1. S7通信簡(jiǎn)介
S7通信是S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET網(wǎng)絡(luò)的一種優(yōu)化的通信協(xié)議，主要用于S7300/400PLC之間的通信。SIMATIC S7- PN CPU包含一個(gè)集成的 PROFINET 接口，該接口除了具有 PROFINET I/O功能，還可以進(jìn)行基于以太網(wǎng)的S7通信。SIMATIC S7- PN CPU支持無確認(rèn)數(shù)據(jù)交換、確認(rèn)數(shù)據(jù)交換和單邊訪問功能。功能塊的調(diào)用如圖1、圖2所示。

塊 S7-400	塊 S7-300	描述	簡(jiǎn)要描述
SFB 8	FB 8	用于發(fā)送	無確認(rèn)的快速數(shù)據(jù)交換，發(fā)送數(shù)據(jù)后無對(duì)方接收確認(rèn)。
SFB 9	FB 9	用于接收
SFB 12	FB 12	用于發(fā)送	確認(rèn)數(shù)據(jù)交換，發(fā)送數(shù)據(jù)后有對(duì)方接收確認(rèn)。
SFB 13	FB 13	用于接收
SFB 14	FB 14	讀數(shù)據(jù)	單邊編程讀訪問。
SFB 15	FB 15	寫數(shù)據(jù)	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(shí)現(xiàn)S7 通信，需要在硬件組態(tài)中建立連接。

2. 硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)
CPU采用兩個(gè)315-2PN/DP，使用以太網(wǎng)進(jìn)行通信。
在STEP7中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為PN S7。插入兩個(gè)S7-300站，在硬件組態(tài)中，分別插入CPU 315-2 PN/DP。如圖3所示。

圖3

新建以太網(wǎng)，打開“NetPro”設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，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(shè)置連接屬性。在“General”屬性中塊參數(shù)ID = 1，這個(gè)參數(shù)即是下面程序中的參數(shù)“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(rèn)數(shù)據(jù)交換
SFB/FB 8 "USEND" 向類型為“URCV”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB發(fā)送數(shù)據(jù)。執(zhí)行發(fā)送過程而不需要和SFB/FB伙伴進(jìn)行協(xié)調(diào)。也就是說，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)不需要伙伴SFB/FB進(jìn)行確認(rèn)。
S7-300：在REQ的上升沿處發(fā)送數(shù)據(jù)。在REQ的每個(gè)上升沿處傳送參數(shù)R_ID、
ID和SD_1。在每個(gè)作業(yè)結(jié)束之后，可以給R_ID、ID和SD_1參數(shù)分配新數(shù)值。
S7-400：在控制輸入REQ的上升沿處發(fā)送數(shù)據(jù)。通過參數(shù)SD_1到SD_4來指向要
發(fā)送的數(shù)據(jù)，但并非都需要用到所有四個(gè)發(fā)送參數(shù)。
然而，必須確保參數(shù)SD_1到SD_4/SD_1和RD_1到RD_4/RD_1 (在相應(yīng)通訊伙
伴SFB/FB "URCV" 上)所定義的區(qū)域在以下幾個(gè)方面保持一致：
? ®編號(hào)
? ®長(zhǎng)度
? ®數(shù)據(jù)類型
參數(shù)R_ID必須在兩個(gè)SFB中完全相同。如果傳送成功完成，則通過狀態(tài)參數(shù)DONE來表示，此時(shí)其邏輯數(shù)值為1。
SFB/FB 9 "URCV" 從類型為“USEND”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB中異步接收數(shù)據(jù)，并
把接收到的數(shù)據(jù)復(fù)制到組態(tài)的接收區(qū)域內(nèi)。
當(dāng)程序塊準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)時(shí)，EN_R輸入處的邏輯值為1?？梢酝ㄟ^EN_R=0來取
消一個(gè)已激活的作業(yè)。
S7-300：在EN_R的每個(gè)上升沿處應(yīng)用參數(shù)R_ID、ID和RD_1。在每個(gè)作業(yè)結(jié)束
之后，可以給R_ID、ID和RD_1參數(shù)分配新數(shù)值。
S7-400：通過參數(shù)RD_1到RD_4來指向接收數(shù)據(jù)區(qū)。
必須確保參數(shù)RD_i/RD_1和SD_i/SD_1 (在相應(yīng)通訊伙伴SFB/FB "USEND"
上)所定義的區(qū)域在以下幾個(gè)方面保持一致：
?® 編號(hào)
? ®長(zhǎng)度
? ®數(shù)據(jù)類型。
通過NDR狀態(tài)參數(shù)邏輯數(shù)值為1來指示已經(jīng)成功完成復(fù)制處理過程。參數(shù)R_ID必須在兩個(gè)SFB/FB上完全相同。
打開SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次調(diào)用FB8，F(xiàn)B9如圖5、圖6所示：

