電氣控制與PLC主講教師：曾新紅選用教材：《電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》曾新紅

等主編廣州航海學(xué)院第八章

S7-1200PLC的以太網(wǎng)通信

教學(xué)目標(biāo)

通過本章的學(xué)習(xí)，要掌握S7-1200CPU的PROFINET通信端口所支持的應(yīng)用協(xié)議及其各自的特點(diǎn)；要學(xué)會(huì)S7-1200與其他S7系列之間的以太網(wǎng)通信方式；重點(diǎn)掌握S7-1200CPU通過ETHERNET與S7-1200CPU通信。8.1概述S7-1200CPU的PROFINET通信端口支持以下應(yīng)用協(xié)議：傳輸控制協(xié)議(TCP)傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)是一種面向連接（連接導(dǎo)向）的、可靠的、基于字節(jié)流的運(yùn)輸層（Transportlayer）通信協(xié)議，由IETF的RFC793說明（specified）。TCP提供IP環(huán)境下的數(shù)據(jù)可靠傳輸，它提供的服務(wù)包括數(shù)據(jù)流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復(fù)用。通過面向連接、端到端和可靠的數(shù)據(jù)包發(fā)送。在簡(jiǎn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能。TCP所提供服務(wù)的主要特點(diǎn)：(1)面向連接的傳輸;(2)端到端的通信;(3)高可靠性,確保傳輸數(shù)據(jù)的正確性,不出現(xiàn)丟失或亂序;(4)全雙工方式傳輸;(5)采用字節(jié)流方式,即以字節(jié)為單位傳輸字節(jié)序列;(6)緊急數(shù)據(jù)傳送功能?●ISOonTCP(RFC1006)ISO傳輸協(xié)議最大的優(yōu)勢(shì)是通過數(shù)據(jù)包來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。它具有以下特點(diǎn)：（1）高的通訊速度（2）適合傳輸中到大的數(shù)據(jù)量(<=8192bytes)（3）具有路由兼容性(例如可用在公網(wǎng))（4）能夠被靈活的用在其它系統(tǒng)（5）數(shù)據(jù)長度可變（6）有確認(rèn)機(jī)制●S7通訊所有SIMATICS7控制器都集成了用戶程序可以讀寫數(shù)據(jù)的S7通訊服務(wù)。不管使用哪種總線系統(tǒng)都可以支持S7通訊服務(wù)，即以太網(wǎng)、PROFIBUS和MPI網(wǎng)絡(luò)中都可使用S7通訊。此外，使用適當(dāng)?shù)挠布蛙浖腜C系統(tǒng)也可支持S7協(xié)議的通訊。8.1.2PROFINET端口通信方法S7-1200CPU可以使用TCP通信協(xié)議與其它S7-1200CPU、STEP7Basic編程設(shè)備、HMI設(shè)備和非Siemens設(shè)備通信。有兩種使用PROFINET通信的方法：●直接連接：在使用連接到單個(gè)CPU的編程設(shè)備、HMI或另一個(gè)CPU時(shí)采用直接通信，即編程設(shè)備或HMI與CPU之間的直接連接不需要以太網(wǎng)交換機(jī)。如圖1所示。●網(wǎng)絡(luò)連接：在連接兩個(gè)以上的設(shè)備（例如，CPU、HMI、編程設(shè)備和非西門子設(shè)備）時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)通信，也就是說含有兩個(gè)以上的CPU或HMI設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)需要以太網(wǎng)交換機(jī)。圖8-1直接連接圖8-2網(wǎng)絡(luò)連接8.2PLC之間的以太網(wǎng)通信S7-1200PLC之間的以太網(wǎng)通信可以通過TCP或者ISOonTCP來實(shí)現(xiàn)，使用的通信指令是在雙方CPU調(diào)用T-block指令來實(shí)現(xiàn)的。通信方式為雙邊通信，因此發(fā)送指令和接收指令必須成對(duì)出現(xiàn)。

