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?？梢酝ㄟ^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	本站接收數(shù)據(jù)地址

表6 FB14參數(shù)說明  西門子原裝SM1231模擬量輸入模塊

 

圖14

 

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)
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	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	通信對(duì)方的數(shù)據(jù)接收地址
S7-300： SD_1 S7-400： SD_i (1 ≤ i ≤ 4)	IN_OUT	ANY	S7-300：M、D S7-400 I、Q、 M、D、T、C	本站發(fā)送數(shù)據(jù)地址

表7 FB15參數(shù)說明

 

同樣，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，調(diào)用FB14/FB15。將SIMATIC 315PN-2的MB140-MB149賦值B#16#06，在SIMATIC 315PN-1中，將FB14的“REQ”置上升沿信號(hào)，此時(shí)SIMATIC 315PN-1的MB150-MB159接收到B#16#06。如圖15所示。

圖15

將SIMATIC 315PN-1的MB140-MB149賦值B#16#08，在SIMATIC 315PN-2中，將FB14的“REQ”置上升沿信號(hào)，此時(shí)SIMATIC 315PN-2的MB150-MB159接收到B#16#08。如圖16所示。

圖16

將SIMATIC 315PN-1的MB170-MB179賦值B#16#07，將FB15的“REQ”置上升沿信號(hào)，此時(shí)SIMATIC 315PN-2的MB160-MB169接收到B#16#07。如圖17所示。

圖17

將SIMATIC 315PN-2的MB170-MB179賦值B#16#11，將FB15的“REQ”置上升沿信號(hào)，此時(shí)SIMATIC 315PN-1的MB160-MB169接收到B#16#11。如圖18所示。

圖18

4. 常見問題
? ®兩個(gè)S7-300PN CPU之間建立S7連接可有哪些通信方式？
答：可以有確認(rèn)連接、非確認(rèn)連接、單邊通信
? ®使用FB8/9時(shí)，數(shù)據(jù)已發(fā)送，程序塊沒有錯(cuò)誤顯示，但是沒收到任何數(shù)據(jù)？
答：發(fā)送區(qū)與接收緩沖區(qū)長(zhǎng)度不一致。
? ®使用FB12/13時(shí)，發(fā)送區(qū)與接收緩沖區(qū)長(zhǎng)度是否必須一致？
答：發(fā)送區(qū)的大小只要不超過接收緩沖區(qū)就可以。
? ®FB12發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度由哪個(gè)參數(shù)決定?
答：發(fā)送長(zhǎng)度由LEN決定。但發(fā)送數(shù)據(jù)的起始地址和最大長(zhǎng)度由SD_1決定。

引用聲明

1. “System software for S7-300/400 system- and standard functions”手冊(cè)   1214574

關(guān)鍵詞：
PN 接口，S7 通信，編程