1、 Automation and Drives以太網(wǎng)的S7通信 （集成PN接口的CPU和CP） -通信資源 -數(shù)據(jù)交換 CS CS2 FA 以太網(wǎng)接口的CPU和CP伴隨Profinet技術(shù)的發(fā)展，西門子對(duì)于CPU進(jìn)行了升級(jí)，CPU開始集成一個(gè)Profinet接口，例如CPU315-2PN/DP, CPU414-3PN/DP等。換機(jī)的Profinet接口的CPU，而且尺寸保持不久將推出具有雙端不變。 伴隨以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，西門子以太網(wǎng)通訊模塊對(duì)原來(lái)的CP343- 1/CP443-1模板進(jìn)行了升級(jí)，現(xiàn)在目前最新的CP343-1(343-1GX30-0XE0)和CP443-1(443-1GX20-0X

2、E0)，除了集成Profinet接口，還擴(kuò)展了一個(gè)1G以太網(wǎng)接口，用于連接到千兆以太網(wǎng)中與監(jiān)控設(shè)備通訊。這里主要涉及具有集成PN接口的CPU和CP，對(duì)于PB接口的設(shè)備CPU和CP的S7相關(guān)的通訊以及MPI的S7相關(guān)通訊，請(qǐng)參考網(wǎng)上課堂下載中心 /download/ 。 CS CS2 FApage 2 以太網(wǎng)接口的CPU和CP的通訊服務(wù) CPU的PN接口所支持的通訊服務(wù)包括：PG通訊 OP通訊 S7通訊 PN IO通訊 PN CBA通訊 Web serverOpen IE路由 CP的PN接口所支持的通訊服務(wù)包括： PG通訊 OP通訊 S7通訊

3、 PN IO通訊 PN CBA通訊 Web serverS5兼容的通訊 CS CS2 FApage 3CS C 以太網(wǎng)的S7協(xié)議S7協(xié)議是西門子專有協(xié)議，廣泛用于各種通訊服務(wù)，例如：PG通 訊，OP通訊，S7基本通訊，S7通訊，路由等。 S7協(xié)議獨(dú)立于西門子各種通訊總線，可以在MPI，PROFIBUS， Ethernet，PROFINET上運(yùn)行。 S7協(xié)議是由多種應(yīng)用層協(xié)議組成的，或者說(shuō)S7協(xié)議是一個(gè)由多種協(xié) 議的集合協(xié)議。 S7協(xié)議在以太網(wǎng)上的底層協(xié)議根據(jù)應(yīng)用不同使用ISO, ISO on TCP。Apage 4傳輸層 UDPISOTCP網(wǎng)絡(luò)層 IP數(shù)據(jù)鏈路層 Industrial Ethe

4、rnet/Profinet物理層 S2 F應(yīng)用層 S7S7 通信資源通信資源就是通信雙方為了執(zhí)行通信服務(wù)而進(jìn)行的連接資源和通信 任務(wù)資源的分配。通信雙方的數(shù)據(jù)交換需要通信資源，由其中的連接資源和通訊任務(wù)資源兩個(gè)參數(shù)決定。 當(dāng)超過(guò)連接資源，新加入的通訊雙方無(wú)法進(jìn)行通訊。例如CPU319- 3PN/DP具有16個(gè)S7連接資源，當(dāng)通過(guò)NetPro組態(tài)S7 Connection通訊連接設(shè)置為16個(gè)后，就無(wú)法再加入其它的通訊Partner與該CPU進(jìn)行通訊。 當(dāng)超過(guò)通訊任務(wù)資源，其它連接資源的通訊雙方無(wú)法進(jìn)行通訊。例 如CPU319-3PN/DP組態(tài)了16個(gè)S7 Connection通訊，其中一個(gè)連接使

5、用了32個(gè)通訊任務(wù)，那么CPU319就無(wú)法與剩余的15個(gè)連接Partner進(jìn)行通訊。 CS CS2 FApage 5 通信資源示例S7-300和S7-400的PLC中定義，凡是通訊都需要通信資源。例如 CP343-1(343-1GX30-0XE0)手冊(cè)中提到PROFINET IO的性能參數(shù)：其中連接資源：PROFINET IO RT通訊的連接數(shù)量是128個(gè)。而通訊任務(wù) ：PROFINET IO設(shè)備的輸入輸出分別為4096個(gè)字節(jié)。這兩類參數(shù)表征了連接資源。 CS CS2 FApage 6 連接資源集成PN接口的CPU/CP提供相應(yīng)的連接資源滿足其各種各樣的通訊 服務(wù)。主要分為兩類連接資源，一類是

