電氣基礎與S7-1200PLC控制技術 課件 第7章 S7-1200通信與網(wǎng)絡

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S7-1200通信與網(wǎng)絡點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》

Web服務器與點對點通信7.5S7-1200通信基礎7.1PROFNET通信7.2PROFIBUS通信7.3《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》點擊此處結(jié)束放映S7通信7.4Modbus通信7.7通用串行接口通信7.8AS-i通信7.6

S7-1200通信基礎7.1點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》點擊此處結(jié)束放映

西門子按照國際標準化組織的OSI七層協(xié)議的架構建立了金字塔式的工業(yè)網(wǎng)絡通信架構，采用了PROFINET、PROFIBUS、AS-i等現(xiàn)場總線結(jié)構實現(xiàn)了設備之間的互聯(lián)，提供了Modbus及PtP通信。PROFINET主要用于使用用戶程序通過以太網(wǎng)與其它通信伙伴交換數(shù)據(jù)，支持S7通信、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）、ISOonTCP和傳輸控制協(xié)議（TCP）四種通信協(xié)議。PROFIBUS主要用于用戶程序與其它通信伙伴交換數(shù)據(jù)。另外S7-1200還實現(xiàn)了OSI高三層的S7通信以及Web服務器訪問功能?！峨姎饣A與S7-1200PLC控制技術》7.1.1通信協(xié)議1、OSI七層協(xié)議

1979年，國際化標準化組織（ISO）提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)模型（OSI），作為通信網(wǎng)絡國際標準化的參考模型。模型共包括七個分層，從下到上分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.1.1通信協(xié)議2、TCP/IP協(xié)議1980年，TCP/IP協(xié)議研制成功，該協(xié)議可以在各種硬件和操作系統(tǒng)上實現(xiàn)互操作，逐漸成為網(wǎng)絡通信中廣泛應用的網(wǎng)絡協(xié)議。TCP/IP協(xié)議將OSI協(xié)議的上三層合并一層，稱為應用層，將下兩層合并為為一層，稱為網(wǎng)絡訪問層，因此該協(xié)議又被稱為四層協(xié)議。目前TCP/IP協(xié)議應用層的主要協(xié)議實現(xiàn)有Telnet、FTP、SMTP等，傳輸層的主要協(xié)議實現(xiàn)有UDP、TCP，網(wǎng)絡層的主要協(xié)議實現(xiàn)有ICMP、IP、IGMP，網(wǎng)絡訪問層主要協(xié)議有ARP、RARP等。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.1.2現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線（FieldBus）技術是實現(xiàn)現(xiàn)場級設備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場層網(wǎng)絡通信技術，是“安裝在過程區(qū)域的現(xiàn)場設備、儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線?！币詥蝹€分散、數(shù)字化、智能化的測量和控制設備作為網(wǎng)絡節(jié)點，用總線相連，實現(xiàn)信息的相互交換，使得不同網(wǎng)絡、不同現(xiàn)場設備之間可以信息共享。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.1.2現(xiàn)場總線世界上沒有形成一致認可并執(zhí)行的現(xiàn)場總線標準。目前現(xiàn)場總線標準主要有基金會現(xiàn)場總線、PROFIBUS、PROFINET實時以太網(wǎng)、LonWorks、CAN等。西門子公司的S7-200系列PLC在配備相應的通信模塊后可以接入PROFIBUS網(wǎng)絡和AS-i網(wǎng)絡，S7-1200系統(tǒng)PLC中則直接配備有PROFINET網(wǎng)絡、PROFIBUS網(wǎng)絡和AS-i網(wǎng)絡三種端口，其中PROFINET網(wǎng)絡功能最為強大，具有替代其他兩種網(wǎng)絡的態(tài)勢。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.1.3西門子的通信體系西門子目前提供了一整套各種開放的、應用于不同控制級別的工業(yè)環(huán)境的通信系統(tǒng)，統(tǒng)稱為SIMATICNET。通信協(xié)議按照OSI七層參考模型架構設計，具有金字塔式結(jié)構，頂層為基于國際標準IEEE802.3的開放式工業(yè)以太網(wǎng)，中間層則采用PROFIBUS端口實現(xiàn)工業(yè)總線級通信。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》

