S7-1200與S7-300CPU

時間：2020-08-25作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：193

S7-1200 與 S7-300 之間的以太網(wǎng)通信方式比較多，可以采用ISO on TCP、TCP和 S7 的方式進行通信。在S7-1200 CPU 中采用ISO on TCP和TCP這兩種協(xié)議進行通信所使用的指令是相同的，都使用 T-block ( TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV ) 指令編程。S7-300 CPU一側(cè)如果使用的是CPU集成的PN接口，連接不在STEP7的NetPro中建立連接，而是使用西門子提供的OPEN IE 的方式來實現(xiàn)。
本文主要介紹了如何實現(xiàn)在S7-1200 和S7-300 CPU集成PN口之間的ISO on TCP通信，包括通信的基本步驟、配置及編程等內(nèi)容。具體的實現(xiàn)方法有多種，比如在S7-1200中可以使用不帶連接的通信指令（TCON, TDISCON, TSEN, TRCV），也可以使用帶連接的通信指令（TSEND_C, TRCV_C）；在S7-300中可以采用功能塊編程的方式來實現(xiàn)，也可以使用Open Communication Wizard工具（OPEN IE向?qū)В┑姆绞絹斫PEN IE的通信。
為了方便理解，本文在S7-1200中使用不帶連接的通信指令TCON, TDISCON, TSEN, TRCV，在S7-300側(cè)通過功能塊編程的方式來實現(xiàn)。
關(guān)于S7-1200和S7-300 OPEN IE通信的文檔可以登錄西門子自動化與驅(qū)動集團網(wǎng)站的下載中心，，根據(jù)如表1提供的文檔編號搜索并下載相關(guān)文檔。

文檔編號	中文標題
A0426	西門子 S7-1200 PLC 技術(shù)參考Version 1.5
A0416	S7-1200與S7-300 的以太網(wǎng)TCP 及ISO on TCP通信
A0421	如何實現(xiàn)兩個S7-1200 CPU之間的以太網(wǎng)通信
A0415	通過S7協(xié)議實現(xiàn)S7-1200 與S7-300的通信
A0414	S7-1200基本以太網(wǎng)通信使用指南
A0284	使用西門子PLC集成的PN口實現(xiàn)S5 兼容通信使用入門
A0345	使用 Open Communication Wizard 建立開放式 ISO on TCP 通信
A0346	使用 Open Communication Wizard 建立開放式 UDP 通信
A0347	使用 Open Communication Wizard 建立開放式 TCP 通信
A0344	S7-300和S7-400集成PN口的S7通信
A0334	PN CPU/CP的開放式通訊-Open IE

表1 下載中心文檔列表

2 軟硬件及所要完成的通信任務(wù)

2.1硬件設(shè)備

實驗的硬件設(shè)備：
1、S7-1200 CPU，CPU1212 AC/DC/RLY（6ES7 212-1BD30-0XB0）
2、S7-300 PN CPU，CPU317-2PN/DP（6ES7 317-2EH13-0AB0 V2.6.7）
3、PC機（帶以太網(wǎng)卡）
4、SCALANCE X216交換機，S7-1200、S7-300和PC通過交換機互連起來
5、TP以太網(wǎng)電纜

2.2 軟件環(huán)境

1、STEP7 Basic V10.5 SP2
2、STEP7 V5.4 SP5
3、通信所需的功能塊，請參見附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 或參考下載中心文檔：《A0284 使用西門子PLC集成的PN口實現(xiàn)S5 兼容通信使用入門》提供的程序。下載鏈接：80490650

2.3 所要完成的通信任務(wù)
本例中所要完成的通信任務(wù)定義為：
1、 將S7-1200的發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3里的8個字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送到S7-300的DB3中。
2、 將S7-300 DB3里接收到的8個字節(jié)數(shù)據(jù)再發(fā)送到S7-1200的接收數(shù)據(jù)塊DB4中。


3 S7-1200 CPU的組態(tài)編程

3.1創(chuàng)建新項目

1、打開STEP 7 Basic 軟件并新建項目
在STEP 7 Basic 的 “Portal View”中選擇“Create new project”創(chuàng)建一個新項目，項目名稱為“GS_ISO”。


2、添加硬件并命名PLC
然后進入 “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（6ES7 212-1BD30-0XB0）添加到機架上，設(shè)備名為 PLC_1，如圖1所示。


