电气控制及S7-1200 PLC应用技术（第二版）课件 第8、9章 S7-1200 PLC的网络通信技术、S7-1200 PLC与人机界面的联合运行

8.1工业网络通信结构8.2S7-1200CPU的以太网通信8.3S7-1200CPU与S7-200Smart之间的通信8.4S7-1200CPU与S7-300/400之间的通信

1第8章S7-1200PLC的网络通信技术主要内容：电气控制及S7-1200PLC应用技术1.网络通信的国际标准开放系统互连参考模型1979年，国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）联合制定的开放系统互连参考模型，如图所示。从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。该模型为开放式互连信息系统提供了一种参考框架，大大促进了不同智能设备之间的通信。28.1工业网络通信结构电气控制及S7-1200PLC应用技术1.网络通信的国际标准IEEE802通信标准IEEE802通信标准是IEEE（国际电工与电子工程师学会）的802委员会在1982年颁布的计算机局域网分层通信协议标准草案的总称。该标准将OSI模型的物理层和数据链路层分解为：逻辑链路控制层（LLC）、媒体访问控制层（MAC）和物理传输层，前两层对应OSI模型中的数据链路层，约定了两台设备通信时所需共同遵守的规则。另外，媒体访问控制层对应三个常见标准：带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）协议、令牌总线（TokenBus）和令牌环（TokenRing）。38.1工业网络通信结构电气控制及S7-1200PLC应用技术2.西门子工业通信网络全集成自动化传统自动化系统以生产设备为核心，生产设备之间容易形成“自动化孤岛”，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，已无法满足现代工业生产的诸多要求。1996年，西门子公司提出“全集成自动化”即TIA(TotallyIntegratedAutomation)的概念，也就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。全集成自动化集统一性和开放性于一身。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件，可以克服上位机和工业控制器之间、连续控制和逻辑控制之间、集中与分散之间的界限。全集成自动化的统一性体现在整个系统使用统一的数据库管理、组态、编程以及通信。西门子各工业软件都从一个全局共享的数据库中获取数据。这种统一的数据库、统一数据管理机制、所有信息都存储于一个数据库中而且只需输入一次的方式，不仅可以减少数据的重复输入，还可以降低出错率、提高系统诊断效率、大大增强系统的整体性和信息的准确性，从而为工厂的安全稳定运行提供技术保障。48.1工业网络通信结构电气控制及S7-1200PLC应用技术2.西门子工业通信网络现场总线ProfibusProfibus是目前国际上通用的现场总线标准之一，其开放化的特点使得不同厂家生产的各类自动化设备均能够通过Profibus总线进行通信，广泛应用于制造业自动化、过程工业自动化、楼宇自动化及传动装置等领域。Profibus总线采用主从结构，分为主站和从站。主站和从站之间通常以周期性循环方式进行数据交换。主站（主动节点）掌握总线中数据流的控制权，只要拥有访问总线权（令牌），主站就可在没有外部请求的情况下发送控制命令；常见的主站有PLC、HMI设备等。从站（被动节点）没有总线访问的授权，只能确认收到的信息或在主站的请求下发送信息；典型的从站为传感器、执行器及变频器等执行单元，也可是智能从站（带Profibus集成口的S7-300/400CPU）。58.1工业网络通信结构电气控制及S7-1200PLC应用技术2.西门子工业通信网络现场总线ProfibusProfibus总线的传输速率范围为9.6Kbps~12Mbps，最远传输距离与传输速率有关：传输速率为9.6~187.5Kbps时，最远传输距离为1Km；传输速率为500Kbps时，最远传输距离为400m；传输速率为1.5Mbps时，最远传输距离为200m，传输速率为3~12Mbps时，最远传输距离为100m，可用中继器延长至10km。Profibus总线的最大节点数为127（地址0-126），通信物理媒介为RS485双绞线或光缆。Profibus通信协议有三种：Profibus-DP（DecentralizedPeriphery，分布式外部设备）、Profibus-PA（ProcessAutomation，过程自动化）和Profibus-FMS（FieldbusMessageSpecification，现场总线报文规范）。68.1工业网络通信结构电气控制及S7-1200PLC应用技术2.西门子工业通信网络工业以太网及Profinet工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（IEEE802.3标准）兼容，但在实际产品设计和应用时。工业以太网产品在材质选用、产品强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面需要满足工业现场的需要。工业以太网采用TCP/IP协议，可通过以太网将自动化系统连接到企业内部互联网、外部互联网及因特网。不需增加额外的硬件就可实现管理网络与控制网络的数据共享，即实现“管控一体化”。不需专门的软件，可使用IE浏览器访问终端数据。Profinet是Profibus国际组织推出的基于工业以太网的开放式现场总线标准，使用Profinet可以将分布式I/O设备直接连接到工业以太网中。Profinet可用于对实时性要求更高的自动化系统中，如运动控制系统等。Profinet可完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如Profibus）技术，无需改动现有设备的组态和编程即可与现有的现场总线系统有机地集成，保护了现有投资。78.1工业网络通信结构电气控制及S7-1200PLC应用技术2.西门子工业通信网络工业以太网及ProfinetProfinet和工业以太网区别：（1）Profinet基于工业以太网，具有很好的实时性，使用ProfinetIO可以直接连接现场设备；使用ProfinetCBA组件化的设计，Profinet支持分布的自动化控制方式，相当于主站间的通讯。（2）工业以太网成本低、实效性好、扩展性能好、便于与Internet集成，但可靠性不如Profinet。总结来说，以太网是一种局域网规范，工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，Profinet是一种在工业以太网上运行的实时技术规范。88.1工业网络通信结构电气控制及S7-1200PLC应用技术1.S7-1200以太网通信基础工业以太网及ProfinetS7-1200CPU本体上集成了Profinet通信口，支持以太网和基于TCP/IP的通信标准。使用Profinet通信口可以实现S7-1200CPU与编程设备之间的通信、与HMI设备之间的通信以及与其他CPU之间的通信。S7-1200CPU的Profinet通信口支持三种通信协议及服务：TCP、ISOon