點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》PROFNET通信7.2點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》PROFINET是由西門子公司和PROFIBUS用戶協(xié)會聯(lián)合開發(fā)的基于工業(yè)以太網(wǎng)的新型開放式通信標準，是一種真正的工業(yè)以太網(wǎng)，標準序號為IEC61158/61784，也是西門子公司在后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)中主推的網(wǎng)絡標準。借助該標準，用戶能夠通過一根電纜實現(xiàn)自動化設備與標準以太網(wǎng)設備等多制造商產(chǎn)品之間的無縫連接。借助PROFINET通信標準，西門子能夠有效減少通信接口數(shù)量，同時實現(xiàn)從PROFIBUS解決方案到PROFINET之間的有效轉(zhuǎn)換，增加了產(chǎn)品向上兼容性。PROFINET協(xié)議具有開放、靈活、高效和高性能特性。7.2.1本地/伙伴連接本地/伙伴連接是S7-1200實現(xiàn)不同設備之間通信的主要手段，通過定義兩個邏輯分配來建立通信服務，其中發(fā)起者為本地設備，被連接方為遠程伙伴設備。建立邏輯分配時，需要對通信伙伴的主從關系進行定義，同時還需要通過通信伙伴屬性來確定連接類型以及確定連接路徑。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》PROFINET一共支持TCP、UDP和ISOonTCP三種通信協(xié)議，其中最常使用的是TCP協(xié)議。通過該協(xié)議，CPU可以實現(xiàn)與其它CPU、編程設備、HMI設備和非Siemens設備通信。7.2.2PROFINET指令PROFINET一共支持TCP、UDP和ISOonTCP三種以太網(wǎng)通信協(xié)議，TCP協(xié)議應用最為廣泛。在PROFINET中，針對不同協(xié)議設置了不同的控制指令。通常，在TCP和ISO-on-TCP兩種協(xié)議中，只接收指定長度的數(shù)據(jù)包，對于變長度的數(shù)據(jù)包則采取特殊模式。TCP協(xié)議與設備硬件緊密相關，是一種高效的面向連接的通信協(xié)議，適合用于中等大小或較大的數(shù)據(jù)量（最多8192字節(jié)）。該協(xié)議具有錯誤恢復、流控制和可靠性自檢等特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對其他基于TCP的第三方系統(tǒng)廣泛支持。PROFINET中基于TCP的指令共有6個，分別用來建立連接、組態(tài)配置和數(shù)據(jù)傳輸：TSEND_C、TRCV_C、TCON、TDISCON、TSEND、TRCV。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.2PROFINET指令點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》

PROFINET針對三種以太網(wǎng)協(xié)議的指令協(xié)議用途示例在接收區(qū)輸入數(shù)據(jù)通信指令尋址類型TCPCPU與CPU通信幀傳輸特殊模式僅TRCV_C和TRCV將端口號分配給本地（主動）和伙伴（被動）設備指定長度的數(shù)據(jù)接收TSEND_C、TRCV_C、TCON、TDISCON、TSEND和TRCVISOonTCPCPU與CPU通信消息的分割和重組特定模式僅TRCV_C和TRCV將TSAP分配給本地（主動）和伙伴（被動）設備協(xié)議控制TSEND_C、TRCV_C、TCON、TDISCON、TSEND和TRCVUDPCPU與CPU通信用戶程序通信用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議TUSEND和TURCV將端口號分配給本地（主動）和伙伴（被動）設備，但不是專用鏈接點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.2PROFINET指令1.連接IDPROFINET的網(wǎng)絡連接中，需要對每一個連接設備設置具有唯一性的連接ID。連接ID可以在連接建立指令中直接設定，也可以在組態(tài)配置時設定。連接ID需要滿足以下三個條件：（1）連接ID對于CPU必須是唯一的，每個連接必須具有不同的DB和連接ID。（2）本地CPU和伙伴CPU都可以對同一連接使用相同的連接ID編號，但連接ID編號不需要匹配。（3）CPU的連接ID可以使用任何數(shù)字。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.2PROFINET指令1.連接ID針對同樣的物理連接，可以采用靈活配置連接ID的方法實現(xiàn)不同的連接方式。比如對于兩個相同CPU之間的網(wǎng)絡通信，可以通過2個不同的連接ID實現(xiàn)2個單向數(shù)據(jù)通信，也可以通過1個連接ID實現(xiàn)1個雙向數(shù)據(jù)通信。

