西門子S7-1200與S7-300 PLC的以太網(wǎng)TCP 及ISO on TCP通信

1、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)議和最大的連接資源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 1

2、006 ) S7 通信 (服務(wù)器端)通信口所支持的最大通信連接數(shù)S7-1200 CPU PROFINET 通信口所支持的最大通信連接數(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(lái)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 Connectio

3、n Protocol）TCP是由 RFC 793描述的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以在通信對(duì)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(lái)傳輸，傳輸?shù)男问绞菙?shù)據(jù)流，沒有傳輸長(zhǎng)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(shí)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

4、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(zhǎng)度 有確認(rèn)機(jī)制 使用端口號(hào)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(lái)實(shí)現(xiàn)1.3 硬件需求和軟件需求硬件： S7-1200 CPU S7-300 CPU + CP343-1（支持S7 Client） PC（帶以太網(wǎng)卡） TP以太網(wǎng)電纜軟件： STEP 7 Basic V10.5 STEP 7 V5.42. ISO on TCP 通信S7-1200 CPU 與S7-300/400 之間通過(guò)ISO on TCP

5、 通信，需要在雙方都建立連接，連接對(duì)象選擇“Unspecified”。所完成的通信任務(wù)為： S7-1200將DB3里的100個(gè)字節(jié)發(fā)送到S7-300的DB2中 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(guò)程與 S7-1200 CPU 之間的通信基本相似 （見 6.3 ），這里簡(jiǎn)單描述一下步驟： 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 添加新設(shè)備然后進(jìn)入“Project view”，在

6、“Project tree”下雙擊“Add new device”，在對(duì)話框中選擇所使用的S7-1200 CPU添加到機(jī)架上，命名為 plc_1。 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(huì)出現(xiàn)PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses”下分配IP 地址為 ，子網(wǎng)掩碼為。 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

7、” > “ 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(guò)“Project tree”>“ PLC_1”> “Program blocks” >“Add new block” ，選擇 “Data block”創(chuàng)建 D

8、B 塊，選擇絕對(duì)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(hào)表，如圖1所示。配置連接參數(shù)，如圖2所示。配置塊接口參數(shù)，如圖3所示。圖1 創(chuàng)建所使用參數(shù)的符號(hào)表圖PLC tag圖2 配置連接參數(shù)圖3 配置 TSEND_C 塊參數(shù) 調(diào)用“TRCV”通信指令并配置塊參數(shù)如圖6 47所示。因?yàn)榕c發(fā)送使用的是同一連接，所以使用的是不帶連接的發(fā)送指令“TRCV”，連接“ID”使用的也是“TSEND_C”中的“Connection ID”號(hào)，如圖4所示。圖4 配置 T_RCV 塊參數(shù)2.2 S7-300 CPU 的ISO on TCP通信的組態(tài)編程 使用STEP 7

9、軟件新建一個(gè)項(xiàng)目并進(jìn)行硬件組態(tài)創(chuàng)建完新項(xiàng)目，在項(xiàng)目的窗口下，右鍵菜單里，選擇“Insert New Object”>“SIMATIC 300 Station” ，插入一個(gè)S7-300 站。為了編程方便，我們使用時(shí)鐘脈沖激活通信任務(wù)，在CPU的“Properties”“Cycle/Clock Memory”中設(shè)置，如圖5所示。圖5 設(shè)置時(shí)鐘脈沖每一個(gè)時(shí)鐘位都按照不同的周期頻率在和之間切換變化，見表1。表1：時(shí)鐘位頻率位周期（S）201. Jun0.20.1頻率（Hz）0.50.6251Jan 25202. Mai510 配置以太網(wǎng)模塊進(jìn)入“HW Config”中，組態(tài)所

10、使用的 CPU 及“CP343-1”模板。并新建以態(tài)網(wǎng) Ethernet (1) ，配置“CP343-1”模板IP 地址為：，子網(wǎng)掩碼為： 。如圖6所示。配置完硬件組態(tài)及屬性，編譯存盤并下載所有硬件組態(tài)。圖6 S7-300 硬件配置 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)打開 “NetPro” 配置網(wǎng)絡(luò)，選中 CPU，在連接列表里建立新的連接并選擇連接對(duì)象和通信協(xié)議，如圖7所示。圖7 創(chuàng)建新的連接并選擇 ISO-on-TCP 協(xié)議這時(shí)會(huì)跳出通用信息，如圖8所示。圖8 通用信息然后，進(jìn)入“Addresses”配置通信雙方的IP 地址及TSAP 地址，如圖9所示。圖9 配置通信