6、S7連接資源；另一類是非S7 連接資源。 S7連接資源是CPU/CP使用S7協(xié)議下的相關(guān)的通信服務(wù)而進(jìn)行的連 接數(shù)量和邏輯資源的分配。第一類的S7連接資源有著廣義上的意 義，除了與S7協(xié)議相關(guān)的服務(wù)，還可以給其它通訊服務(wù)，例如Open IE(S7-400)提供邏輯資源。 S7-300路由連接資源固定 *S7-400PN的CPU做Open IE會(huì)占用S7連接資源 CS CS2 FApage 7PN-CP非S7連接資源 PN IO PN CBAWeb server S5兼容 S7連接資源 PG OP S7PN-CPU非S7連接資源 PN IO PN CBAWeb server Open IES7連

7、接資源 PG OPS7 Basic S7Open IE*UDP TCPISO onTCPRoute S7連接資源- S7-300CPU在S7-300的CPU屬性中可以分配S7連接資源給相應(yīng)的S7通信服務(wù)。 而S7-300的CPU中路由連接資源是獨(dú)立提供的，并不占用CPU所提供的其它相應(yīng)S7的通信服務(wù)。例如：根據(jù)CPU319-3PN/DP的技術(shù)數(shù)據(jù)，PN接口的路由資源數(shù)最大為48。其它S7相應(yīng)的連接資源為32個(gè)，這些連接資源用于PG/OP/S7 Basic/S7通訊服務(wù)。 32個(gè)S7連接資源分配給PG/OP/S7 basic/S7 CS CS2 FAS7-300路由連接資源固定page 8PN接

8、口的Route連接資源：48 S7連接資源- S7-400CPU在S7-400的CPU屬性中無(wú)法分配相應(yīng)的S7連接資源。相應(yīng)的S7通 訊服務(wù)共同占用CPU所提供的所有的S7連接資源。只能通過(guò)CPU在線的方式查看CPU的S7連接資源的占用狀態(tài)。例如：CPU416-3PN/DPCPU所能提供的最大的S7連接資源數(shù)量 Other Communication：包括路由資源*，Open IE連接資源，等等 Open IE會(huì)占用CPU的S7連接資源 *S7-400PLC每一個(gè)路由會(huì)占用2個(gè)S7連接 資源 CS CS2 FApage 9 S7連接資源-S7-300CPS7-300CP卡無(wú)法按照通訊服務(wù)來(lái)分配

9、相應(yīng)的S7連接資源。相應(yīng)的 S7通訊服務(wù)共同占用CP所提供的S7連接資源。只能通過(guò)CP在線的方式查看CP的S7連接資源的占用狀態(tài)。下圖為CP343-1GX30的在線。 CS CS2 FApage 10 S7-300CP多路復(fù)用S7連接通訊的終點(diǎn)不是CP，而是CPU，所以雖然在CP板也存在S7 連接資源，但是最終會(huì)占用CPU的連接資源，這就是為什么必須需要相應(yīng)地改變CPU通信設(shè)置的原因（S7-300PLC的S7連接資源數(shù)量遠(yuǎn)小于S7-400PLC）。 CPU為每個(gè)單邊的S7連接和WinCC預(yù)留單獨(dú)的連接資源。 S7 CPUCP單邊的S7連接WinCCS7連接資源 CS CS2 FApage 11

10、 S7-300CP多路復(fù)用由于S7-300CPU中S7連接資源數(shù)的限制，當(dāng)通過(guò)CP板進(jìn)行S7相關(guān) 的通訊服務(wù)時(shí)可以激活多路復(fù)用功能。 集成PN接口的CP支持連接資源多路復(fù)用，也就是所有組態(tài)的雙邊的S7連接只占用CPU中的一個(gè)連接資源，組態(tài)后會(huì)自動(dòng)激活多路復(fù)用功能。 只要激活連接復(fù)用，就會(huì)預(yù)留且僅占用一個(gè)CPU連接資源，即使還 沒有組態(tài)該連接。 CS CS2 FApage 12CS CS2 FA S7-300CP多路復(fù)用連接多路復(fù)用只為完全定義的雙邊的S7連接和操作站OP。 當(dāng)組態(tài)OP進(jìn)行多路復(fù)用時(shí)，需要指定CP板所在的槽號(hào)。 在Other Communication中顯示多路復(fù)用,僅占用一個(gè)S

