S7-300和S7-400集成PN口的S7通信

1. S7通信簡介
S7通信是S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET網絡的一種優化的通信協議，主要用于S7300/400PLC之間的通信。SIMATIC S7- PN CPU包含一個集成的 PROFINET 接口，該接口除了具有 PROFINET I/O功能，還可以進行基于以太網的S7通信。SIMATIC S7- PN CPU支持無確認數據交換、確認數據交換和單邊訪問功能。功能塊的調用如圖1、圖2所示。

塊 S7-400	塊 S7-300	描述	簡要描述
SFB 8	FB 8	用于發送	無確認的快速數據交換，發送數據后無對方接收確認。
SFB 9	FB 9	用于接收
SFB 12	FB 12	用于發送	確認數據交換，發送數據后有對方接收確認。
SFB 13	FB 13	用于接收
SFB 14	FB 14	讀數據	單邊編程讀訪問。
SFB 15	FB 15	寫數據	單邊編程寫訪問。

表1

 

圖1

 

圖2

要通過 S7-PN CPU 的 集成PROFINET 接口實現S7 通信，需要在硬件組態中建立連接。

2. 硬件及網絡組態
CPU采用兩個315-2PN/DP，使用以太網進行通信。
在STEP7中創建一個新項目，項目名稱為PN S7。插入兩個S7-300站，在硬件組態中，分別插入CPU 315-2 PN/DP。如圖3所示。

圖3

新建以太網，打開“NetPro”設置網絡參數，選中CPU，在連接列表中建立新的連接。如圖4所示。

圖4

然后雙擊該連接，設置連接屬性。在“General”屬性中塊參數ID = 1，這個參數即是下面程序中的參數“ID”。在SIMATIC 315PN-1中激活“Establish an active connection”，作為Client端，SIMATIC 315PN-2作為Server 端。

3. 軟件編程

3.1. 無確認數據交換
SFB/FB 8 "USEND" 向類型為“URCV”的遠程伙伴SFB/FB發送數據。執行發送過程而不需要和SFB/FB伙伴進行協調。也就是說，在進行數據傳送時不需要伙伴SFB/FB進行確認。
S7-300：在REQ的上升沿處發送數據。在REQ的每個上升沿處傳送參數R_ID、
ID和SD_1。在每個作業結束之后，可以給R_ID、ID和SD_1參數分配新數值。
S7-400：在控制輸入REQ的上升沿處發送數據。通過參數SD_1到SD_4來指向要
發送的數據，但并非都需要用到所有四個發送參數。
然而，必須確保參數SD_1到SD_4/SD_1和RD_1到RD_4/RD_1 (在相應通訊伙
伴SFB/FB "URCV" 上)所定義的區域在以下幾個方面保持一致：
? ®編號
? ®長度
? ®數據類型
參數R_ID必須在兩個SFB中完全相同。如果傳送成功完成，則通過狀態參數DONE來表示，此時其邏輯數值為1。
SFB/FB 9 "URCV" 從類型為“USEND”的遠程伙伴SFB/FB中異步接收數據，并
把接收到的數據復制到組態的接收區域內。
當程序塊準備好接收數據時，EN_R輸入處的邏輯值為1。可以通過EN_R=0來取
消一個已激活的作業。
S7-300：在EN_R的每個上升沿處應用參數R_ID、ID和RD_1。在每個作業結束
之后，可以給R_ID、ID和RD_1參數分配新數值。
S7-400：通過參數RD_1到RD_4來指向接收數據區。
必須確保參數RD_i/RD_1和SD_i/SD_1 (在相應通訊伙伴SFB/FB "USEND"
上)所定義的區域在以下幾個方面保持一致：
?® 編號
? ®長度
? ®數據類型。
通過NDR狀態參數邏輯數值為1來指示已經成功完成復制處理過程。參數R_ID必須在兩個SFB/FB上完全相同。
打開SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次調用FB8，FB9如圖5、圖6所示：

圖5

 

程序中的參數說明見表2

參數	描述	數據類型	存儲區	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿觸發工作
ID	INPUT	WORD	M、D、常數	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數	連接號，相同連接號的功能塊互相對應發送/接收數據
DONE	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，發送完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，有故障發生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態代碼
S7-300： SD_1 S7-400： SD_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	M、D、T、Z I、Q、M、D、T、C	發送數據區

 表2 FB8參數說明

 

圖6

 

程序中的參數說明見表3

參數	參數	數據類型	存儲區	描述
EN_R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常數	為1時，準備接收
ID	INPUT	WORD	M、D、常數	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數	連接號，相同連接號的功能塊互相對應發送/接收數據
NDR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，接收完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，有故障發生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態代碼
S7-300： RD_1 S7-400： RD_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	M、D、T、Z I、Q、M、D、T、Z	接收數據區