圖1 添加新的PLC站

為了編程方便，我們使用 CPU 屬性中定義的時鐘位，定義方法如下：
在“Project tree> PLC_1 > Device configuration” 中，選中 CPU ，然后在下面的屬性窗口中，“Properties > System and clock memory” 下，將系統(tǒng)位定義在MB1，時鐘位定義在MB0，如圖2所示。程序中我們主要使用 M0.3，它是以2Hz 的速率在0和1之間切換的一個位，可以使用它去自動激活發(fā)送任務(wù)。


圖2 系統(tǒng)和時鐘存儲器

3、為 S7-1200 CPU的PROFINET 通信口分配以太網(wǎng)地址
在 “Device View”中點擊 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 192.168.0.2 ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，如圖3所示。


圖3為 S7-1200 CPU的PROFINET 接口分配IP地址

3.2調(diào)用并配置通信指令

1、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用 “TCON”通信指令
進入“Project tree > PLC_1 > Program blocks > OB1” 主程序中，從右側(cè)窗口 “Instructions > Extended Instructions > Communications” 下調(diào)用 “TCON” 指令，并選擇 “Single Instance” 生成背景 DB塊，如圖4所示。


圖4 調(diào)用TCON指令

2、定義PLC_1 的 “TCON” 連接參數(shù)
PLC_1 的 TCON 指令的連接參數(shù)需要在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > Connection parameter”中設(shè)置，如圖5所示。

連接參數(shù)說明：

End point	：選擇通信伙伴，這里選擇“unspecified”
Address	：*通信伙伴S7-300站的IP地址“192.168.0.3”
Connection type	：選擇通信協(xié)議為ISO on TCP
Connection ID	：連接的地址 ID 號，這個 ID 號在后面的編程里會用到
Connection data	：創(chuàng)建連接時，系統(tǒng)會自動生成本地的連接 DB 塊，所有的連 接數(shù)據(jù)都會存在這個 DB 塊中。
	：選擇本地 PLC_1作為主動連接，S7-300 CPU作為被動連接
Address details	：設(shè)定 TSAP 地址這里本地設(shè)置成“PLC_1”， TSAP ID自動為“50.4C.43.5F.31”，伙伴方設(shè)置成不設(shè)置TSAP(ASCII)，設(shè)置TSAP ID 為“E0.02.50.4C.43.5F.31”。


圖5 “TCON” 指令的連接參數(shù)

3、分配 “TCON” 的塊參數(shù)
在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > block parameter”中設(shè)置，可以根據(jù)需要自己為“TCON” 塊*相應(yīng)的輸入輸出參數(shù)。*好參數(shù)的塊，如圖6所示。其中M8.0作為啟動連接的觸發(fā)位，連接ID = 1與連接參數(shù)里面的設(shè)置相同。


圖6 “TCON” 的塊參數(shù)

4、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用 “TSEND” 發(fā)送通信指令
首先創(chuàng)建一個發(fā)送數(shù)據(jù)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，點擊“OK”鍵，如圖7所示。


圖7 創(chuàng)建一個發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3

打開創(chuàng)建的發(fā)送數(shù)據(jù)塊，在數(shù)據(jù)塊中定義發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)為 8個字節(jié)的數(shù)組，如圖8所示。


圖8 創(chuàng)建發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)

然后在OB1 中調(diào)用“TSEND”發(fā)送通信指令，并為“TSEND”*參數(shù)。使用M0.3（ 2Hz 的時鐘脈沖）上升沿激活發(fā)送任務(wù)，*發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)為P# DB3.DBX0.0 BYTE 8，連接 ID = 1與連接參數(shù)里面的設(shè)置相同，發(fā)送長度LEN=8。分配好參數(shù)的“TSEND”塊如圖9所示。


圖9 調(diào)用“TSEND”發(fā)送通信塊

5、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用“TRCV”接收通信指令
同樣，先創(chuàng)建一個接收數(shù)據(jù)塊DB4 ，如圖10所示?！癟RCV”接收通信指令的調(diào)用方法與“TSEND” 發(fā)送通信指令的調(diào)用方法相同，M8.1作為接收指令的使能位，如圖11所示。


圖10創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)區(qū)

 