11、7連接 S7 CPUCP雙邊S7連接OP S7連接資源page 13 S7連接資源-S7-400CPS7-400CP卡同樣無(wú)法按照通訊服務(wù)來(lái)分配相應(yīng)的S7連接資源。相應(yīng)的S7服務(wù)共同占用CP所提供的S7連接資源。只能通過(guò)CP在線的 方式查看CP的S7連接資源的占用狀態(tài)。 S7-400CP不支持多路復(fù)用。下圖為CP443-1GX20的在線。 CP443-1會(huì)顯示所有的相關(guān)于S7通訊的服務(wù) CS CS2 FApage 14 S7連接資源-S7-400CPS7-400CP443-1GX20支持S5兼容的通訊，可以通過(guò)NetPro組態(tài)TCP/UDP/ISO on TCP的通訊服務(wù)。當(dāng)使用SPEED S

12、END/RECV接口模式時(shí)，通訊使用FC53AG_SSEND/FC63AG_SRECV功能塊。 當(dāng)400CPU啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，會(huì)根據(jù)每一個(gè)SPEED SEND/RECV連接中的通訊任務(wù)FC53/FC63初始化連接資源，也就是單純的組態(tài)連接不會(huì)占用S7連接資源。 每一個(gè)SPEED SEND/RECV占用CP443-1的一個(gè)S7連接資源，從而占用400CPU的Open IE的一個(gè)連接資源。最終占用的還是CPU的一個(gè)S7連接資源。 CS CS2 FApage 15page 16CS CS2 FA S7連接資源-S7-400CP第一個(gè)連接使用 SEND/RECV接口 后面3個(gè)連接使用SPEED SEND/

13、RECV接口 組態(tài)的連接狀態(tài)與占用S7 連接并無(wú)直接聯(lián)系 3個(gè)SPEED SEND/RECV連接占用3個(gè)S7連接，1個(gè)是3個(gè)SPEED SEND/RECV連接占用3個(gè)OPEN IE連接， 從而占用3個(gè)S7連接 PG服務(wù)占用1個(gè)S7連接 假如該CPU具有32個(gè)S7連接資源 S7連接資源示例OPCPUPLC2S7連接資源PGS7-400中路由會(huì)占用兩個(gè)S7連接資源 Route3PLC1415 2MPIPBPN MPI PB PN1: PG監(jiān)控CPU， CPU占用1個(gè)PG連接資源;2: PLC1和CPU通過(guò)MPI總線進(jìn)行S7基本通訊，CPU占用一個(gè)S7 Basic連接資源；3: OP連接CPU進(jìn)行通

14、訊，CPU占用一個(gè)OP的連接資源； 4: PLC2和CPU通過(guò)PROFIBUS總線進(jìn)行S7通訊， CPU占用一個(gè)S7的連接資源；5: PG下載或監(jiān)控PLC2(從PROFINET總線路由到PROFIBUS總線)，CPU占用一個(gè)路由資源。最終對(duì)于S7-300CPU剩余27S7連接資源。對(duì)于S7-400CPU剩余26個(gè)S7連接資源。 CS CS2 FApage 17OPPGS7S7 Basic S7動(dòng)態(tài)連接和靜態(tài)連接 S7動(dòng)態(tài)連接： 當(dāng)通訊雙方建立通訊關(guān)系后，會(huì)占用CPU的S7連接資源。當(dāng)通訊雙 方斷開連接，S7連接資源會(huì)被立即釋放。 動(dòng)態(tài)連接通訊包括PG/OP/S7 Basic/Route/Ope

15、n IE(S7-400)。 S7-300CPU中對(duì)動(dòng)態(tài)的連接PG/OP/S7 Basic可以預(yù)留一定的連接資源，默認(rèn)的1個(gè)PG和1個(gè)OP連接資源，這兩個(gè)連接資源由系統(tǒng)默認(rèn)，無(wú)法被其它的服務(wù)所占用。 S7靜態(tài)連接： 當(dāng)通訊雙方建立通訊關(guān)系前，通過(guò)組態(tài)占用CPU的S7連接資源。無(wú) 論通訊雙方通訊與否，當(dāng)CPU啟動(dòng)后S7連接資源會(huì)被永遠(yuǎn)占用。除非刪除該組態(tài)的連接。 靜態(tài)連接通訊僅有S7 Connection通訊 。 CS CS2 FApage 18 S7連接資源示例在NetPro中組態(tài)S7連接的通訊，組態(tài)的S7連接個(gè)數(shù)占用CPU的S7連接資源數(shù)量。 成功建立連接表示正在使用其中所預(yù)留的S7連接資源