a）2個不同的ID連接；b）1個相同ID連接7.2.2PROFINET指令2.基本指令集包括TCON、TDISCON、TSEND、TRCV，分別完成建立連接、斷開連接、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能。四個基本指令采取異步運行，狀態(tài)分為DONE（操作完成）、BUSY（運行中）和EROOR（錯誤）三種。執(zhí)行過程：首先由TCON在客戶機與服務器PC之間建立TCP/IP連接，之后通過TSEND和TRCV實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收操作；當數(shù)據(jù)通信完成之后，通過TDISCON指令來斷開連接。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，傳送（TSEND）或接收（TRCV）數(shù)據(jù)量最小為1字節(jié)，最多8192字節(jié)，數(shù)據(jù)格式不支持布爾位置信號。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.2PROFINET指令2.簡化指令集包括TSEND_C和TRCV_C，是為了簡化PROFINET/以太網(wǎng)通信編程而設定的兩個指令，兼容了TCON、TDISCON、TSEND和TRCV四個指令的功能。TSEND_C兼具TCON、TDISCON和TSEND指令的功能。TRCVC兼具TCON、TDISCON和TRCV指令的功能?？墒褂弥噶畹摹皩傩浴睓趤韺崿F(xiàn)通信參數(shù)的組態(tài)。與TSEND指令相同，TSEND_C指令也需要通過REQ參數(shù)上升沿來啟動發(fā)送作業(yè)。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.2PROFINET指令2.簡化指令集TSEND_C指令操作1）在CONT=1時執(zhí)行TSEND_C，建立網(wǎng)絡連接，成功建立連接后，置位DONE參數(shù)一個周期。2）在CONT=0時執(zhí)行TSEND_C，可以斷開網(wǎng)絡連接。3）要通過已有連接發(fā)送數(shù)據(jù)，需要在REQ上升沿執(zhí)行TSEND_C。4）要建立連接并發(fā)送數(shù)據(jù)，需要在CONT=1且REQ=1時執(zhí)行TSEND_C。TRCV_C指令操作1）在參數(shù)CONT=1時執(zhí)行TRCV_C可以建立連接。2）在參數(shù)EN_R=1時執(zhí)行TRCV_C可以接收數(shù)據(jù)。參數(shù)EN_R=1且CONT=1時，TRCV_C連續(xù)接收數(shù)據(jù)。3）在參數(shù)CONT=0時執(zhí)行TRCV_C，可以切斷連接。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.3與編程設備連接S7的CPU和編程設備之間的通信是程序編寫和調(diào)試的重要基礎，對PLC來說非常重要。在建立這種通信連接方式時，首先需要采用硬件配置或組態(tài)方式實現(xiàn)硬件通信連接，其次需要考慮如何構建網(wǎng)絡拓撲。如果配置多個設備（大于兩個）時，通信網(wǎng)絡需要借助以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)網(wǎng)絡連接。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.3與編程設備連接1.硬件連接與配置PROFINET接口可在編程設備和CPU之間建立物理連接，該連接既可以使用標準以太網(wǎng)電纜，又可以使用跨接以太網(wǎng)電纜。在創(chuàng)建硬件連接時，首先確保硬件安裝完好，尤其是CPU是否安裝到位，之后將以太網(wǎng)電纜插入PROFINET端口中，最后將以太網(wǎng)電纜連接到編程設備上。完成實體硬件連接之后，需要在STEP系統(tǒng)中通過硬件組態(tài)來確認這種硬件連接。如果已使用CPU創(chuàng)建項目，則在STEP7中打開項目。如果沒有，則需要創(chuàng)建項目并插入CPU。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.3與編程設備連接2.分配IP地址為PROFINET網(wǎng)絡中每個設備分配唯一的IP地址。地址設置方案根據(jù)設備屬性和網(wǎng)絡而不同，如果有獨立的上網(wǎng)設備，則固定設置IP地址，否則采取在線分配IP地址的方法來確定地址。例如，編程設備使用板載適配器卡連接到網(wǎng)絡，CPU與適配器卡的IP地址網(wǎng)絡ID和子網(wǎng)掩碼必須完全相同。其中網(wǎng)絡ID指的是IP地址的第一部分（前三個八位位組），它決定用戶所在的IP網(wǎng)絡。子網(wǎng)掩碼通常為。如果系統(tǒng)處于工廠LAN中，子網(wǎng)掩碼也可以使用不同的值（例如，）以設置唯一的子網(wǎng)。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.3與編程設備連接3.網(wǎng)絡測試完成組態(tài)后，必須將項目下載到CPU中進行測試和通信。下載項目時會對所有IP地址進行組態(tài)，“下載到設備”功能及“擴展的下載到設備”對話框可以顯示所有可訪問的網(wǎng)絡設備，以及是否為所有設備都分配了唯一的IP地址。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.4PLC到PLC通信兩個PLC的CPU之間的通信可以實現(xiàn)PLC的性能拓展，完成更加復雜的控制和通信功能。這種通信需要借助TSEND_C和TRCV_C指令實現(xiàn)，由主動PLC發(fā)起通信請求，被動PLC同意連接要求之后建立連接（1）建立硬件通信連接通過PROFINET硬件接口建立兩個CPU之間的物理連接。（2）配置設備配置組態(tài)項目中的兩個CPU。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》

（3）組態(tài)兩個CPU之間的邏輯網(wǎng)絡連接在“設備和網(wǎng)絡”界面中創(chuàng)建各設備之間的網(wǎng)絡連接，并確定連接類型。（4）在項目中組態(tài)IP地址為兩個CPU分配網(wǎng)絡中唯一的IP地址，以實現(xiàn)以太網(wǎng)絡通信和識別。（5）組態(tài)傳送（發(fā)送）和接收參數(shù)以TSEND_C和TRCV_C指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。（6）測試PROFINET網(wǎng)絡下裝程序到CPU中，完成網(wǎng)絡測試。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.2.5分布式I/O指令對于S7-1200的PROFINET及PROFIBUS等網(wǎng)絡而言，可以使用分布式I/O指令實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的讀入讀出和數(shù)據(jù)檢查。分布式I/O指令中，RDREC和WRREC指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和寫入，RALRM指令處理與中斷相關的信息，DPRD_DAT和DPWR_DAT指令實現(xiàn)超過64個字節(jié)的一致性數(shù)據(jù)的讀取和寫入。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》

