长沙玥励6ES7221-1BF32-0XB0西门子模块 PLC

长沙玥励   西门子   6ES7221-1BF32-0XB0   模块 PLC  

PROFINET 通信口

S7-1200 CPU 本体上集成了一个 PROFINET 通信口，支持以太网和基于 TCP/IP和UDP 的通信标准。这个PROFINET 物理接口是支持10/100Mb/s的 RJ45口，支持电缆交叉自适应，因此一个标准的或是交叉的以太网线都可以用于这个接口。使用这个通信口可以实现 S7-1200 CPU 与编程设备的通信，与HMI触摸屏的通信，以及与其它 CPU 之间的通信。

支持的协议和最大的连接资源

S7-1200 CPU 的PROFINET 通信口支持以下通信协议及服务

• TCP
• ISO on TCP ( RCF 1006 )
• UDP(V1.0 不支持） 
  
• S7 通信 
  注意：S7-1200 CPU 只支持S7 通信的服务器（Sever）端，（使用PORTAL V10.5软件）
  S7-1200 CPU 支持S7 通信的服务器与客户端，（使用 STEP7 V11软件）

硬件版本 V4.1 支持的协议和最大的连接资源：

S7-1200的连接资源

分配给每个类别的预留连接资源数为固定值；您无法更改这些值。 但可组态 6个"可用自由连接"以按照应用要求增加任意类别的连接数。

● 示例1: 1 个 PG 具有 3 个可用连接资源。 根据当前使用的 PG 功能，该 PG 实际可能使用其可用连接资源的 1、2 或 3。 在 S7-1200 中，始终保证至少有 1 个 PG，但不允许超过 1 个 PG。

在CPU属性>常规>连接资源显示:

HMI连接资源

● 示例2：HMI 具有 12 个可用连接资源。 根据您拥有的 HMI 类型或型号以及使用的 HMI 功能，每个 HMI 实际可能使用其可用连接资源中的 1 个、2 个或 3 个。 考虑到正在使用的可用连接资源数，可以同时使用 4 个以上的 HMI。 HMI 可利用其可用连接资源（每个 1 个，共 3 个）实现下列功能：

• 读取
• 写入
• 报警和诊断

以上示例共有5个HMI设备访问S7-1200,占用了S7-1200的12个HMI连接资源。

对于S7-1200 V4.1以上版本，有6个动态连接资源可以用于HMI连接。所以它们的最大HMI连接资源数可以达到18个。对于之前的版本只能用预留的HMI连接资源用于HMI访问。

HMI设备占S7-1200的HMI连接资源个数

• 基于 WinCC TIA Portal的组态：

注：“资源数（默认）”是当HMI与S7-1200在一个项目中组态HMI连接时，会占用S7-1200的组态的HMI连接个数。

如图：示例中HMI_2 为精智面板。

这个连接个数是这个HMI设备所能占用S7-1200的最大HMI连接个数，可以作为选型参考。

• 目前Smart pannel不支持S7-1200
• 可以访问S7-1200的HMI面板的其他信息

请参考：https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109475049

硬件版本 V3.0 支持的协议和最大的连接资源：

• 3个连接用于操作面板
• 1个连接用于编程设备（PG）与 CPU 的通信
• 8个连接用于Open IE ( TCP, ISO on TCP, UDP) 的编程通信，使用T-block 指令来实现
• 3个连接用于S7 通信的服务器端连接，可以实现与S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太网S7 通信
• 8个连接用于S7 通信的客户端连接，可以实现与S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太网S7 通信

连接数是固定不变的，不能自定义。

注意：建立被动的TCP 、ISO on TCP 和UDP的连接时，建议使用端口范围: 2000~5000。一些端口号和TSAP 号是受到限制不能被使用的。 下列端口号和TSAP号不能使用：

• ISO TSAP (passive): 01.00, 01.01, 02.00, 02.01, 03.00, 03.01
• TCP/UDP port (passive): 20, 21, 25, 80, 102, 135, 161, 34962 … 34964,53, 80, 162, 443, 520, 9001

