S7-1200PLC应用技术项目教程课件：两台三相异步电动机PLC控制的S7通信

两台三相异步电动机PLC控制的S7通信一、任务导入S7-1200PLC除了通过扩展通信板或扩展通信模块实现串口通信外，其本体上集成的PROFINET接口，可以支持TCP、ISOonTCP、S7通信。本任务以两台三相异步电动机PLC控制的S7通信为例，来介绍S7-1200PLCS7通信的相关知识及编程应用。（一）以太网通信简介

二、相关链接S7-1200PLC本体上集成一个或两个以太网（PROFINET）接口，其中CPU1211C、CPU1212C和CPU1214C集成了一个以太网口，CPU1215C和CPU1217C集成了两个以太网口，两个以太网口共用一个IP地址，它们既可以作为编程下载接口，又可作为以太网通信接口，该接口支持以下通信协议及服务：TCP、ISOonTCP、S7通信等。目前S7-1200PLC只支持S7通信的服务器端，还不支持客户端的通信。

S7-1200PLC以太网口的连接方式直接连接交换机连接S7-1200PLC以太网（PROFINET）接口有两种连接方法图5-18PLC之间直接以太网连接图5-19多台以太网设备通过交换机连接表5-16S7-1200PLC以太网接口的通信服务

通信服务通信服务功能使用以太网口PG通信调试、测试、诊断√HMI连接操作员控制和监视√PROFINET通信IO控制器和IO设备之间的数据交换√S7通信使用已组态连接交换数据√ModbusTCP通信使用ModbusTCP协议通过工业以太网交换数据√开放式用户通信使用TCP/IP、ISOonTCP、UDP协议通过工业以太网交换数据√S7-1200PLC通过以太网接口可以支持非实时和实时通信。非实时通信包括PG通信、HMI通信、S7通信、开放式用户通信和ModbusTCP通信等，实时通信包括PROFINET通信，通信服务见表5-16。

通信连接资源S7-1200PLC以太网接口分配给每个通信服务的最大连接资源数为固定值，但可组态6个“动态连接”，在CPU硬件组态的“属性”→“常规”→“连接资源”中可以查看，如图5-20所示。图5-20S7-1200PLC以太网的连接资源S7通信是西门子S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS和以太网的一种优化的通信协议，它是面向连接的协议，在进行数据交换前，必须与通信伙伴建立连接。本协议属于西门子私有协议，这里主要介绍基于以太网的S7通信。（二）S7通信

功能概述S7通讯服务集成在S7控制器中，属于ISO参考模型第7层(应用层)的服务，采用客户端-服务器原则。S7连接属于静态连接，可以与同一个通信伙伴建立多个连接，同一时刻可以访问的通信伙伴的数量取决于CPU的连接资源。S7-1200PLC通过集成的PROFINET接口支持S7通信，使用单边通信方式，只要客户端调用GET/PUT通信指令即可。在指令窗格中依次选择“通信”→“S7通信”选项，出现S7通信指令列表如图5-21所示。S7通信指令主要包括2条通信指令，“GET”指令和“PUT”指令，每个指令块拖拽到程序工作区中将自动分配背景数据块，背景数据块的名称可自行修改，背景数据块的编号可以手动或自动分配。

通信指令图5-21S7通信指令

GET指令LAD/FBD参数数据类型说

明REQBool在上升沿时执行该指令IDWord用于指定与伙伴CPU连接的寻址参数NDRBool0表示作业尚未开始或仍在运行；1表示作业已成功完成ERRORBool如果上一个请求有错完成，将变为TRUE并保持一个周期STATUSWord错误代码ADDR_1REMOTE指向伙伴CPU上待读取区域的指针指针REMOTE访问某个数据块时，必须始终指定该数据块示例：P#DB10.DBX5.0WORD10ADDR_2REMOTEADDR_3REMOTEADDR_4REMOTERD_1Variant指向本地CPU上用于输入已读数据的区域的指针RD_2VariantRD_3VariantRD_4Variant