點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》PROFIBUS通信7.3點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》PROFIBUS是由13家工業(yè)企業(yè)和5家科研機構在德國聯(lián)邦研技部的資助下完成的生產(chǎn)過程現(xiàn)場總線標準規(guī)范，自1987年起被批準為德國標準，1996年被批準為歐洲現(xiàn)場總線標準的組成部分之一。PROFIBUS又可分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS三個兼容版本；PROFIBUS-DP總線主要應用于高速設備分散控制或自動化控制，特別適用于可編程控制器與現(xiàn)場級分散I/O設備之間的通信；PROFIBUS-PA總線主要面向過程自動化設計；點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》PROFIBUS-FMS總線面向車間級通用性通訊任務，可以提供大量通訊服務、完成中等傳輸速率的循環(huán)與非循環(huán)通訊任務。S7-1200中的PROFIBUS指的就是PROFIBUS-DP。S7-1200中的PROFIBUS指的就是PROFIBUS-DP。S7-1200CPU固件從V2.0開始，組態(tài)軟件STEP7從V11.0開始，就實現(xiàn)了對PROFIBUS-DP通信的支持。支持PROFIBUS的模塊主要有CM1243-5DP主站模塊和CM1242-5DP從站模塊兩種，地址范圍從0-127，實際有效地址為2-125。采取這種通訊方式，傳輸速率可以從9.6kbps上升到12Mbps。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》PROFIBUS系統(tǒng)采用了主從式網(wǎng)絡結(jié)構，總線主站來輪詢RS485串行總線上以多點方式分布的從站設備。主站屬于主動站，具有發(fā)起通信、處理數(shù)據(jù)和實現(xiàn)控制的功能，分為兩類。第1類主站主要用于處理與分配給它的從站之間的常規(guī)通信或數(shù)據(jù)交換，通常是中央可編程控制器（PLC）或運行特殊軟件的PC；第2類主站主要用于調(diào)試從站和診斷的特殊設備，通常是具有調(diào)試、維護或診斷等組態(tài)功能的計算機。PROFIBUS從站可以是任何處理信息并將其輸出發(fā)送到主站的外圍設備（如I/O傳感器、閥、電機驅(qū)動器或其它測量設備）。從站設備沒有總線訪問權限，屬于被動站，只能確認接收到的消息或根據(jù)請求將響應消息發(fā)送給主站，各從站優(yōu)先級相同。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》S7-1200可通過CM1242-5通信模塊作為從站連接到PROFIBUS網(wǎng)絡，也可通過CM1243-5通信模塊作為主站連接到網(wǎng)絡。如果PLC同時安裝了CM1242-5模塊和CM1243-5模塊，則S7-1200可同時充當更高級DP主站系統(tǒng)的從站和更低級DP從站系統(tǒng)的主站。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.3.1

PROFIBUS通信模塊S7-1200的PROFIBUS通信模塊包括CM1243-5DP主站模塊和CM1242-5DP從站模塊兩種，這兩個通信模塊執(zhí)行的是PROFIBUSDP-V1協(xié)議，支持周期性數(shù)據(jù)通信。兩個通信模塊可以與不同的DPV0/V1主站/從站通信伙伴進行數(shù)據(jù)通信。CM1243-5支持SIMATICS7-1200、S7-300、S7-400、S7等模塊化嵌入式控制器、DP主站模塊和分布式IOSIMATICET200、SIMATICPC站、SIMATICNETIE/PBLink以及其他各家供應商提供的可編程控制器；CM1242-5支持分布式I/OSIMATICET200、配備CM1242-5的S7-1200CPU、帶有PROFIBUSDP模塊EM277的S7-200CPU、SINAMICS變頻器、各家供應商提供的驅(qū)動器和執(zhí)行器、各家供應商提供的傳感器、具有PROFIBUS接口的S7-300/400CPU、配備PROFIBUSCP（例如CP342-5）的S7-300/400CPU和SIMATICPC站等。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》CM1242-5用做PROFIBUS從站CM1243-5用做PROFIBUS主站點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.3.2

PROFIBUS通信配置1.添加CM1243-5模塊和DP從站首先添加DP主站，之后再添加與之對應的從站。兩種添加操作都需要在“設備和網(wǎng)絡”中的硬件目錄操作。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.3.2

PROFIBUS通信配置2.組態(tài)設備邏輯網(wǎng)絡連接在“設備和網(wǎng)絡”中“網(wǎng)絡視圖”功能中，選擇第一臺設備上的紫色框（如上頁圖），通過拖拽連線以連接到第二臺設備上。3.分配PROFIBUS地址在PROFIBUS的“屬性”選項卡中對主站和從站接口的參數(shù)進行調(diào)整，為每臺設備分配一個網(wǎng)絡中唯一的PROFIBUS地址。原則上來說，地址范圍為0-127之間，但實際上可用地址的范圍是2到125。

點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》S7通信7.4點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》S7通信協(xié)議是西門子S7系列PLC內(nèi)部集成的一種專有通信協(xié)議，是西門子S7通訊協(xié)議簇里的一部分。協(xié)議運行在傳輸層之上，可實現(xiàn)基于MPI網(wǎng)絡、PROFIBUS網(wǎng)絡或者以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。通信協(xié)議規(guī)則被封裝在TPKT和ISO-COTP協(xié)議中，這使得協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）能夠通過TCP實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。協(xié)議主要用于PLC編程、PLC之間交換數(shù)據(jù)及從SCADA（數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集系統(tǒng)）訪問PLC數(shù)據(jù)并進行診斷。從結(jié)構來看，S7以太網(wǎng)協(xié)議對應于OSI七層模型的上三層，即5層鏈路層、6層表示層和7層應用層，1-4層由其他以太網(wǎng)協(xié)議（如PROFIBUS和PROFINET）提供支撐。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》S7通信支持兩種方式即基于客戶端（Client）/服務器（Server）的單邊通信和基于伙伴（Partner）/伙伴（Partner）的雙邊通信。目前S7-1200的PROFINET端口同時支持兩種通信方式。對于C/S通信模式，只需要在客戶端一側(cè)進行配置和編程，服務器一側(cè)只需要準備好需要被訪問的數(shù)據(jù)，不需要任何編程操作。S7通信協(xié)議中，客戶端進行操作使用的指令包括GET和PUT，其中GET執(zhí)行實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取，PUT指令執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.4.1