11、的IP 地址及TSAP 地址配置完連接并編譯存盤后，將網(wǎng)絡(luò)組態(tài)下載到CPU300中。 軟件編程在OB1中，從“Libraries”>“SIMATIC_NET_CP”>“CP300”下，調(diào)用FC5（AG_SEND）、FC6（AG_RECV）通信指令。創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)區(qū)為 DB2，定義成100個(gè)字節(jié)的數(shù)組。CALL “ AG_RECV” /調(diào)用FC6ID ：=1 / 連接號(hào)，要與連接配置列表中一致，見圖8LADDR ：=W#16#100 /CP的地址，要與配置中一致，見圖8RECV ：=P#DB2.DBX 0.0 BYTE 100 /接收數(shù)據(jù)區(qū)NDR ：=M10.0 /為1時(shí)，接收到新數(shù)據(jù)

12、ERROR ：=M10.1 /為1時(shí)，有故障發(fā)生STATUS ：=MW12 /狀態(tài)代碼LEN ：=MW14 /接收到的實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度CALL “AG_SEND” /調(diào)用FC5ACT ：=M0.2 /為時(shí)，激活發(fā)送任務(wù)ID ：=1 / 連接號(hào)，要與連接配置中一致LADDR ：=W#16#100 /CP的地址，要與配置中一致SEND ：=IB0 /發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)LEN ：=1 /發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度DONE ：=M10.2 /為1時(shí)，發(fā)送完成ERROR ：=M10.3 /為1時(shí)，有故障發(fā)生STATUS ：=MW16 /狀態(tài)代碼2.3 監(jiān)控通信結(jié)果下載S7-1200和S7-300中的所有組態(tài)及程序，監(jiān)控通信結(jié)果

13、，如圖10、圖11所示。在S7-1200 CPU中向DB3中寫入數(shù)據(jù)：“11”、“22”、“33”，則在S7-300中的DB2塊收到數(shù)據(jù)也為“11”、“22”、“33”。在S7-300 CPU中，將“2#1111_1111”寫入IB0，則在S7-1200 CPU中QB0中收到的數(shù)據(jù)也為“2#1111_1111”。圖10 S7-1200監(jiān)控表圖11 S7-300 變量表3. TCP 通信使用TCP 協(xié)議通信，除了連接參數(shù)的定義不同，通信雙方的其它組態(tài)及編程與前面的ISO on TCP 協(xié)議通信完全相同。S7-1200 CPU中，使用 TCP 協(xié)議與S7-300通信時(shí)，PLC_1的連接參數(shù)，如圖1

14、2所示。通信伙伴 S7-300 的連接參數(shù)，如圖13所示。圖12 S7-1200 的TCP連接參數(shù)的配置圖13 S7-300 的TCP連接參數(shù)的配置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 S7-12

15、00支持的協(xié)議和最大的連接資源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)通信口所支持的最大通信連接數(shù)S7-1200 CPU PROFINET 通信口所支持的最大通信連接數(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(lái)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

16、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(duì)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(lái)傳輸，傳輸?shù)男问绞菙?shù)據(jù)流，沒有傳輸長(zhǎng)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(shí)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

17、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(zhǎng)度 有確認(rèn)機(jī)制 使用端口號(hào)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(lái)實(shí)現(xiàn)1.3 硬件需求和軟件需求硬件： S7-1200 CPU S7-300 CPU + CP343-1（支持S7 Client） PC（帶以太網(wǎng)卡） TP以太網(wǎng)電纜軟件： STEP 7 Bas

18、ic V10.5 STEP 7 V5.42. ISO on TCP 通信S7-1200 CPU 與S7-300/400 之間通過(guò)ISO on TCP 通信，需要在雙方都建立連接，連接對(duì)象選擇“Unspecified”。所完成的通信任務(wù)為： S7-1200將DB3里的100個(gè)字節(jié)發(fā)送到S7-300的DB2中 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(guò)程與 S7-1200 CPU 之間的通信基本相似 （見 6.3 ），這里簡(jiǎn)單描述一下步驟： 使用STEP 7 Basic V10.5 軟件新建一個(gè)項(xiàng)目在STEP 7 Bas

19、ic 的“Portal View”中選擇 “Create new project”創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目 添加新設(shè)備然后進(jìn)入“Project view”，在“Project tree”下雙擊“Add new device”，在對(duì)話框中選擇所使用的S7-1200 CPU添加到機(jī)架上，命名為 plc_1。 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(huì)出現(xiàn)PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses”下分配IP 地址為 ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255

20、.0。 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(guò)“Project tree”>“ PLC_1”> “Program blocks” >“Add new block” ，選擇 “Data block”創(chuàng)建 DB 塊，選擇絕對(duì)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)