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S7-1200與S7-300 CPU 集成 PN 口的ISO on TCP通信
1 概述
S7-1200 與 S7-300 之間的以太網通信方式比較多，可以采用ISO on TCP、TCP和 S7 的方式進行通信。在S7-1200 CPU 中采用ISO on TCP和TCP這兩種協議進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，而是使用西門子提供的OPEN IE 的方式來實現。
本文主要介紹了如何實現在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、配置及編程等內容。具體的實現方法有多種，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實現，也可以使用Open Communication Wizard工具（OPEN IE向導）的方式來建立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側通過功能塊編程的方式來實現。
關于S7-1200和S7-300 OPEN IE通信的文檔可以登錄西門子自動化與驅動集團的下載中心。
| 文檔編號 | 中文標題 |
| A0426 | 西門子 S7-1200 PLC 技術參考Version 1.5 |
| A0416 | S7-1200與S7-300 的以太網TCP 及ISO on TCP通信 |
| A0421 | 如何實現兩個S7-1200 CPU之間的以太網通信 |
| A0415 | 通過S7協議實現S7-1200 與S7-300的通信 |
| A0414 | S7-1200基本以太網通信使用指南 |
| A0284 | 使用西門子PLC集成的PN口實現S5 兼容通信使用入門 |
| A0345 | 使用 Open Communication Wizard 建立開放式 ISO on TCP 通信 |
| A0346 | 使用 Open Communication Wizard 建立開放式 UDP 通信 |
| A0347 | 使用 Open Communication Wizard 建立開放式 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
2.1硬件設備
實驗的硬件設備：
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（帶以太網卡）
4、SCALANCE X216交換機，S7-1200、S7-300和PC通過交換機互連起來
5、TP以太網電纜
2.2 軟件環境
1、STEP7 Basic V10.5 SP2
2、STEP7 V5.4 SP5
3、通信所需的功能塊，
2.3 所要完成的通信任務
本例中所要完成的通信任務定義為：
1、 將S7-1200的發送數據塊DB3里的8個字節數據發送到S7-300的DB3中。
2、 將S7-300 DB3里接收到的8個字節數據再發送到S7-1200的接收數據塊DB4中。
3 S7-1200 CPU的組態編程
3.1創建新項目
1、打開STEP 7 Basic 軟件并新建項目
在STEP 7 Basic 的 “Portal View”中選擇“Create new project”創建一個新項目，項目名稱為“GS_ISO”。
2、添加硬件并命名PLC
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（6ES7 212-1BD30-0XB0）添加到機架上，設備名為 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，將系統位定義在MB1，時鐘位定義在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之間切換的一個位，可以使用它去自動激活發送任務。
圖2 系統和時鐘存儲器
3、為 S7-1200 CPU的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 192.168.0.2 ，子網掩碼為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調用并配置通信指令
1、在 PLC_1 的 OB1 中調用 “TCON”通信指令
進入“Project tree > PLC_1 > Program blocks > OB1” 主程序中，從右側窗口 “Instructions > Extended Instructions > Communications” 下調用 “TCON” 指令，并選擇 “Single Instance” 生成背景 DB塊，如圖4所示。
圖4 調用TCON指令
2、定義PLC_1 的 “TCON” 連接參數
PLC_1 的 TCON 指令的連接參數需要在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > Connection parameter”中設置，如圖5所示。
連接參數說明：
