3.S7协议通信系统的组建

项目3工业互联网通信协议选择任务3.2S7协议通信系统的组建【任务导入】

在某生产企业中，当前生产设备均是单站独立运行，不能互联互通，给设备维护及管理带来了诸多挑战与不便。企业计划在现有设施基础上，选择适宜的工业通信方式，对生产线进行全面的升级改造，以提升企业车间生产的整体自动化程度与现场设备的智慧化运作水平。

此企业采用了诸多西门子品牌的PLC设备，涵盖了S7-200SMART、S7-1200以及S7-1500等系列产品。鉴于当前的生产需求，该企业计划构建多种通信系统，具体包括：基于S7-1500PLC的S7通信协议工业以太网网络通信系统、针对S7-1200PLC的Modbus现场总线通信系统，以及S7-200SMART的PROFIBUS现场总线通信系统。【知识链接】S7通信协议是西门子专为旗下S7系列PLC量身定制的一种通信协议。这一协议的设计旨在实现不同设备之间的无缝数据交换与通信，从而成为工业自动化领域不可或缺的核心组成部分。S7通信按组态方式可分为单边通信和双边通信。（1）基于客户端（Client）/服务器（Server）的单边通信

客户端（Client）是资源的索取者；服务器（Server）是资源的提供者。客户端通常是S7-PLC的CPU，常见的客户端包括：人机界面（HMI）、编程电脑（PG/PC）等。当两台S7-PLC进行S7通信时，可以把一台设置为客户端，另一台设置为服务器。

在单边通信中，数据交换通常通过调用通信功能块PUT和GET来实现。PUT功能块用于将数据从本地PLC写入到远程PLC的数据区域中，而GET功能块则用于从远程PLC的数据区域中读取数据到本地PLC中。【知识链接】（2）基于伙伴（Partner）/伙伴（Partner）的双边通信

通信需要先建立连接，主动请求建立连接的是主动伙伴（ActivePartner），被动等待建立连接的是被动伙伴（PassivePartner）。建立通信连接后，通信双方都可以发送或接收数据。

在双边通信中，数据交换通常通过调用通信指令来实现。当一方调用发送指令时，另一方必须同时调用接收指令才能完成数据的传输。双方可以实时地交换数据，并根据需要进行处理和控制。在S7-300中，使用FB12（BSEND）和FB13（BRECV）进行发送和接收。当一方调用发送指令时，另一方必须同时调用接收指令才能完成数据的传输。

【任务实施】

两个S7-1500PLC在一个项目中，操作S7-1500通过S7通信协议进行工业以太网通信的组态配置过程，通过S7-1500MasterStation将通信数据区DB1块中的2字节的数据发送到S7-1500SlaveStation的接收数据区DB1块中，MasterStation将SlaveStation发送数据区DB2块中的2字节的数据读到MasterStation的接收数据区DB2块中。（1）系统配置1）使用TIAPortalV17生成项目

使用TIAPortalV17创建一个新项目S7通信，如图3-7所示。图3-7创建新项目【任务实施】

通过“添加新设备”组态S7-1500MasterStation，选择CPU1513-1PN；接着组态另一个S7-1500SlaveStation，选择CPU1515-2PN，并设置各自的以太网地址，如图3-8、图3-9、如图3-10、图3-11所示。图3-8添加CPU1513-1PN新设备图3-9添加CPU1515-2PN新设备【任务实施】

通过“添加新设备”组态S7-1500MasterStation，选择CPU1513-1PN；接着组态另一个S7-1500SlaveStation，选择CPU1515-2PN，并设置各自的以太网地址，如图3-8、图3-9、如图3-10、图3-11所示。图3-10设置CPU1515-2PN以太网地址图3-11设置CPU1513-1PN以太网地址【任务实施】设置Server站的连接机制，如图3-12所示。图2-24端口统计查看详细信息图3-12设置Server站的连接机制【任务实施】2）网络配置，组态S7连接