圖5

 

程序中的參數(shù)說明見表2

參數(shù)	描述	數(shù)據(jù)類型	存儲(chǔ)區(qū)	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿觸發(fā)工作
ID	INPUT	WORD	M、D、常數(shù)	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數(shù)	連接號(hào)，相同連接號(hào)的功能塊互相對(duì)應(yīng)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)
DONE	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，發(fā)送完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，有故障發(fā)生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態(tài)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(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)

 表2 FB8參數(shù)說明

 

圖6

 

程序中的參數(shù)說明見表3

參數(shù)	參數(shù)	數(shù)據(jù)類型	存儲(chǔ)區(qū)	描述
EN_R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常數(shù)	為1時(shí)，準(zhǔn)備接收
ID	INPUT	WORD	M、D、常數(shù)	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數(shù)	連接號(hào)，相同連接號(hào)的功能塊互相對(duì)應(yīng)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)
NDR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，接收完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，有故障發(fā)生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態(tài)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(shù)據(jù)區(qū)

 表3 FB9參數(shù)說明

同樣，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，調(diào)用FB8/FB9。通信雙方的“R_ID”均設(shè)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(shè)置上升沿信號(hào)，此時(shí)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(rèn)數(shù)據(jù)交換
SFB/FB 12 "BSEND" 向類型為“BRCV”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB發(fā)送數(shù)據(jù)。通過這種
類型的數(shù)據(jù)傳送，更多的數(shù)據(jù)可以在通訊伙伴之間傳輸，超過任何其它用于組態(tài)的
S7連接的通訊SFB/FB所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通過集成PN口的S7-400和S7-300是65534字節(jié)。
要發(fā)送的數(shù)據(jù)區(qū)是分段的。各個(gè)分段單獨(dú)發(fā)送給通訊伙伴。通訊伙伴在接收到最后
一個(gè)分段時(shí)對(duì)此分段進(jìn)行確認(rèn)，該過程與相應(yīng)SFB/FB "BRCV" 的調(diào)用無關(guān)。在調(diào)用塊之后，當(dāng)在控制輸入REQ上有上升沿時(shí)，發(fā)送作業(yè)被激活。發(fā)送用戶存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)與處理用戶程序是異步執(zhí)行的。
由SD_1指定起始地址和要發(fā)送數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度。可以通過LEN來確定數(shù)據(jù)域的作業(yè)指定長(zhǎng)度。在這種情況下，LEN替換SD_1的長(zhǎng)度區(qū)域。參數(shù)R_ID必須在相應(yīng)的兩個(gè)SFB/FB上完全相同。如果在控制輸入R處有上升沿，則當(dāng)前數(shù)據(jù)傳送將被取消。如果傳送成功完成，則通過將狀態(tài)參數(shù)DONE的數(shù)值設(shè)置為1來進(jìn)行指示。如果狀態(tài)參數(shù)DONE或ERROR的數(shù)值為1，則在前一個(gè)發(fā)送處理結(jié)束之前，不能處理新的發(fā)送作業(yè)。
SFB/FB 13 "BRCV" 接收來自類型為“BSEND”的遠(yuǎn)程伙伴SFB/FB的數(shù)據(jù)。在收
到每個(gè)數(shù)據(jù)段后，向伙伴SFB/FB發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀，同時(shí)更新LEN參數(shù)。在塊調(diào)用完畢，并且在控制輸入EN_R數(shù)值為1之后，塊準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^EN_R=0來取消一個(gè)已激活的作業(yè)。
由RD_1指定起始地址和接收區(qū)的最大長(zhǎng)度。由LEN指示已接收數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度。
從用戶存儲(chǔ)區(qū)中接收數(shù)據(jù)與處理用戶程序是異步執(zhí)行的。參數(shù)R_ID必須在相應(yīng)的兩個(gè)SFB/FB上完全相同。通過狀態(tài)參數(shù)NDR的數(shù)值為1來指示所有數(shù)據(jù)段的無錯(cuò)接收。接收到的數(shù)據(jù)保持不變，直到通過EN_R=1來重新調(diào)用SFB/FB 13為止。如果在數(shù)據(jù)的異步接收期間調(diào)用塊，則將引發(fā)一個(gè)警告，該警告通過STATUS參數(shù)輸出；如果當(dāng)控制輸入EN_R數(shù)值為0時(shí)進(jìn)行調(diào)用，則接收將被終止，并且SFB/FB將返回到它的初始狀態(tài)。
打開SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次調(diào)用FB12，F(xiàn)B13如圖9、圖10所示：

圖9

 