End point | ：選擇通信伙伴，這里選擇“unspecified” |
Address | ：通信伙伴S7-300站的IP地址“192.168.0.3” |
Connection type | ：選擇通信協議為ISO on TCP |
Connection ID | ：連接的地址 ID 號，這個 ID 號在后面的編程里會用到 |
Connection data | ：創建連接時，系統會自動生成本地的連接 DB 塊，所有的連 接數據都會存在這個 DB 塊中。 |
| ：選擇本地 PLC_1作為主動連接，S7-300 CPU作為被動連接 |
Address details | ：設定 TSAP 地址這里本地設置成“PLC_1”， TSAP ID自動為“50.4C.43.5F.31”，伙伴方設置成不設置TSAP(ASCII)，設置TSAP ID 為“E0.02.50.4C.43.5F.31”。 |
圖5 “TCON” 指令的連接參數
3、分配 “TCON” 的塊參數
在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > block parameter”中設置，可以根據需要自己為“TCON” 塊相應的輸入輸出參數。好參數的塊，如圖6所示。其中M8.0作為啟動連接的觸發位，連接ID = 1與連接參數里面的設置相同。
圖6 “TCON” 的塊參數
4、在 PLC_1 的 OB1 中調用 “TSEND” 發送通信指令
首先創建一個發送數據塊，通過 “Project tree > PLC_1 > Program blocks > Add new block”，選擇 “Data block” 創建 DB 塊，選擇尋址，點擊“OK”鍵，如圖7所示。
圖7 創建一個發送數據塊DB3
打開創建的發送數據塊，在數據塊中定義發送數據區為 8個字節的數組，如圖8所示。
圖8 創建發送數據區
然后在OB1 中調用“TSEND”發送通信指令，并為“TSEND”參數。使用M0.3（ 2Hz 的時鐘脈沖）上升沿激活發送任務，發送數據區為P# DB3.DBX0.0 BYTE 8，連接 ID = 1與連接參數里面的設置相同，發送長度LEN=8。分配好參數的“TSEND”塊如圖9所示。
圖9 調用“TSEND”發送通信塊
5、在 PLC_1 的 OB1 中調用“TRCV”接收通信指令
同樣，先創建一個接收數據塊DB4 ，如圖10所示。“TRCV”接收通信指令的調用方法與“TSEND” 發送通信指令的調用方法相同，M8.1作為接收指令的使能位，如圖11所示。
圖10創建接收數據區
圖11 調用“TRCV”接收通信塊
6、在 PLC_1 的 OB1 中調用 “TDISCON”通信指令
zui后，為了斷開通信鏈接，我們需要調用“TDISCON”通信指令，如圖12所示。
圖12 調用“TDISCON”通信塊
3.3下載程序
至此，S7-1200側的組態和編程都已經完成，可以在項目編譯無錯誤后，直接下載到S7-1200 CPU中，并啟動CPU的運行。
4 S7-300 CPU的組態編程
S7-300帶PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通過該集成以太網接口組態ISO on TCP通信時，只能使用開放式通信的功能塊，這些的功能塊可以在STEP7 “ 通訊塊”的 “標準庫 ”中找到，如圖13所示。
圖13 S7-300 CPU通信指令庫
庫中提供了下列通信功能塊：
´> FB 65 "TCON"，用于建立連接，連接時需要UDT65來提供參數
> FB 66 "TDISCON"，用于終止連接
> FB 63 "TSEND"，用于發送數據到S7站點、S5站點、PC站或者第三方設備
> FB 64 "TRCV" 用于從S7站點、S5站點、PC站或者第三方設備接收數據
要通過CPU 的 集成PN 接口實現開放的ISO on TCP通信，不能在Netpro網絡組態中直接建立連接，必須通過程序每個連接的參數。用于通信的FB標準功能塊，請參見附件提供的例程
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目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用戶通信參數
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65內通信對象參數
> FC21， 被FB420調用
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。
4.1創建新項目
1、打開STEP7，新建一個項目
2、在項目中插入一個SIMATIC 300的站
3、組態硬件，插入一個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，在CPU的“Cycle/Clock Memory”屬性頁中MB0為時鐘存儲器，在程序中可以使用M0.3（2Hz 的時鐘脈沖）去自動激活發送任務，如圖15所示。
圖14為PN接口分配IP地址
圖15設置時鐘存儲器字節
4.2編寫通信程序
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程序塊拷貝到新創建的項目中，如圖16所示。
