集成自动化解决方案全集成自动化 (TIA) 博途 (TIA Portal) 模块 010-070 两个 SIMATIC S7-1200 之间的通信 第 1 页, 共 39 页
SIMATIC S7-1200 AC/DC/RELAY 6er "TIA Portal" 订货号 :6ES7214-1BE30-4AB3 SIMATIC S7-1200 DC/DC/DC 6er "TIA Portal" 订货号 :6ES7214-1AE30-4AB3 SIMATIC S7-SW for Training STEP 7 BASIC V11 Upgrade (for S7-1200) 6er "TIA Portal" 订货号 :6ES7822-0AA01-4YE0 第 2 页, 共 39 页
页码 1. 前言... 4 2. SIMATIC S7-1200 编程简介... 6 2.1 自动化系统 SIMATIC S7-1200... 6 2.2 编程软件 STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11)... 6 2.3 SIMATIC NET Switch CSM 1277... 7 3. 使用计数器和多实例的输送机控制... 8 3.1 任务... 8 4. 在输送机控制项目中的进行硬件配置... 9 4.1 加载示例项目并重新存储... 9 4.2 添加第二个 CPU... 13 4.3 连接控制器... 15 4.4 将硬件配置加载至 CPU... 16 5. 程序块的编程... 21 5.1 发送块 TSEND_C... 21 5.2 Controller_Conveyor 的控制程序... 24 5.3 接收块 TRCV_C... 30 5.4 controller_data 的控制程序... 35 第 3 页, 共 39 页
1. 前言 就内容而言, 模块 010-070 是培训单元 PLC 编程基础 的一部分, 它介绍了两个 SIMATIC S7-1200 控制器之间的通信 PLC 编程基础知识模块 010, 模块 020 PLC 编程的附加功能模块 030 仿真 SIMIT 模块 150 更多编程语言模块 040 PROFIBUS PROFINET 模块 060 模块 070 AS 接口模块 050 安全系统模块 080 传感器技术模块 110 过程可视化 (HMI) 模块 090 驱动器模块 100 通过对模块 010-070 的学习, 读者可以掌握如何对两个 SIMATIC S7-1200 控制器之间的 ISO on TCP 通信连接进行配置, 以及如何通过通信块 TSEND_C 和 TRCV_C 来编程实现控制程序中的数据交换 先决条件 为了成功完成模块 010-070 的培训, 用户需要具备以下知识 : 如何操作 Windows 借助 TIA Portal 进行 PLC 编程的基础知识 ( 例如, 模块 010-010 使用 TIA Portal V11 进行 SIMATIC S7-1200 启动 编程 ) SIMATIC S7-1200 的块 ( 例如, 模块 010-020 SIMATIC S7-1200 的块类型 ) SIMATIC S7-1200 的定时器和计数器块 ( 例如, 模块 010-030 SIMATIC S7-1200 的多实例 ) 第 4 页, 共 39 页
所需的硬件和软件 1 PC Pentium 4,1.7 GHz 1 (XP) 2 (Vista) GB RAM, 可用硬盘存储空间约 2 GB 操作系统 :Windows XP(Home SP3 Professional SP3)/Windows Vista(Home Premium SP1 Business SP1 Ultimate SP1) 2 STEP7 Basic V11 SP2( 全集成自动化 (TIA) Portal V11) 软件 3 PC CPU 1214C 和面板之间的以太网连接 4 PLC 1 SIMATIC S7-1200; 例如, 配备有 Switch CSM 1277 的 CPU 1214C 输入端必须连接至面板 5 PLC 2 SIMATIC S7-1200; 例如, 配备有 Switch CSM 1277 的 CPU 1214C 输入端必须连接至面板 1 PC 2 STEP7 Professional V11 (TIA Portal) 3 以太网连接 4 配备有 CPU 1214C 和 Switch CSM 1277 的 S7-1200 5 配备有 CPU 1214C 和 Switch CSM 1277 的 S7-1200 第 5 页, 共 39 页
