S7-1200與S7-300 的以太網TCP 及ISO on TCP通信

1.概述

1.1 S7-1200 的PROFINET 通信口
S7-1200 CPU 本體上集成了一個 PROFINET 通信口，支持以太網和基于 TCP/IP 的通信標準。使用這個通信口可以實現 S7-1200 CPU 與編程設備的通信，與HMI觸摸屏的通信，以及與其它 CPU 之間的通信。這個PROFINET 物理接口是支持10/100Mb/s的 RJ45口，支持電纜交叉自適應，因此一個標準的或是交叉的以太網線都可以用于這個接口。

1.2 S7-1200支持的協議和最大的連接資源

S7-1200 CPU 的PROFINET 通信口支持以下通信協議及服務
? TCP
? ISO on TCP ( RCF 1006 )
? S7 通信 (服務器端)

通信口所支持的最大通信連接數
S7-1200 CPU PROFINET 通信口所支持的最大通信連接數如下：
? 3個連接用于HMI (觸摸屏) 與 CPU 的通信
? 1個連接用于編程設備（PG）與 CPU 的通信
? 8個連接用于Open IE ( TCP, ISO on TCP) 的編程通信，使用T-block 指令來實現
? 3個連接用于S7 通信的服務器端連接，可以實現與S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太網S7 通信
S7-1200 CPU可以同時支持以上15個通信連接，這些連接數是固定不變的，不能自定義。

TCP（Transport Connection Protocol）
TCP是由 RFC 793描述的標準協議，可以在通信對象間建立穩定、安全的服務連接。如果數據用TCP協議來傳輸，傳輸的形式是數據流，沒有傳輸長度及信息幀的起始、結束信息。在以數據流的方式傳輸時接收方不知道一 條信息的結束和下一條信息的開始。因此，發送方必須確定信息的結構讓接收方能夠識別 。在多數情況下TCP應用了IP (Internet protocol) ，也就是“TCP/IP 協議”， 它位于 ISO-OSI 參考模型的第四層。
協議的特點：
? 與硬件綁定的高效通信協議
? 適合傳輸中等到大量的數據 (<=8192 bytes)
? 為大多數設備應用提供
– 錯誤恢復
– 流控制
– 可靠性
? 一個基于連接的協議
? 可以靈活的與支持TCP協議的第三方設備通信
? 具有路由兼容性
? 只可使用靜態數據長度
? 有確認機制
? 使用端口號進行應用尋址
? 大多數應用協議，如TELNET、FTP都使用TCP
? 使用正品西門子logo接口功能模塊3RK1400-0CE10-0AA2 SEND/RECEIVE 編程接口進行數據管理需要編程來實現

1.3 硬件需求和軟件需求
硬件：
① S7-1200 CPU
② S7-300 CPU + CP343-1（支持S7 Client）
③ PC（帶以太網卡）
④ TP以太網電纜
軟件：
① STEP 7 Basic V10.5
② STEP 7 V5.4

2. ISO on TCP 通信
S7-1200 CPU 與S7-300/400 之間通過ISO on TCP 通信，需要在雙方都建立連接，連接對象選擇“Unspecified”。
所完成的通信任務為：
① S7-1200將DB3里的100個字節發送到S7-300的DB2中
② S7-300將輸入數據IB0發送給S7-1200的輸出數據區QB0。

2.1 S7-1200 CPU 的組態編程
組態編程過程與 S7-1200 CPU 之間的通信基本相似 （見 6.3 ），這里簡單描述一下步驟：
① 使用STEP 7 Basic V10.5 軟件新建一個項目
在STEP 7 Basic 的“Portal View”中選擇 “Create new project”創建一個新項目
② 添加新設備
然后進入“Project view”，在“Project tree”下雙擊“Add new device”，在對話框中選擇所使用的S7-1200 CPU添加到機架上，命名為 PLC_1。
③ 為 PROFINET 通信口分配以太網地址
在“Device View”中點擊 CPU 上代表PROFINET 通信口的綠色小方塊，在下方會出現PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses”下分配IP 地址為 192.168.0.1 ，子網掩碼為255.255.255.0。
④ 在 S7-1200 CPU 中調用“TSEND_C”通信指令并配置連接參數和塊參數
在主程序中調用發送通信指令，進入“Project tree” > “ PLC_1”>“Program blocks”>“Main”主程序中，從右側窗口“Instructions”> “Extended Instructions”>“Communications”下調用“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。
然后，創建并定義發送數據區 DB 塊。通過正品西門子logo接口功能模塊3RK1400-0CE10-0AA2“Project tree”>“ PLC_1”> “Program blocks” >“Add new block” ，選擇 “Data block”創建 DB 塊，選擇絕對尋址，點擊“OK”鍵，定義發送數據區為 100個字節的數組。
根據所使用的參數創建符號表，如圖1所示。
配置連接參數，如圖2所示。
配置塊接口參數，如圖3所示。

