西门子CPU312

6ES7312-1AE14-0AB0 SIMATIC S7-300,CPU 312 带有MPI接口,集成24 V DC 电源,32 K 工作存储区,必须有MMC卡

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1 概述
S7-1200 与 S7-300 之间的以太网通信方式比较多，西门子CPU312可以采用ISO on TCP、TCP和 S7 的方式进行通信。在S7-1200 CPU 中采用ISO on TCP和TCP这两种协议进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 ) 指令编程。S7-300 CPU一侧如果使用的是CPU集成的PN接口，连接不在STEP7的NetPro中建立连接，而是使用西门子提供的OPEN IE 的方式来实现。
本文主要介绍了如何实现在S7-1200 和S7-300 CPU集成PN口之间的ISO on TCP通信，包括通信的基本步骤、配置及编程等内容。具体的实现方法有多种，比如在S7-1200中可以使用不带连接的通信指令（TCON, TDISCON, TSEN, TRCV），也可以使用带连接的通信指令（TSEND_C, TRCV_C）；在S7-300中可以采用功能块编程的方式来实现，也可以使用Open Communication Wizard工具（OPEN IE向导）的方式来建立OPEN IE的通信。
为了方便理解，本文在S7-1200中使用不带连接的通信指令TCON, TDISCON, TSEN, TRCV，在S7-300侧通过功能块编程的方式来实现。
关于S7-1200和S7-300 OPEN IE通信的文档可以登录西门子自动化与驱动集团的下载中心，，根据如表1提供的文档编号搜索并下载相关文档。

表1 下载中心文档列表

2 软硬件及所要完成的通信任务

2.1硬件设备

实验的硬件设备：
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机（带以太网卡）
4、SCALANCE X216交换机，S7-1200、S7-300和PC通过交换机互连起来
5、TP以太网电缆

2.2 软件环境

1、STEP7 Basic V10.5 SP2
2、STEP7 V5.4 SP5
3、通信所需的功能块，请参见附件提供的例程 ”Sample_1 ( 50 KB ) ” 或参考下载中心文档：《A0284 使用西门子PLC集成的PN口实现S5 兼容通信使用入门》提供的程序。

2.3 所要完成的通信任务
本例中所要完成的通信任务定义为：
1、 将S7-1200的发送数据块DB3里的8个字节数据发送到S7-300的DB3中。
2、 将S7-300 DB3里接收到的8个字节数据再发送到S7-1200的接收数据块DB4中。

3 S7-1200 CPU的组态编程

3.1创建新项目

1、打开STEP 7 Basic 软件并新建项目
在STEP 7 Basic 的 “Portal View”中选择“Create new project”创建一个新项目，项目名称为“GS_ISO”。

2、添加硬件并命名PLC
然后进入 “Project view”，在“Project tree” 下双击 “Add new device”，在对话框中选择所使用的S7-1200 CPU（6ES7 212-1BD30-0XB0）添加到机架上，设备名为 PLC_1，如图1所示。

图1 添加新的PLC站

为了编程方便，我们使用 CPU 属性中定义的时钟位，定义方法如下：
在“Project tree> PLC_1 > Device configuration” 中，选中 CPU ，然后在下面的属性窗口中，“Properties > System and clock memory” 下，将系统位定义在MB1，时钟位定义在MB0，如图2所示。程序中我们主要使用 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 系统和时钟存储器

3、为 S7-1200 CPU的PROFINET 通信口分配以太网地址
在 “Device View”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 “Ethernet addresses”下分配IP 地址为 192.168.0.2 ，子网掩码为255.255.255.0，如图3所示。

图3为 S7-1200 CPU的PROFINET 接口分配IP地址

3.2调用并配置通信指令

1、在 PLC_1 的 OB1 中调用 “TCON”通信指令
进入“Project tree > PLC_1 > Program blocks > OB1” 主程序中，从右侧窗口 “Instructions > Extended Instructions > Communications” 下调用 “TCON” 指令，并选择 “Single Instance” 生成背景 DB块，如图4所示。

图4 调用TCON指令

2、定义PLC_1 的 “TCON” 连接参数
PLC_1 的 TCON 指令的连接参数需要在指令下方的属性窗口“Properties > Configuration > Connection parameter”中设置，如图5所示。