2. SIMATIC S7-1200 编程简介 2.1 自动化系统 SIMATIC S7-1200 自动化系统 SIMATIC S7-1200 是一种模块化的小型控制器系统, 适于中低端应用 因系统设计使用多种模块化方式, 因而能够更好地适应各种自动化任务 S7 控制器包含一个电源 一个 CPU 以及接收数字信号和模拟信号的输入 / 输出模块 如果需要, 可为一些特殊任务 ( 如步进电机控制 ) 增加通信处理器和功能模块 可编程逻辑控制器 (PLC) 使用 S7 程序监视和控制机器或过程 ;IO 模块在 S7 程序中通过输入地址 (%I) 进行轮询, 并通过输出地址 (%Q) 进行寻址 系统采用 STEP 7 软件进行编程 2.2 编程软件 STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) 软件是下列自动化系统的编程工具 - SIMATIC S7-1200 - SIMATIC S7-300 - SIMATIC S7-400 - SIMATIC WinAC 借助 STEP 7 Professional V11, 可使用下列功能实现工厂的自动化 : - 对硬件进行组态和参数化 - 定义通信 - 编程 - 采用操作 / 诊断功能进行测试 调试和维修 - 文档 - 利用集成的 WinCC Basic 为 SIMATIC 基本型面板实现可视化显示效果 - 利用附加的 WinCC 软件包, 可以为 PC 和其它面板创建可视化显示提供解决方案 在线帮助中对上述所有功能进行了详细描述 第 6 页, 共 39 页
2.3 SIMATIC NET Switch CSM 1277 系统描述 CSM 1277 配备有 4 个 RJ45 插口式连接器, 用于连接终端设备或者不同的网络段. TP 接口被设计成具有 MDI-X 分配 ( 介质相关接口自动跨接 ) 功能的 RJ45 插口式网络组件连接器 如果接收电缆对连接错误 (RD+ 和 RD- 接反 ), 便会自动调整极性 MDI/MDIX 自动跨接功能具有综合布线的优点, 不需要用到外部交叉的以太网电缆 这将防止由于发送线和接收线意外接反而出现故障 这大大简化了用户的安装工作 CSM 1277 是一种即插即用设备, 无需进行设置即可启动 CSM 1277 的显示 电源显示 L ( 绿色 LED) 电源状态通过绿色 LED 来显示 状态 LED 为绿色 LED 不亮 描述电源接通电源未接通, 或输入电压过低 端口状态通过 P1 至 P4 ( 绿色 LED) 显示接口的状态通过 4 个绿色 LED 来表明 这些 LED 位于上盖板的下方 请参考图 4-4 状态 描述 端口 1 至端口 4 的 LED 点亮 已通过端口连接至工业以太网 (LINK 状态 ) 端口 1 至端口 4 的 LED 闪烁 端口正通过工业以太网进行发送 / 接收 端口 1 至端口 4 的 LED 交替显示闪烁和变亮 处于上电过程中的测试阶段 第 7 页, 共 39 页
3. 使用计数器和多实例的输送机控制 在下面的示例中, 我们将使用计数器和多实例对输送机控制进行扩展, 以实现两个 S7-1200 控制器之 间的通信 << 或者 : 在下面的示例中, 我们将使用计数器和多实例对输送机控制进行扩展, 以实现两个 S7-1200 控制器之间的通信?>> 利用输送机, 始终可将 20 个瓶子运输到一个箱子中 箱子装满后, 输送机便会停止, 而且必须换箱 使用按钮 S1 可选择 Manual ( 手动 ) 操作模式, 使用按钮 S2 可选择 Automatic ( 自动 ) 操作模式 在 Manual ( 手动 ) 操作模式下, 只要按下 S3 按钮就会打开电机, 但不得按下 S4 按钮 在 Automatic ( 自动 ) 模式下, 输送机电机通过 S3 按钮打开, 通过 S4 ( 常闭 ) 按钮关闭 此外, 还有一个传感器 B0, 用于为箱中的瓶子计数 计数达到 20 个瓶子后, 输送机就会停止 新箱子就位后, 需要操作按钮 S5 进行确认 分配列表 地址符号注释 %I 0.0 S1 手动模式按钮 S1 常开 %I 0.1 S2 自动模式按钮 S2 常开 %I 0.2 S3 打开按钮 S3 常开 %I 0.3 S4 关闭按钮 S4 常闭 %I 0.6 S5 按钮 S5 常开复位计数器 / 新箱子 %I 0.7 B0 传感器 B0 