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长沙玥励 西门子 6ES7223-3AD30-0XB0 电源 触摸屏
S7-1200 CPU 通过 ETHERNET 与 S7-300 PN 口之间 TCP 通信的方式
S7-1200 与 S7-300 PN 口之间的以太网通信可以通过 TCP 协议来实现，使用的通信指令是在双方 CPU 调用 T-block (TSEND_C，TRCV_C， TCON， TDISCON， TSEND， TRCV) 指令来实现。通信方式为双边通信，因此 TSEND 和 TRCV 必须成对出现。
硬件和软件需求及所完成的通信任务
所需条件：
① S7-1200/S7-300(集成PN口)
② STEP7 V11
所完成的通信任务：
① S7-1200 CPU将通讯数据区 DB4 块中的 10 个字节的数据发送到 S7-300 CPU的接收数据区 DB2 块中。
② S7-300 CPU将通讯数据区 DB1 块中的 10 个字节的数据发送到 S7-1200 CPU的接收数据区 DB5 块中。
S7-1200 侧通信的编程，连接参数及通信参数的配置
1. 使用 STEP7 V11 软件新建一个项目并完成硬件配置
在 STEP7 v11的 “Portal 视图” 中选择 “创建新项目” 创建一个新项目。
2.添加硬件并命名PLC
然后进入 “项目视图”，在“项目树” 下双击 “添加新设备”，在对话框中选择所使用的 S7-1200 CPU 添加到机架上，命名为 S7-1200，如图1.所示。
图1. 添加新设备
为了编程方便，使用 CPU 属性中定义的时钟位，定义方法如下：
在 “项目树” > “S7-1200” > “设备组态” 中，选中 CPU ，然后在下面的属性窗口中，“属性” > “系统和时钟存储器” 下，将系统位定义在 MB1，时钟位定义在 MB0，如图2.所示。
时钟位我们主要使用 M0.3，它是以 2Hz 的速率在 0 和 1 之间切换的一个位，可以使用它去自动激活发送任务。
图2. 系统位与时钟位
3. 为 PROFINET 通信口分配以太网地址
在 “设备视图”中点击 CPU 上代表 PROFINET 通信口的绿色小方块，在下方会出现 PROFINET 接口的属性，在 “以太网地址” 下分配 IP 地址为 192.168.0.123 ，子网掩码为255.255.255.0，如图3. 所示。
图3. 分配IP 地址
4. 创建 CPU的逻辑网络连接
在项目树 “项目树”>“设备和网络” >“网络视图” 视图下，创建两个设备的连接。用鼠标点中 S7-1200 上的PROFINET通信口的绿色小方框，然后拖拽出一条线，到另外一个 317-2pn 上的PROFINET通信口上，松开鼠标，连接就建立起来了，如图4.所示。
图4. 建立两个 CPU的逻辑连接
5.在 S7-1200 中调用并配置“TCON”、“TSEND”、“TRCV” 通信指令
① 在 S7-1200 CPU 中调用发送通信指令，进入 “项目树” > “ S7-1200” > “程序块” > “OB1” 主程序中，从右侧窗口 “指令” > “通讯” > “开放式用户通信”下调用 “TCON” 指令，创建连接，如图5.所示。
图5. 调用 TCON 通信指令
② 定义 S7-1200 的 “TCON”连接参数
S7-1200 的 “TCON”指令的连接参数需要在指令下方的属性窗口“属性”> “组态”>“连接参数中”中设置，如图6.所示。
图6. 定义 TCON 连接参数
连接参数说明：
| 端点 | ：可以通过点击选择按钮选择“未指定” ； |
| 连接类型 | ：选择通信协议为 TCP； |
| 连接 ID | ：连接的地址 ID 号，这个 ID 号在后面的编程里会用到； |
| 连接数据 |
：点击新建自动生成该数据块，如S7-1200_Connection_DB； |
| 主动建立连接 | ：选择本地 S7-1200 作为主动连接； |