TCP以及S7通信（服务器端）。S7-1200CPUProfinet通信口所支持的最大通信连接数如下：

（1）3个连接用于HMI（触摸屏）与CPU的通信；

（2）1个连接用于编程设备（PG）与CPU的通信；

（3）8个连接用于OpenIE（TCP、ISOonTCP）的编程通信，用T-block指令来实现；

（4）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S7400的以太网S7通信。S7-1200CPU可以同时支持上述15个通信连接，这些连接个数是固定不变的，用户无法自定义。98.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.开放式用户通信指令介绍两台S7-1200之间的以太网通信，可采用开放式用户通信指令，包括TSEND_C、TRCV_C、TCON、TDISCON、TSEN、TRCV。这里主要介绍TSEND_C、TRCV_C两个指令，其余指令类似。（1）TSEND_C指令使用TSEND_C指令设置并建立通信连接。设置并建立连接后，CPU会自动保持和监视该连接。该指令异步执行且具有以下功能：设置并建立通信连接、通过现有的通信连接发送数据、终止或重置通信连接。指令如图所示。108.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.开放式用户通信指令介绍（2）TRCV_C指令使用TRCV_C指令设置并建立通信连接。该指令异步执行且具有以下功能：设置并建立通信连接、通过现有的通信连接接收数据、终止通信连接。指令如图所示。118.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案任务要求：现场有两台S7-1214CCPU和一个路由器，要求实现两台CPU之间的以太网通信。任务分析两台S7-1200CPU之间的以太网通信可以通过TCP或ISOonTCP协议来实现，使用的通信指令是在双方CPU中调用T-block（如：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_C和TRCV_C必须成对出现。因为S71200CPU目前只支持S7通信的服务器（Sever）端，所以它们之间不能使用S7这种通信方式。128.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案硬件接线将两台S7-1200CPU以及编程电脑分别接到路由器LAN端口上（将路由器作为交换机使用），组成局域网。如图所示。138.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案硬件组态（1）项目树中，双击“添加新设备”，添加CPU1214CDC/DC/DC，设备名称为“PLC_1”。在设备组态中，点击CPU1214C，选择“属性”→“系统和时钟存储器”→勾选“启用系统存储器字节”和“启用时钟存储器字节”，如左图所示。点击CPU1214C的以太网口，设置以太网地址为：，子网掩码为，如右图所示。148.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案硬件组态（2）项目树中，右键单击“PLC_1[CPU1214CDC/DC]”，复制、粘贴为“PLC_2[CPU1214CDC/DC]”，如图所示。设置PLC_2的以太网地址为：，子网掩码为。“系统存储器字节”和“时钟存储器字节”已经勾选，不必设置。158.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案硬件组态（3）项目树中，双击“设备和网络”，转到网络视图中，点击“网络”，将PLC_1的网口左键拖住并连接至PLC_2的网口中，自动建立PN/IE_1网络。如图所示。编译无误后，硬件组态结束。168.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程（1）在PLC_1中，进入OB1程序块，点击右侧“指令”→“通信”→“开放式用户通信”，将TSEND_C指令添加至程序段1中，同时自动生成背景数据块DB1，名称为“TSEND_C_DB”。如图所示。178.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程（2）点击TSEND_C指令的