GET和PUT指令GET和PUT指令是S7通信的兩個重要指令，通過這兩個指令可以實現(xiàn)CPU之間的通信。通過ADDR_x端口，兩個指令可以通過絕對地址訪問遠程CPU和標準DB中的數(shù)據(jù)，也可以使用絕對地址或符號地址分別作為GET或PUT指令的RD_x或SD_x輸入字段的輸入。但是S7-1200的CPU不能訪問遠程S7-1200CPU的優(yōu)化DB中的DB變量。通過GET指令可接收的字節(jié)總數(shù)或者通過PUT指令可發(fā)送的字節(jié)總數(shù)有一定的限制，具體取決于四個可用地址和存儲區(qū)數(shù)量，各個地址和存儲區(qū)參數(shù)的字節(jié)數(shù)之和必須小于等于定義的限值。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.4.2組態(tài)連接要想實現(xiàn)S7通信，首先仍然是需要創(chuàng)建通信連接，之后控制器將設置、建立并自動監(jiān)視該連接。在“設備和網(wǎng)絡”的“網(wǎng)絡視圖”界面下建立連接，進行網(wǎng)絡互聯(lián)。首先，在“連接”選項卡中確定連接類型為S7連接，之后連接兩個設備的PROFINET框創(chuàng)建PROFINET連接，然后則需要在通信指令的“屬性”組態(tài)對話框中確定通信參數(shù)，最后需要在“連接參數(shù)”對話框的“地址詳細信息”中定義要使用的TSAP或端口。端口信息可以在“本地TSAP”和“伙伴TSAP”中進行輸入確認。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.4.3連接參數(shù)分配在使用GET/PUT指令時，需要對兩個指令的連接參數(shù)進行分配。在“連接參數(shù)”頁面中實現(xiàn)必要的S7連接組態(tài)，確認連接中的本地端點和伙伴端點信息，也可以通過“塊參數(shù)”頁面組態(tài)其它塊參數(shù)。對于S7連接參數(shù)中的連接ID，可在GET/PUT塊中直接更改。如果新設置的ID屬于已有連接，則連接將相應改變；若不屬于已有連接，則會創(chuàng)建新S7連接。這種連接信息也可通過“連接概況”對話框進行更改。在S7通信中，可以通過“連接概況”對話框?qū)B接名稱進行編輯。對話框中列出了所有可用S7連接，可以選擇這些連接作為當前GET/PUT通信的備選方式，也可以創(chuàng)建全新的連接?！斑B接概況”對話框通過單擊“連接名稱”啟動。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.4.4基于PROFINET的S7通信（1）確定PLC-1為本地端點，把PLC-2的確定為伙伴端點，當兩個CPU之間出現(xiàn)了綠色連線之后說明這一連接關系確定；（2）按照兩個CPU類別，設定“本地接口”和“伙伴接口”的參數(shù)，尤其需要選擇接口類型為PROFINETinterface，其中本地接口編號為R0/S1，伙伴接口編號為R0/S2。兩個接口類型均設置為“Ethernet/IP”。（3）按照需求設置連接子網(wǎng)的名字，如PN/IE_1，并且按照兩個通信端口的IP地址確定本地/伙伴端口的IP地址；（4）連接ID需要與GET/PUT功能塊中參數(shù)保持一致，如均設置為100；（5）確定連接名稱之后，點選主動連接建立即可完成S7通信的連接。如果想要實現(xiàn)雙向通信，則將“單向”選項勾除即可。完成以上五步之后，即可在“網(wǎng)絡視圖”中查看到這一連接，之后可以通過兩個指令進行S7通信操作。

