1 概述
S7-1200 與 S7-300 之間的以太網(wǎng)通信方式比較多，可以采用ISO on TCP、TCP和 S7 的方式進(jìn)行通信。在S7-1200 CPU 中采用ISO on TCP和TCP這兩種協(xié)議進(jìn)行通信所使用的指令是相同的，都使用 T-block ( TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV ) 指令編程。S7-300 CPU一側(cè)如果使用的是CPU集成的PN接口，連接不在STEP7的NetPro中建立連接，而是使用西門(mén)子提供的OPEN IE 的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本文主要介紹了如何實(shí)現(xiàn)在S7-1200 和S7-300 CPU集成PN口之間的ISO on TCP通信，包括通信的基本步驟、配置及編程等內(nèi)容。具體的實(shí)現(xiàn)方法有多種，比如在S7-1200中可以使用不帶連接的通信指令（TCON, TDISCON, TSEN, TRCV），也可以使用帶連接的通信指令（TSEND_C, TRCV_C）；在S7-300中可以采用功能塊編程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以使用Open Communication Wizard工具（OPEN IE向?qū)В┑姆绞絹?lái)建立OPEN IE的通信。
為了方便理解，本文在S7-1200中使用不帶連接的通信指令TCON, TDISCON, TSEN, TRCV，在S7-300側(cè)通過(guò)功能塊編程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于S7-1200和S7-300 OPEN IE通信的文檔可以登錄西門(mén)子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)網(wǎng)站的下載中心，網(wǎng)址：http://www.ad.siemens.com.cn/download/ ，根據(jù)如表1提供的文檔編號(hào)搜索并下載相關(guān)文檔。

文檔編號(hào)	中文標(biāo)題
A0426	西門(mén)子 S7-1200 PLC 技術(shù)參考Version 1.5
A0416	S7-1200與S7-300 的以太網(wǎng)TCP 及ISO on TCP通信
A0421	如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)S7-1200 CPU之間的以太網(wǎng)通信
A0415	通過(guò)S7協(xié)議實(shí)現(xiàn)S7-1200 與S7-300的通信
A0414	S7-1200基本以太網(wǎng)通信使用指南
A0284	使用西門(mén)子PLC集成的PN口實(shí)現(xiàn)S5 兼容通信使用入門(mén)
A0345	使用 Open Communication Wizard 建立開(kāi)放式 ISO on TCP 通信
A0346	使用 Open Communication Wizard 建立開(kāi)放式 UDP 通信
A0347	使用 Open Communication Wizard 建立開(kāi)放式 TCP 通信
A0344	S7-300和S7-400集成PN口的S7通信
A0334	PN CPU/CP的開(kāi)放式通訊-Open IE

表1 下載中心文檔列表

2 軟硬件及所要完成的通信任務(wù)

2.1硬件設(shè)備

實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)備：
1、S7-1200 CPU，CPU1212 AC/DC/RLY（6ES7 212-1BD30-0XB0）
2、S7-300 PN CPU，CPU317-2PN/DP（6ES7 317-2EH13-0AB0 V2.6.7）
3、PC機(jī)（帶以太網(wǎng)卡）
4、SCALANCE X216交換機(jī)，S7-1200、S7-300和PC通過(guò)交換機(jī)互連起來(lái)
5、TP以太網(wǎng)電纜

2.2 軟件環(huán)境

1、STEP7 Basic V10.5 SP2
2、STEP7 V5.4 SP5
3、通信所需的功能塊，請(qǐng)參見(jiàn)附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 或參考下載中心文檔：《A0284 使用西門(mén)子PLC集成的PN口實(shí)現(xiàn)S5 兼容通信使用銷(xiāo)售全新西門(mén)子6ES7321-1FF10-0AA0數(shù)字量輸入模塊入門(mén)》提供的程序。下載鏈接：80490650

2.3 所要完成的通信任務(wù)
本例中所要完成的通信任務(wù)定義為：
1、 將S7-1200的發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3里的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送到S7-300的DB3中。
2、 將S7-300 DB3里接收到的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)再發(fā)送到S7-1200的接收數(shù)據(jù)塊DB4中。

3 S7-1200 CPU的組態(tài)編程

3.1創(chuàng)建新項(xiàng)目

1、打開(kāi)STEP 7 Basic 軟件并新建項(xiàng)目
在STEP 7 Basic 的 “Portal View”中選擇“Create new project”創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱(chēng)為“GS_ISO”。

2、添加硬件并命名PLC
然后進(jìn)入 “Project view”，在“Project tree” 下雙擊 “Add new device”，在對(duì)話(huà)框中選擇所使用的S7-1200 CPU（6ES7 212-1BD30-0XB0）添加到機(jī)架上，設(shè)備名為 PLC_1，如圖1所示。