硬件版本 V2.0~V2.2 支持的协议和最大的连接资源：

• 3个连接用于非 Comfort pannel触摸屏或2个连接用于Comfort pannel与 CPU 的通信
• 1个连接用于编程设备（PG）与 CPU 的通信
• 8个连接用于Open IE ( TCP, ISO on TCP, UDP) 的编程通信，使用T-block 指令来实现
• 3个连接用于S7 通信的服务器端连接，可以实现与S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太网S7 通信
• 8个连接用于S7 通信的客户端连接，可以实现与S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太网S7 通信

硬件版本 V1.0 S7-1200

• 3个连接用于非 Comfort pannel触摸屏或2个连接用于Comfort pannel与 CPU 的通信
• 1个连接用于编程设备（PG）与 CPU 的通信
• 8个连接用于Open IE ( TCP, ISO on TCP) 的编程通信，使用T-block 指令来实现
• 3个连接用于S7 通信的服务器端连接，可以实现与S7-200，S7-300以及 S7-400 的以太网S7 通信

物理网络连接

• S7-1200 CPU的PROFINET 口有两种网络连接方法：
  
  直接连接：当一个S7-1200 CPU与一个编程设备，或是HMI ，或是另一个PLC通信时，也就是说只有两个通信设备时，实现的是直接通信。直接连接不需要使用交换机，用网线直接连接两个设备即可，如图1. 所示。

   
  图1. 通信设备的直接连接
  

• 网络连接：当多个通信设备进行通信时，也就是说通信设备为两个以上时，实现的是网络连接，如图2. 所示。
  
  多个通信设备的网络连接需要使用以太网交换机来实现。可以使用导轨安装的西门子 CSM1277 的 4 口交换机连接其它 CPU 及 HMI 设备。CSM1277 交换机是即插即用的，使用前不用做任何设置。
  
  
  
  图2. 多个通信设备的网络连接（图：network connection）
  ① CSM1277 以太网交换机

PLC与PLC之间通信的过程

1. 实现两个CPU 之间通信的步骤
   
   ① 建立硬件通信物理连接：由于S7-1200 CPU 的PROFINET 物理接口支持交叉自适应功能，因此连接两个 CPU 既可以使用标准的以太网电缆也可以使用交叉的以太网线。两个CPU的连接可以直接连接，不需要使用交换机。
   ② 配置硬件设备：在 “Device View” 中配置硬件组态。
   ③ 配置永久IP 地址：为两个CPU 配置不同的永久IP 地址
   ④ 在网络连接中建立两个 CPU 的逻辑网络连接
   ⑤ 编程配置连接及发送、接收数据参数。在两个 CPU 里分别调用TSEND_C或TSEND、TRCV_C或TRCV 通信指令，并配置参数，使能双边通信。
   
   
2. 配置 CPU之间的逻辑网络连接
   
   配置完 CPU 的硬件后，在项目树 “Project tree”>“Devices & Networks” >“Networks view”视图下，创建两个设备的连接。
   要想创建PROFINET 的逻辑连接，用鼠标点中第一个 PLC 上的PROFINET通信口的绿色小方框，然后拖拽出一条线，到另外一个PLC 上的PROFINET通信口上，松开鼠标，连接就建立起来了，如图3. 所示。
   
   
   图3. 建立两个CPU之间的连接

S7-1200 CPU通过ETHERNET 与S7-1200 CPU 通信的方式

S7-1200 与 S7-1200 之间的以太网通信可以通过 TCP 或 ISO on TCP 协议来实现，使用的通信指令是在双方 CPU 调用 T-block (TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV) 指令来实现。通信方式为双边通信，因此 TSEND 和 TRCV 必须成对出现。

硬件和软件需求及所完成的通信任务

硬件：
① S7-1200 CPU
② PC （带以太网卡）
③ TP电缆(以太网电缆）

软件：
STEP7 V11 or Higher

所完成的通信任务：
① 将PLC_1 的通信数据区 DB3 块中的 100 个字节的数据发送到 PLC_2 的接收数据区 DB4 块中。
② 将PLC_2 的通信数据区 DB3 块中的 100 个字节的数据发送到 PLC_1 的接收数据区 DB4 块中。

通信的编程，连接参数及通信参数的配置

1. 打开 STEP7 v11 软件并新建项目

在 STEP7 v11的 “Portal View” 中选择 “Create new project” 创建一个新项目

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添加到机架上，命名为 PLC_1，如图1.所示。
同样方法再添加通信伙伴的S7-1200 CPU ，命名为 PLC_2。