點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》Web服務器與點對點通信7.5點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.1Web服務器Web服務器允許用戶通過Web頁面遠程訪問CPU數(shù)據(jù)以及過程數(shù)據(jù)。截至目前，所有帶PN口的SIMATICS7-300/400,S7-1200/1500CPU或者配置了CP卡的SIMATICS7-300/400、S7-1500的PLC均支持該項功能。通過該功能，用戶可以利用IE等瀏覽器工具，無需TIA，STEP7等工具軟件實現(xiàn)對PLC的診斷。目前該項功能支持的瀏覽器主要有InternetExplorer8.0及更新版本、MozillaFirefox3.0或更新版本和Opera11.0或更新版本。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.1Web服務器要使用這一功能，首先需要在所要訪問的PLC的CPU中啟動該項服務，即在CPU屬性“Web服務器”模塊上勾選“啟用Web服務器”復選框。如果需要對Web服務器進行安全訪問，還需要勾選“僅允許使用HTTPS訪問”復選框。之后設備組態(tài)下載到PLC之后，就可使用標準Web頁面訪問CPU。如果啟用了自動更新功能，則標準Web頁面每十秒刷新一次。用戶也可以創(chuàng)建自定義WEB網(wǎng)頁，功能與默認服務器功能相同。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.1Web服務器要使用這一功能，首先需要在所要訪問的PLC的CPU中啟動該項服務，即在CPU屬性“Web服務器”模塊上勾選“啟用Web服務器”復選框。如果需要對Web服務器進行安全訪問，還需要勾選“僅允許使用HTTPS訪問”復選框。之后設備組態(tài)下載到PLC之后，就可使用標準Web頁面訪問CPU。如果啟用了自動更新功能，則標準Web頁面每十秒刷新一次。用戶也可以創(chuàng)建自定義WEB網(wǎng)頁，功能與默認服務器功能相同。確保計算機和PLC位于同一個以太網(wǎng)中，或直接使用標準以太網(wǎng)電纜連接。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.1Web服務器網(wǎng)絡地址通常為“http://ww.xx.yy.zz”，其中“ww.xx.yy.zz”為所要訪問PLC的IP地址。瀏覽器初始頁面為PLC的“簡介”頁面。可以使用“http://ww.xx.yy.zz/<頁面>.html”地址打開特定頁面，<頁面>是WEB服務器中的特定頁面名稱。如“http://ww.xx.yy.zz/communication.html”，對應通信頁面。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.1Web服務器標準的WEB頁面的布局共有9個導航鏈接頁面：（1）start：顯示所連接CPU名稱及常規(guī)信息。（2）identification：有關CPU的詳細信息，包括序列號、訂單號和版本號（3）module：提供有關本地機架中所有模塊的信息。（4）communication：顯示所連CPU的參數(shù)以及通信統(tǒng)計數(shù)據(jù)。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.1Web服務器（5）diagnostic：顯示診斷事件。（6）variable：允許查看CPU中的任何I/O或存儲器數(shù)據(jù)，也可直接查看特定數(shù)據(jù)塊的變量。（7）datalog：存儲在CPU內(nèi)部或存儲卡中的數(shù)據(jù)日志文件。（8）updatefirmware：允許“admin”用戶更新CPU固件。（9）index：進入標準Web頁面的簡介頁面。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信S7-1200為了拓展通信方式，采用串行通信的數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)了點對點通信（PtP通信）。在硬件上，S7-1200為點對點通信提供了兩個通信模塊(CM)和一個通信板(CB)；通信模塊包括提供RS232通信的CM1241RS232以及同時提供RS232和RS485通信的CM1241RS422/485；通信板CB1241RS485則提供RS485通信。在實際的硬件連接中，一個PLC的CPU最多可以連接三個CM（類型不限）外加一個CB共四個通信接口。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信CB1241采用的使用了接線端子的方式（X20），RS485采取9針接線器。CB1241提供了用于端接和偏置網(wǎng)絡的內(nèi)部電阻。要終止或偏置連接，應將TRA連接到TA，將TRB連接到TB，以便將內(nèi)部電阻接到電路中。PtP通信屬于串行通信，采用UART標準來實現(xiàn)多種波特率通信以及和奇偶校驗。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信1、點對點指令為了實現(xiàn)點對點通信，S7-1200提供了一套操作指令。指令包括端口組態(tài)的指令PORT-CFG、發(fā)送組態(tài)的SEND-CFG、接收組態(tài)的RCV-CFG三個組態(tài)指令，數(shù)據(jù)發(fā)送啟動指令SEND-PTP、數(shù)據(jù)接收啟動指令RCV-PTP等兩個數(shù)據(jù)交互指令，接收清零的RCV-RST指令、讀取通信信號的SEN-GET指令和設置通信信號狀態(tài)的SEN-SET指令。指令通常使用REQ輸入?yún)?shù)在由低電平向高電平切換時啟動操作，因此需要確保REQ在指令執(zhí)行一次的時間內(nèi)為高電平(TRUE）。1）PORT-CFG、SEND-CFG和RCV-CFG，分別完成接口組態(tài)、發(fā)送方組態(tài)和接收方組態(tài)。這三個組態(tài)指令完成的組態(tài)不會永久存儲在CPU中。2）SEND-PTP、RCV-PTP和RCV-RST。SEND_PTP用于啟動數(shù)據(jù)傳輸，并將分配的緩沖區(qū)傳送到通信接口，RCV_PTP用于檢查CM或CB中已接收的消息并將接收到的信息傳送給CPU，RCV-RST指令用于清除CM或CB的消息。3）SEN-GET和SEN-SET實現(xiàn)傳輸狀態(tài)進行讀取和設置，僅限于RS-232通信模式。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信2、組態(tài)通信端口在S7-1200PLC中，可以通過硬件組態(tài)和通信指令兩種方式實現(xiàn)通信接口的組態(tài)。指令設置參數(shù)只有在CPU處于RUN模式期間才是有效的。組態(tài)硬件設備之后，通過選擇機架上的某個接口可以實現(xiàn)通信接口參數(shù)的組態(tài)。對于控制模塊和控制板而言，端口組態(tài)參數(shù)的格式通常都是相同的，具體參數(shù)值可以不同。CM1241RS422/485模塊的422模式還支持軟件流控制。所謂流控制是指為了不丟失數(shù)據(jù)而用來平衡數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的一種機制，可確保傳送設備發(fā)送的信息量不會超出接收設備所能處理的信息量?？梢酝ㄟ^硬件或軟件來實現(xiàn)。在S7-1200中，RS232CM同時支持硬件及軟件流控制，CM1241RS422/485模塊的422模式支持軟件流控制。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信3、組態(tài)傳送（發(fā)送）和接收參數(shù)在CPU可進行PtP通信前，必須對傳送消息和接收消息的參數(shù)進行組態(tài)，決定消息傳輸工作方式?？梢酝ㄟ^指定所選接口的“已傳送消息的組態(tài)"屬性來實現(xiàn)通信方式的組態(tài)。也可以通過SEND-CFG指令和RCV-CFG指令實現(xiàn)。4.設計PtP通信STEP7提供了一些擴展指令，使得用戶程序能夠使用程序中設計和指定的協(xié)議來執(zhí)行點對點通信。這些指令可以分為組態(tài)指令和通信指令兩種，即前面描述的組態(tài)指令和傳輸指令等。PtP通信通常采取輪詢模式進行通信，循環(huán)/周期性調(diào)用S7-1200點對點指令以檢查收到的消息，發(fā)送方可在發(fā)送結(jié)束時發(fā)出確認信號。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信5、點對點通信示例S7-1200CPU通過CM1241RS232模塊與裝有終端仿真器的PC通信來示范點對點之間的通信，示例中CPU從PC接收消息，之后將該消息回送到PC。將CM1241RS232模塊的通信接口連接到PC的RS232接口(通常為COM1)，在連接這兩個端口時必須交換接收和發(fā)送引腳(引腳2和3)。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信5、點對點通信示例（1）通信模塊組態(tài)通過STEP7中的設備組態(tài)方式完成CM1241的組態(tài)。首先在"設備組態(tài)"中單擊CM模塊的通信端口確認相應參數(shù)。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信5、點對點通信示例之后組態(tài)傳輸開始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)。（見右側(cè)2圖）（2）RS422或RS485組態(tài)通信中需要對所使用的RS422或RS485的工作方式進行組態(tài)。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.5.2點對點通信5、點對點通信示例（3）軟件編程網(wǎng)絡組態(tài)完成之后，可以使用STEP7進行軟件編程。本例程序中以全局數(shù)據(jù)塊作為通信緩沖區(qū)，使用RCV_PTP指令從終端仿真器接收數(shù)據(jù)，使用SEND_PTP指令向終端仿真器回送緩沖數(shù)據(jù)。編程中，需要添加數(shù)據(jù)塊組態(tài)和程序OB1，創(chuàng)建一個全局數(shù)據(jù)塊(DB)并將其命名為“Comm_Buffer”，在數(shù)據(jù)塊中創(chuàng)建一個名為“buffer”，數(shù)據(jù)類型為“字節(jié)數(shù)組[0..99]”的值。

