9如圖5、圖6所示：

圖5

程序中的參數(shù)說明見表2

 表2 FB8參數(shù)說明

圖6

程序中的參數(shù)說明見表3

 表3 FB9參數(shù)說明

同樣，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，調(diào)用FB8/FB9。通信雙方的“R_ID”均設(shè)為0。將SIMATIC 315PN-1的MB100-MB109賦值B#16#02，在SIMATIC 315PN-2中，將FB9的“EN_R”置1，然后在SIMATIC 315PN-1中，將FB8中“REQ”設(shè)置上升沿信號，此時(shí)SIMATIC 315PN-2的MB110-MB119接收到B#16#02。如圖7所示。

圖7

同理，將SIMATIC 315PN-2 的MB100-MB109賦值為B#16#03，SIMATIC 315PN-1的MB110-MB119接收到B#16#03。如圖8所示。

圖8

3.2. 確認(rèn)數(shù)據(jù)交換
SFB/FB 12 "BSEND" 向類型為“BRCV”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB發(fā)送數(shù)據(jù)。通過這種
類型的數(shù)據(jù)傳送，更多的數(shù)據(jù)可以在通訊伙伴之間傳輸，*其它用于組態(tài)的
S7連接的通訊SFB/FB所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通過集成PN口的S7-400和S7-300是65534字節(jié)。
要發(fā)送的數(shù)據(jù)區(qū)是分段的。各個(gè)分段單獨(dú)發(fā)送給通訊伙伴。通訊伙伴在接收到后
一個(gè)分段時(shí)對此分段進(jìn)行確認(rèn)，該過程與相應(yīng)SFB/FB "BRCV" 的調(diào)用無關(guān)。在調(diào)用塊之后，當(dāng)在控制輸入REQ上有上升沿時(shí)，發(fā)送作業(yè)被激活。發(fā)送用戶存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)與處理用戶程序是異步執(zhí)行的。
由SD_1起始地址和要發(fā)送數(shù)據(jù)的大長度?？梢酝ㄟ^LEN來確定數(shù)據(jù)域的作業(yè)長度。在這種情況下，LEN替換SD_1的長度區(qū)域。參數(shù)R_ID必須在相應(yīng)的兩個(gè)SFB/FB上*相同。如果在控制輸入R處有上升沿，則當(dāng)前數(shù)據(jù)傳送將被取消。如果傳送成功完成，則通過將狀態(tài)參數(shù)DONE的數(shù)值設(shè)置為1來進(jìn)行指示。如果狀態(tài)參數(shù)DONE或ERROR的數(shù)值為1，則在前一個(gè)發(fā)送處理結(jié)束之前，不能處理新的發(fā)送作業(yè)。
SFB/FB 13 "BRCV" 接收來自類型為“BSEND”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB的數(shù)據(jù)。在收
到每個(gè)數(shù)據(jù)段后，向伙伴SFB/FB發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀，同時(shí)更新LEN參數(shù)。在塊調(diào)用完畢，并且在控制輸入EN_R數(shù)值為1之后，塊準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。可以通過EN_R=0來取消一個(gè)已激活的作業(yè)。
由RD_1起始地址和接收區(qū)的大長度。由LEN指示已接收數(shù)據(jù)域的長度。
從用戶存儲區(qū)中接收數(shù)據(jù)與處理用戶程序是異步執(zhí)行的。參數(shù)R_ID必須在相應(yīng)的兩個(gè)SFB/FB上*相同。通過狀態(tài)參數(shù)NDR的數(shù)值為1來指示所有數(shù)據(jù)段的無錯(cuò)接收。接收到的數(shù)據(jù)保持不變，直到通過EN_R=1來重新調(diào)用SFB/FB 13為止。如果在數(shù)據(jù)的異步接收期間調(diào)用塊，則將引發(fā)一個(gè)警告，該警告通過STATUS參數(shù)輸出；如果當(dāng)控制輸入EN_R數(shù)值為0時(shí)進(jìn)行調(diào)用，則接收將被終止，并且SFB/FB將返回到它的初始狀態(tài)。
打開SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次調(diào)用FB12，F(xiàn)B13如圖9、圖10所示：

1.概述

1.1 S7-1200 的PROFINET 通信口
S7-1200 CPU 本體上集成了一個(gè) PROFINET 通信口，支持以太網(wǎng)和基于 TCP/IP 的通信標(biāo)準(zhǔn)。使用這個(gè)通信口可以實(shí)現(xiàn) S7-1200 CPU 與編程設(shè)備的通信，與HMI觸摸屏的通信，以及與其它 CPU 之間的通信。這個(gè)PROFINET 物理接口是支持10/100Mb/s的 RJ45口，支持電纜交叉自適應(yīng)，因此一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的或是交叉的以太網(wǎng)線都可以用于這個(gè)接口。

1.2 S7-1200支持的協(xié)議和大的連接資源

S7-1200 CPU 的PROFINET 通信口支持以下通信協(xié)議及服務(wù)
? TCP
? ISO on TCP ( RCF 1006 )
? S7 通信 (服務(wù)器端)