| 地址详细信息 | ：定义通信伙伴方的端口号为：2000。 |
③创建并定义 S7-1200 的发送数据区 DB4 块
通过“项目树”>“S7-1200”>“程序块”>“添加新块”，选择“数据块” 创建 DB4 块，选择“标准-与S7-300/400 兼容”，点击“确定”键，定义发送数据区为 101 个字节的数组，如图7.所示，结果如图8.所示。
图7. 创建发送数据区 DB 块
图8. 定义发送数据区为字节类型的数组 101 字节
④将 “TSEND” 在 OB1 内调用 发送 10 个字节数据到 317-2pn 中
进入 “项目树” > “S7-1200” > “程序块” > “OB1 ” 主程序中，从右侧窗口 “指令” > “通讯” > “开放式用户通信”下调用 “TSEND” 指令，配置接口参数，如图9.所示。
图9. 调用 TSEND 指令并配置接口参数
参数说明：
输入接口参数：
|
REQ
|
：= M0.3
|
// 使用 2Hz 的时钟脉冲，上升沿激活发送任务；
|
| ID | : = 1 | //创建连接ID； |
|
LEN
|
：= 10
|
//发送数据长度；
|
|
DATA
|
：= P#DB4.DBX0.0 BYTE 10
|
// 发送数据区的数据，使用指针寻址时，DB块要选用绝对寻址；
|
输出接口参数：
|
DONE
|
：= M11.0
|
//任务执行完成并且没有错误，该位置 1；
|
|
BUSY
|
：= M11.2
|
// 该位为 1，代表任务未完成，不能激活新任务；
|
|
ERROR
|
：= M11.3
|
//通信过程中有错误发生，该位置 1；
|
|
STATUS
|
：= MW22
|
//有错误发生时，会显示错位信息号。
|
⑤创建并定义 S7-1200 的接收数据区 DB5 块。
通过“项目树”>“S7-1200”>“程序块”>“添加新块”，选择“数据块” 创建 DB5 块，选择“标准-与S7-300/400 兼容”，点击“确定”键，定义接收数据区为 101 个字节的数组，如图10.所示，结果如图11.所示。
图10. 创建接收数据区 DB5 块
图11. 定义接收数据区为字节类型的数组
⑥ 将 “TRCV” 在 OB1 内调用
进入 “项目树” > “S7-1200” > “程序块” > “OB1 ” 主程序中，从右侧窗口 “指令” > “通讯” > “开放式用户通信”下调用 “TRCV” 指令，配置接口参数，如图12.所示。
图12. 调用 TRCV 指令并配置接口参数
参数说明：
输入接口参数：
|
EN_R
|
：= TRUE
|
// 准备好接收数据；
|
|
ID
|
：= 1
|
// 连接号，使用的是 TCON 的连接参数中 ID号；
|
|
LEN
|
：= 10
|
// 接收数据长度为 10 个字节；
|
|
DATA
|
：= P#DB5.DBX0.0 BYTE 10
|
// 接收数据区的地址；
|
输出接口参数：
|
NDR
|
：= M12.0
|
// 该位为 1，接收任务成功完成；
|
|
BUSY
|
：= M12.1
|
// 该位为 1，代表任务未完成，不能激活新任务；
|
|
ERROR
|
：= M12.3
|
// 通信过程中有错误发生，该位置 1；
|
|
STATUS
|
：= MW24
|
// 有错误发生时，会显示错误信息号；
|
|
RCVD_LEN
|
：= MW26
|
// 实际接收数据的字节数。
|
配置完连接并编译存盘。
S7-300PN 侧通信的编程，连接参数及通信参数的配置，测试结果
1. 使用 STEP7 V11 软件添加新设备并命名 317-2pn
然后进入 “项目视图”，在“项目树” 下双击 “添加新设备”，在对话框中选择所使用的 S7-300 CPU 添加到机架上，命名为 317-2pn，如图1.所示。
图1. 添加新设备
为了编程方便，使用 CPU 属性中定义的时钟位，定义方法如下：