（开始组态）按钮，将“伙伴”选择为“PLC_2”，在PLC_1对应的选项中，点击“连接数据”，新建“PLC_1_Send_DB”；在PLC_2对应的选项中，点击“连接数据”，新建“PLC_2_Receive_DB”，将PLC_1设置为“主动建立连接”，并将“连接类型”选为“TCP”。如图所示。188.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程（3）点击右侧“指令”→“通信”→“开放式用户通信”，将TRCV_C指令添加至程序段2中，同时自动生成背景数据块DB3，名称为“TRCV_C_DB”。如图所示。198.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程（4）点击TRCV_C指令的

（开始组态）按钮，将“伙伴”选择为“PLC_2”，在PLC_1对应的选项中，点击“连接数据”，新建“PLC_1_Receive_DB”；在PLC_2对应的选项中，点击“连接数据”，新建“PLC_2_Send_DB”，将PLC_2设置为“主动建立连接”，并将“连接类型”选为“TCP”。如图所示。208.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程（5）项目树中，点击PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]→程序块→添加新块，双击建立名称为“SEND”的全局数据块DB5，用于存放PLC_1发送的数据，如左图所示。双击打开SEND[DB5]，定义名为SEND的数组，数据类型选为“Array[0..5]ofByte”，如右图所示。注意：为了使用绝对地址进行寻址，需要在项目树中，右键点击新建的“SEND[DB5]”→“属性”，去掉勾选的“优化的块访问”。218.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程（6）项目树中，点击PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]→程序块→添加新块，双击建立名称为“RECEIVE”的全局数据块DB6，用于存放PLC_1接收的数据。双击打开RECEIVE[DB6]，定义名为RECEIVE的数组，数据类型选为“Array[0..5]ofByte”。同样，右键点击新建的“RECEIVE[DB6]”→“属性”，去掉勾选的“优化的块访问”。（7）设置TSEND_C指令的参数：“REQ”输入为M0.5（每0.5s主动发送一次数据），“CONT”输入为1（建立连接），“LEN”输入为4（发送最大长度为4个字节），“CONNECT”输入为“PLC_1_Send_DB”（指令组态时已配置好，无需更改），“DATA”输入为“P#DB5.DBX0.0BYTE4”（将要发送的数据以指针形式指向DB5中DBX0.0开始的4个字节）。为了监测通信状态（发送是否完成、是否忙碌、是否出错灯），可将输出状态存入中间寄存器中：“DONE”输出至M10.1，“BUSY”输出至M10.2，“ERROR”输出至M10.3，“STATUS”输出至MW11。如后图所示。228.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程238.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程（8）设置TRCV_C指令的参数：“EN_R”输入为1（使能接收），“CONT”输入为1（建立连接），“LEN”输入为4（接收最大长度为4个字节），“CONNECT”输入为“PLC_1_Receive_DB”（指令组态时已配置好，无需更改），“DATA”输入为“P#DB6.DBX0.0BYTE4”（将要接收的数据以指针形式指向DB6中DBX0.0开始的4个字节）。为了监测通信状态（发送是否完成、是否忙碌、是否出错灯），可将输出状态存入中间寄存器中：“DONE”输出至M20.1，“BUSY”输出至M20.2，“ERROR”输出至M20.3，“STATUS”输出至MW21，“RCVD_LEN”输出至MW23。如后图所示。248.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_1组态及编程258.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_2组态及编程PLC_2中的组态和编程与上述PLC_1过程基本相同。以下做简单介绍。（1）在PLC_2中，进入OB1程序块，将TSEND_C指令添加至程序段1中，同时自动生成背景数据块DB3，名称为“TSEND_C_DB”。（2）点击TSEND_C指令的

（开始组态）按钮，将“伙伴”选择为“PLC_1”，在PLC_2对应的选项中，点击“连接数据”，添加“PLC_2_Send_DB”（无需新建）；在PLC_1对应的选项中，点击“连接数据”，添加“PLC_1_Receive_DB”（无需新建），将PLC_2设置为“主动建立连接”，并将“连接类型”选为“TCP”。（3）将TRCV_C指令添加至程序段2中，同时自动生成背景数据块DB3，名称为“TRCV_C_DB”。268.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案软件组态：PLC_2组态及编程（4）点击TSEND_C指令的

