西门子6ES7365-OBAO1-OAAO。西门子S7-300PLC，在全集成自动化(TIA) 的框架内，PROFINET代表以下对象的一致延续：PROFIBUS DP（广为接受的现场总线）和；工业以太网（单元级通信总线）。通过上述两种系统获得的经验已经并还在不断的集成到PROFINET中。PROFINET是PROFIBUS International（其前身是PROFIBUS用户协会）制定的基于以太网的自动化标准，定义了多厂商通信、自动化和工程模式。
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6ES7314-6EHO4-OABO
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6ES7340-1AHO2-OAEO
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6ES7351-1AHO2-OAEO
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西门子6ES7365-OBAO1-OAAO 西门子S7-300PLC 产品简介：
PROFINET 的目标是：
基于工业以太网的开放式自动化以太网标准。
尽管工业以太网和标准以太网组件可以一起使用，但工业以太网设备更加稳定可靠，因此更适合于工业环境（温度、干扰等）。
使用 TCP/IP 和 IT 标准
实时以太网自动化
无缝地集成现场总线系统
在 SIMATIC 中实现 PROFINET
我们已按以下方式实施了 PROFINET：
通过 PROFINET IO 在 SIMATIC 中实现现场设备之间的通信。
通过 PROFINET CBA（基于组件的自动化）在 SIMATIC 中
实现作为分布式系统中的组件运行的控制器之间的通信。
安装工程及网络组件以 SIMATIC NET 产品方式提供。
通过办公环境的既定 IT 标准（例如，SNMP = 简单网络管理协议，用于网络参数化和诊断）进行远程维护和网络诊断。
PROFINET CBA 使您可以基于立即可用的组件和部分解决方案来创建分布式自动化解决方案。 此概念通过广泛分布智能过程，满足了机械和系统工程领域中对更高模块化程度的要求。
基于组件的自动化使您可以在大型系统中将完整的工艺模块作为标准化组件操作。
您可以通过工程工具（根据设备制造商而有所不同）创建 PROFINET CBA 的模块化智能组件。由 SIMATIC 设备组成的组件通过 STEP 7 创建，并使用 SIMATIC iMAP 工具进行互连。
PROFINET IO 和 CBA 代表从两种不同的角度来对待“工业以太网”的自动化设备。
图片: 区分 PROFINET IO 和基于组件的自动化的特性
基于组件的自动化将整个设备分成了不同的功能。 分别对这些功能进行组态和编程。
PROFINET IO 提供的设备视图与 PROFIBUS 视图十分相似。 您可以继续组态和设定各个可编程控制器。
下图显示了 PROFINET IO 的新功能：
|
图中显示了 |
连接路径示例 |
|---|---|
|
公司网络和现场级的连接 |
从公司网络中的 PC，可以访问现场级的设备 示例：
|
|
自动化系统和现场级之间的连接 |
您还可以从现场级的编程设备访问工业以太网上的其它区域。 示例：
|
|
CPU IM 154-8 CPU ② 的 IO 控制器 |
此时，可以看到工业以太网上的 IO 控制器、智能设备和
|
|
CPU 319-3 PN/DP ① 用作 PROFINET 系统 2 的 IO 控制器，同时还是 |
此处，您会看到 CPU 是 IO 设备的 IO 控制器，同时又是 DP 从站的 DP 主站：
|
PROFINET 设备间周期性交换 IRT 数据时使用同步通信协议。 发送周期中预留带宽可用于 IRT IO 数据。
预留的带宽确保 IRT 数据在由其它应用程序引起的高网络负载（例如：TCP/IP 通信或附加实时通信）的情况下，依然可以按照预定的同步间隔传递。
采用 IRT 的 PROFINET 可以在以下两种选项下运行：
IRT 选项“高灵活性”
在系统规划和扩展方面提供最大程度的灵活性。
无需拓扑组态。
IRT 选项“高性能”
需要拓扑组态。
PROFINET 设备的功能。 如果 IO 控制器和 IO 设备支持该功能，则其它设备可以通过组态为 IO 设备的端口指定“动态伙伴端口”功能，因此在特定时间可通过该端口与所有这些互换 IO 设备通信。 只有动态设备可以物理连接到当前用于通信的动态端口。
装载存储器位于 SIMATIC MMC 卡上。 装载存储器与 SIMATIC MMC 卡的大小完全相同。 它用于存储代码块、数据块和系统数据（组态、连接、模块参数等）。 确认与执行无关的块单独存储在装载存储器中。 也可在 SIMATIC MMC 卡上存储项目的所有组态数据。