在 “项目树” > “317-2pn” > “设备组态” 中，选中 CPU ，然后在下面的属性窗口中，“属性” > “时钟存储器” 下时钟位定义在 MB0，如图2.所示。
时钟位我们主要使用 M0.3，它是以 2Hz 的速率在 0 和 1 之间切换的一个位，可以使用它去自动激活发送任务。
图2. 时钟存储位
3. 为 PROFINET 通信口分配以太网地址
在 “设备视图”中点击 CPU 上代表 PROFINET 通信口的绿色小方块，在下方会出现 PROFINET 接口的属性，在 “以太网地址” 下分配 IP 地址为 192.168.0.45，子网掩码为255.255.255.0，如图3. 所示。
图3. 分配IP 地址
4.在 S7-300 中调用并配置“TCON”、“TSEND”、“T_RCV” 通信指令
① 在 S7-300 CPU 中调用发送通信指令，进入 “项目树” > “ 317-2pn” > “程序块” > “OB1” 主程序中，从右侧窗口 “指令” > “通讯” > “开放式用户通信”下调用 “TCON” 指令，创建连接，如图4.所示。
图4. 调用 TCON 通信指令
② 定义 S7-300 的 “TCON”连接参数
S7-300 的 “TCON”指令的连接参数需要在指令下方的属性窗口“属性”> “组态”>“连接参数中”中设置，如图5.所示。
图5. 定义 TCON 连接参数
连接参数说明：
| 端点 | ：可以通过点击选择按钮选择“未指定”； |
| 连接类型 | ：选择通信协议为 TCP； |
| 连接 ID | ：连接的地址 ID 号，这个 ID 号在后面的编程里会用到； |
| 连接数据 |
：点击新建自动生成该数据块； |
| 主动建立连接 | ：选择对方 S7-1200 作为主动连接； |
| 地址详细信息 | ：定义本方的端口号为：2000。 |
③创建并定义 S7-300 的发送数据区 DB1 块
通过“项目树”>“317-2pn”>“程序块”>“添加新块”，选择“数据块” 创建 DB1 块，点击“确定”键，定义发送数据区为 101个字节的数组，如图6.所示，结果如图7.所示。
图6. 创建发送数据区 DB 块
图7. 定义发送数据区为字节类型的数组 101 字节
④调用 “TSEND” 在OB1内调用 发送 10 个字节数据到 S7-1200 中
进入 “项目树” > “317-2pn” > “程序块” > “OB1 ” 主程序中，从右侧窗口 “指令” > “通讯” > “开放式用户通信”下调用 “TSEND” 指令，配置接口参数，如图8.所示。
图8. 调用 TSEND 指令并配置接口参数
参数说明：
输入接口参数：
|
REQ
|
：= M0.3
|
// 使用 2Hz 的时钟脉冲，上升沿激活发送任务；
|
| ID | : = w#16#1 | //创建连接ID； |
|
LEN
|
：= 10
|
//发送数据长度；
|
|
DATA
|
：= P#DB1.DBX0.0 BYTE 10
|
// 发送数据区的数据；
|
输出接口参数：
|
DONE
|
：= M11.0
|
//任务执行完成并且没有错误，该位置 1；
|
|
BUSY
|
：= M11.1
|
// 该位为 1，代表任务未完成，不能激活新任务；
|
|
ERROR
|
：= M11.2
|
//通信过程中有错误发生，该位置 1；
|
|
STATUS
|
：= MW22
|
//有错误发生时，会显示错位信息号。
|
⑤创建并定义 S7-300 的接收数据区 DB2 块。
通过“项目树”>“317-2pn”>“程序块”>“添加新块”，选择“数据块” 创建 DB2 块，点击“确定”键，定义接收数据区为 101 个字节的数组，如图9.所示，结果如图10.所示。
图9. 创建接收数据区 DB2 块
图10. 定义接收数据区为字节类型的数组
⑥ 将 “TRCV” 在OB1内调用
进入 “项目树” > “317-2pn” > “程序块” > “OB1 ” 主程序中，从右侧窗口 “指令” > “通讯” > “开放式用户通信”下调用 “TRCV” 指令，配置接口参数，如图11.所示。