 表3 FB9參數說明

同樣，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，調用FB8/FB9。通信雙方的“R_ID”均設為0。將SIMATIC 315PN-1的MB100-MB109賦值B#16#02，在SIMATIC 315PN-2中，將FB9的“EN_R”置1，然后在SIMATIC 315PN-1中，將FB8中“REQ”設置上升沿信號，此時SIMATIC 315PN-2的MB110-MB119接收到B#16#02。如圖7所示。

圖7

同理，將SIMATIC 315PN-2 的MB100-MB109賦值為B#16#03，SIMATIC 315PN-1的MB110-MB119接收到B#16#03。如圖8所示。

圖8

3.2. 確認數據交換
SFB/FB 12 "BSEND" 向類型為“BRCV”的遠程伙伴SFB/FB發送數據。通過這種
類型的數據傳送，更多的數據可以在通訊伙伴之間傳輸，超過任何其它用于組態的
S7連接的通訊SFB/FB所能傳輸的數據量，通過集成PN口的S7-400和S7-300是65534字節。
要發送的數據區是分段的。各個分段單獨發送給通訊伙伴。通訊伙伴在接收到最后
一個分段時對此分段進行確認，該過程與相應SFB/FB "BRCV" 的調用無關。在調用塊之后，當在控制輸入REQ上有上升沿時，發送作業被激活。發送用戶存儲區中的數據與處理用戶程序是異步執行的。
由SD_1指定起始地址和要發送數據的最大長度。可以通過LEN來確定數據域的作業指定長度。在這種情況下，LEN替換SD_1的長度區域。參數R_ID必須在相應的兩個SFB/FB上完全相同。如果在控制輸入R處有上升沿，則當前數據傳送將被取消。如果傳送成功完成，則通過將狀態參數DONE的數值設置為1來進行指示。如果狀態參數DONE或ERROR的數值為1，則在前一個發送處理結束之前，不能處理新的發送作業。
SFB/FB 13 "BRCV" 接收來自類型為“BSEND”的遠程伙伴SFB/FB的數據。在收
到每個數據段后，向伙伴SFB/FB發送一個確認幀，同時更新LEN參數。在塊調用完畢，并且在控制輸入EN_R數值為1之后，塊準備接收數據。可以通過EN_R=0來取消一個已激活的作業。
由RD_1指定起始地址和接收區的最大長度。由LEN指示已接收數據域的長度。
從用戶存儲區中接收數據與處理用戶程序是異步執行的。參數R_ID必須在相應的兩個SFB/FB上完全相同。通過狀態參數NDR的數值為1來指示所有數據段的無錯接收。接收到的數據保持不變，直到通過EN_R=1來重新調用SFB/FB 13為止。如果在數據的異步接收期間調用塊，則將引發一個警告，該警告通過STATUS參數輸出；如果當控制輸入EN_R數值為0時進行調用，則接收將被終止，并且SFB/FB將返回到它的初始狀態。
打開SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次調用FB12，FB13如圖9、圖10所示：

圖9

 

程序中的參數說明見表4

參數	描述	數據類型	存儲區	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿觸發工作
R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常數	復位，終止數據交換
ID	INPUT	WORD	M、D、常數	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數	連接號，相同連接號的功能塊互相對應發送/接收數據
DONE	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，發送完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，有故障發生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態代碼
SD_1	IN_OUT	ANY	S7-300：M、DS7-400：I、Q、M、D、T、Z	發送數據區
LEN	IN_OUT	WORD	I、Q、M、D、L	發送數據的長度

表4 FB12參數說明

 

圖10

 

程序中的參數說明見表5

參數	描述	數據類型	存儲區	描述
EN_R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常數	為1時，準備接收
ID	INPUT	WORD	M、D、常數	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數	連接號，相同連接號的功能塊互相對應發送/接收數據
NDR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，接收完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，有故障發生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態代碼
RD_1	IN_OUT	ANY	S7-300：M、DS7-400：I、 Q、M、D、T、C	接收數據區
LEN	IN_OUT	WORD	I、Q、M、D、L	接收到的數據長度

表5 FB13參數說明

同樣，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，調用FB12/FB13。通信雙方的R_ID設為0，LEN設為10，將SIMATIC 315PN-1的MB120-MB129賦值B#16#04，在SIMATIC 315PN-2中，將FB13的“EN_R”置1，然后在SIMATIC 315PN-1中，將FB12中“REQ”設置上升沿信號，此時SIMATIC 315PN-2的MB130-MB139接收到B#16#04。如圖11所示。

圖11

同理，將SIMATIC 315PN-2 的MB120-MB129賦值為B#16#05，SIMATIC 315PN-1的MB130-MB139接收到B#16#05。如圖12所示。