CPU 配有免维护保持性存储器，也就是说其运行不需要任何备用电池。 由于具有保持性，保持性存储器的内容即使在断电或重新启动（暖启动）时也能被保留。
装载存储器中的保持性数据
装载存储器中的程序始终具有保持性： 它存储在 SIMATIC MMC 卡上，在这里它得到保护免受电源故障或存储器复位的影响
系统存储器中的保持性数据
在您的组态(“CPU属性”的“保留”标签)中指定应保持存储器位、定时器和计数器的哪些部分，并指定在重启(热启动)时哪些应初始化为“0”。
诊断缓冲区、MPI 地址（和波特率）和运行时间计时器数据通常存储在 CPU 的保持性存储区。 MPI 地址和波特率的保持性可确保 CPU 即使在断电、存储器复位或通信参数丢失（例如由于取出 SIMATIC MMC 卡或删除通信参数）后仍可继续通信。
主存储器中的保持性数据
保持性 DB 中的内容在重启和电源开/关时始终保留。 可以根据主存储器允许的最大限制将保持性数据块上传到主存储器。
在 V2.0.12 和更高版本的 CPU 中，也支持非保持 DB。
在重新启动或电源开/关时，将使用非保持性 DB 的初始值从装载存储器中初始化非保持性 DB。 可以根据主存储器的最大限制来装载非保持性数据块和代码块。
请务必延长用户程序的周期时间，并留出一定的时间，原因为：
基于时间的中断处理
硬件中断处理
诊断和错误处理
处理同步循环中断
与编程设备 (PG)、操作员面板 (OP) 和通过连接的 CP（例如，以太网、PROFIBUS DP）的通信
测试和启动功能（例如，变量的状态/控制或块状态）
传送和删除块，压缩用户程序存储器
在用户程序中使用 SFC 82 到 SFC 84 对 MMC 卡进行写/读访问
通过集成 PROFINET 接口的 S7 通信
通过 PROFINET 接口进行的 PROFINET CBA 通信（系统装载、SFC 调用、在周期控制点更新）
通过 PROFINET 接口进行的 PROFINET IO 通信（系统装载）
在 CPU 的属性对话框中，激活“根据优先级的 OCM 通信”(prioritized OCM communication)
影响周期时间的因素
|
因素 |
注释 |
|---|---|
|
过程映像输出 (PIQ) 和过程映像输入 (PII) 的传送时间 |
... 请参见表格“计算过程映像典型传送时间的数据” |
|
用户程序的执行时间 |
... 根据不同指令的执行时间进行计算，请参见 S7-300 指令列表 |
|
周期控制点操作系统的执行时间 |
... 请参见表格“周期控制点的典型操作系统执行时间” |
|
由于通信负载而延长的周期时间 |
... 在 STEP 7 中将周期中允许的最大通信负载组态为百分值，请参见手册使用 STEP 7 编程(Programming with STEP 7)。 |
|
由于中断而出现在周期时间上的负载 |
中断请求总是停止用户程序的执行。 请参见表格“因嵌套中断引起典型周期时间延长”。 |
用来计算过程映象 (PI) 传送时间的数据。
|
常量 |
组件 |
CPU |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
312C |
313C |
313C-2 DP |
313C-2 PtP |
314C-2 PtP |
314C-2 DP |
314C-2 PN/DP |
||
|
K |
基本负载 |
170 μs |
150 μs |
150 μs |
150 μs |
|||
|
A |
机架 0 中的每个字节 |
35 μs |
35 μs |
35 μs |
||||
|
B |
机架 1 到 3 中的每个字节 |
- |
35 μs* |
35 μs* |
35 μs* |
|||
|
D |
集成 DP 接口的 DP 区域中的每个字 |
-- |
0.5 μs |
- |
- |
0.5 μs |
||
|
P |
集成 PROFINET 接口的 PROFINET 区域中的每个字 |
- |
- |
- |
0.5 μs |
|||
在一些自动化技术的应用中，常常要求显示毫秒为单位的总数值。"TimeToMillisec"功能块包含一个SCL程序，将输入的日，小时，分钟和秒换算为毫秒数值作为输出
如下例子给出了在OB "ChangeMillisec" 中调用 "TimeToMillisec"功能块，及DB块 "TimeToMs"的参数变量。
注意：
输入参数的最大值为：24天20小时31分钟23秒。如果输入值不在有效范围内，则输出参数的值为0。
下表给出了"TimeToMillisec"功能块输入和输出参数的数据类型和取值范围。
|
参数
|
Interface
|
数据类型
|
描述
|
取值范围 |
|---|---|---|---|---|
| days | Input | DInt | 输入的天数值 | 0, ..., 24 |