图11. 调用 TRCV 指令并配置接口参数
参数说明：
输入接口参数：
|
EN_R
|
：= M14.0
|
// 准备好接收数据 M14.0=TRUE ；
|
|
ID
|
：= 1
|
// 连接号，使用的是 TCON 的连接参数中 ID号；
|
|
LEN
|
：= 10
|
// 接收数据长度为 10 个字节；
|
|
DATA
|
：= P#DB2.DBX0.0 BYTE 10
|
// 接收数据区的地址；
|
输出接口参数：
|
NDR
|
：= M12.0
|
// 该位为 1，接收任务成功完成；
|
|
BUSY
|
：= M12.1
|
// 该位为 1，代表任务未完成，不能激活新任务；
|
|
ERROR
|
：= M12.3
|
// 通信过程中有错误发生，该位置 1；
|
|
STATUS
|
：= MW24
|
// 有错误发生时，会显示错误信息号；
|
|
RCVD_LEN
|
：= MW26
|
// 实际接收数据的字节数。
|
配置完连接并编译存盘。
下载硬件组态及程序并监控通信结果
下载两个 CPU 中的所有硬件组态及程序，实现两个 CPU 之间数据交换，监控结果如图12.所示。
图12. 监控结果
S7-1200 串行通信
S7-1200支持的串行通讯方式
- 点对点（PtP）通信
- Modbus 主从通信
-
USS 通信
| 名称 | CM 1241 RS232 | CM 1241 RS485 |
|---|---|---|
| 订货号 | 6ES7 241-1AH30-0XB0 | 6ES7 241-1CH30-0XB0 |
| 通讯口类型 | RS232 | RS485 |
| 波特率(bps) | 300; 600;1.2 kb; 2.4 kb; 4.8 kb; 9.6 kb;19.2 kb; 28.4 kb; 57.6 kb; 76.8 kb; 115.2 kb; | |
| 校验方式 |
|
|
| 流控 | 硬件流控；软件流控 | 不支持 |
| 接收缓冲区 | 1KB | |
| 通讯距离(屏蔽电缆) | 10m | 1000m |
| 电源规范(5V DC) | 220mA | |
S7-1200 RS232 和 RS485 通信模块的特征
图1. 串口通信模块
-
由 CPU 供电，不必连接外部电源
-
端口经过隔离，最长距离1000 米
-
有诊断 LED 及显示传送和接收活动 LED
-
支持点对点协议
- 通过扩展指令和库功能进行组态和编程
RS485 与 RS232 通信模块的LED
诊断 LED 灯
- 红闪：如果 CPU 未正确识别到通信模块，诊断 LED 会一直红色闪烁
- 绿闪：CPU 上电后已经识别到通信模块，但是通信模块还没有配置
- 绿灯：CPU 已经识别到通信模块，且配置也已经下载到了CPU
发送 LED 灯
- 代表数据正在通过通信口传送出去
接收 LED 灯
- 代表数据正在通过通信口接收进来
注意：安装于CPU本体上的通信板只有发送和接收 LED 灯，而没有诊断 LED 灯
RS485及RS232两种模板支持的协议
- ASCII
- USS
- Modbus RTU Master protocol
-
Modbus RTU Slave protocol
ASCII 协议的特点
- 报文可以由用户自己定义，便于用户以 ASCII 协议为基础开发
- 使用简单，可以很好地实现与第三方系统的通讯
- 可以进行识别报文结束设置
- 可以进行数据流量控制
- 缺点：具有简单的校验功能（奇偶校验），低数据安全性；数据传输无确认信息； 通讯需要双方协调
S7-1200 的 PTP 校验
串口的校验： 奇偶校验：用于检验数据传递的正确性，是最简单的检错方法。
图2. 校验设置
- 偶校验：如果每字节的数据位中“1”的个数为奇数，则校验位为1，如果个数为偶数，则校验位为“0”， 保证数据位和校验位中“1”的个数是偶数