程序中的參數(shù)說明見表4

參數(shù)	描述	數(shù)據(jù)類型	存儲(chǔ)區(qū)	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿觸發(fā)工作
R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常數(shù)	復(fù)位，終止數(shù)據(jù)交換
ID	INPUT	WORD	M、D、常數(shù)	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數(shù)	連接號(hào)，相同連接號(hào)的功能塊互相對(duì)應(yīng)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)
DONE	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，發(fā)送完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，有故障發(fā)生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態(tài)代碼
SD_1	IN_OUT	ANY	S7-300：M、DS7-400：I、Q、M、D、T、Z	發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)
LEN	IN_OUT	WORD	I、Q、M、D、L	發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度

表4 FB12參數(shù)說明

 

圖10

 

程序中的參數(shù)說明見表5

參數(shù)	描述	數(shù)據(jù)類型	存儲(chǔ)區(qū)	描述
EN_R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常數(shù)	為1時(shí)，準(zhǔn)備接收
ID	INPUT	WORD	M、D、常數(shù)	連接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常數(shù)	連接號(hào)，相同連接號(hào)的功能塊互相對(duì)應(yīng)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)
NDR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，接收完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	為1時(shí)，有故障發(fā)生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	狀態(tài)代碼
RD_1	IN_OUT	ANY	S7-300：M、DS7-400：I、 Q、M、D、T、C	接收數(shù)據(jù)區(qū)
LEN	IN_OUT	WORD	I、Q、M、D、L	接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

表5 FB13參數(shù)說明

同樣，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，調(diào)用FB12/FB13。通信雙方的R_ID設(shè)為0，LEN設(shè)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(shè)置上升沿信號(hào)，此時(shí)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(yuǎn)程CPU中讀取數(shù)據(jù)。
S7-300：在REQ的上升沿處讀取數(shù)據(jù)。在REQ的每個(gè)上升沿處傳送參數(shù)ID、ADDR_1和RD_1。在每個(gè)作業(yè)結(jié)束之后，可以分配新數(shù)值給ID、ADDR_1和RD_1參數(shù)。
S7-400：在控制輸入REQ的上升沿處啟動(dòng)SFB。在此過程中，將要讀取的區(qū)域的相關(guān)指針(ADDR_i)發(fā)送到伙伴CPU。遠(yuǎn)程伙伴返回此數(shù)據(jù)。在下一個(gè)SFB/FB調(diào)用處，已接收的數(shù)據(jù)被復(fù)制到組態(tài)的接收區(qū)(RD_i)中。必須要確保通過參數(shù)ADDR_i和RD_i定義的區(qū)域在長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)類型方面要相互匹配。
通過中國(guó)地區(qū)的6SN1123-1AA00-0EA2西門子伺服電源模塊正品現(xiàn)貨狀態(tài)參數(shù)NDR數(shù)值為1來指示此作業(yè)已完成。只有在前一個(gè)作業(yè)已經(jīng)完成之后，才能重新激活讀作業(yè)。遠(yuǎn)程CPU可以處于RUN或STOP工作狀態(tài)。如果正在讀取數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生訪問故障，或如果數(shù)據(jù)類型檢查過程中出錯(cuò)，則出錯(cuò)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(shù)據(jù)寫入到遠(yuǎn)程CPU。
S7-300：在REQ的上升沿處發(fā)送數(shù)據(jù)。在REQ的每個(gè)上升沿處傳送參數(shù)ID、ADDR_1和SD_1。在每個(gè)作業(yè)結(jié)束之后，可以給ID、ADDR_1和SD_1參數(shù)分配新數(shù)值。
S7-400：在控制輸入REQ的上升沿處啟動(dòng)SFB。在此過程中，將指向要寫入數(shù)據(jù)的區(qū)域(ADDR_i)的指針和數(shù)據(jù)(SD_i)發(fā)送到伙伴CPU。 遠(yuǎn)程伙伴將所需要的數(shù)據(jù)保存在隨數(shù)據(jù)一起提供的地址下面，并返回一個(gè)執(zhí)行確認(rèn)。必須要確保通過參數(shù)ADDR_i和SD_i定義的區(qū)域在編號(hào)、長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)類型方面相互匹配。
如果沒有產(chǎn)生任何錯(cuò)誤，則在下一個(gè)SFB/FB調(diào)用時(shí)，通過狀態(tài)參數(shù)DONE來指示，其數(shù)值為1。只有在最后一個(gè)作業(yè)完成之后，才能再次激活寫作業(yè)。遠(yuǎn)程CPU可以處于RUN或STOP模式。如果正在寫入數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生訪問故障，或如果執(zhí)行檢查過程中出錯(cuò)，則出錯(cuò)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(diào)用FB14，F(xiàn)B15如圖13、圖14所示：

圖13

 

參數(shù)	描述	數(shù)據(jù)類型	存儲(chǔ)區(qū)	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿觸發(fā)調(diào)用功能塊
ID	INPUT	WORD	M、D、常數(shù)	地址參數(shù)ID
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	接收到新數(shù)據(jù)
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(duì)方的數(shù)據(jù)地址中讀取數(shù)據(jù)
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