| hours | Input | DInt | 输入的小时数 | 0, ..., 23 |
| minutes | Input | DInt | 输入的分钟数 | 0, ..., 59 |
| seconds | Input | DInt | 输入的秒数 | 0, ..., 59 |
| milliSeconds | Output | DInt | 输出的毫秒数 | 0, ..., 2147483000 |
| timeFormat | Output | Time | 输出的时间值，TIME格式 | 0, ..., 24d20h31m23s |
可在S7-1200/S7-1500和S7-300中使用此库文件。主文件夹内包含两个子文件夹。每个子文件夹包含 "TimeToMillisec"功能块（德文和英文注释），全局DB "TimeToMs" 和OB "ChangeMillisec"。
在TIA Portal中，S7-300/S7-400的用户程序中的AG_SEND/AG_LSEND指令被移植到S7-1500时应注意哪些问题。 如果使用相同的连接号（ID）多次调用AG_SEND/AG_LSEND指令，移植将通过调用TSEND以及为每个TSEND分配不同的背景数据块来替换每一个AG_SEND/AG_LSEND指令。此时，必须为每个TSEND的背景数据块分配相同的连接号。 在OB1中，如果一个功能块（FB）被多次调用，而在该FB中，顺序调用了AG_SEND/AG_LSEND。该FB有一个输入参数是 关于连接号的（ID），该FB将该输入参数传递到AG_SEND/AG_LSEND指令中。而当OB1每次调用FB时，都带有不同的连接号（ID）。如果 在同一程序中多次调用AG_SEND/AG_LSEND指令时使用不同的连接号（ID），则移植时将通过调用带有背景数据的TSEND来替换每个带有不同 连接号（ID）的AG_SEND/AG_LSEND指令。为了保证通讯良好的工作，应该保证当前的TSE ......
如果使用相同的连接号（ID）多次调用AG_SEND/AG_LSEND指令，移植将通过调用TSEND以及为每个TSEND分配不同的背景数据块来替换每一个AG_SEND/AG_LSEND指令。此时，必须为每个TSEND的背景数据块分配相同的连接号。
在OB1中，如果一个功能块（FB）被多次调用，而在该FB中，顺序调用了AG_SEND/AG_LSEND。该FB有一个输入参数是 关于连接号的（ID），该FB将该输入参数传递到AG_SEND/AG_LSEND指令中。而当OB1每次调用FB时，都带有不同的连接号（ID）。如果 在同一程序中多次调用AG_SEND/AG_LSEND指令时使用不同的连接号（ID），则移植时将通过调用带有背景数据的TSEND来替换每个带有不同 连接号（ID）的AG_SEND/AG_LSEND指令。为了保证通讯良好的工作，应该保证当前的TSEND完成后再触发另外一个带有新连接号（ID） 的TSEND。直到通过 DONE, NDR 或 ERROR 参数标识出数据传输已完成并且该任务结束后，ID, LADDR, DATA 以及 LEN 等参数才能被修改，
如果使用S7-1200或S7-1500，则您将子文件夹"S7-1200/S7-1500" 的功能块拖放到项目文件加中。
数据块的初始值仅对于一个数据块的"离线"组态有意义。如果用户离线创建了一个新的数据块或者在离线组态的过程中在数据块里创建了一个新的变量，如果用户不做任何修改，新建的变量会使用系统默认值作为初始值，如果用户为此变量指定了其它数值作为初始值，数据块将会多占用相应变量长度的Load memory。在此后的操作中（数据块的上传及下载），只要数据块的结构，变量的数据类型没有发生改变，变量的初始值都没有实际作用，只起到变量类型定义的作用。
如果用户不给此新建的变量指定实际值，初始值会被用作变量的实际值。
用户可以给变量指定实际值，初始值可以与实际值不同。
问题2：数据块的实际值有什么作用？
回答：数据块中的每个变量都有自己的实际值，如果用户不自行指定，系统将使用初始值作为变量的实际值；如果用户自行指定变量的实际值，则变量的初始值与实际值可能不相同。
如果用户在data view 视图下，在菜单命令中执行Edit →initialize data block，数据块中所有变量的实际值都将被初始值覆盖（用户执行此操作需要格外谨慎，需要确认不再需要数据块中的实际值）。
问题3：数据块如何实现断电保持特性？
回答：为了断电保存数据，S7-300CPU中的Work memory划分为两部分，其中一部分类型为RAM（断电丢失），一部分为NVRAM（断电保持），如果数据块为断电保持，则此数据块需要占用具备断电保持特性的Work memory部分。当CPU 经历POWER ON→POWER OFF→ POWER ON或者RESTART过程后，数据块中的数据不会丢失。
注意：
当用户在S7-300CPU 项目中插入新的数据块时，系统默认其属性为断电保持。