圖1 添加新的PLC站

為了編程方便，我們使用 CPU 屬性中定義的時(shí)鐘位，定義方法如下：
在“Project tree> PLC_1 > Device configuration” 中，選中 CPU ，然后在下面的屬性窗口中，“Properties > System and clock memory” 下，將系統(tǒng)位定義在MB1，時(shí)鐘位定義在MB0，如圖2所示。程序中我們主要使用 M0.3，它是以2Hz 的速率在0和1之間切換的一個(gè)位，可以使用它去自動(dòng)激活發(fā)送任務(wù)。

圖2 系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器

3、為 S7-1200 CPU的PROFINET 通信口分配以太網(wǎng)地址
在 “Device View”中點(diǎn)擊 CPU 上代表PROFINET 通信口的綠色小方塊，在下方會(huì)出現(xiàn)PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses”下分配IP 地址為 192.168.0.2 ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，如圖3所示。

圖3為 S7-1200 CPU的PROFINET 接口分配IP地址

3.2調(diào)用并配置通信指令  銷(xiāo)售全新西門(mén)子6ES7321-1FF10-0AA0數(shù)字量輸入模塊

1、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用 “TCON”通信指令
進(jìn)入“Project tree > PLC_1 > Program blocks > OB1” 主程序中，從右側(cè)窗口 “Instructions > Extended Instructions > Communications” 下調(diào)用 “TCON” 指令，并選擇 “Single Instance” 生成背景 DB塊，如圖4所示。

圖4 調(diào)用TCON指令

2、定義PLC_1 的 “TCON” 連接參數(shù)
PLC_1 的 TCON 指令的連接參數(shù)需要在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > Connection beter”中設(shè)置，如圖5所示。

連接參數(shù)說(shuō)明：

End point	：選擇通信伙伴，這里選擇“unspecified”
Address	：指定通信伙伴S7-300站的IP地址“192.168.0.3”
Connection type	：選擇通信協(xié)議為ISO on TCP
Connection ID	：連接的地址 ID 號(hào)，這個(gè) ID 號(hào)在后面的編程里會(huì)用到
Connection data	：創(chuàng)建連接時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成本地的連接 DB 塊，所有的連 接數(shù)據(jù)都會(huì)存在這個(gè) DB 塊中。
	：選擇本地 PLC_1作為主動(dòng)連接，S7-300 CPU作為被動(dòng)連接
Address details	：設(shè)定 TSAP 地址這里本地設(shè)置成“PLC_1”， TSAP ID自動(dòng)為“50.4C.43.5F.31”，伙伴方設(shè)置成不設(shè)置TSAP(ASCII)，設(shè)置TSAP ID 為“E0.02.50.4C.43.5F.31”。

圖5 “TCON” 指令的連接參數(shù)

3、分配 “TCON” 的塊參數(shù)
在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > block beter”中設(shè)置，可以根據(jù)需要自己為“TCON” 塊指定相應(yīng)的輸入輸出參數(shù)。指定好參數(shù)的塊，如圖6所示。其中M8.0作為啟動(dòng)連接的觸發(fā)位，連接ID = 1與連接參數(shù)里面的設(shè)置相同。

圖6 “TCON” 的塊參數(shù)

4、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用 “TSEND” 發(fā)送通信指令
首先創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)塊，通過(guò) “Project tree > PLC_1 > Program blocks > Add new block”，選擇 “Data block” 創(chuàng)建 DB 塊，選擇絕對(duì)尋址，點(diǎn)擊“OK”鍵，如圖7所示。

圖7 創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3

打開(kāi)創(chuàng)建的發(fā)送數(shù)據(jù)塊，在數(shù)據(jù)塊中定義發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)為 8個(gè)字節(jié)的數(shù)組，如圖8所示。

圖8 創(chuàng)建發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)

然后在OB1 中調(diào)用“TSEND”發(fā)送通信指令，并為“TSEND”指定參數(shù)。使用M0.3（ 2Hz 的時(shí)鐘脈沖）上升沿激活發(fā)送任務(wù)，指定發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)為P# DB3.DBX0.0 BYTE 8，連接 ID = 1與連接參數(shù)里面的設(shè)置相同，發(fā)送長(zhǎng)度LEN=8。分配好參數(shù)的“TSEND”塊如圖9所示。

圖9 調(diào)用“TSEND”發(fā)送通信塊

5、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用“TRCV”接收通信指令
同樣，先創(chuàng)建一個(gè)接收數(shù)據(jù)塊DB4 ，如圖10所示。“TRCV”接收通信指令的調(diào)用方法與“TSEND” 發(fā)送通信指令的調(diào)用方法相同，M8.1作為接收指令的使能位，如圖11所示。

圖10創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)區(qū)

 

圖11 調(diào)用“TRCV”接收通信塊

6、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用 “TDISCON”通信指令
最后，為了斷開(kāi)通信鏈接，我們需要調(diào)用“TDISCON”通信指令，如圖12所示。