连接参数说明：

图5 “TCON” 指令的连接参数

3、分配 “TCON” 的块参数
在指令下方的属性窗口“Properties > Configuration > block parameter”中设置，可以根据需要自己为“TCON” 块相应的输入输出参数。好参数的块，如图6所示。其中M8.0作为启动连接的触发位，连接ID = 1与连接参数里面的设置相同。

图6 “TCON” 的块参数

4、在 PLC_1 的 OB1 中调用 “TSEND” 发送通信指令
首先创建一个发送数据块，通过 “Project tree > PLC_1 > Program blocks > Add new block”，选择 “Data block” 创建 DB 块，选择寻址，点击“OK”键，如图7所示。

图7 创建一个发送数据块DB3

打开创建的发送数据块，在数据块中定义发送数据区为 8个字节的数组，如图8所示。

图8 创建发送数据区

然后在OB1 中调用“TSEND”发送通信指令，并为“TSEND”参数。使用M0.3（ 2Hz 的时钟脉冲）上升沿激活发送任务，发送数据区为P# DB3.DBX0.0 BYTE 8，连接 ID = 1与连接参数里面的设置相同，发送长度LEN=8。分配好参数的“TSEND”块如图9所示。

图9 调用“TSEND”发送通信块

5、在 PLC_1 的 OB1 中调用“TRCV”接收通信指令
同样，先创建一个接收数据块DB4 ，如图10所示。“TRCV”接收通信指令的调用方法与“TSEND” 发送通信指令的调用方法相同，M8.1作为接收指令的使能位，如图11所示。

图10创建接收数据区

图11 调用“TRCV”接收通信块

6、在 PLC_1 的 OB1 中调用 “TDISCON”通信指令
zui后，为了断开通信链接，我们需要调用“TDISCON”通信指令，如图12所示。

图12 调用“TDISCON”通信块

3.3下载程序
至此，S7-1200侧的组态和编程都已经完成，可以在项目编译无错误后，直接下载到S7-1200 CPU中，并启动CPU的运行。

4 S7-300 CPU的组态编程
带PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通过该集成以太网接口组态ISO on TCP通信时，只能使用开放式通信的功能块，这些的功能块可以在STEP7 “ 通讯块”的 “标准库 ”中找到，如图13所示。

图13 S7-300 CPU通信指令库

库中提供了下列通信功能块：
´> FB 65 "TCON"，用于建立连接，连接时需要UDT65来提供参数
> FB 66 "TDISCON"，用于终止连接
> FB 63 "TSEND"，用于发送数据到S7站点、S5站点、PC站或者第三方设备
> FB 64 "TRCV" 用于从S7站点、S5站点、PC站或者第三方设备接收数据

要通过CPU 的 集成PN 接口实现开放的ISO on TCP通信，不能在Netpro网络组态中直接建立连接，必须通过程序每个连接的参数。用于通信的FB标准功能块，请参见附件提供的例程 ”( 50 KB ) ” 或参考下载中心文档《A0284 使用西门子PLC集成的PN口实现S5 兼容通信使用入门》提供的例程。下载链接：

从附件提供的例程 ”( 50 KB ) ” 中将把需要的程序块拷贝到新建的项目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用户通信参数
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65内通信对象参数
> FC21， 被FB420调用
随后，使用通信功能块 FB65 "TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND" 和 FB64 "TRCV" 完成程序的编写。

4.1创建新项目

1、打开STEP7，新建一个项目
2、在项目中插入一个SIMATIC 300的站
3、组态硬件，插入一个CPU317-2PN/DP的CPU，并为PN接口分配IP地址“192.168.0.3”，如图14所示。同时，在CPU的“Cycle/Clock Memory”属性页中MB0为时钟存储器，在程序中可以使用M0.3（2Hz 的时钟脉冲）去自动激活发送任务，如图15所示。

图14为PN接口分配IP地址

图15设置时钟存储器字节

4.2编写通信程序

1、从样例程序中拷贝通信所需的块
从附件提供的sample_1 ( 50 KB ) 例程中把需要的FB420、FC21与UDT65程序块拷贝到新创建的项目中，如图16所示。