- 奇校验：如果每字节的数据位中“1”的个数为奇数，则校验位为0，如果个数为偶数，则校验位为“1”， 保证数据位和校验位中“1”的个数是奇数
- 传号校验：奇偶校验位始终设置为 1
- 空号校验：奇偶校验位始终设置为 0
注意：奇偶校验可以简单的判断数据的正确性，从原理上可看出当一位出错，可以准确判断，当两位或更多位误码就校验不出，但由于其实现简单，仍得到了广泛使用。
PTP 通信的发送信息配置
定义在信息起始发送断点及空闲线
字符中断：当接收到的数据保持为零值的时间大于完整的字符传输时间时，代表字符中断。一个完整字符传输时间定义为传输起始位、数据位、校验位和停止位的时间总和。
图3. 定义在信息起始发送断点及空闲线
常问问题：为什么发送配置中只配了2位字符中断，而通信伙伴却可以正常接收数据？
答：发送配置中设置的字符中断小于等于16位时，系统自动发出16位的字符中断位；设置大于16位时，则发出的中断位与实际设置相符。下图是设置的发送断点及空闲线位及其实际发出的波形图。
|
波形图
|
断点及空闲线设置
|
图4. 断点及空闲线波形图
PTP 通信接收起始条件
以任意字符开始
以特殊条件开始：
- 通过断点识别消息开始
- 通过空闲线识别消息开始
- 通过单个字符识别消息开始
- 通过字符序列识别消息开始
图5. 通信接收起始条件
通过字符序列识别消息开始
对于多个起始序列的组态，只要出现其中一个序列，即会满足开始条件。下图右侧即为满足起始条件的字符串。
图6. 通过字符序列识别消息开始
如果选择了多个起始条件，则检查开始条件的顺序如下:
注意:检查多个开始条件时，如果有一个条件没有满足，则 CM 将从第一个所需的条件开始重新启动检查。
PTP 通信接收结束条件
图7.结束条件设置
注意:与多个起始条件的判断不同，检查多个结束条件时，任何一个条件满足，信息接收结束。
消息超时结束条件
消息超时时间从接到符合消息开始条件的第一个字符时开始计算，如下图。
图8.消息超时
响应超时结束条件
响应超时时间从传送结束时开始计算，只要传送成功完成且模块开始接收操作，定时器就会启动。
图9.响应超时
注意:响应超时结束条件不能作为单独的结束条件的设置，否则会在编译时报如下错误:
图10.响应超时作为单独的结束条件报错
从消息中读取信息长度
图11.从消息中读取信息长度的设置
实际收到的数据长度= 长度偏移前的字节数+长度字节大小+读取的实际数据长度+不计入字节长度的字节数
图12.程序中读到的实际数据长度
PTP 通信接收缓存区
缓存区的数据保持
断电后缓存区中的数据全部丢失,不能保持。
通信模板缓存区超出20条信息
如果缓存区中的信息超过20条，后面的信息被 自动丢弃，且不报错。
通信模板缓存区多包数据超出1024字节
发送多个每包50个字节数据，当数据超过1024字节那包就被丢弃了，前面的可以正常接收，且没有任何报错.在前面数据被成功接收以后，只要缓存区有空间，后面的数据还可以正常收到。
通信模板缓存区一包数据超出1024字节
如果发送数据一包就大于1024字节时，缓冲区接收到数据到1024字节时，虽然没有收到结束字符，数据由缓存区送给CPU，但会报错16#80E0,如下图。
图13. 发送数据一包大于1024字节时,缓存区报错
、
图14. 使用RST指令复位缓存区错误，恢复数据接收
注意:缓存区可以存储多条信息，限制是20条信息或最多1024字节。
为什么不能使用 PC/PPI 电缆与S7-1200 RS485 模块进行串口调试？
答：因为 S7-1200 RS485 模块接口不提供24V电源，不能给 PC/PPI 电缆供电，所以电缆无法工作。
解决办法：可以将 S7-1200 RS485 与 S7-200 通信口网络连接，将 PC/PPI 电缆插在 S7-200 通信口上总线连接器的编程口上，对S7-1200 RS485进行串口调试。此时S7-200必须上电并打到停止状态。
连接 5 GND 逻辑地或通信地 金属壳 - 外壳接地
长沙玥励 西门子 6ES7223-3AD30-0XB0