（开始组态）按钮，将“伙伴”选择为“PLC_1”，在PLC_2对应的选项中，点击“连接数据”，添加“PLC_2_Receive_DB”（无需新建）；在PLC_1对应的选项中，点击“连接数据”，添加“PLC_1_Send_DB”（无需新建），将PLC_1设置为“主动建立连接”，并将“连接类型”选为“TCP”。（5）项目树中，建立名称为“SEND1”的全局数据块DB5，用于存放PLC_2发送的数据。双击打开SEND­­1[DB5]，定义名为SEND的数组，数据类型选为“Array[0..5]ofByte”。建立名称为“RECEIVE1”的全局数据块DB6，用于存放PLC_2接收的数据。双击打开RECEIVE1[DB6]，定义名为RECEIVE的数组，数据类型选为“Array[0..5]ofByte”。同样需要将DB5和DB6属性中勾选的“优化的块访问”去掉。（6）与PLC_1相同，设置TSEND_C指令和TRCV_C指令的参数。278.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案通信验证为了验证两台S7-1200CPU的以太网通信，要求PLC_1发送4个字节（16#01、02、03和04）送给PLC_2，PLC_2发送4个字节（16#11、22、33和44）送给PLC_1。将PLC_1、PLC_2程序分别下载至2个PLC中，运行并全部转为在线。在PLC_1和PLC_2中分别建立监控表，添加相应监控变量（4个字节的发送、4个字节的接收）。然后将PLC_1的SEND[DB5]全局数据块中的4个字节修改为“16#01、02、03和04”，将PLC_2的SEND1[DB5]全局数据块中的4个字节修改为“16#11、22、33和44”，观察PLC_1中的RECEIVE[DB6]和PLC_2中的RECEIVE1[DB6]，如图后图所示。可以看出通信成功。288.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术3.系统整体方案通信验证PLC_1监控表界面

PLC_2监控表界面298.2S7-1200CPU的以太网通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.S7通信指令介绍利用以太网通信方式来实现S7-1200与S7-200Smart之间的通信时，可采用S7通信指令，包括PUT、GET两个指令。（1）PUT指令使用PUT指令设置并建立通信连接，将数据写入一个远程CPU。设置并建立通信连接后，CPU会自动保持和监视该连接。指令如图所示。308.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.S7通信指令介绍（2）GET指令使用GET指令设置并建立通信连接，从远程CPU读取数据。设置并建立通信连接后，CPU会自动保持和监视该连接。指令如图所示。318.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案任务要求：现场有一台S7-1214CCPU、一台S7-200SmartCPUST20和一个路由器，要求实现两台CPU之间的以太网通信。任务分析：对于S7-200Smart系列的CPU，如果固件版本为V2.2版本以上且使用以太网通信时，可以支持S7通信、TCP/IP通信、ISOonTCP通信、UDP通信以及MODBUSTCP通信等。因为S7-1200与S7-200SMART系列PLC同为西门子的产品，所以以S7以太网通信方式为例进行讲解。通信中，使用S7-1200作为本地站（客户端），S7-200Smart作为远程站（服务器），通信组态及程序只需要在S7-1200中进行设计，对于S7-200Smart只需连接至路由器中并设置好以太网地址即可。328.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案硬件接线将S7-1200CPU、S7-200SmartCPUST20以及2台编程电脑分别接到路由器LAN端口上（将路由器作为交换机使用），组成局域网。如图所示。338.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案硬件组态（1）项目树中，双击“添加新设备”，添加CPU1214CDC/DC/DC，设备名称为“PLC_1”。在设备组态中，点击CPU1214C，选择“属性”→“系统和时钟存储器”→勾选“启用系统存储器字节”和“启用时钟存储器字节”。点击CPU1214C的以太网口，添加新子网“PN/IE_1”，设置以太网地址为：，子网掩码为，如图所示。348.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案硬件组态（2）项目树中，双击“设备和网络”，转到网络视图中，点击左上角的“连接”按钮，此时PLC会出现蓝绿色，右键点击PLC_1，选择“添加新连接”按钮。如图所示。358.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案硬件组态（3）点击“添加新连接”后，在弹出的对话框的右上角处的“HMI连接”改成“S7连接”，“本地ID（十六进制）”默认为“100”，选择左侧出现的“未指定”，点击“添加”→“关闭”。此时即为S7-1200建立了一个S7连接，如图所示。368.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案硬件组态（4）网络视图中，双击“S7_连接_1”高亮线，在“属性”→“常规”中，组态S7-1200与S7-200Smart的连接参数。将伙伴地址手动输入S7-200Smart的以太网地址“0”（该地址应事先在S7-200Smart设置好），其它选项为默认。如图所示。378.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案硬件组态（4）网络视图中，双击“S7_连接_1”高亮线，在“属性”→“常规”中，组态S7-1200与S7-200Smart的连接参数。将伙伴地址手动输入S7-200Smart的以太网地址“0”（该地址应事先在S7-200Smart设置好），其它选项为默认。如图所示。注意：S7-200Smart的TSAP支持03.00或是03.01。需在图8-25“地址详细信息”中查看TSAP是否为03.00。388.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案软件组态通信程序只需要在S7-1200处编写，S7-200Smart处无需编写任何通信程序，要求将S7-1200PLC中的5个字节数据（DB1.DBB0~DB1.DBB4）写入到S7-200Smart的VB0~VB4中，将S7-200Smart中的5个字节数据（VB6~VB10）写入到S7-1200的5个字节地址（DB1.DBB6~DB1.DBB10）中。（1）项目树中，点击PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]→程序块→添加新块，双击建立名称为“S7-1200”的全局数据块DB1，用于存放S7-1200发送和接收的数据。双击打开S7-1200[DB1]，分别定义名为SEND和RECEIVE的数组，数据类型选为“Array[0..4]ofByte”，如图所示。398.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案软件组态（2）在PLC_1中，进入OB1程序块，点击右侧“指令”→“通信”→“S7通信”，将PUT指令添加至程序段1中，同时自动生成背景数据块DB2，名称为“PUT_DB”。点击PUT指令的