點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》AS-i通信7.6點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》AS-i（Actuator-Sensor-Interface）是一種用在控制器（主站）和傳感器/執(zhí)行器（從站）之間雙向交換信息的總線網(wǎng)絡，屬于自動化系統(tǒng)中最低級別的單一主站網(wǎng)絡連接系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠通過主站網(wǎng)關實現(xiàn)與多種現(xiàn)場總線的連接，此時AS-i主站對于上層現(xiàn)場總線來說是一個節(jié)點服務器。這種總線結(jié)構主要運用于具有開關量特征的傳感器和執(zhí)行器系統(tǒng)，同時也能夠連接模擬量信號系統(tǒng)。AS-i總線中的連接導線兼具信號傳輸和供電的功能，節(jié)省了獨立的供電線路，在現(xiàn)場控制中使用頻率較高。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》S7-1200提供了AS-i主站卡CM1243-2以實現(xiàn)與AS-i網(wǎng)絡的連接。通過CM1243-2，僅需一條AS-i電纜，即可將傳感器和執(zhí)行器（AS-i從站設備）連接到CPU。CM1243-2可處理所有AS-i網(wǎng)絡協(xié)調(diào)事務，并通過為其分配的I/O地址中繼傳輸從執(zhí)行器和傳感器到CPU的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。根據(jù)從站類型，可以訪問二進制值或模擬值。AS-i從站是AS-i系統(tǒng)的輸入和輸出通道，并且只有在由CM1243-2調(diào)用時才會激活。在下圖中，S7-1200是控制AS-i操作面板和數(shù)字量/模擬量I/O模塊從站設備的AS-i主站。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》1.組態(tài)AS-i主站和從站設備CM1243-2作為通信模塊集成在S7-1200中，可以使用硬件目錄將其添加到CPU連接中，每個CPU最多可使用三個CM1243-2模塊。要將模塊插入到硬件組態(tài)中，可在硬件目錄中選擇模塊，然后雙擊該模塊或?qū)⑵渫系礁吡溜@示的插槽中。AS-i從站同樣可以使用硬件目錄添加。在“設備和網(wǎng)絡”窗口中，使用“網(wǎng)絡視圖”可以組態(tài)各設備之間的網(wǎng)絡連接。要創(chuàng)建AS-i連接，在第一個設備上選擇黃色的(AS-i)框，拖出一條線連接到第二個設備上的AS-i框，即可創(chuàng)建AS-i連接。之后，可以在CM1243-2模塊上的“屬性”選項卡中實現(xiàn)組態(tài)AS-i接口的參數(shù)的查看、組態(tài)以及更改功能。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》2、數(shù)據(jù)通信AS-i主站在CPU的I/O區(qū)域中預留一個62字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，對應62個從站。對于每個從站，都有一個字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和一個字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)預留空間。在CM1243-2的巡視窗口中，可以看出從站與數(shù)字位的對照關系。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》2、數(shù)據(jù)通信（1）數(shù)字量傳輸在循環(huán)操作中，CPU通過主站CM1243-2訪問從站的數(shù)字量輸入和輸出，通過I/O地址或數(shù)據(jù)記錄傳輸訪問數(shù)據(jù)。數(shù)字量輸入模塊（AS-iSM-U、4DI）被分配從站地址1，I/O地址2。程序?qū)⑤喸冚斎隝2.0。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》2、數(shù)據(jù)通信（2）模擬量傳輸在STEP7中將AS-i從站組態(tài)為模擬量從站，可以通過CPU過程映像訪問從站的模擬量數(shù)據(jù)。否則只能通過非周期性函數(shù)（數(shù)據(jù)記錄接口）訪問從站數(shù)據(jù)。在CPU的用戶程序中，可以使用RDREC（讀取數(shù)據(jù)記錄）和WRREC（寫入數(shù)據(jù)記錄）分布式I/O指令讀取和寫入AS-i調(diào)用