16、根據(jù)組態(tài)預(yù)留了2個(gè)S7連接資源 CS CS2 FApage 19 S7通訊任務(wù)（Communication Jobs）S7通訊前提需要建立一個(gè)S7連接；用戶編寫S7通訊程序進(jìn)行一個(gè) 單方向的通訊即是一個(gè)通訊任務(wù)。 根據(jù)CPU319-3PN/DP的技術(shù)數(shù)據(jù)，一個(gè)CPU做多可以組態(tài)16個(gè)S7連接資源，最多使用32個(gè)映像DB或通訊任務(wù)。 16個(gè)S7連接資源僅僅表示CPU319-3PN/DP可以與對(duì)方通訊設(shè)備連 接的最大數(shù)量。而S7通訊任務(wù)數(shù)量則體現(xiàn)在映像DB的數(shù)量上。例如一個(gè)通訊任務(wù)通過(guò)一個(gè)PUT功能塊建立一個(gè)映像DB。 映像DB或通訊任務(wù)如果超過(guò)32，在S7的程序中有錯(cuò)誤顯示16#14。 如果在一

17、個(gè)S7連接中，存在多個(gè)S7通訊任務(wù)（例如：連接ID=1中存在10個(gè)PUT通訊任務(wù)），那么其它S7連接的通訊任務(wù)會(huì)相應(yīng)的減少（例如：使用剩余的22個(gè)PUT或GET通訊任務(wù)）。若是一個(gè)連接中的通訊任務(wù)占滿，那么其它的連接的通訊無(wú)法建立。 S7-CPU在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)根據(jù)通訊任務(wù)進(jìn)行順序的初始化，進(jìn)行連 接資源的分配和占用。 CS CS2 FApage 20 S7連接的建立和通訊 通過(guò)集成PN接口的PLC，例如CPU319-3PN/DP，CPU416- 3PN/DP，兩者之間通過(guò)以太網(wǎng)連接，通過(guò)NetPro方式只能建立S7連接。 可以使用PUT/GET，USEND/URECV，BSEND/BRECV等

18、FB/SFB(在Communication Blocks和System function blocks庫(kù)中)來(lái)進(jìn)行編程。 通過(guò)PUT/GET方式編寫程序，不必是單邊方式，即S7-300可以不 是服務(wù)器。 通過(guò)集成PN接口的CP，例如CP343-1GX30，CP443-1GX20，兩者之間通過(guò)以太網(wǎng)連接，建立S7連接需要NetPro方式。 需要使用PUT/GET，USEND/URECV，BSEND/BRECV等FB(在 SIMATIC_NET_CP庫(kù)中)來(lái)進(jìn)行編程。 CS CS2 FApage 21 S7-TSAP一個(gè)通訊連接（S7或者其它類型的連接 ）的地址由兩個(gè)參數(shù)定義： 第一個(gè)參數(shù)是本地和

19、遠(yuǎn)程設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，例如IP地址。 第二個(gè)參數(shù)是在相應(yīng)站內(nèi)的詳細(xì)地址，例如Port號(hào)。 對(duì)于TCP，這個(gè)詳細(xì)的地址通過(guò)端Profibus連接，通過(guò)TSAP來(lái)實(shí)現(xiàn)。 Port來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于ISO或者 TSAP (Transport Service Access Point)代表通訊處理器內(nèi)的源地址。TSAP也可以用作S7連接，但有著一個(gè)不同的功能; 就是它描述通訊連接的終點(diǎn)。 S7協(xié)議的TSAP包括2部分:機(jī)架和槽號(hào)的地址 連接資源號(hào) CS CS2 FApage 22 TSAPRack號(hào)：0，槽號(hào)4是CP卡Rack號(hào)：0，槽號(hào)4是CPU啟用了多路復(fù)用連接資源號(hào)TSAP CS CS2 FApage

20、23連接資源 對(duì)象 類型 用于S7連接 意義 0x01PG自由連接 No在每一個(gè)CPU預(yù)留PG功能 0x02OP自由連接 No在每一個(gè)CPU預(yù)留OP功能 0x03其它 自由連接 Yes主要用于單邊連接 0x100xDF動(dòng)態(tài)或靜態(tài)連接 組態(tài)連接 Yes用于雙邊的連接 PUT/GET和USEND/URECV的通訊字節(jié)數(shù)Own CPURemote CPUData block size in bytesS7-300Any240 (S7-300)S7-400S7-300 / C7-300240 (S7-400)S7-400S7-400 or CPU 318480Number of used parameters SD I, RD i, ADDR iData block sizeSFB/FB1234240 (S7-300)PUT/GET/USEND160-240PUT212-GET222-S7-300 via integratedinterfaceUSEND212-240 (S7-400)PUT212196180164GET222218214210USEND212-480PUT452436420404GET462458454450 CS CS2 FApage 24USEND452448444440 PUT/GET和USEND/URECV的通訊字節(jié)