PUT指令LAD/FBD参数数据类型说

明REQBool在上升沿时执行该指令IDWord用于指定与伙伴CPU连接的寻址参数NONEBool完成位：如果上一个请求无错完成，将变为TRUE并保持一个周期ERRORBool如果上一个请求有错完成，将变为TRUE并保持一个周期STATUSWord错误代码ADDR_1REMOTE指向伙伴CPU上用于写入数据的区域的指针指针REMOTE访问某个数据块时，必须始终指定该数据块示例：P#DB10.DBX5.0BYTE10ADDR_2REMOTEADDR_3REMOTEADDR_4REMOTESD_1Variant指向本地CPU上包含要发送数据的区域的指针SD_2VariantSD_3VariantSD_4Variant（一）任务目标三、任务实施1）会S7-1200PLCI/O接线。2）会组台两台S7-1200PLC之间的S7通信网络连接。3）能根据控制要求编写两台PLCS7通信的梯形图程序。4）熟练使用博途编程软件进行设备组态、编制梯形图程序并下载至CPU进行调试运行，查看运行结果。表5-19所需设备与器材（二）设备与器材序号名称符号型号规格数量备注1常用电工工具

十字起、一字起、尖嘴钳、剥线钳等2套表中所列设备、器材的型号规格仅供参考2计算机（安装博途编程软件）

2台3S7-1200PLCCPUCPU1214CAC/DC/Rly，订货号：6ES7214-1AG40-0XB02台4三相异步电动机M

2台5以太网通信线

2根6连接导线

若干

任务要求两台S7-1200PLC进行S7通信，一台作为客户端，一台作为服务器。控制要求：在客户端按下起动按钮，服务器端控制的三相异步电动机起动运行，20s后客户端控制的三相异步电动机起动运行。在服务器端按下停止按钮，客户端控制的三相异步电动机停止运行，10s后服务器控制的三相异步电动机才停止运行。（三）内容与步骤

I/O地址分配与接线图PLC_1输入输出设备名称符号I元件地址设备名称符号Q元件地址起动按钮SB1I0.0接触器KM1Q0.0热继电器FRI0.1

PLC_2输入输出设备名称符号I元件地址设备名称符号Q元件地址起动按钮SB1I0.0接触器KM1Q0.0热继电器FRI0.1

表5-20I/O地址分配表图5-22两台三相异步电动机PLC控制的S7通信I/O接线图

创建工程项目打开博途编程软件，在Portal视图中选择“创建新项目”，输入项目名称“5RW_2”选择项目保存路径，然后单击“创建”按钮创建项目完成。

硬件组态在项目树中用鼠标双击“添加新设备”选项，添加两台设备，名称分别为PLC_1和PLC_2，型号均为CPU1214CAC/DC/Rly（订货号：6ES7214-1AG40-0XB0）。单击“PLC_1[CPU1214CAC/DC/Rly]”下拉按钮，双击“设备组态”选项，在“设备视图”工作区中，选中PLC_1，依次单击其巡视窗口中的“属性”→“常规”→“PROFINET接口[X1]”→“以太网地址”选项，修改PLC_1的以太网IP地址为192.168.0.1，如图5-23所示。图5-23PLC_1以太网IP地址依次单击其巡视窗口的“属性”→“常规”→“系统和时钟存储器”选项，在右边窗口中勾选“启用时钟存储器字节”复选框，如图5-24所示。在此采用默认的字节MB0，将M0.3设置为2Hz的脉冲。用同样的方法设置PLC_2的IP地址为192.168.0.2，如图5-25所示。并启用时钟存储器字节。在PLC_2巡视窗口中，依次单击“属性”→“常规”→“防护与安全”→“连接机制”选项，勾选“允许来自远程对象的PUT/GET通信”复选框，如图5-26所示。图5-24PLC_1启用时钟存储器字节图5-24PLC_1启用时钟存储器字节图5-25PLC_2以太网IP地址图5-26启用连接机制在项目树中，选择“设备和网络”选项，在网络视图中，单击“连接”按钮，在“连接”的下拉列表中，选择“S7连接”，首先用鼠标单击PLC_1的PROFINET通信口的绿色小方框，按住鼠标拖拽出一条线到PLC_2的PROFINET通信口的绿色小方框上，然后松开鼠标，这样S7连接就建立起来了，如图5-27所示。在网络视图中，单击“连接”选项卡，可以查看S7连接参数，如图5-28所示。