图 16

2、生成数据块
在程序中创建一个DB块，块号不限(本例为DB101)，在块中建立变量DB_VAR，类型为UDT65，如图17所示。

图17

3、生成并调用FB块
首成一个FB块(本例为FB400)，在FB400静态变量区建立一个结构“T_TSAP“，包含如下变量，并为变量分配初始值，如图18所示。
1) LOC_RACK_SLOT （BYTE）= B#16#2 表示有两个前导字符 0xE0 (CPU31x-2PN/DP 或者 CPU319-3PN/DP规定)和 0x02（CPU槽号）
2) LOC_TSAP（STRING14）= 本地用户定义的ASCII字符'PLC_1' (注意要与S7-1200侧设置保持*)。
3) REM_RACK_SLOT（BYTE）= B#16#0 不使用两个前导符。
4) REM_TSAP （STRING16）= 远程用户定义的ASCII字符'PLC_1' (注意要与S7-1200侧设置保持*)。

图18

然后在生成的FB400中调用FB420，如图19所示。

图19

其中参数的含义如下：
1）ID: 连接ID，与S7-1200里的设置保持*
2）DEV_ID：用于本PLC型号（注意不是通信对方）
DEV_ID = B#16#1本PLC型号为 IM151-8 PN/DP CPU
DEV_ID = B#16#2本PLC型号为CPU31x-2PN/DP或IM154-8 CPU
DEV_ID = B#16#3本PLC型号为CPU319-3PN/DP
DEV_ID = B#16#5本PLC型号为CPU41x-3PN/DP
3）ACTIVE: 主动或是被动建立连接，通信双方必须一个主动，一个被动，本例中S7-300侧为被动方。
4）T_TSAP: 静态变量区的结构变量，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生成的变量，即DB101

4、在OB1中调用发送和接收功能块
在OB1中先调用FB400功能块，为其背景数据块DB400，如图20所示。

图20

然后再在OB1中依次调用通信功能块FB65、FB64、FB63、FB66。其中发送和接收功能块FB64、FB63的数据区都为DB3，建立DB3如图21所示。关于块的使用请参考STEP7的在线帮助或相关文档说明。

图21

FB65 “TCON”，建立连接功能块，如图22所示。通过输入参数 "REQ"一个上升沿来建立连接。 “ID” 为连接ID，“CONNECT” 参数填写用 UDT65 生成的变量， 连接建立后会一直保持，直到调用FB66 "TDISCON" 断开连接、CPU停止或者断电。其中CONNECT为通过UDT65生成的DB块，即DB101， ID = 1。通过M8.0启动作业，执行连接的建立。

图22

FB64 “TRCV”，接收功能块，如图23所示。"TRECV" EN_R始终为TRUE， ID 填写连接ID，”DATA” 填写接收数据区，输出参数 "NDR" 用于表示新的数据已经收到，输出参数 "LEN" 表示接收的数据长度。本例中连接ID = 1。DB3作为接收数据块，接收数据的字节长度为8，接收作业通过M8.1使能。

图23

FB63 “TSEND”，发送功能块，如图24所示。连接ID = 1。DB3为发送数据块，发送字节长度为8，发送作业通过M0.3触发。"TSEND" 发送请求依靠输入参数"REQ"的上升沿来实现，如果“BUSY”位为true时不要触发"REQ"。输出参数 "DONE", "ERROR" 和 "STATUS" 用于评估工作的情况。

图24

FB66 “TDISCON”，取消连接功能块，如图25所示。可以根据需要取消ID=W#16#1的连接，作业通过M8.2使能。

图25

4.3下载程序
S7-300侧的组态和编程都完成后，直接下载到S7-300 CPU中，并启动CPU的运行。

5 监控通信结果
对S7-1200和S7-300都组态和编程后，下载所有组态及程序并搭建好网络后，首先在在S7-1200中将M8.0置位为1，然后再在S7-300中将M8.0置位为1，两个站的“TCON” 被激活，建立两个站之间的ISO on TCP连接。
连接正常建立后，即可以进行数据的交换。在S7-1200和S7-300站中将 ”TRCV” 功能块的EN_R置位为1，使能接收，监控通信结果如图26所示。
通过监控结果可以看到，S7-1200中发送数据块DB3的8个字节数据被发送到S7-300站的DB3中，同时，S7-300的DB3中接收到的数据又被发送到S7-1200的接收数据块DB4中。

图26 在线监控通信结果

1．概述
通过以太网可以实现S7-1200与S7-300连接通信。S7-300可以使用带集成口CPU或通信处理器（CP343-1）连接到工业以太网上，它们都提供S7 通信的功能，既可作为客户机，也可以作为服务器，所拥有的连接资源可参见相关产品手册；S7-1200 集成以太网接口，提供S7 通信的功能，只能作为服务器，可以同时建立3 个通信连接。