PLC與PLC之間通信的過程（S7-1200之間以太網(wǎng)通訊）：

S7-1200與S7-1200之間的以太網(wǎng)通訊只能可以通過TCP或ISOonTCP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，使用的通訊指令是在雙方CPU調(diào)用T-block（TSEND_C，TRCV_C,TCON，TDISCON,TSEND，TRCV)指令來實(shí)現(xiàn)。8.2.1實(shí)現(xiàn)兩個(gè)S7-1200CPU之間通信的步驟具體操作步驟如下所述：①建立硬件通信物理連接②配置硬件設(shè)備③配置永久IP地址④在網(wǎng)絡(luò)連接中建立兩個(gè)CPU的邏輯網(wǎng)絡(luò)連接。⑤編程配置連接及發(fā)送、接收數(shù)據(jù)參數(shù)。8.2.2為CPU的PROFINET通信口分配IP地址可以使用兩種方法為CPU分配IP地址：①在線分配臨時(shí)IP地址。②配置永久IP地址。8.2.3配置CPU之間的邏輯網(wǎng)絡(luò)連接配置完CPU的硬件及IP地址后，在項(xiàng)目樹項(xiàng)目樹→設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)→網(wǎng)絡(luò)視圖下，創(chuàng)建兩個(gè)設(shè)備的連接。要想創(chuàng)建PROFINET的邏輯連接，選中第一個(gè)PLC上的PROFINET通信口的綠色小方框，然后拖拽出一條線，連接到另外一個(gè)PLC上的PROFINET通信口上，再松開鼠標(biāo)左鍵，連接就建立起來了，如圖8-3所示。圖8-3建立兩個(gè)CPU之間的連接8.2.4通信編程及配置S7-1200CPU中所有需要編程的以太網(wǎng)通信都使用開放式以太網(wǎng)通信指令T-block來實(shí)現(xiàn)。調(diào)用T-block通信指令并配置兩個(gè)CPU之間的連接參數(shù)，定義數(shù)據(jù)發(fā)進(jìn)或接收信息的參數(shù)。STEP7Basic提供了兩套通信指令：（1）不帶連接管理的通信指令塊，通信指令的功能如圖8-4所示，連接參數(shù)的關(guān)系如圖8-5所示。

圖8-4不帶連接管理的通信指令的功能

圖8-5連接參數(shù)的關(guān)系

（2）帶連接管理的通信指令塊，功能說明如圖8-6所示。圖8-6帶連接的通信指令的功能

通信指令的編程配置的說明如下所述。1．TSEND_C指令的使用TSEND_C可與另一個(gè)通信伙伴站建立TCP或ISOonTCP連接，發(fā)送數(shù)據(jù)并可以控制結(jié)束連接。(1)TSEND_C功能①要建立連接，設(shè)置TSEND_C的參數(shù)CONT=1。成功建立連接后，TSEND_C置位DONE參數(shù)一個(gè)掃描周期為1。

②如果需要結(jié)束連接，那么設(shè)置TSEND_C的參數(shù)CONT=0，連接會(huì)立即自動(dòng)中斷。這也會(huì)影響接收站的連接，造成接收緩存區(qū)中的內(nèi)容丟失。

③要建立連接并發(fā)送數(shù)據(jù)將TSEND_C的參數(shù)設(shè)為CONT=1并需要紿參數(shù)REQ一個(gè)上升沿，成功執(zhí)行完一個(gè)發(fā)送操作后，TSEND_C會(huì)置位DONE參數(shù)一個(gè)掃描間期為1。

(2)編程步驟具體編程步驟如下所述。①從指令→擴(kuò)展指令→通訊選項(xiàng)中調(diào)用TSEND_C指令。②定義背景DB塊，選擇單擊DB選項(xiàng)。③定義連接參數(shù)。在指令下方的屬性窗口屬性→組態(tài)→連接參數(shù)中設(shè)置連接參數(shù)，如圖8-7所示。

注意：連接定義完成后，連接DB會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在Tblock指令的Connect接口參數(shù)中,不用自己輸入。

圖8-7連接參數(shù)定義

2．TRCV_C指令的使用TRCV_C建立與另一個(gè)通信伙伴站的TCP或ISOonTCP連接，接收數(shù)據(jù)并可以控制結(jié)束連接。具體操作步驟如下所述。①從指令→擴(kuò)展指令→通訊中調(diào)用TRCV—C指令。②定義背景DB塊，選擇單擊DB選項(xiàng)。③定義連接參數(shù)。在指令下方的屬性窗口屬性→組態(tài)→連接參數(shù)中設(shè)置連接參數(shù)，連接參數(shù)的設(shè)置與上面TSEND_C的連接參數(shù)基本相似，如圖8-8所示。圖8-8TRCV_C連接參數(shù)的設(shè)置

④定義接收通信塊參數(shù)。在指令下方的屬性窗口屬性→組態(tài)→連接參數(shù)中設(shè)置通信塊參數(shù)，也可直接在指令塊的接口參數(shù)上設(shè)置，參數(shù)說明如表8-4所列。