组态S7连接图5-27组态S7连接图5-28S7连接参数

编辑变量表a）PLC_1变量表a）PLC_2变量表图5-29两台三相异步电动机PLC控制的S7通信变量表

添加数据块在项目树中，依次双击“PLC_1[CPU1214CAC/DC/Rly]”→“程序块”→“添加新块”选项，在打开的“添加新块”对话框中，单击“数据块”选项创建DB块，数据块名称为DB1，手动修改数据块编号为10，单击“确认”按钮。然后选中该数据块，进入其属性对话框，用鼠标单击复选框，取消“优化的块访问”属性，单击“确认”按钮。在该DB块中，分别创建2个字节的数组JS[0..1]用于存放接收数据，2个字节的数组FS[0..1]用于存放发送数据，如图5-30所示。图5-30创建数据块DB1[DB10]

编写程序a）PLC_1程序b）PLC_2程序图5-31两台三相异步电动机PLC控制的S7通信程序

调试运行将设备组态及调试好的两单元程序分别下载到PLC_1、PLC_2的CPU中，按图5-22进行两台PLC的I/O接线，并将两台PLC的PROFINET通信口用带水晶头的网线连接起来。启动CPU，将CPU切换至RUN模式，按下PLC_1的起动按钮，观察PLC_2控制的三相异步电动机是否立即起动，20s后PLC-1控制的三相异步电动机是否起动。按下PLC_2的停止按钮，观察PLC_1控制的三相异步电动机是否立即停止，10s后PLC_2控制的三相异步电动机才停止。若上述运行现象与控制要求完全相同，则说明本任务实现。否则需进一步调试，直至实现控制要求。1）S7-1200PLCS7通信组态和编程是如何实现的？2）在图5-31程序中客户端和服务器端延时20s起动、延时10s停止是如何实现的？3）在图5-31程序中客户端GET、PUT指令中指向本地CPU中用于输入已读数据区域和指向本地CPU中包含要发送数据区域的指针使用的都是数据块，能使用位存储器？（四）分析与思考四、任务考核表5-21任务实施考核表序号考核内容考核要求评分标准配分得分1电路及程序设计（1）能正确分配I/O地址，并绘制I/O接线图（2）设备组态（3）根据控制要求，正确编制梯形图（1）I/O地址分配错或少，每个扣5分（2）I/O接线图设计不全或有错，每处扣5分（3）CPU组态与现场设备型号不匹配，扣10分（4）梯形图表达不正确或画法不规范，每处扣5分40分2安装与连线根据I/O接线图，正确连接电路（1）连线错一处，扣5分（2）损坏元器件，每只扣5～10分（3）损坏连接线，每根扣5～10分20分3调试与运行能熟练使用编程软件编制程序下载至CPU，并按要求调试运行（1）不能熟练使用编程软件进行梯形图的编辑、修改、编译、下载及监视，每项扣2分（2）不能按照控制要求完成相应的功能，每少一项扣5分20分4安全操作确保人身和设备安全违反安全文明操作规程，扣10～20分20分5合计（一）PROFINETIO通信五、知识拓展

功能PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准，是一种实时的现场总线标准。PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，包括实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等应用，可以实现通信网络的一网到底，即从上到下都可以使用同一网络。西门子公司在十多年前就已经推出PROFINET，到目前为止已经大规模应用于各个行业。