點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》Modbus通信7.7點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》Modbus是Modicon公司（現(xiàn)在的施耐德電氣SchneiderElectric）于1979年提出的一種串行通信協(xié)議。由于具有開放式、易使用、易維護的特性，該協(xié)議被稱為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準，是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。該協(xié)議允許多個(大約240個)設備連接在同一個網(wǎng)絡上進行通信。Modbus協(xié)議具有用于串口、以太網(wǎng)以及其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的多個版本。大多數(shù)通過串行連接實現(xiàn)通信，又分為采取二進制數(shù)據(jù)的緊湊ModbusRTU和支持ASC碼的ModbusASCII兩種形式，分別采取循環(huán)冗余校驗和縱向冗余校驗進行誤碼識別，且兩種版本之間不可互相通信。對于通過TCP/IP（例如以太網(wǎng)）的通信連接，則采取多種不需要校驗和計算ModbusTCP形式。除此以外，Modbus還有一個Modicon專有的擴展版本ModbusPlus（Modbus+或者MB+）。S7-1200中僅支持ModbusRTU和ModbusTCP兩種形式。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.7.1ModbusRTUModbusRTU（遠程終端單元）是一個標準的網(wǎng)絡通信協(xié)議，使用RS232或RS485在Modbus網(wǎng)絡設備之間實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸。S7-1200中可以在帶有一個RS232或RS485CM或一個RS485CB的CPU上添加PtP網(wǎng)絡端口實現(xiàn)這種網(wǎng)絡。ModbusRTU網(wǎng)絡使用主/從結(jié)構，主設備啟動通信，從設備響應主設備請求。在操作中，通常由主設備向一個從設備地址發(fā)送請求，從設備地址對命令做出響應。PLC作為ModbusRTU主站（或ModbusTCP客戶端）運行時，可在遠程從站（或服務器）中進行讀/寫數(shù)據(jù)、查詢I/O狀態(tài)、數(shù)據(jù)處理。PLC作為ModbusRTU從站（或ModbusTCP服務器）運行時，允許監(jiān)控設置在遠程CPU中進行讀/寫數(shù)據(jù)和查詢I/O狀態(tài)操作。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.7.1ModbusRTU1.控制指令STEP7中針對ModbusRTU的操作指令共有3個，分別是設置PtP端口參數(shù)MB_COMM_LOAD、設置主設備MB_MASTER以及設置從設備的MB_SLAVE。2.ModbusRTU主站示例程序啟動期間通過第一個掃描標志啟用MB_COMM_LOAD，此時必須保證串口組態(tài)在運行時不會更改。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.7.1ModbusRTU2.ModbusRTU主站示例程序程序段1僅在第一次掃描期間初始化一次RS485模塊參數(shù)。在程序循環(huán)OB中使用一個MB_MASTER指令，與單個從站進行通信。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.7.1ModbusRTU2.ModbusRTU主站示例程序網(wǎng)絡2從從站保持寄存器讀取100個字。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.7.1ModbusRTU2.ModbusRTU主站示例程序網(wǎng)絡3是一個可選網(wǎng)絡，僅顯示讀操作完成后前3個字的值。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200PLC控制技術》7.7.1ModbusRTU3、ModbusRTU從站示例程序從站使用“Tag_1”啟用網(wǎng)絡操作，首先初始化對應的MB_COMM_LOAD。程序段1實現(xiàn)每次HMI設備更改RS485模塊參數(shù)時，都會初始化該參數(shù)。程序段2（圖7-32）實現(xiàn)每次掃描期間檢查Modbus主站請求。Modbus保持寄存器被組態(tài)為100個字（從MW1000開始）。點擊此處結(jié)束放映《電氣基礎與S7-1200