3．T-block通信塊的狀態(tài)及錯(cuò)誤代碼T-block通信塊的狀態(tài)代碼如表8-5所列，錯(cuò)誤代碼如表8-6所列。

錯(cuò)誤狀態(tài)（W#16#...）描述00000執(zhí)行任務(wù)無錯(cuò)誤07000沒有激活的任務(wù)07001啟動(dòng)任務(wù)處理，建立連接，等待連接伙伴07002數(shù)據(jù)正在發(fā)送或接收07003連接中斷07004連接建立并監(jiān)視，無激活的任務(wù)表8-5狀態(tài)代碼8.3S7-1200CPU通過ETHERNET與S7-1200CPU通信S7-1200與S7-1200之間的以太網(wǎng)通信可以通過TCP或ISOonTCP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，使用的通信指令是在雙方CPU調(diào)用T-block(TSEND_C，TRCV_C,TCON，TDISCON,TSEN，TRCV)指令來實(shí)現(xiàn)。通信方式為雙邊通信，因此TSEND和TRCV必須成對(duì)出現(xiàn)。因?yàn)镾7-1200CPU目前只支持S7通信的服務(wù)器（Sever）端，所以它們之間不能使用S7這種通信方式。8.3.1硬件和軟件需求及所完成的通信任務(wù)1．硬件通信所需硬件包括：①S7-1200CPU；②PC(帶以太網(wǎng)卡)；③TP電纜。2．軟件通信軟件為TIAV15。3．所完成的通信任務(wù)①將PLC_1的通信數(shù)據(jù)區(qū)DB塊中的100字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC_2的接收數(shù)據(jù)區(qū)DB塊中。②PLC_1的QB0接收PLC_2發(fā)送的數(shù)據(jù)IBO的數(shù)據(jù)。8.3.2通信的編程，連接參數(shù)及通信參數(shù)的配置主要過程如下：1．打開TIAPortal軟件并新建項(xiàng)目2．添加硬件并命名PLC3．為PROFINET通信口分配以太網(wǎng)地址4.創(chuàng)建CPU之間的邏輯網(wǎng)絡(luò)連接5.在PLC_1中調(diào)用并配置TSEND_C、T_RCV通信指令6.在PLC_2中調(diào)用并配置TRCV_C通信指令7．下載硬件組態(tài)及程序并監(jiān)控通信結(jié)果具體操作步驟請(qǐng)參考書本。8.3.3使用ISOonTCP協(xié)議通信使用ISOonTCP協(xié)議通信，除了連接參數(shù)的定義不同，其他組態(tài)編程與TCP協(xié)議通信完全相同（詳見8.3.2小節(jié)）。ISOonTCP協(xié)議支持動(dòng)態(tài)長度的數(shù)據(jù)傳輸。創(chuàng)建接收和發(fā)送DB塊，可是優(yōu)化尋址方式或?qū)嶋H地址方式。在S7-1200CPU中使用ISOonTCP協(xié)議通信時(shí)，PLC_1的連接參數(shù)如圖8-27所示。通信伙伴PLC_2的連接參數(shù)如圖8-28所示。圖8-27PLC_1的使用ISOonTCP協(xié)議通信連接參數(shù)圖8-28PLC_2的使用ISOonTCP協(xié)議通信連接參數(shù)

1.通信數(shù)據(jù)區(qū)的定義發(fā)送方的數(shù)據(jù)塊通信數(shù)據(jù)區(qū)定義為6個(gè)字節(jié)，如圖8-29所示

圖8-29發(fā)送方數(shù)據(jù)塊通信數(shù)據(jù)區(qū)的定義

接收方的數(shù)據(jù)區(qū)也定義為6個(gè)字節(jié),如圖8-30所示

圖8-30接收方數(shù)據(jù)塊通信數(shù)據(jù)區(qū)的定義

2.程序如下所示發(fā)送方的程序如圖8-31所示，“LEN”參數(shù)要定義成變量100。

圖8-31發(fā)送方的編程

接收方的程序如圖8-32所示，“LEN”參數(shù)賦一個(gè)常數(shù)“0”，以便實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)長度傳輸。注意要?jiǎng)?chuàng)建符號(hào)尋址方式的DB塊

圖8-31發(fā)送方的編程

動(dòng)態(tài)長度數(shù)據(jù)傳輸：要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)長度數(shù)據(jù)傳輸，需要將接收方的數(shù)據(jù)長度設(shè)為0。