圖 16
2、生成數據塊
在程序中創建一個DB塊，塊號不限(本例為DB101)，在塊中建立變量DB_VAR，類型為UDT65，如圖17所示。
圖17
3、生成并調用FB塊
首成一個FB塊(本例為FB400)，在FB400靜態變量區建立一個結構“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 表示有兩個前導字符 0xE0 (CPU31x-2PN/DP 或者 CPU319-3PN/DP規定)和 0x02（CPU槽號）
2) LOC_TSAP（STRING14）= 本地用戶定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側設置保持*)。
3) REM_RACK_SLOT（BYTE）= B#16#0 不使用兩個前導符。
4) REM_TSAP （STRING16）= 遠程用戶定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側設置保持*)。
圖18
然后在生成的FB400中調用FB420，如圖19所示。
圖19
其中參數的含義如下：
1）ID: 連接ID，與S7-1200里的設置保持*
2）DEV_ID：用于本PLC型號（注意不是通信對方）
DEV_ID = B#16#1本PLC型號為 IM151-8 PN/DP CPU
DEV_ID = B#16#2本PLC型號為CPU31x-2PN/DP或IM154-8 CPU
DEV_ID = B#16#3本PLC型號為CPU319-3PN/DP
DEV_ID = B#16#5本PLC型號為CPU41x-3PN/DP
3）ACTIVE: 主動或是被動建立連接，通信雙方必須一個主動，一個被動，本例中S7-300側為被動方。
4）T_TSAP: 靜態變量區的結構變量，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中調用發送和接收功能塊
在OB1中先調用FB400功能塊，為其背景數據塊DB400，如圖20所示。
圖20
然后再在OB1中依次調用通信功能塊FB65、FB64、FB63、FB66。其中發送和接收功能塊FB64、FB63的數據區都為DB3，建立DB3如圖21所示。關于塊的使用請參考STEP7的在線幫助或相關文檔說明。
圖21
FB65 “TCON”，建立連接功能塊，如圖22所示。通過輸入參數 "REQ"一個上升沿來建立連接。 “ID” 為連接ID，“CONNECT” 參數填寫用 UDT65 生成的變量， 連接建立后會一直保持，直到調用FB66 "TDISCON" 斷開連接、CPU停止或者斷電。其中CONNECT為通過UDT65生成的DB塊，即DB101， ID = 1。通過M8.0啟動作業，執行連接的建立。
圖22
FB64 “TRCV”，接收功能塊，如圖23所示。"TRECV" EN_R始終為TRUE， ID 填寫連接ID，”DATA” 填寫接收數據區，輸出參數 "NDR" 用于表示新的數據已經收到，輸出參數 "LEN" 表示接收的數據長度。本例中連接ID = 1。DB3作為接收數據塊，接收數據的字節長度為8，接收作業通過M8.1使能。
圖23
FB63 “TSEND”，發送功能塊，如圖24所示。連接ID = 1。DB3為發送數據塊，發送字節長度為8，發送作業通過M0.3觸發。"TSEND" 發送請求依靠輸入參數"REQ"的上升沿來實現，如果“BUSY”位為true時不要觸發"REQ"。輸出參數 "DONE", "ERROR" 和 "STATUS" 用于評估的情況。
圖24
FB66 “TDISCON”，取消連接功能塊，如圖25所示。可以根據需要取消ID=W#16#1的連接，作業通過M8.2使能。
圖25
4.3下載程序
S7-300側的組態和編程都完成后，直接下載到S7-300 CPU中，并啟動CPU的運行。
5 監控通信結果
對S7-1200和S7-300都組態和編程后，下載所有組態及程序并搭建好網絡后，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1，兩個站的“TCON” 被激活，建立兩個站之間的ISO on TCP連接。
連接正常建立后，即可以進行數據的交換。在S7-1200和S7-300站中將 ”TRCV” 功能塊的EN_R置位為1，使能接收，監控通信結果如圖26所示。
通過監控結果可以看到，S7-1200中發送數據塊DB3的8個字節數據被發送到S7-300站的DB3中，同時，S7-300的DB3中接收到的數據又被發送到S7-1200的接收數據塊DB4中。
圖26 在線監控通信結果
關鍵詞
ISO on TCP，S7-1200，S7-300 PN CPU，OPEN IE，以太網
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價格行情 西門子s7-300plc*處理單元CPU供應商價格 西門子s7-300plc模塊代理 *處理器模塊參數性能 西門子s7-300plc模塊型號參數
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