在设备组态中选择“网络视图”，进行网络配置，单击左上角的“连接”图标，在连接框中选择“S7连接”，然后单击选中“MasterStation”网口，将其拖动至对象“SlaveStation”的网口处松手，建立“S7_连接_1”，在中间栏的“连接”条目中，可以看到已经建立的“S7_连接_1”，如图3-13所示。图3-13建立连接机制【任务实施】3）S7连接及其属性说明

单击图4-9中的“S7_连接_1”，在“S7_连接_1”的连接属性中查看各参数，如连接双方的设备、IP地址，S7连接常规属性，如图3-14所示。图3-14建立连接机制【任务实施】

在“本地ID”中，显示通信连接的ID号，这里，ID=W#16#100（编程使用），如图3-15所示。在“特殊连接属性”中，可以选择是否为“主动建立连接”，这里，Client是“主动建立连接”的，如图3-15、如图3-16所示。图3-15建立连接机制图3-16主动建立连接【任务实施】

配置完网络连接后，双方都编译存盘并下载。如果通信连接正常，那么连接状态，如图3-17所示。图3-17连接状态【任务实施】4）编程

在S7-1500两侧，分别创建发送数据块和接收数据块DB1和DB2，将其定义成2字节的数组，如图3-18～3-25所示。图3-18建立1513-sendDB块图3-191513-sendDB块数据类型【任务实施】4）编程

在S7-1500两侧，分别创建发送数据块和接收数据块DB1和DB2，将其定义成2字节的数组，如图3-18～3-25所示。图3-20建立1513-receiveDB块图3-211513-receiveDB块数据类型【任务实施】4）编程

在S7-1500两侧，分别创建发送数据块和接收数据块DB1和DB2，将其定义成2字节的数组，如图3-18～3-25所示。图3-22建立1515-sendDB块图3-23建立1515-receiveDB块【任务实施】4）编程

在S7-1500两侧，分别创建发送数据块和接收数据块DB1和DB2，将其定义成2字节的数组，如图3-18～3-25所示。图3-241515-sendDB块图3-251515-receiveDB块【任务实施】在两个PLC的数据块的属性中，需要选择非优化块访问，即把默认的勾选去掉，数据块属性，如图3-26所示。图3-26数据块属性【任务实施】

右击项目“S7通信”，单击“属性”，勾选“块编译时支持仿真”。这样在没有真实PLC设备的情况下也可以实现仿真验证，如图3-27所示。在主动建立连接侧ClientCPU编程，设置时钟存储器字节的地址为100，在编程时可启用M100.5作为通信触发使能，如图3-28所示。图3-27块编译时支持仿真图3-28设置时钟存储器【任务实施】功能块FB14“PUT”的参数说明和功能块FB15“GET”的参数说明，如表3-3和表3-4所示。参数名数据类型参数说明REQBOOL上升沿触发工作IDWORD地址参数IDNDRBOOL为“1”时，接收新数据ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码ADDR_1ANY从通信对方的数据地址中读取数据RD_1ANY本站接收数据区表3-3功能块FB14“PUT”的参数说明表3-4功能块FB15“GET”的参数说明参数名数据类型参数说明REQBOOL上升沿触发工作IDWORD地址参数IDDONEBOOL为“1”时，发送完成ERRORBOOL为“1”时，有故障发生STATUSWORD故障代码ADDR_1ANY通信对方的数据接收区SD_1ANY本站发送数据区【任务实施】

在主动建立连接侧ClientCPU编程，双击OB1，在“通信”→“S7通信”下，调用GET、PUT通信指令，并按要求编程，如图3-29和图3-30所示。图3-291513-1PNOB1程序块图3-301515-2PNOB1程序块【任务实施】

在主动建立连接侧ClientCPU编程，双击OB1，在“通信”→“S7通信”下，调用GET、PUT通信指令，并按要求编程，如图3-29和图3-30所示。图3-291513-1PNOB1程序块图3-301515-2PNOB1程序块【任务实施】5）仿真测试

启动仿真，进行下载测试，如图3-31和图3-32所示。图3-311513-1PN下载测试图3-321515-2PN下载测试【任务实施】

6）监控结果

分别打开两个PLC的监控表进行设置。单击开启监控，单击一次性修改所选定值，进行收发数据测试，如图3-33所示，数据块1513-sen