常开瓶子计数器 %O 0.2 M01 输送机电机 M01 3.1 任务 输入信号的状态将发送至第二个 CPU 以供进一步处理并在此处加以显示 第一个 CPU 的输入将写入至发送缓冲区 使用 ISO on TCP 连接并且通过发送块 TSEND_C, 发送缓冲区的内容将发送至第二个 CPU 来自 CPU1 的输入信号 %I0.0 至 %I0.7 (%IB0) %MB10( 发送缓冲区 ) TSEND_C CPU2 在第二个 CPU 中, 通过接收块 TRCV_C 将所接收到的数据写入到接收缓冲区 然后, 接收缓冲区的内容被显示到该 CPU 的输出点 CPU2 TRCV_C %MB12( 接收缓冲区 ) 在 %O0.0 至 %O0.7 (%OB0) 输出 第 8 页, 共 39 页
4. 在输送机控制项目中的进行硬件配置使用 全集成自动化 Portal 软件对项目进行管理和编程 在该软件中, 自动化解决方案的控制 可视化和联网之类的组件在一个统一界面中进行设置 参数化和编程 还可使用在线工具对错误进行诊断 在接下来的步骤中, 将完成如下操作 : 为 SIMATIC S7-1200 打开一个项目, 以不同名称保存该项目并对其进行调整以适应新的要求 : 核心工具为 全集成自动化 Portal 这里通过双击调用此软件 4.1 加载示例项目并重新存储 模块 010-030 中的项目 FB_conveyor_counter 现在作为该程序的模型被打开 第 9 页, 共 39 页
接下来, 建议使用 First steps ( 新手上路 ) 单击 Open the project view ( 打开项目视图 ) 第 10 页, 共 39 页
现在, 将以新名称来保存该项目 在 Project ( 项目 ) 菜单中, 单击 Save As ( 另存为 ) 第 11 页, 共 39 页
现在, 单击 Save ( 保存 ) 将该项目保存为新名称 conveyor_cpu_to_data_cpu 第 12 页, 共 39 页
4.2 添加第二个 CPU 为了在项目中建立第二个 CPU, 请双击 Add new device ( 添加新设备 ) 以打开列表框 在 SIMATIC S7-1200 下, 选择订货号为 6ES7 214-1AE30-0XB0 的 CPU 1214C 为设备分配名称 controller_data 选中 Open device view ( 打开设备视图 ) 复选标记单击 OK ( 确定 ) 第 13 页, 共 39 页
在设备视图下方窗口的 Properties( 属性 ) 选项卡中, 选择 PROFINET interface(profinet 接口 ) 然后, 单击 Add new subnet ( 添加新子网 ) 将 IP 地址设为 192.168.0.5, 子网掩码设为 255.255.255.0 现在单击 Save project ( 保存项目 ) 第 14 页, 共 39 页
4.3 连接控制器 切换到网络视图 将 PN/IE_1 网络线拖动到 controller_conveyor 的绿色方框中 现在, 两个 CPU 已被连接好 然后, 单击 Save project ( 保存项目 ) 第 15 页, 共 39 页
4.4 将硬件配置加载至 CPU 在进行以下操作之前, 我们必须先通过 Switch CSM 1277 来建立两个控制器与编程设备之间的网络连线 在 Online ( 在线 ) 菜单中, 单击 Accessible devices ( 可访问设备 ) 第二个控制器仍具有出厂设置但无 IP 地址 现在单击 Cancel ( 取消 ) 第 16 页, 共 39 页
加载输送机的第一个控制器 在项目导航窗口中, 选择 controller_conveyor 并单击按钮 Download to device ( 下载到设备 ) 如果 CPU 处于 RUN 模式, 则必须先将其设为 STOP 模式, 然后再进行下载 请选择用于下载的 PG/PC 接口以及与子网的连接 现在单击 Load ( 加载 ) 第 17 页, 共 39 页
在下载之前, 项目数据会被检查和编译 然后单击 Load ( 加载 ) 现在单击 Finish ( 完成 ) CPU 将返回到 RUN 模式 第 18 页, 共 39 页
将数据下载至第二个控制器 在项目导航窗口中, 选择 controller_data 并单击按钮 Download to device ( 下载到设备 ) 请选择用于下载的 PG/PC 接口以及与子网的连接 选中 Show all accessible devices ( 显示所有可访问的设备 ) 复选标记 选择 S7-1200 CPU 然后单击 Load ( 加载 ) 第 19 页, 共 39 页