圖11 調(diào)用“TRCV”接收通信塊

6、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用 “TDISCON”通信指令
最后，為了斷開通信鏈接，我們需要調(diào)用“TDISCON”通信指令，如圖12所示。


圖12 調(diào)用“TDISCON”通信塊

3.3下載程序
至此，S7-1200側(cè)的組態(tài)和編程都已經(jīng)完成，可以在項目編譯無錯誤后，直接下載到S7-1200 CPU中，并啟動CPU的運行。


4 S7-300 CPU的組態(tài)編程
S7-300帶PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通過該集成以太網(wǎng)接口組態(tài)ISO on TCP通信時，只能使用開放式通信**的功能塊，這些**的功能塊可以在STEP7 “ 通訊塊”的 “標準庫 ”中找到，如圖13所示。


圖13 S7-300 CPU通信指令庫

庫中提供了下列通信功能塊：
′> FB 65 "TCON"，用于建立連接，連接時需要UDT65來提供參數(shù)
> FB 66 "TDISCON"，用于終止連接
> FB 63 "TSEND"，用于發(fā)送數(shù)據(jù)到S7站點、S5站點、PC站或者第三方設(shè)備
> FB 64 "TRCV" 用于從S7站點、S5站點、PC站或者第三方設(shè)備接收數(shù)據(jù)

要通過CPU 的 集成PN 接口實現(xiàn)開放的ISO on TCP通信，不能在Netpro網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中直接建立連接，必須通過程序*每個連接的參數(shù)。用于通信的FB標準功能塊，請參見附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 或參考下載中心文檔《A0284 使用西門子PLC集成的PN口實現(xiàn)S5 兼容通信使用入門》提供的例程。下載鏈接：80490650

從附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 中將把需要的程序塊拷貝到新建的項目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用戶通信參數(shù)
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65內(nèi)通信對象參數(shù)
> FC21， 被FB420調(diào)用
隨后，使用通信功能塊 FB65 "TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND" 和 FB64 "TRCV" 完成程序的編寫。

4.1創(chuàng)建新項目

1、打開STEP7，新建一個項目
2、在項目中插入一個SIMATIC 300的站
3、組態(tài)硬件，插入一個CPU317-2PN/DP的CPU，并為PN接口分配IP地址“192.168.0.3”，如圖14所示。同時，在CPU的“Cycle/Clock Memory”屬性頁中*MB0為時鐘存儲器，在程序中可以使用M0.3（2Hz 的時鐘脈沖）去自動激活發(fā)送任務(wù)，如圖15所示。


圖14為PN接口分配IP地址

 


圖15設(shè)置時鐘存儲器字節(jié)

4.2編寫通信程序

1、從樣例程序中拷貝通信所需的塊
從附件提供的sample_1 ( 50 KB ) 例程中把需要的FB420、FC21與UDT65程序塊拷貝到新創(chuàng)建的項目中，如圖16所示。


圖 16

2、生成數(shù)據(jù)塊
在程序中創(chuàng)建一個DB塊，塊號不限(本例為DB101)，在塊中建立變量DB_VAR，類型為UDT65，如圖17所示。


圖17

3、生成并調(diào)用FB塊
首先生成一個FB塊(本例為FB400)，在FB400靜態(tài)變量區(qū)建立一個結(jié)構(gòu)“T_TSAP“，包含如下變量，并為變量分配初始值，如圖18所示。
1) LOC_RACK_SLOT （BYTE）= B#16#2 表示有兩個前導字符 0xE0 (CPU31x-2PN/DP 或者 CPU319-3PN/DP規(guī)定)和 0x02（CPU槽號）
2) LOC_TSAP（STRING14）= 本地用戶定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側(cè)設(shè)置保持一致)。
3) REM_RACK_SLOT（BYTE）= B#16#0 不使用兩個前導符。
4) REM_TSAP （STRING16）= 遠程用戶定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側(cè)設(shè)置保持一致)。