（开始组态）按钮，将“伙伴”选择为建立S7连接时的“未知”，对应地址为建立S7连接时的“0”，其它选项为默认。如图所示。408.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案软件组态（3）设置PUT指令的参数：“REQ”输入为M0.3（每0.5s主动发送一次数据），“ID”输入为建立S7连接时默认的100，“SD_1”为S7-1200需要发送的数据所对应的地址，输入为“P#DB1.DBX0.0BYTE5”（DB1全局数据块的DBX0.0开始的5个字节，即：DB1.DBB0~DB1.DBB4）。“ADDR_1”为S7-200Smart接收到数据后所存放的地址，输入为“P#DB1.DBX0.0BYTE5”（S7-1200会自动将S7-200Smart系列PLC的整个V区默看作数据块DB1，即DB1.DBB0~DB1.DBB4对应为VB0~VB4）。为了监测通信状态（发送是否完成、是否忙碌、是否出错灯），可将输出状态存入中间寄存器中：“DONE”输出至M10.0，“ERROR”输出至M10.1，“STATUS”输出至MW11。如后图所示。418.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案软件组态

PUT指令参数设置界面428.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案软件组态（4）将GET指令添加至程序段2中，同时自动生成背景数据块DB3，名称为“GET_DB”。点击GET指令的

（开始组态）按钮，将“伙伴”选择为建立S7连接时的“未知”，对应地址为建立S7连接时的“0”，其它选项为默认。如图所示。438.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案软件组态（5）设置GET指令的参数：“REQ”输入为M0.3，“ID”输入100，“RD_1”为S7-1200接收到数据后所存放的地址，输入为“P#DB1.DBX6.0BYTE5”（即：DB1.DBB6~DB1.DBB10），“ADDR_1”为S7-200Smart需要发送的数据所对应的地址，输入为“P#DB1.DBX6.0BYTE5”（DB1.DBB6~DB1.DBB10对应为VB6~VB10）。为了监测通信状态，“NDR”输出至M20.0，“ERROR”输出至M20.1，“STATUS”输出至MW21。如后图所示。448.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案软件组态

GET指令参数设置界面458.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案通信验证将PLC_1程序下载至S7-1200中，运行并转为在线。在S7-1200和S7-200Smart中分别建立监控表，添加相应监控变量（5个字节的发送、5个字节的接收）。然后将S7-1200[DB1]全局数据块中的DB1.DBB0~DB1.DBB4分别修改为“10、20、30、40和50”，将S7-200Smart的VB6~VB10分别修改为“110、120、130、140和150”，观察S7-1200[DB1]的DB1.DBB6~DB1.DBB10和S7-200Smart中的VB0~VB4，如后图所示。可以看出通信成功。468.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.系统整体方案通信验证S7-1200监控表界面S7-200Smart监控表界面478.3S7-1200与S7-200Smart之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案任务要求：现场有一台S7-1214CCPU、一台S7-315-2DPCPU、一台CP343-1和一个路由器，要求实现两台CPU之间的以太网通信。具体通信任务为：S7-1214C将DB3中的100个字节发送到S7-315-2DP的DB2中，S7-315-2DP将输入数据IB0发送给S7-1214C的输出数据区QB0。任务分析：S7-300/400CPU可以使用自带的PN（Profinet）集成口或外扩通信处理器CP343-1实现与S7-1200CPU的以太网通信。既可以采用S7通信方式，也可以采用开放式用户通信方式。488.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案任务分析：（1）S7通信S7-1200为S7通信提供了被动服务器功能。由S7-300客户端通过PUT和GET指令块进行组态。在STEP7V5.5的NetPro中组态连接，为S7服务器的每个连接分配一个确切的ID。客户端通过动态更改该连接的ID与服务器进行通信。在NetPro中可组态的最大连接数取决于所使用的S7-300CPU类型。CPU315-2PN/DP可在NetPro中组态最多14个S7连接。注意：只有S7-300控制器支持S7通信块PUT和GET的ID动态更改。对于S7-400控制器，每个通信块都需要一个静态ID。（2）开放式用户通信S7-1200和S7-300/400都提供了用于开放式TCP/IP通信的功能块（TCON、TSEND、TRCV和TDISCON）。通信协议可选择为TCP或ISOonTCP。本系统在实现S7-1214C和S7-315-2DP之间的通信时，采用开放式用户通信方式、通信协议采用ISOonTCP，此时需要在通信双方中都建立连接。498.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案硬件接线将S7-1200CPU、S7-315-2DP+CP343-1、以及2台编程电脑分别接到路由器LAN端口上（将路由器作为交换机使用），组成局域网。如图所示。508.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案硬件组态：