图1. 添加新设备

为了编程方便，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。
时钟位我们主要使用 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. 系统位与时钟位

3. 为 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 192.168.0.1 ，子网掩码为255.255.255.0，如图3. 所示。


图3. 分配IP 地址

同样方法，在同一个项目里添加另一个新设备S7-1200 CPU 并为其分配 IP 地址为192.168.0.2

4. 创建 CPU之间的逻辑网络连接

在项目树 “Project tree”>“Devices & Networks” >“Networks view” 视图下，创建两个设备的连接。用鼠标点中 PLC_1 上的PROFINET通信口的绿色小方框，然后拖拽出一条线，到另外一个PLC_2 上的PROFINET通信口上，松开鼠标，连接就建立起来了，如图4.所示。


图4. 建立两个 CPU的逻辑连接 

在 PLC_1 中调用并配置“TCON”、“TSEND”、“TRCV” 通信指令

１．在 PLC_1 的 OB1 中调用“TCON” 通信指令

① 在第一个 CPU 中调用发送通信指令，进入 “Project tree” > “ PLC_1” > “Program blocks” > “OB1” 主程序中，从右侧窗口 “Instructions” > “Communications” > “OPEN User Communications”下调用 “TCON” 指令，创建连接，如图1.所示。



图1. 调用“TCON”通信指令

② 创建DB2 分配连接参数，见图2所示

图2. 创建连接数据块 DB2(Con_DB)

③ 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3.所示。

 

图3. 定义 TCON 连接参数 

连接参数说明：

2．定义 PLC_1 的“TSEND”发送通信块接口参数

①　调用 “TSEND” 在OB1内调用 发送100个字节数据到PLC2中 
进入 “Project tree” > “ PLC_1” > “Program blocks” > “OB1” 主程序中，从右侧窗口 “Instructions” > “Communications” > “OPEN User Communications”下调用 “TSEND” 指令，，如图4.所示。


图4. 调用 TSEND 

②　创建并定义PLC_1的发送数据区 DB 块。

通过“Project tree”>“PLC_1”>“Program blocks”>“Add new block”，选择“Data block” 创建 DB 块，选择绝对寻址，点击“OK”键，定义发送数据区为 100个字节的数组，如图4.及图5.所示。

图5. 创建发送数据区 DB 块

注意：对于双边编程通信的 CPU ，如果通信数据区使用 DB 块，既可以将 DB 块定义成符号寻址，也可以定义成绝对寻址。使用指针寻址方式，必须创建绝对寻址的 DB 块。

图6. 定义发送数据区为字节类型的数组 图 PLC1_TSENDC_DATA

③　定义 PLC_1 的“TSEND”发送通信块接口参数，如图7.所示。

图7. 定义 TSEND 接口参数

参数说明：
输入接口参数：

输出接口参数：

3．在 PLC_1 的OB1中调用接收指令T_CV 并配置基本参数

为了实现 PLC_1 接收来自 PLC_2 的数据，则在 PLC_1 中调用接收指令T_RCV 并配置基本参数。

①　创建并定义PLC_1的接收数据区 DB 块。

通过“Project tree”>“PLC_1”>“Program blocks”>“Add new block”，选择“Data block” 创建 DB 块，选择绝对寻址，点击“OK”键，定义发送数据区为 100个字节的数组，如图7.及图8.所示。

图8. 创建接收数据区 DB 块

注意：对于双边编程通信的 CPU ，如果通信数据区使用 DB 块，既可以将 DB 块定义成符号寻址，也可以定义成绝对寻址。使用指针寻址方式，必须创建绝对寻址的 DB 块。

图9. 定义接收数据区为字节类型的数组

②　调用 “TRCV” 在OB1内调用 
进入 “Project tree” > “ PLC_1” > “Program blocks” > “OB1” 主程序中，从右侧窗口 “Instructions” > “Communications” > “OPEN User Communications”下调用 “TRCV” 指令，配置接口参数，，如图10.所示。


图10. 调用 TRCV 指令并配置接口参数

参数说明：
输入接口参数：

输出接口参数：

注意：LEN设置为 65535 可以接收变长数据。