圖12

3.3. 單邊訪問
可以通過SFB/FB 14 "GET"，從遠程CPU中讀取數據。
S7-300：在REQ的上升沿處讀取數據。在REQ的每個上升沿處傳送參數ID、ADDR_1和RD_1。在每個作業結束之后，可以分配新數值給ID、ADDR_1和RD_1參數。
S7-400：在控制輸入REQ的上升沿處啟動SFB。在此過程中，將要讀取的區域的相關指針(ADDR_i)發送到伙伴CPU。遠程伙伴返回此數據。在下一個SFB/FB調用處，已接收的數據被復制到組態的接收區(RD_i)中。必須要確保通過參數ADDR_i和RD_i定義的區域在長度和數據類型方面要相互匹配。
通過狀態參數NDR數值為1來指示此作業已完成。只有在前一個作業已經完成之后，才能重新激活讀作業。遠程CPU可以處于RUN或STOP工作狀態。如果正在讀取數據時發生訪問故障，或如果數據類型檢查過程中出錯，則出錯和警告信息將通過ERROR和STATUS輸出表示。
通過使用SFB/FB 15 "PUT"，可以將數據寫入到遠程CPU。
S7-300：在REQ的上升沿處發送數據。在REQ的每個上升沿處傳送參數ID、ADDR_1和SD_1。在每個作業結束之后，可以給ID、ADDR_1和SD_1參數分配新數值。
S7-400：在控制輸入REQ的上升沿處啟動SFB。在此過程中，將指向要寫入數據的區域(ADDR_i)的指針和數據(SD_i)發送到伙伴CPU。 遠程伙伴將所需要的數據保存在隨數據一起提供的地址下面，并返回一個執行確認。必須要確保通過參數ADDR_i和SD_i定義的區域在編號、長度和數據類型方面相互匹配。
如果沒有產生任何錯誤，則在下一個SFB/FB調用時，通過狀態參數DONE來指示，其數值為1。只有在最后一個作業完成之后，才能再次激活寫作業。遠程CPU可以處于RUN或STOP模式。如果正在寫入數據時發生訪問故障，或如果執行檢查過程中出錯，則出錯和警告信息將通過ERROR和STATUS輸出表示。
打開SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次調用FB14，FB15如圖13、圖14所示：

圖13

 

參數	描述	數據類型	存儲區	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿觸發調用功能塊
ID	INPUT	WORD	M、D、常數	地址參數ID
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	接收到新數據
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	故障代碼
S7-300： ADDR_1 S7-400： ADDR_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	M、D  I、Q、M、D、 T、C	從通信對方的數據地址中讀取數據
S7-300： RD_1 S7-400： RD_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	S7-300：M、D S7-400 I、Q、 M、D、T、C	本站接收數據地址

表6 FB14參數說明  西門子原裝SM1231模擬量輸入模塊

 

圖14

 

參數	描述	數據類型	存儲區	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿觸發調用功能塊
ID	INPUT	WORD	M、D、常數	地址參數
DONE	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，發送完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時，有故障發生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	故障代碼
S7-300： ADDR_1 S7-400： ADDR_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	M、D I、Q、M、D、 T、C	通信對方的數據接收地址
S7-300： SD_1 S7-400： SD_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	S7-300：M、D S7-400 I、Q、 M、D、T、C	本站發送數據地址

表7 FB15參數說明

 

同樣，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，調用FB14/FB15。將SIMATIC 315PN-2的MB140-MB149賦值B#16#06，在SIMATIC 315PN-1中，將FB14的“REQ”置上升沿信號，此時SIMATIC 315PN-1的MB150-MB159接收到B#16#06。如圖15所示。

圖15

將SIMATIC 315PN-1的MB140-MB149賦值B#16#08，在SIMATIC 315PN-2中，將FB14的“REQ”置上升沿信號，此時SIMATIC 315PN-2的MB150-MB159接收到B#16#08。如圖16所示。

圖16

將SIMATIC 315PN-1的MB170-MB179賦值B#16#07，將FB15的“REQ”置上升沿信號，此時SIMATIC 315PN-2的MB160-MB169接收到B#16#07。如圖17所示。

圖17

將SIMATIC 315PN-2的MB170-MB179賦值B#16#11，將FB15的“REQ”置上升沿信號，此時SIMATIC 315PN-1的MB160-MB169接收到B#16#11。如圖18所示。

圖18

4. 常見問題
? ®兩個S7-300PN CPU之間建立S7連接可有哪些通信方式？
答：可以有確認連接、非確認連接、單邊通信
? ®使用FB8/9時，數據已發送，程序塊沒有錯誤顯示，但是沒收到任何數據？
答：發送區與接收緩沖區長度不一致。
? ®使用FB12/13時，發送區與接收緩沖區長度是否必須一致？
答：發送區的大小只要不超過接收緩沖區就可以。
? ®FB12發送數據時，發送數據的長度由哪個參數決定?
答：發送長度由LEN決定。但發送數據的起始地址和最大長度由SD_1決定。

引用聲明

1. “System software for S7-300/400 system- and standard functions”手冊   1214574

關鍵詞：
PN 接口，S7 通信，編程