S7-1200硬件组态项目树中，双击“添加新设备”，添加CPU1214CDC/DC/DC，设备名称为“PLC_1”。在设备组态中，点击CPU1214C，选择“属性”→“系统和时钟存储器”→勾选“启用系统存储器字节”和“启用时钟存储器字节”。点击CPU1214C的以太网口，设置以太网地址为：，子网掩码为。518.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案硬件组态：

S7-300硬件组态（1）

使用STEP7V5.5软件新建名为“1200-300ISOonTCP”的项目。项目树中，右键点击项目→“InsertNewObject”→“SIMATIC300Station”，插入S7-300站点。（2）点击“SIMATIC300(1)”站点，双击“Hardware”进入“HWConfig”界面。添加一个机架（右键点击空白界面，选择“InsertObject...”→“SIMATIC300”→“RACK-300”→“Rail”），在机架中添加“电源”及“CPU315-2DP”（根据实际硬件选择订货号）。为了方便编程，可使用时钟脉冲激活通信任务，双击机架中的“CPU315-2DP”→“Properties”→“Cycle/ClockMemory”，勾选“ClockMemory”，如图所示。528.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案硬件组态：

S7-300硬件组态（2）配置以太网模块：“HWConfig”界面中，将CP343-1添加至机架，右侧模块库中选择“SIMATIC300”→“CP-300”→“IndustrialEthernet”→“CP343-1”（根据实际硬件选择订货号）。新建以太网“Ethernet(1)”，配置CP343-1的IP地址为：0，子网掩码为：。如图所示。配置完硬件组态及属性，编译存盘并下载所有硬件组态。538.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案硬件组态：

S7-300硬件组态（3）网络组态：项目树中，点击“1200-300ISOonTCP”项目，双击右侧选项“Ethernet(1)”，进入“NetPro”网络配置界面。选中“CPU315-2DP”，右键，选择“InsertNewConnection”，弹出对话框如左图所示。选择连接对象（Unspecified）和通信协议（ISO-on-TCPconnection）。点击OK，弹出ISO-on-TCP属性对话框，如右图所示。548.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案硬件组态：

S7-300硬件组态ISOonTCP属性对话框中，选择“Addresses”，手动配置通信双方的IP地址及TSAP地址，如图所示。配置完连接并编译存盘后，将网络组态下载到S7-315-2DP中。558.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案软件组态：S7-1200软件组态S7-1200软件组态过程与两台S7-1200CPU之间通信时的软件组态过程基本相同（详见8.2.3节），这里仅简单介绍下步骤。（1）在S7-1200中，进入OB1程序块，将“TSEND_C”指令添加至程序段1中，点击右上角的“开始组态”按钮。伙伴选择为“未指定”，新建连接数据为“PLC_1_Send_DB”，连接类型为“ISO-on-TCP”，设置伙伴的地址为“0”，本地定义为“主动建立连接”。在“地址详情信息”选项中，必须手动更改本地和伙伴的TSAP地址，如图所示。568.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案软件组态：S7-1200软件组态（2）OB1程序块中，将TRCV指令添加至程序段2中。因为与发送使用的是同一连接，所以使用的是不带连接的发送指令“TRCV”，连接“ID”使用的也是“TSEND_C”中的“ConnectionID”号。（3）项目树中，建立名为“1200SEND”的全局数据块DB3，用于存放S7-1200发送的数据。双击打开1200SEND[DB3]，定义名为SEND的数组，类型为“Array[0..99]ofByte”。右键点击“1200SEND[DB3]”→“属性”，去掉勾选的“优化的块访问”。如图所示。578.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案软件组态：S7-1200软件组态（4）设置TSEND_C指令和TRCV指令的参数，如左图和右图所示。588.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案软件组态：S7-300软件组态（1）建立全局数据块DB2，用于存放S7-300接受的数据。双击打开DB2，定义名为“RECEIVE”的数组，类型为ARRAY[0..99]、BYTE。如图所示。598.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术1.系统整体方案软件组态：S7-300软件组态（2）OB1中，“Libraries”→“SIMATIC_NET_CP”→“CP300”，调用FC5（AG_SEND）、FC6（AG_RECV）通信指令。如图所示。608.4S7-1200与S7-300/400之间的通信电气控制及S7-1200PLC应用技术2.通信验证将程序分别下载至S7-1200和S7-300中，运行并转为在线。在S7-1200和S7-300Smart中分别建立监控表，添加相应监控变量。然后将1200-300[DB3]中的DB3.DBB0~DB3.DBB4分别修改为“10、20、30、40和50”，将S7-300的IB0修改为“2#11110000”，观察S7-1200中QB0和S7-300中DB2.DBB0~DB2.DBB4，如图所示。可以看出通信成功。618.4S7-1200与S7-300/400之间的通信S7-1200监控表界面S7–300监控表界面电气控制及S7-1200PLC应用技术62本章小结电气控制及S7-1200PLC应用技术本章小结掌握工业网络通信结构掌握S7-1200CPU之间的以太网通信掌握S7-1200与S7-200Smart之间的以太网通信掌握S7-1200与S7-300/400之间的以太网通信作业第3、4、6、7题9.1WinCCProfessional组态软件使用9.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例