圖18

然后在生成的FB400中調(diào)用FB420，如圖19所示。


圖19

其中參數(shù)的含義如下：
1）ID: 連接ID，與S7-1200里的設(shè)置保持一致
2）DEV_ID：用于本PLC型號（注意不是通信對方）
DEV_ID = B#16#1本PLC型號為 IM151-8 PN/DP CPU
DEV_ID = B#16#2本PLC型號為CPU31x-2PN/DP或IM154-8 CPU
DEV_ID = B#16#3本PLC型號為CPU319-3PN/DP
DEV_ID = B#16#5本PLC型號為CPU41x-3PN/DP
3）ACTIVE: 主動或是被動建立連接，通信雙方必須一個主動，一個被動，本例中S7-300側(cè)為被動方。
4）T_TSAP: 靜態(tài)變量區(qū)的結(jié)構(gòu)變量，用于ISO ON TCP 通信的TSAP地址
5）IP_ADDR1 ... IP_ADDR4: 通信伙伴的IP地址，即S7-1200的IP地址192.168.0.2
6）CON_DB: 用UDT65生成的變量，即DB101

4、在OB1中調(diào)用發(fā)送和接收功能塊
在OB1中先調(diào)用FB400功能塊，為其*背景數(shù)據(jù)塊DB400，如圖20所示。


圖20

然后再在OB1中依次調(diào)用通信功能塊FB65、FB64、FB63、FB66。其中發(fā)送和接收功能塊FB64、FB63的數(shù)據(jù)區(qū)都為DB3，建立DB3如圖21所示。關(guān)于塊的使用請參考STEP7的在線幫助或相關(guān)文檔說明。


圖21

FB65 “TCON”，建立連接功能塊，如圖22所示。通過輸入?yún)?shù) "REQ"一個上升沿來建立連接。 “ID” 為連接ID，“CONNECT” 參數(shù)填寫用 UDT65 生成的變量， 連接建立后會一直保持，直到調(diào)用FB66 "TDISCON" 斷開連接、CPU停止或者斷電。其中CONNECT*為通過UDT65生成的DB塊，即DB101， ID = 1。通過M8.0啟動作業(yè)，執(zhí)行連接的建立。


圖22

FB64 “TRCV”，接收功能塊，如圖23所示。"TRECV" EN_R始終為TRUE， ID 填寫連接ID，”DATA” 填寫接收數(shù)據(jù)區(qū)，輸出參數(shù) "NDR" 用于表示新的數(shù)據(jù)已經(jīng)收到，輸出參數(shù) "LEN" 表示接收的數(shù)據(jù)長度。本例中連接ID = 1。*DB3作為接收數(shù)據(jù)塊，接收數(shù)據(jù)的字節(jié)長度為8，接收作業(yè)通過M8.1使能。


圖23

FB63 “TSEND”，發(fā)送功能塊，如圖24所示。連接ID = 1。*DB3為發(fā)送數(shù)據(jù)塊，發(fā)送字節(jié)長度為8，發(fā)送作業(yè)通過M0.3觸發(fā)。"TSEND" 發(fā)送請求依靠輸入?yún)?shù)"REQ"的上升沿來實現(xiàn)，如果“BUSY”位為true時不要觸發(fā)"REQ"。輸出參數(shù) "DONE", "ERROR" 和 "STATUS" 用于評估工作的情況。


圖24

FB66 “TDISCON”，取消連接功能塊，如圖25所示?？梢愿鶕?jù)需要取消ID=W#16#1的連接，作業(yè)通過M8.2使能。


圖25

4.3下載程序
S7-300側(cè)的組態(tài)和編程都完成后，直接下載到S7-300 CPU中，并啟動CPU的運行。


5 監(jiān)控通信結(jié)果
對S7-1200和S7-300都組態(tài)和編程后，下載所有組態(tài)及程序并搭建好網(wǎng)絡(luò)后，首先在在S7-1200中將M8.0置位為1，然后再在S7-300中將M8.0置位為1，兩個站的“TCON” 被激活，建立兩個站之間的ISO on TCP連接。
連接正常建立后，即可以進行數(shù)據(jù)的交換。在S7-1200和S7-300站中將 ”TRCV” 功能塊的EN_R置位為1，使能接收，監(jiān)控通信結(jié)果如圖26所示。
通過監(jiān)控結(jié)果可以看到，S7-1200中發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3的8個字節(jié)數(shù)據(jù)被發(fā)送到S7-300站的DB3中，同時，S7-300的DB3中接收到的數(shù)據(jù)又被發(fā)送到S7-1200的接收數(shù)據(jù)塊DB4中。


圖26 在線監(jiān)控通信結(jié)果


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