圖1 創建所使用參數的符號表圖PLC tag

圖2 配置連接參數

圖3 配置 TSEND_C 塊參數

⑤ 調用“TRCV”通信指令并配置塊參數如圖6 47所示。
因為與發送使用的是同一連接，所以使用的是不帶連接的發送指令“TRCV”，連接“ID”使用的也是“TSEND_C”中的“Connection ID”號，如圖4所示。

圖4 配置 T_RCV 塊參數

2.2 S7-300 CPU 的ISO on TCP通信的組態編程
① 使用正品西門子logo接口功能模塊3RK1400-0CE10-0AA2STEP 7 軟件新建一個項目并進行硬件組態
創建完新項目，在項目的窗口下，右鍵菜單里，選擇“Insert New Object”>“SIMATIC 300 Station” ，插入一個S7-300 站。
為了編程方便，我們使用時鐘脈沖激活通信任務，在CPU的“Properties”＞“Cycle/Clock Memory”中設置，如圖5所示。

圖5 設置時鐘脈沖

每一個時鐘位都按照不同的周期／頻率在０和１之間切換變化，見表1。
表1：時鐘位頻率

② 配置以太網模塊
進入“HW Config”中，組態所使用的 CPU 及“CP343-1”模板。并新建以態網 Ethernet (1) ，配置“CP343-1”模板IP 地址為：192.168.0.2，子網掩碼為： 255.255.255.0 。如圖6所示。配置完硬件組態及屬性，編譯存盤并下載所有硬件組態。

圖6 S7-300 硬件配置

③ 網絡組態
打開 “NetPro” 配置網絡，選中 CPU，在連接列表里建立新的連接并選擇連接對象和通信協議，如圖7所示。

 
圖7 創建新的連接并選擇 ISO-on-TCP 協議

這時會跳出通用信息，如圖8所示。

圖8 通用信息

然后，進入“Addresses”配置通信雙方的IP 地址及TSAP 地址，如圖9所示。

圖9 配置通信的IP 地址及TSAP 地址

配置完連接并編譯存盤后，將網絡組態下載到CPU300中。

④ 軟件編程
在OB1中，從“Libraries”>“SIMATIC_NET_CP”>“CP300”下，調用FC5（AG_SEND）、FC6（AG_RECV）通信指令。創建接收數據區為 DB2，定義成100個字節的數組。
CALL “ AG_RECV” //調用FC6
ID ：=1 // 連接號，要與連接配置列表中一致，見圖8
LADDR ：=W#16#100 //CP的地址，要與配置中一致，見圖8
RECV ：=P#DB2.DBX 0.0 BYTE 100 //接收數據區
NDR ：=M10.0 //為1時，接收到新數據
ERROR ：=M10.1 //為1時，有故障發生
STATUS ：=MW12 //狀態代碼
LEN ：=MW14 //接收到的實際數據長度

CALL “AG_SEND” //調用FC5
ACT ：=M0.2 //為１時，激活發送任務
ID ：=1 // 連接號，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 //發送數據區
LEN ：=1 //發送數據的長度
DONE ：=M10.2 //為1時，發送完成
ERROR ：=M10.3 //為1時，有故障發生
STATUS ：=MW16 //狀態代碼

2.3 監控通信結果
下載S7-1200和S7-300中的所有組態及程序，監控通信結果，如圖10、圖11所示。
在S7-1200 CPU中向DB3中寫入數據：“11”、“22”、“33”，則在S7-300中的DB2塊收到數據也為“11”、“22”、“33”。
在S7-300 CPU中，將“2#1111_1111”寫入IB0，則在S7-1200 CPU中QB0中收到的數據也為“2#1111_1111”。

圖10 S7-1200監控表

圖11 S7-300 變量表

3. TCP 通信
使用TCP 協議通信，除了連接參數的定義不同，通信雙方的其它組態及編程與前面的ISO on TCP 協議通信完全相同。
S7-1200 CPU中，使用 TCP 協議與S7-300通信時，PLC_1的連接參數，如圖12所示。通信正品西門子logo接口功能模塊3RK1400-0CE10-0AA2伙伴 S7-300 的連接參數，如圖13所示。

圖12 S7-1200 的TCP連接參數的配置

圖13 S7-300 的TCP連接參數的配置

關鍵詞
S7-1200，S7-300，TCP，ISO on TCP，以太網