在下载之前, 项目数据会被检查和编译 然后, 单击 Load ( 加载 ) 加载过程会将 IP 地址写入 CPU 然后, 单击 Finish ( 完成 ) CPU 即会进入 RUN 模式 第 20 页, 共 39 页
5. 程序块的编程现在, 我们将对两个 CPU 之间通信所需的程序块进行调用和参数化 通过调用传输块 TSEND_C 和 TRCV_C, 可在两个 CPU 之间自动建立连接 系统会自动设置 建立和监控这一连接, 直到某一操作或者 CPU 的 STOP 模式将此连接断开 5.1 发送块 TSEND_C 描述 TSEND_C 以异步方式执行, 并具有以下功能 : 设置并建立通信连接 : TSEND_C 会设置一个 TCP 或者 ISO-on-TCP 通信连接, 然后建立该连接 设置并建立连接之后,CPU 会自动维持并监控该连接 为了对通信连接进行设置, 需使用参数 CONNECT 中指定的连接描述 要建立连接, 必须将参数 CONT 设为 1 如果已成功建立连接, 参数 DONE 则会设为 1 并且保持 1 个周期的时间 当 CPU 进入 STOP 模式, 将会取消现有的连接, 并且删除已设置的连接 如需再次设置并建立连接, 则必须再次执行 TSEND_C CPU 的技术数据中提供所能建立的通信连接的数量 通过现有的通信连接发送数据 : 传输范围在参数 DATA 中指定 这包括待发送数据的地址和长度 当参数 REQ 中记录到一个上升沿时, 便会执行一个发送请求 伴随着发送请求, 所发送的最大字节数由参数 LEN 中指定 在发送请求执行完毕之前, 不得编辑待发送数据 如果成功执行了发送请求, 参数 DONE 则会设为 1 然而, 参数 DONE 信号状态为 1 不代表是一个通信伙伴已经接收到发送数据的确认 断开通信连接 : 当参数 CONT 设为 0 时, 通信连接被断开 当参数 COM_RST 设为 1 时, 将再次执行 TSEND_C 这会断开现有通信连接并建立一个新连接 重新建立连接时所传输的数据可能会丢失 第 21 页, 共 39 页
TSEND_C 的参数 BUSY DONE 和 ERROR 我们可以借助参数 BUSY DONE ERROR 和 STATUS 来检查执行的状态 参数 BUSY 显示正在处理这一状态 参数 DONE 检查是否已成功执行请求 如果在执行 TSEND_C 时出现错误, 则参数 ERROR 被置位 第 22 页, 共 39 页
错误信息在参数 STATUS 中获取 第 23 页, 共 39 页
5.2 Controller_Conveyor 的控制程序 补充默认变量表 在 PLC tags(plc 变量 ) 下, 打开 controller_conveyor 的默认变量表补充该表 第 24 页, 共 39 页
TSEND_C 会在控制程序 OB1 中被调用 打开 controller_conveyor 的主程序 Main [OB1] 在程序段 2 中调用 MOVE ( 移动 ) 命令 将块 TSEND_C 拖动至程序段 3 第 25 页, 共 39 页
在下图所示的窗口中, 使用所推荐的数据块 单击 Single instance ( 单一实例 ), 然后单击 OK ( 确定 ) 数据块会自动生成并关联程序块 在 Properties( 属性 ) 下, 选择连接参数 在连接数据处, 选择伙伴控制器并在着色字段中进行选择 对于每个控制器, 必须为连接选择一个新的数据块, 并且必须直接在两端输入连接 ID 1 第 26 页, 共 39 页
块 TSEND_C 的发送请求 (REQ) 会循环执行, 因为与输出参数 (DONE) 已经链接在一起 现在, 将块视图展开至最大尺寸, 然后在块中或者属性窗口中输入块参数 这样即完成在 controller_conveyor 中的编程 第 27 页, 共 39 页
功能块图 (FBD) 程序 : 第 28 页, 共 39 页
梯形图 (LAD) 程序 : 单击 Save project ( 保存项目 ) 在项目导航窗口中, 选择 controller_conveyor 并单击按钮 Download to device ( 下载到设备 ) 第 29 页, 共 39 页