圖12 調(diào)用“TDISCON”通信塊

3.3下載程序
至此，S7-1200側(cè)的組態(tài)和編程都已經(jīng)完成，可以在項(xiàng)目編譯無(wú)錯(cuò)誤后，直接下載到S7-1200 CPU中，并啟動(dòng)CPU的運(yùn)行。

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4 S7-300 CPU的組態(tài)編程
S7-300帶PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通過(guò)該集成以太網(wǎng)接口組態(tài)ISO on TCP通信時(shí)，只能使用開(kāi)放式通信專(zhuān)用的功能塊，這些專(zhuān)用的功能塊可以在STEP7 “ 通訊塊”的 “標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) ”中找到，如圖13所示。

圖13 S7-300 CPU通信指令庫(kù)

庫(kù)中提供了下列通信功能塊：
′> FB 65 "TCON"，用于建立連接，連接時(shí)需要UDT65來(lái)提供參數(shù)
> FB 66 "TDISCON"，用于終止連接
> FB 63 "TSEND"，用于發(fā)送數(shù)據(jù)到S7站點(diǎn)、S5站點(diǎn)、PC站或者第三方設(shè)備
> FB 64 "TRCV" 用于從S7站點(diǎn)、S5站點(diǎn)、PC站或者第三方設(shè)備接收數(shù)據(jù)

要通過(guò)CPU 的 集成PN 接口實(shí)現(xiàn)開(kāi)放的ISO on TCP通信，不能在Netpro網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中直接建立連接，必須通過(guò)程序指定每個(gè)連接的參數(shù)。用于通信的FB標(biāo)準(zhǔn)功能塊，請(qǐng)參見(jiàn)附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 或參考下載中心文檔《A0284 使用西門(mén)子PLC集成的PN口實(shí)現(xiàn)S5 兼容通信使用入門(mén)》提供的例程。下載鏈接：80490650

從附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 中將把需要的程序塊拷貝到新建的項(xiàng)目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用戶(hù)通信參數(shù)
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65內(nèi)通信對(duì)象參數(shù)
> FC21， 被FB420調(diào)用
隨后，使用通信功能塊 FB65 "TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND" 和 FB64 "TRCV" 完成程序的編寫(xiě)。

4.1創(chuàng)建新項(xiàng)目

1、打開(kāi)STEP7，新建一個(gè)項(xiàng)目
2、在項(xiàng)目中插入一個(gè)SIMATIC 300的站
3、組態(tài)硬件，插入一個(gè)CPU317-2PN/DP的CPU，并為PN接口分配IP地址“192.168.0.3”，如圖14所示。同時(shí)，在CPU的“Cycle/Clock Memory”屬性頁(yè)中指定MB0為時(shí)鐘存儲(chǔ)器，在程序中可以使用M0.3（2Hz 的時(shí)鐘脈沖）去自動(dòng)激活發(fā)送任務(wù)，如圖15所示。

圖14為PN接口分配IP地址

 

圖15設(shè)置時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)

4.2編寫(xiě)通信程序

1、從樣例程序中拷貝通信所需的塊
從附件提供的sample_1 ( 50 KB ) 例程中把需要的FB420、FC21與UDT65程序塊拷貝到新創(chuàng)建的項(xiàng)目中，如圖16所示。

圖 16

2、生成數(shù)據(jù)塊
在程序中創(chuàng)建一個(gè)DB塊，塊號(hào)不限(本例為DB101)，在塊中建立變量DB_VAR，類(lèi)型為UDT65，如圖17所示。

圖17

3、生成并調(diào)用FB塊
首先生成一個(gè)FB塊(本例為FB400)，在FB400靜態(tài)變量區(qū)建立一個(gè)結(jié)構(gòu)“T_TSAP“，包含如下變量，并為變量分配初始值，如圖18所示。
1) LOC_RACK_SLOT （BYTE）= B#16#2 表示有兩個(gè)前導(dǎo)字符 0xE0 (CPU31x-2PN/DP 或者 CPU319-3PN/DP規(guī)定)和 0x02（CPU槽號(hào)）
2) LOC_TSAP（STRING14）= 本地用戶(hù)定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側(cè)設(shè)置保持一致)。
3) REM_RACK_SLOT（BYTE）= B#16#0 不使用兩個(gè)前導(dǎo)符。
4) REM_TSAP （STRING16）= 遠(yuǎn)程用戶(hù)定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側(cè)設(shè)置保持一致)。