下面会用一个实例来描述S7-300 如何与S7-1200建立通信连接。

192.168.0.8 192.168.0.18

192.168.0.100

图1： 实例网络拓扑图

S7 1200 与 S7-300 通过 S7通信的基本原理如下图所示：

图2：S7-300与S7-1200 通信原理

2．硬件需求
• S7-1214C AC/DC/RLY
• CPU 319-3 PN/DP
• SCALANCE X204-2
• PG/PC

3．软件需求
• S7-1200编程软件 STEP 7 Basic V10.5
• S7-300 编程软件 STEP 7 V5.4 + SP4

4．组态

4. 1 S7-1200 配置
• 使用STEP 7 Basic 创建项目“comS7300”;

图3： 创建项目

• 添加S7-1200 设备 CPU1214C，设置IP 地址192.168.0.18;

图4： 添加S7-1200设备

4. 2 S7-1200 PLC 编程
• 在Program blocks 下，添加程序块（DB1,DB2,DB3）,其中DB1和DB3为符号DB（选择 Symbolic access only）,DB2为地址DB(不选择 Symbolic access only) , S7 通信只支持地址DB 寻址通信；

图5： 创建地址DB2

• 打开全局DB2，输入2个数组类型数据，每个数组有16 个元素；

图6： 在DB2中添加数据

• 创建两个监视表格(监视表格_1, 监视表格_2) 用来观察DB2的实时状态；
• 将程序下载到PLC CPU1214C 中。

4. 3 S7-300 配置
使用STEP 7 创建 SIMATIC 300 Station。

• 在硬件组态中添加CPU 319-3 PN/DP，设置IP地址 192.168.0.8;

图7： 硬件组态

• 在网络组态中（NetPro）中创建S7连接，首先在打开的NetPro中点击 SIMATIC 300 (1) 机架的“CPU 319-3PN/DP”处；

图8： 在NetPro中选择相应的机架

• 创建连接一个与“Unspecified”的S7 连接，点击“OK”;

图9： 添加S7连接

• 在相应的输入通信伙伴的IP地址192.168.0.18,点击“Address Details…”;

图10：输入通信伙伴IP地址 ；

• 在Address Details　对话框中，将通信伙伴的槽号改为１，确认其TSAP 为03.01,点击“OK”，之后，可以将所建立硬件组态和网络连接编译并下载到PLC 中。

图11：设置通信伙伴机架和槽号 ；

4. 4 S7-300 PLC 编程
• 在STEP 7 Blocks 中创建写数据DB1 ( put data)和读数据DB3 (get data)数据块；

图12： DB1和DB2；

• 打开主程序OB1，分别在Network1和Network2中添加指令FB14 GET和 FB15 PUT，并为其添加背景数据块DB14和DB15 ；

图13： 选择单边通信指令；

注意:
在选择指令时，要根据使用的产品来确定。如果采用CPU集成的以太网接口建立S7 通信，要采用左侧的指令；如果采用CP 以太网卡建立S7通信，要采用右侧的指令。

图14：在OB1中调用FB14 ；

图15：在OB1中调用FB15 ；

• 创建变量表VAT_1监视写数据操作(PUT)；

图16：变量表VAT_1 ；

• 创建变量表VAT_2监视读数据操作(GET)；

图17：变量表VAT_２ ；

5．调试 S7-1200 与S7-300 PLC 通信
• 从S7-300 程序中可知，在M1.0 从0变为1时，读取S7-1200的数据DB2.DBB0~DB2.DBB15 到S7-300 DB3.DBB0~ DB3.DBB15中；

图18：S7-300调用GET函数读取S7-1200数据

• 从S7-300 程序中可知，在M5.0 从0变为1时，将S7-300的数据DB1.DBB0~ DB1.DBB15 写入S7-1200 的DB2.DBB16~DB2.DBB31中；

图19：S7-300调用PUT函数写入S7-1200数据

6．总结
在使用S7-300与S7-1200 建立S7 通信时，所能建立的zui大连接数和通信任务是与S7-300产品的型号相关，如：CPU319-3 PN/DP ,zui大可组态的连接数为16，可建立zui大通信任务为32（也就是可调用的通信指令的背景数据的总数）,每个作业的用户数据zui大值与所使用的块类型和通信伙伴有关，PUT 为212 个字节，GET为222个字节。