概述PROFINET设备分为IO控制器、IO设备和IO监视器。1）PROFINETIO控制器指用于对连接的IO设备进行寻址的设备，这意味着IO控制器将与分配的现场设备交换输入和输出信号。2）PROFINETIO设备指分配给其中一个IO控制器的分布式现场设备，例如远程IO、变频器和伺服控制器等。3）PROFINETIO监控器指用于调试和诊断的编程设备，例如PC或HMI设备等。

PROFINET传输方式PROFINET有三种传输方式：1)非实时数据传输(NRT)；2)实时数据传输(RT)；3)等时实时数据传输(IRT)。PROFINETIO通信使用OSI参考模型第1层、第2层和第7层，支持灵活的拓扑方式，如总线型、星型、树型和环型等。S7-1200CPU通过集成的以太网接口既可以作为IO控制器控制现场IO设备，也可以同时作为IO设备被上一级IO控制器控制，此功能称为智能IO设备功能。

S7-1200CPUPROFINET通信口的通信能力CPU硬件版本接口类型控制器功能智能IO设备功能可带IO设备最大数量V4.0PROFINET√√16V3.0PROFINET√×16V2.0PROFINET√×8表5-22S7-1200PROFINET通信口的通信能力

PROFINETIO通信网络组态1）组态作为IO控制器的CPU。打开博途编程软件，在Portal视图中选择“创建新项目”，输入项目名称“PROFINETIO通信”选择项目保存路径，然后单击“创建”按钮创建项目完成。在项目树中，用鼠标双击“添加新设备”选项，添加设备名称为PLC_1，型号为CPU1214C（AC/DC/Rly）。2）设置IO控制器CPU的属性。在项目树中，单击“PLC_1[CPU1214CAC/DC/Rly]”下拉按钮，双击“设备组态”选项，在“设备视图”的工作区中，选中PLC_1，依次单击其巡视窗口中的“属性”→“常规”→“PROFINET接口[X1]”→“以太网地址”选项，设置CPU以太网IP地址为192.168.0.1，单击右侧“接口连接到”栏的“添加新子网”按钮，生成子网PN/IE_1，如图5-32所示。

IO控制器的组态图5-32设置IO控制器CPU的IP地址1）组态IO设备的CPU。在项目树中，按上述相同的方法，添加新设备PLC_2[CPU1214CAC/DC/Rly]。2）设置IO设备CPU的属性。在项目树中，单击“PLC_2[CPU1214CAC/DC/Rly]”下拉按钮，双击“设备组态”选项，在“设备视图”的工作区中，选中PLC_2，依次单击其巡视窗口中的“属性”→“常规”→“PROFINET接口[X1]”→“以太网地址”选项，设置CPU以太网IP地址为192.168.0.2，单击右侧“接口连接到”栏的“添加新子网”按钮，生成子网PN/IE_1，如图5-33所示。

IO设备的组态3）组态PROFINETIO通信数据交换区。PROFINET通信数据交换区只需在IO设备中设置，如图5-34所示。图5-33设置IO设备CPU的IP地址图5-34PROFINET通信数据交换区配置在完成PROFINETIO网络组态后，在项目树中，双击“设备和网络”选项，在弹出的“设备和网络”窗口中，单击“网络视图”选项卡，将显示两个设备之间的网络连接，如图5-35所示。图5-35RPOFINETIO通信网络视图（二）应用举例两台S7-1200PLC之间进行PROFINETIO通信，一台作为PROFINETIO控制器，另一台作为PROFINETIO设备。控制要求：在IO控制器上按下起动按钮，IO设备上控制的8盏指示灯按正向（即HL1HL2→HL3HL4→HL5HL6→HL7HL8→HL1HL2）每隔1s依次循环两两点亮，按下停止按钮时立即熄灭；在IO设备上按下起动按钮，IO控制器上控制的8盏指示灯按反向（即HL8HL7→HL6HL5→HL4HL3→HL2HL1→HL8HL7）每隔1s依次两两循环点亮，按下停止按钮时立即熄灭。输

入输

出设备名称符号I元件地址设备名