数据块断电保持是work memory 的特性，与Load memory(MMC) 无关。
问题4：具备断电保持特性的数据块何时会丢失当前值？
回答：如下操作会导致数据块丢失当前值
• Memory RESET 操作（手动开关操作及STEP7 中菜单操作）
• CPU在没有MMC卡的情况下上电（实际是因为此情况导致了CPU执行Memory RESET操作）
• 插入损坏MMC卡/错误MMC卡的情况下上电（实际是因为此情况导致了CPU执行Memory RESET操作）
• CPU损坏
• 下载数据块，且离线数据块中的actual value 与当前数据块中的数值不同
注意：Memory RESET操作将删除标志位、S7 定时器和 S7 计数器地址区的值，而不管这些区域是否已定义为保持或非保持属性。对于停止/启动(STOP/RUN)操作模式或断电/上电(POWER OFF/ON )，如果标志位、S7 定时器和 S7 计数器地址区已定义为保持，则保持它们的数值；否则，这些区域的数值将丢失且被初始化为“0”。
问题5：如何使MMC卡中的数据块与Work memory中的数据块保持一致？
回答：当用户第一次将数据块下载到CPU 后，如果用户程序及用户监控/修改操作对数据块未进行过任何修改，则MMC卡中的数据块与Work memory中的数据块内容是一致的（这种情况在实际应用中很少出现）。
一般情况下，用户程序及用户的监控/修改操作都会影响数据块的当前值，此数值位于Work memory中，这样MMC卡中的数据块有可能与Work memory中的数据块内容不一致。对于不同的数据块属性，此情况会有所不同，可分为3种：
1. 勾选了Un-linked 选项的数据块
此数据块只存储于MMC卡，不存在与Work memory数据一致问题
2. 勾选了Non-Retain选项的数据块
由于此类数据块断电不保持，所以在每次断电后，Work memory中数据块当前值丢失；CPU再上电后，MMC卡中数据块被复制到Work memory中，两者将保持数据一致。
3. 未勾选Non-Retain选项的数据块
由于此类数据块断电保持，所以在每次断电后，Work memory中数据块当前值保持；CPU再上电后，MMC卡中数据块有可能与Work memory中数据不一致。
解决办法：
1. 需要Work memory中数据块作为保留值：请参考问题11的操作
2. 需要MMC卡中数据块作为保留值：执行RESET 操作
问题6：数据块的“Non-Retain”“Un-linked”属性对于数据块的内存占用有何影响？
回答： S7-300 CPU从版本V2.0.12开始，开始支持具备“Non-Retain”属性的数据块。S7-300 CPU中的Work memory划分为两部分，其中一部分类型为RAM（断电丢失），一部分为NVRAM（断电保持），有关 CPU 中可供保持数据块使用的主存储器空间信息，可参看手册“S7-300 CPU 31xC and CPU 31x, Technical Data”的第六章和第七章，条目 ID: 12996906。
数据块的属性对于数据块的内存占用影响情况请参考下表：
| 内存区域 | Load memory | Work memory |
Work memory （Retentive ） |
|
| 数据块属性 | ||||
| Non-Retain不勾选（系统默认） | 是 | 否 | 是 | |
| Non-Retain勾选 | 是 | 是 | 否 | |
| Un-linked | 是 | 否 | 否 | |
以CPU 315（6ES7-315-2EH13-0AB0, Firmware V2.6.7）为例，其Work memory 共256KB,其中可以断电保持的Work memory共128KB, 而Load memory 取决于所使用MMC的容量。用户可以下载的具备断电保持属性的数据块总量为128KB；如果用户还需要使用更多的数据块，可以新建数据块，并在其属性中勾选Non-Retain选项，则另外还可以下载128KB数据（如果考虑到用户程序还需要占用此部分的Work memory，所以实际使用中达不到此数值）；如果用户还需要使用更多的数据块，可以新建数据块，并在其属性中勾选Un-linked 选项，则此数据块只存储于MMC中，用户可以使用SFC83/84 对其进行读写。
问题7：用户下载数据块时，其过程是什么样的？
回答：以下列出了用户下载数据块时，3种常见过程
1. 数据块属性中勾选了Un-linked 选项
2. 数据块属性中未勾选Un-linked 选项，未勾选Non-Retain选项
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Download |
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3. 数据块属性中未勾选Un-linked 选项，勾选Non-Retain选项
