S7-300和S7-400集成PN口的S7通信

1. S7通信简介
S7通信是S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET网络的一种优化的通信协议，主要用于S7300/400PLC之间的通信。SIMATIC S7- PN CPU包含一个集成的 PROFINET 接口，该接口除了具有 PROFINET I/O功能，还可以进行基于以太网的S7通信。SIMATIC S7- PN CPU支持无确认数据交换、确认数据交换和单边访问功能。功能块的调用如图1、图2所示。

块 S7-400	块 S7-300	描述	简要描述
SFB 8	FB 8	用于发送	无确认的快速数据交换，发送数据后无对方接收确认。
SFB 9	FB 9	用于接收
SFB 12	FB 12	用于发送	确认数据交换，发送数据后有对方接收确认。
SFB 13	FB 13	用于接收
SFB 14	FB 14	读数据	单边编程读访问。
SFB 15	FB 15	写数据	单边编程写访问。

表1

 

图1

 

图2

要通过西门子1500CPU模块1511C-1PN全新现货S7-PN CPU 的 集成PROFINET 接口实现S7 通信，需要在硬件组态中建立连接。

2. 硬件及网络组态
CPU采用两个315-2PN/DP，使用以太网进行通信。
在STEP7中创建一个新项目，项目名称为PN S7。插入两个S7-300站，在硬件组态中，分别插入CPU 315-2 PN/DP。如图3所示。

图3

新建以太网，打开“NetPro”设置网络参数，选中CPU，在连接列表中建立新的连接。如图4所示。

图4

然后双击该连接，设置连接属性。在“General”属性中块参数ID = 1，这个参数即是下面程序中的参数“ID”。在SIMATIC 315PN-1中激活“Establish an active connection”，作为Client端，SIMATIC 315PN-2作为Server 端。

3. 软件编程

3.1. 无确认数据交换
SFB/FB 8 "USEND" 向类型为“URCV”的远程伙伴SFB/FB发送数据。执行发送过程而不需要和SFB/FB伙伴进行协调。也就是说，在进行数据传送时不需要西门子1500CPU模块1511C-1PN全新现货伙伴SFB/FB进行确认。
S7-300：在REQ的上升沿处发送数据。在REQ的每个上升沿处传送参数R_ID、
ID和SD_1。在每个作业结束之后，可以给R_ID、ID和SD_1参数分配新数值。
S7-400：在控制输入REQ的上升沿处发送数据。通过参数SD_1到SD_4来指向要
发送的数据，但并非都需要用到所有四个发送参数。
然而，必须确保参数SD_1到SD_4/SD_1和RD_1到RD_4/RD_1 (在相应通讯伙
伴SFB/FB "URCV" 上)所定义的区域在以下几个方面保持一致：
• ®编号
• ®长度
• ®数据类型
参数R_ID必须在两个SFB中完全相同。如果传送成功完成，则通过状态参数DONE来表示，此时其逻辑数值为1。
SFB/FB 9 "URCV" 从类型为“USEND”的远程伙伴SFB/FB中异步接收数据，并
把接收到的数据复制到组态的接收区域内。
当程序块准备好接收数据时，EN_R输入处的逻辑值为1。可以通过EN_R=0来取
消一个已激活的作业。
S7-300：在EN_R的每个上升沿处应用参数R_ID、ID和RD_1。在每个作业结束
之后，可以给R_ID、ID和RD_1参数分配新数值。
S7-400：通过参数RD_1到RD_4来指向接收数据区。
必须确保参数RD_i/RD_1和SD_i/SD_1 (在相应通讯伙伴SFB/FB "USEND"
上)所定义的区域在以下几个方面保持一致：
•® 编号
• ®长度
• ®数据类型。
通过西门子1500CPU模块1511C-1PN全新现货NDR状态参数逻辑数值为1来指示已经成功完成复制处理过程。参数R_ID必须在两个SFB/FB上完全相同。
打开SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次调用FB8，FB9如图5、图6所示：

图5

 