63第9章S7-1200PLC与人机界面的联合运行主要内容：电气控制及S7-1200PLC应用技术1.组态软件简介人机界面(Human-MachineInterface，HMI)是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控技术，其与PLC技术相结合可以实现操作员和系统之间的人机交互，从而实现通过图形画面对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。随着Windows操作系统的广泛应用，基于计算机平台的组态(Configuration)软件得到了快速发展。组态即配置、设定，是指以“搭积木”的方式将各种工具对象进行图形搭建和功能配置，进而完成相应的软件功能。由于组态软件基本不需要编写软件程序，且具有开发周期短、扩展灵活、维护方便等优点，已成为实现人机交互界面的主要平台和手段。649.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术1.组态软件简介常用的组态软件有InTouch、iFIX、Citech、WinCC、三维力控和组态王等。其中，InTouch是世界上第一款组态软件，而三维力控和组态王是国产组态软件的代表，它们均提供了丰富的国内外硬件设备驱动程序，在国内工控领域占有一定的市场。目前，西门子开发的WinCC组态软件已作为部件嵌入至TIAPortal开发平台中，组态变量时可以直接访问S7-1200PLC的变量库，省去了创建HMI变量的麻烦(也可以单独创建)。因此本书采用WinCCProfessional组态软件进行人机界面设计。659.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建SIMATICPCstation（1）新建项目，在项目树中，双击“添加新设备”，选择“PC系统”→“SIMATICHMI应用软件”→“WinccRTProfessional”，点击确定即可插入一个PCstation，如图所示。669.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建SIMATICPCstation（2）项目树中，双击“PCstation”→“设备组态”。此时需要为PC站点配置网卡：点击右侧“硬件目录”→“通信模块”→“常规IE”，将其拖放至PCStation中，如左图所示。为了保证PCStataion与CPU1215C进行以太网通信，需组态相应网络：双击网卡→“属性”→“以太网地址”→“添加新子网PN/IE_1”，设置IP地址为，子网掩码为（与电脑IP地址保持一样）。如右图所示。679.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建控制器CPU1215C（1）项目树中，双击“添加新设备”，选择“控制器”→“SIMATICS7-1200”→“CPU1215CDC/DC/DC”→“6ES7215-1AG40-0XB0”，点击确定即可插入一个CPU，如左图所示。右图为新建CPU后项目树中的视图。689.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建控制器CPU1215C（2）项目树中，双击“CPU1215CDC/DC/DC”→“设备组态”，如左图所示。双击网口→“以太网地址”→“添加新子网，选择已建立的子网“PN/IE_1”，设置IP地址为，子网掩码为。如右图所示。699.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点建立HMI连接配置好PCStation和CPU1215C的网络属性后，还需要为它们创建HMI连接。项目树中，双击“设备和网络”，如左图所示。点击“连接”→“HMI连接”，点击CPU1215C网口，将产生的线拖到PCStation的网口上即可创建一个新的HMI连接，如右图所示。709.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点建立HMI连接HMI连接创建成功后，双击PCStation中的“连接”，在窗口中可以看到已经创建的连接，如图所示。注意：将访问点设置为“S7ONLINE”，“自动设置”的勾选项去掉。719.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术3.画面管理创建画面建立PCstation后，即可新建画面：项目树中，双击“PCstation”→“WinCCRTProfessional”→“画面”→“添加新画面”，画面默认名为“画面_1”，如图所示。729.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术3.画面管理管理画面(1)将画面移动到组。(2)复制、重命名和删除画面。(3)定义项目起始画面。(4)创建模板。(5)弹出画面。(6)滑入画面。739.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象对象是用于设计项目画面的图形元素。“工具箱”任务卡包含可用于HMI设备的所有对象。工具箱所含的选项板因当前激活的编辑器而异。如果“画面”编辑器处于打开状态，则工具箱包含以下选项板：(1)基本对象，包括“线”、“圆”、“文本域”或“图形视图”等基本图形对象。(2)元素，包括“I/O域”、“按钮”或“量表”等基本控制元素。(3)控件，提供高级功能或动态代表过程操作，如“趋势视图”和“配方视图”。(4)我的控件，可向工具箱窗口添加ActiveX控件和简单的.Net控件，通过选项板可将ActiveX控件合并到项目中。(5)图形，以目录树结构的形式细分为多个主题，各文件夹包含机器和工厂区域、测量设备和操作员控件等图形表示。749.