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Download |
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问题8：用户使用STEP7监视/修改（monitor/modify）的数据块中的数值，位于什么存储区？
回答：用户使用STEP7监视（monitor）功能时，读到的数值来自于CPU的Work memory。用户使用STEP7修改（modify）功能时，修改的是位于CPU的Work memory中的数据块的数值。
注意：使用monitor/modify 无法修改MMC卡中的initial value及Actual value
注意：使用monitor/modify 无法监控Un-linked类型数据块
问题9：用户使用STEP7中Upload Station to PG操作时，数据块来自于什么存储区？
回答：当用户使用STEP7中Upload Station to PG操作时，数据块的Initial value来自于load memory中的Initial value；数据块的actual value来自于work memory中的actual value；
问题10：如何读出MMC中数据块的Actual value？
回答：有时候用户需要将实时运行数据按照特定规律归档，即使CPU损坏或者CPU复位操作也不会造成这些数据丢失，这些数据可以定期（或根据用户程序编制需求）通过SFC84存储到MMC 卡上（不推荐使用Copy RAM to ROM功能，此操作需要CPU停机）。当用户需要将这些数据时，就需要将这些数据块的Actual value读出。用户无法通过使用STEP7中Upload Station to PG操作实现此功能。为了实现此功能，用户可以通过两种方法实现：
1. 使用西门子专用读卡器，通过菜单命令File → memory card →open 打开MMC文件夹，将其中的数据块复制到另一个S7 Block 文件夹中，则此文件夹中的数据块中的Actual value是来自于MMC中数据块的Actual value。
2. 使用SFC83，通过程序将MMC中数据块的Actual value写至某个数据块中，上载此数据块，则此数据块中的Actual value与MMC中数据块的Actual value相同（注意：仅仅是数值相同）
故障安全自动化系统（F 系统）用于符合更严格的安全标准的设备。 F 系统用于控制过程和强制设备在停机后进入安全状态。 即，F 系统用于控制能使设备在突然停机时不会危害人员或环境的过程。
与 S7-300 模块系列的标准模块相比，故障安全信号模块在其内部双通道结构方面有所不同。 两个集成的处理器互相监视，自动测试 I/O 电路，并在检测到故障/错误时强制故障安全信号模块进入安全状态。 F-CPU 通过安全主导的 PROFIsafe 总线规约与故障安全信号模块进行通信。
可用的故障安全信号模块（简称： F-SM）：
列表: 故障安全信号模块的类型
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故障安全信号模块 |
具有冗余功能 |
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SM 326; DI 24 x DC 24V |
√ |
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SM 326; DI 8 x NAMUR |
√ |
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SM 326; DO 8 x DC 24V/2A PM |
- |
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SM 326; DO 10 x DC 24V/2A |
√ |
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SM 326; F-DO 10 x DC 24V/2A PP |
√ |
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SM 336; AI 6 x 13 Bit |
√ |
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SM 336; F‑AI 6 x 0/4 ... 20 mA HART |
√ |
下表列出了支持对故障安全信号模块进行操作的接口模块：
列表: 支持的接口模块
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接口模块 |
订货号 |
|---|---|