程序中的参数说明见表2

参数	描述	数据类型	存储区	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿触发工作
ID	INPUT	WORD	M、D、常数	连接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常数	连接号，相同连接号的功能块互相对应发送/接收数据
DONE	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，发送完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，有故障发生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	状态代码
S7-300： SD_1 S7-400： SD_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	M、D、T、Z I、Q、M、D、T、C	发送数据区

 表2 FB8参数说明

 

图6

 

程序中的参数说明见表3

参数	参数	数据类型	存储区	描述
EN_R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常数	为1时，准备接收
ID	INPUT	WORD	M、D、常数	连接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常数	连接号，相同连接号的功能块互相对应发送/接收数据
NDR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，接收完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，有故障发生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	状态代码
S7-300： RD_1 S7-400： RD_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	M、D、T、Z I、Q、M、D、T、Z	接收数据区

 表3 FB9参数说明

同样，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，调用FB8/FB9。通信双方的“R_ID”均设为0。将SIMATIC 315PN-1的MB100-MB109赋值B#16#02，在SIMATIC 315PN-2中，将FB9的“EN_R”置1，然后在SIMATIC 315PN-1中，将西门子1500CPU模块1511C-1PN全新现货FB8中“REQ”设置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-2的MB110-MB119接收到B#16#02。如图7所示。

图7

同理，将SIMATIC 315PN-2 的MB100-MB109赋值为B#16#03，SIMATIC 315PN-1的MB110-MB119接收到B#16#03。如图8所示。

图8

3.2. 确认数据交换
SFB/FB 12 "BSEND" 向类型为“BRCV”的远程伙伴SFB/FB发送数据。通过这种
类型的数据传送，更多的数据可以在通讯伙伴之间传输，超过任何其它用于组态的
S7连接的通讯SFB/FB所能传输的数据量，通过集成PN口的S7-400和S7-300是65534字节。
要发送的数据区是分段的。各个分段单独发送给通讯伙伴。通讯伙伴在接收到最后
一个分段时对此分段进行确认，该过程与相应SFB/FB "BRCV" 的调用无关。在调用块之后，当在控制输入REQ上有上升沿时，发送作业被激活。发送用户存储区中的数据与处理用户程序是异步执行的。
由SD_1指定起始地址和要发送数据的最大长度。可以通过LEN来确定数据域的作业指定长度。在这种情况下，LEN替换SD_1的长度区域。参数R_ID必须在相应的两个SFB/FB上完全相同。如果在控制输入R处有上升沿，则当前数据传送将被取消。如果传送成功完成，则通过将状态参数DONE的数值设置为1来进行指示。如果状态参数DONE或ERROR的数值为1，则在前一个发送处理结束之前，不能处理新的发送作业。
SFB/FB 13 "BRCV" 接收来自类型为“BSEND”的远程伙伴SFB/FB的数据。在收
到每个数据段后，向伙伴SFB/FB发送一个确认帧，同时更新LEN参数。在块调用完毕，并且在控制输入EN_R数值为1之后，块准备接收数据。可以通过EN_R=0来取消一个已激活的作业。
由RD_1指定起始地址和接收区的最大长度。由LEN指示已接收数据域的长度。
从用户存储区中接收数据与处理用户程序是异步执行的。参数R_ID必须在相应的两个SFB/FB上完全相同。通过状态参数NDR的数值为1来指示所有数据段的无错接收。接收到的数据保持不变，直到通过西门子1500CPU模块1511C-1PN全新现货EN_R=1来重新调用SFB/FB 13为止。如果在数据的异步接收期间调用块，则将引发一个警告，该警告通过STATUS参数输出；如果当控制输入EN_R数值为0时进行调用，则接收将被终止，并且SFB/FB将返回到它的初始状态。
打开SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次调用FB12，FB13如图9、图10所示：

图9

 