圖18

然后在生成的FB400中調(diào)用FB420，如圖19所示。

圖19

其中參數(shù)的含義如下：
1）ID: 連接ID，與S7-1200里的設(shè)置保持一致
2）DEV_ID：用于本PLC型號(hào)（注意不是通信對(duì)方）
DEV_ID = B#16#1本PLC型號(hào)為 IM151-8 PN/DP CPU
DEV_ID = B#16#2本PLC型號(hào)為CPU31x-2PN/DP或IM154-8 CPU
DEV_ID = B#16#3本PLC型號(hào)為CPU319-3PN/DP
DEV_ID = B#16#5本PLC型號(hào)為CPU41x-3PN/DP
3）ACTIVE: 主動(dòng)或是被動(dòng)建立連接，通信雙方必須一個(gè)主動(dòng)，一個(gè)被動(dòng)，本例中S7-300側(cè)為被動(dòng)方。
4）T_TSAP: 靜態(tài)變量區(qū)的結(jié)構(gòu)變量，用于ISO ON TCP 通信的TSAP地址
5）IP_ADDR1 ... IP_ADDR4: 通信伙伴的IP地址，即S7-1200的IP地址192.168.0.2
6）CON_DB: 用UDT65生成的變量，即DB101

4、在OB1中調(diào)用發(fā)送和接收功能塊
在OB1中先調(diào)用FB400功能塊，為其指定背景數(shù)據(jù)塊DB400，如圖20所示。

圖20

然后再在OB1中依次調(diào)用通信功能塊FB65、FB64、FB63、FB66。其中發(fā)送和接收功能塊FB64、FB63的數(shù)據(jù)區(qū)都為DB3，建立DB3如圖21所示。關(guān)于塊的使用請(qǐng)參考STEP7的在線(xiàn)幫助或相關(guān)文檔說(shuō)明。

圖21

FB65 “TCON”，建立連接功能塊，如圖22所示。通過(guò)輸入?yún)?shù) "REQ"一個(gè)上升沿來(lái)建立連接。 “ID” 為連接ID，“CONNECT” 參數(shù)填寫(xiě)用 UDT65 生成的變量， 連接建立后會(huì)一直保持，直到調(diào)用FB66 "TDISCON" 斷開(kāi)連接、CPU停止或者斷電。其中CONNECT指定為通過(guò)UDT65生成的DB塊，即DB101， ID = 1。通過(guò)M8.0啟動(dòng)作業(yè)，執(zhí)行連接的建立。

圖22

FB64 “TRCV”，接收功能塊，如圖23所示。"TRECV" EN_R始終為T(mén)RUE， ID 填寫(xiě)連接ID，”DATA” 填寫(xiě)接收數(shù)據(jù)區(qū)，輸出參數(shù) "NDR" 用于表示新的數(shù)據(jù)已經(jīng)收到，輸出參數(shù) "LEN" 表示接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。本例中連接ID = 1。指定DB3作為接收數(shù)據(jù)塊，接收數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度為8，接收作業(yè)通過(guò)M8.1使能。

圖23

FB63 “TSEND”，發(fā)送功能塊，如圖24所示。連接ID = 1。指定DB3為發(fā)送數(shù)據(jù)塊，發(fā)送字節(jié)長(zhǎng)度為8，發(fā)送作業(yè)通過(guò)M0.3觸發(fā)。"TSEND" 發(fā)送請(qǐng)求依靠輸入?yún)?shù)"REQ"的上升沿來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果“BUSY”位為true時(shí)不要觸發(fā)"REQ"。輸出參數(shù) "DONE", "ERROR" 和 "STATUS" 用于評(píng)估工作的情況。

圖24

FB66 “TDISCON”，取消連接功能塊，如圖25所示。可以根據(jù)需要取消ID=W#16#1的連接，作業(yè)通過(guò)M8.2使能。

圖25

4.3下載程序
S7-300側(cè)的組態(tài)和編程都完成后，直接下載到S7-300 CPU中，并啟動(dòng)CPU的運(yùn)行。

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5 監(jiān)控通信結(jié)果
對(duì)S7-1200和S7-300都組態(tài)和編程后，下載所有組態(tài)及程序并搭建好網(wǎng)絡(luò)后，首先在在S7-1200中將M8.0置位為1，然后再在S7-300中將M8.0置位為1，兩個(gè)站的“TCON” 被激活，建立兩個(gè)站之間的ISO on TCP連接。
連接正常建立后，即可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。在S7-1200和S7-300站中將 ”TRCV” 功能塊的EN_R置位為1，使能接收，監(jiān)控通信結(jié)果如圖26所示。
通過(guò)監(jiān)控結(jié)果可以看到，S7-1200中發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)被發(fā)送到S7-300站的DB3中，同時(shí)，S7-300的DB3中接收到的數(shù)據(jù)又被發(fā)送到S7-1200的接收數(shù)據(jù)塊DB4中。

圖26 在線(xiàn)監(jiān)控通信結(jié)果

關(guān)鍵詞
ISO on TCP，S7-1200，S7-300 PN CPU，OPEN IE，以太網(wǎng)