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IM 153-2 |
6ES7153-2AA02. 及更高（从产品版本 V05，固件版本 V1.1.0 起） |
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IM 153-2 FO |
6ES7153-2AB01. 及更高（从产品版本 V04，固件版本 V1.1.0 起） |
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IM 153-2/IM 153-2 FO |
6ES7153-2BA0./-2BB0. |
SM 336; F‑AI 6 x 0/4 ... 20 mA HART 可与以下接口模块一起使用：
列表: SM 336; F‑AI 6 x 0/4 ... 20 mA HART 支持的接口模块
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接口模块 |
订货号 |
|---|---|
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IM 153-2/IM 153-2 FO |
6ES7153-2BA0./-2BB0. |
SM326; F-DO 10 x DC24V/2A PP 在与以下接口模块一起使用时，才可用于故障安全智能从站间的通信（在 F 系统 S7 分布式安全中）：
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接口模块 |
订货号 |
|---|---|
|
IM 153-2 |
6ES7153-2BA02. （从固件版本 V5.0.13 起） |
S7-300 故障安全信号模块支持在以下系统中的应用：
除 SM 326; DO 8 x DC 24V/2A PM、SM 326; F-DO 10 x DC 24V/2A PP 和 SM 336; F‑AI 6 x 0/4 ... 20 mA HART 之外，可以在标准模式下按照更为严格的诊断要求操作所有的其它故障安全信号模块。 在标准模式下进行操作时，故障安全信号模块的响应与标准 S7-300 I/O 模块类似。
可以应用故障安全信号模块以便在安全模式下进行操作。 在 STEP 7 的 HW Config 中，可通过故障安全信号模块背板上的地址选择器开关来组态安全模式。 如果在信号模块上安全模式处于激活状态，则“SAFE”LED 灯将亮起。
在安全模式下，数字量输出模块使用参数设置“保留上一个有效值”时的操作
根据 EN54-2/-4 或 NFPA72，只能使用参数设置“保留上一个有效值”操作 SM 326; F-DO 10 x DC 24V/2A PP。 在 STEP 7 的 HW Config 中，可通过故障安全信号模块背板上的地址选择器开关来组态安全模式。 如果在信号模块上安全模式处于激活状态，则“SAFE”LED 灯将亮起。
如何避免S7-300/400系统扫描时间过长而导致CPU停机？
如果用户程序的执行时间超出硬件组态中所设定CPU的扫描周期监控时间，则CPU会因看门狗超时而停机，同时触发定时错误OB80，诊断信息如图1所示：
图1 诊断信息
S7-300/400 CPU的循环扫描时间（看门狗时间）默认为150ms（最大可修改为6000ms），用户程序的执行时间必须在设定的扫描周期监控时间范围内。最大扫描周期设置如图2所示：
图2 设置最大扫描周期时间
2. 如何查看S7-300/400系统扫描循环时间？
如果工程师需要了解程序的扫描周期，可通过如下两种方法查询。
方法一、将程序下载到PLC后，进行在线连接，查看CPU信息，如图3所示：
图3 查看CPU“扫描循环时间”
方法二、通过将OB1相应的临时变量传送到M区，即可读取CPU扫描循环时间，如图4、图5所示：
图4 临时变量传送到M区
图5 变量监控
3. 如何查看S7-300/400中一个子程序的大约执行时间？
使用S7-300/400 CPU时，如果工程师需要了解某个子程序的大约执行时间，可在该子程序前、后分别读取CPU系统时钟，然后使用时钟相减指令FC34进行编程计算，步骤如下：
1、设置PLC系统时钟，按图6所示的设置：
图6 置PLC系统时钟
2、创建一个块符号名为“time”的数据块（DB1），并创建如下变量，如图7所示：
图7 创建数据块
3、在需要测试的子程序的第一个网络和最后一个网络读取系统时钟，然后运用时钟相减指令FC34进行计算。
如下例程中测试了“FC1”子程序的执行时间，如图8所示：
图8 “子程序执行时间”例程
4、通过变量监控表查看该子程序的大约执行时间，如图9所示：
图9 子程序大约执行时间
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