程序中的参数说明见表4

参数	描述	数据类型	存储区	描述
REQ	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	上升沿触发工作
R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常数	复位，终止数据交换
ID	INPUT	WORD	M、D、常数	连接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常数	连接号，相同连接号的功能块互相对应发送/接收数据
DONE	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，发送完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，有故障发生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	状态代码
SD_1	IN_OUT	ANY	S7-300：M、DS7-400：I、Q、M、D、T、Z	发送数据区
LEN	IN_OUT	WORD	I、Q、M、D、L	发送数据的长度

表4 FB12参数说明

 

图10

 

程序中的参数说明见表5

参数	描述	数据类型	存储区	描述
EN_R	INPUT	BOOL	I、Q、M、D、L、常数	为1时，准备接收
ID	INPUT	WORD	M、D、常数	连接ID
R_ID	INPUT	DWORD	I、Q、M、D、L、常数	连接号，相同连接号的功能块互相对应发送/接收数据
NDR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，接收完成
ERROR	OUTPUT	BOOL	I、Q、M、D、L	为1时，有故障发生
STATUS	OUTPUT	WORD	I、Q、M、D、L	状态代码
RD_1	IN_OUT	ANY	S7-300：M、DS7-400：I、 Q、M、D、T、C	接收数据区
LEN	IN_OUT	WORD	I、Q、M、D、L	接收到的数据长度

表5 FB13参数说明

同样，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，调用FB12/FB13。通信双方的R_ID设为0，LEN设为10，将SIMATIC 315PN-1的MB120-MB129赋值B#16#04，在SIMATIC 315PN-2中，将FB13的“EN_R”置1，然后在SIMATIC 315PN-1中，将FB12中“REQ”设置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-2的MB130-MB139接收到B#16#04。如图11所示。

图11

同理，将SIMATIC 315PN-2 的MB120-MB129赋值为B#16#05，SIMATIC 315PN-1的MB130-MB139接收到B#16#05。如图12所示。

图12

3.3. 单边访问
可以通过SFB/FB 14 "GET"，从远程CPU中读取数据。
S7-300：在REQ的上升沿处读取数据。在REQ的每个上升沿处传送参数ID、ADDR_1和RD_1。在每个作业结束之后，可以分配新数值给ID、ADDR_1和RD_1参数。
S7-400：在控制输入REQ的上升沿处启动SFB。在此过程中，将要读取的区域的相关指针(ADDR_i)发送到伙伴CPU。远程伙伴返回此数据。在下一个SFB/FB调用处，已接收的数据被复制到组态的接收区(RD_i)中。必须要确保通过参数ADDR_i和RD_i定义的区域在长度和数据类型方面要相互匹配。
通过状态参数NDR数值为1来指示此作业已完成。只有在前一个作业已经完成之后，才能重新激活读作业。远程CPU可以处于RUN或STOP工作状态。如果正在读取数据时发生访问故障，或如果数据类型检查过程中出错，则出错和警告信息将通过ERROR和STATUS输出表示。
通过使用SFB/FB 15 "PUT"，可以将数据写入到远程CPU。
S7-300：在REQ的上升沿处发送数据。在REQ的每个上升沿处传送参数ID、ADDR_1和SD_1。在每个作业结束之后，可以给ID、ADDR_1和SD_1参数分配新数值。
S7-400：在控制输入REQ的上升沿处启动SFB。在此过程中，将指向要写入数据的区域(ADDR_i)的指针和数据(SD_i)发送到伙伴CPU。 远程伙伴将所需要的数据保存在随数据一起提供的地址下面，并返回一个执行确认。必须要确保通过参数ADDR_i和SD_i定义的区域在编号、长度和数据类型方面相互匹配。
如果没有产生任何错误，则在下一个SFB/FB调用时，通过状态参数DONE来指示，其数值为1。只有在最后一个作业完成之后，才能再次激活写作业。远程CPU可以处于RUN或STOP模式。如果正在写入数据时发生访问故障，或如果执行检查过程中出错，则出错和警告信息将通过ERROR和STATUS输出表示。
打开SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次调用FB14，FB15如图13、图14所示：