5.3 接收块 TRCV_C 描述 TRCV_C 以异步方式执行, 并具有以下功能 : 设置并建立通信连接 : TRCV_C 会设置一个 TCP 或者 ISO-on-TCP 通信连接, 然后建立该连接 设置并建立连接之后, CPU 会自动维持并监控该连接 为了对通信连接进行设置, 需使用参数 CONNECT 中指定的连接描述 要建立连接, 必须将参数 CONT 设为 1 如果已成功建立连接, 参数 DONE 则会设为 1 当 CPU 进入 STOP 模式, 将会取消现有的连接, 并且删除已设置的连接 如需再次设置并建立连接, 则必须再次执行 TRCV_C CPU 的技术数据中提供所能建立的通信连接的数量 通过现有的通信连接接收数据 : 如果参数 EN_R 设为 1, 则会激活数据接收 接收到的数据将输入到接收区中 根据所用的协议类型通过参数 LEN 指定接收区长度 ( 如果 LEN <> 0), 或者通过参数 DATA 的长度指示来指定 ( 如果 LEN = 0) 如果数据接收成功, 参数 DONE 中的信号状态则为 1 如果在数据传输过程中出现错误, 参数 DONE 则会被复位为 0 断开通信连接 : 当参数 CONT 设为 0 时, 通信连接会断开 当对参数 COM_RST 进行设置时, 将再次执行 TRCV_C 这会断开现有通信连接并建立一个新连接 重新建立连接时所接收的数据可能会丢失 第 30 页, 共 39 页
TRCV_C 的接收模式 下表列出所接收的数据将如何输入到接收区中 TCP( 特殊模式 ) 仅针对 TCP 协议, 才存在特殊模式 通过将值 0 分配给参数 LEN 来设置特殊模式 接收区长度由参数 DATA 中的指针定义 参数 RCVD_LEN 所指定的实际数据接收长度必须与参数 DATA 中所定义的长度相同 最多可接收 8192 个字节 TCP( 指定长度的数据量 ) 我们通过参数 LEN 的值来指定数据量的长度 完全接收到参数 LEN 中指定的长度后, 参数 DATA 中指定的数据在接收区中就立即可用 ISO on TCP( 协议控制的数据传输 ) 如果协议类型为 ISO on TCP, 数据的传输便由协议来控制 接收区由参数 LEN 和 DATA 定义 第 31 页, 共 39 页
TRCV_C 的参数 第 32 页, 共 39 页
BUSY DONE 和 ERROR 参数 BUSY DONE ERROR 和 STATUS 用于检查执行的状态 参数 BUSY 显示正在处理这一状态 参数 DONE 检查是否已成功执行请求 如果在执行 TRCV_C 时出现错误, 则会对参数 ERROR 进行设置 错误信息可以在参数 STATUS 中读取出来 第 33 页, 共 39 页
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5.4 controller_data 的控制程序 补充默认变量表 在 PLC tags(plc 变量 ) 下, 打开 controller_data 的默认变量表 补充该表 在控制系统程序的 OB1 中, 调用接收块 TRCV_C 打开 controller_data 的主程序 Main [OB1] 将块 TRCV_C 拖动至程序段 1 在接下来的窗口中, 使用所推荐的数据块 首先单击 Single instance ( 单一实例 ), 然后单击 OK ( 确定 ) 第 35 页, 共 39 页
数据块会自动生成并关联程序块 在 Properties( 属性 ) 下, 选择连接伙伴 首先, 在本地控制器的连接数据处, 选择现有数据块 controller_data_connection_db, 否则, 将生成一个新的数据块 然后, 选择伙伴控制器以及相关联的数据块 第 36 页, 共 39 页
将块视图展开至最大尺寸, 然后在块中或者属性窗口中输入块参数 第 37 页, 共 39 页
在程序段 2 中调用 MOVE( 移动 ) 命令 这样即完成在 controller_data 中的编程 功能块图 (FBD) 程序 : 第 38 页, 共 39 页
梯形图 (LAD) 程序 : 1. 单击 Save project ( 保存项目 ) 2. 在项目导航窗口中, 选择 controller_data 并单击按钮 Downloading to device ( 下载到设 备 ) 成功加载至 CPU 后, 可对程序进行测试 controller_conveyor 的输入信号 I0.0 至 I0.7 将显示在 controller_data 的输出 O0.0 至 O0.7 处 第 39 页, 共 39 页