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象基本对象759.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象基本对象769.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象元素779.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象元素789.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象控件799.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象控件809.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态对象即对对象的属性(基本属性、动画、事件等)进行配置和设定，以下介绍I/O域、按钮、棒图以及趋势视图等常用对象的组态过程。组态I/O域I/O域用于在画面中输入和显示过程值。双击画面中的I/O域对象，即可弹出属性对话框，如图所示。819.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态I/O域I/O域组态主要包括“常规”中的变量、输入/输出模式、显示格式等属性。点击区域②中的“…”图标，弹出可组态的变量表，如下图所示。选择PLC变量中的变量，即可为I/O域关联需要显示的变量。829.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态I/O域I/O域组态主要包括“常规”中的变量、输入/输出模式、显示格式等属性。区域③可选择运行系统中I/O域的输入/输出模式：“输入”代表只能在I/O域中输入值，“输出”代表只能输出显示值，“输入/输出”代表可以在I/O域中输入和输出值。区域④可选择显示格式，包括：二/十/十六进制、日期、时间、日期/时间、字符串。格式样式由所选显示格式决定，若选择默认的“十进制”，则格式样式中“s”代表有符号数、“9”的个数代表显示值的位数，也可手动输入浮点数格式(如输入s99.9，代表I/O域可显示-99.9~99.9的有符号数)。839.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态按钮按钮对象可模拟真实按钮，用于在画面中执行按下左键或右键等动作触发的事件，相关事件由系统函数及关联的变量决定。双击画面中的按钮对象，弹出属性对话框，其主要属性为“事件”。根据控制要求选择事件(如单击、按鼠标左键、释放鼠标左键等)→点击“添加函数”→选择系统函数(如编辑位中的置位位)→选择操作变量，即可完成按钮的事件组态，如图所示。849.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态按钮通过“动画”属性可以根据组态的变量将对象的属性动态化。可以同时对多个对象属性(如画面的位置和颜色)动态化，也可在一个项目上组态多个属性动画，如图所示。859.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态按钮还可以利用“外观”属性，通过更改变量的值来控制对象的外观。根据组态变量的值来改变对象颜色或闪烁特性，如图所示。869.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态棒图棒图可以通过刻度值对所组态的变量值进行图形化显示。双击画面中的棒图对象，即可弹出属性对话框，如图所示。879.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态f(t)趋势视图使用“f(t)趋势视图”对象，可通过作为时间函数的趋势图形式，显示当前组态或日志中的变量值。双击画面中的f(t)趋势视图对象，即可弹出属性对话框，如图所示。889.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器首先按照9.1.1节内容建立好PCStation与CPU1215C的HMI连接。组态变量项目树中，在“PLC变量”和“HMI变量”界面中创建变量，然后进行组态，如图所示。注意：若不想手动创建HMI变量，可以只创建PLC变量；在画面中组态对象时，直接选择创建好的PLC变量，系统会自动创建对应的HMI变量。899.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器组态变量本系统组态的变量表如下所示。909.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器组态画面(1)新建画面：项目树中，双击“PCstation”→“WinCCRTProfessional”→“画面”→“添加新画面”，画面默认名为“画面_1”。(2)按钮组态：在画面_1中，新建4个按钮：复位按钮、第一组抢答按钮、第二组抢答按钮、第三组抢答按钮，主要组态设置如下所示。919.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器组态画面(3)指示灯组态：画面_1中，新建3个“圆”对象：圆_1、圆_2、圆_3，设置“属性”→“动画”→“显示”→“动态化颜色和闪烁”→组态相应变量和选择范围，主要组态设置如下所示。929.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器编写PLC程序项目树中，双击“PLC_1[CPU1215C]”→“程序块”→“Main[OB1]”，编写PLC控制程序，如图所示。939.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PL