通信口所支持的大通信連接數(shù)
S7-1200 CPU PROFINET 通信口所支持的大通信連接數(shù)如下：
? 3個(gè)連接用于HMI (觸摸屏) 與 CPU 的通信
? 1個(gè)連接用于編程設(shè)備（PG）與 CPU 的通信
? 8個(gè)連接用于Open IE ( TCP, ISO on TCP) 的編程通信，使用T-block 指令來實(shí)現(xiàn)
? 3個(gè)連接用于S7 通信的服務(wù)器端連接，可以實(shí)現(xiàn)與S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太網(wǎng)S7 通信
S7-1200 CPU可以同時(shí)支持以上15個(gè)通信連接，這些連接數(shù)是固定不變的，不能自定義。

TCP（Transport Connection Protocol）
TCP是由 RFC 793描述的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以在通信對象間建立穩(wěn)定、安全的服務(wù)連接。如果數(shù)據(jù)用TCP協(xié)議來傳輸，傳輸?shù)男问绞菙?shù)據(jù)流，沒有傳輸長度及信息幀的起始、結(jié)束信息。在以數(shù)據(jù)流的方式傳輸時(shí)接收方不知道一 條信息的結(jié)束和下一條信息的開始。因此，發(fā)送方必須確定信息的結(jié)構(gòu)讓接收方能夠識別 。在多數(shù)情況下TCP應(yīng)用了IP (Internet protocol) ，也就是“TCP/IP 協(xié)議”， 它位于 ISO-OSI 參考模型的第四層。
協(xié)議的特點(diǎn)：
? 與硬件綁定的高效通信協(xié)議
? 適合傳輸中等到大量的數(shù)據(jù) (<=8192 bytes)
? 為大多數(shù)設(shè)備應(yīng)用提供
– 錯(cuò)誤恢復(fù)
– 流控制
– 可靠性
? 一個(gè)基于連接的協(xié)議
? 可以靈活的與支持TCP協(xié)議的第三方設(shè)備通信
? 具有路由兼容性
? 只可使用靜態(tài)數(shù)據(jù)長度
? 有確認(rèn)機(jī)制
? 使用端口號進(jìn)行應(yīng)用尋址
? 大多數(shù)應(yīng)用協(xié)議，如TELNET、FTP都使用TCP
? 使用 SEND/RECEIVE 編程接口進(jìn)行數(shù)據(jù)管理需要編程來實(shí)現(xiàn)

1.3 硬件需求和軟件需求
硬件：
① S7-1200 CPU
② S7-300 CPU + CP343-1（支持S7 Client）
③ PC（帶以太網(wǎng)卡）
④ TP以太網(wǎng)電纜
軟件：
① STEP 7 Basic V10.5
② STEP 7 V5.4

2. ISO on TCP 通信
S7-1200 CPU 與S7-300/400 之間通過ISO on TCP 通信，需要在雙方都建立連接，連接對象選擇“Unspecified”。
所完成的通信任務(wù)為：
① S7-1200將DB3里的100個(gè)字節(jié)發(fā)送到S7-300的DB2中
② S7-300將輸入數(shù)據(jù)IB0發(fā)送給S7-1200的輸出數(shù)據(jù)區(qū)QB0。

2.1 S7-1200 CPU 的組態(tài)編程
組態(tài)編程過程與 S7-1200 CPU 之間的通信基本相似 （見 6.3 ），這里簡單描述一下步驟：
① 使用STEP 7 Basic V10.5 軟件新建一個(gè)項(xiàng)目
在STEP 7 Basic 的“Portal View”中選擇 “Create new project”創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目
② 添加新設(shè)備
然后進(jìn)入“Project view”，在“Project tree”下雙擊“Add new device”，在對話框中選擇所使用的S7-1200 CPU添加到機(jī)架上，命名為 PLC_1。
③ 為 PROFINET 通信口分配以太網(wǎng)地址
在“Device View”中點(diǎn)擊 CPU 上代表PROFINET 通信口的綠色小方塊，在下方會出現(xiàn)PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses”下分配IP 地址為 192.168.0.1 ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。
④ 在 S7-1200 CPU 中調(diào)用“TSEND_C”通信指令并配置連接參數(shù)和塊參數(shù)
在主程序中調(diào)用發(fā)送通信指令，進(jìn)入“Project tree” > “ PLC_1”>“Program blocks”>“Main”主程序中，從右側(cè)窗口“Instructions”> “Extended Instructions”>“Communications”下調(diào)用“TSEND_C”指令，并選擇“Single Instance”生成背景 DB塊。然后單擊指令塊下方的“下箭頭”，使指令展開顯示所有接口參數(shù)。
然后，創(chuàng)建并定義發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū) DB 塊。通過“Project tree”>“ PLC_1”> “Program blocks” >“Add new block” ，選擇 “Data block”創(chuàng)建 DB 塊，選擇尋址，點(diǎn)擊“OK”鍵，定義發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)為 100個(gè)字節(jié)的數(shù)組。
根據(jù)所使用的參數(shù)創(chuàng)建符號表，如圖1所示。 

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