西门子总代理IO模块

上海朕锌电气设备有限公司

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1 配置需求

1. 1 硬件

（1）CPU
S7-400H CPU（固件版本V6.0），CPU订货号如表 1 1。
表 1 1 S7-400H V6.0版本CPU

（2）网卡
上位机必须配置CP 1623（订货号：6GK1 162-3AA00）。

1. 2 软件
(1) 操作系统
Windows 7 Ultimate SP1（32/64位），
Windows Server 2008 R2 SP1 Standard Edition（64位）。
(2) 组态软件
PCS 7 V8.0 Update 1，
SIMATIC NET HARDNET-IE S7-REDCONNECT V8.1（订货号：6GK1 716-0HB08-1AA0）或者更高版本。

2 S7-400H集成PROFINET口和PC站的通讯方式
S7-400H集成PROFINET口和PC站通讯连接可以是线形或者环形拓扑，也可以配置为冗余工厂总线。下面以一套416-5H PN/DP（AS1_H）连接一个配置CP 1623的PC站（PC01）为例介绍三种常见的通讯方式。

2. 1 方案一
采用线性拓扑，PC站使用一块或者两块CP 1623连接S7-400H集成PROFINET口。
（1）一块CP 1623，以太网连接如图 2 1，PCS 7网络连接如图 2 2。

图 2-1 S7-400H集成PROFINET口与PC站连接（一）

图 2-2 PCS 7网络连接

（2）两块CP 1623，以太网连接如图 2 3，PCS 7网络连接如图 2 4。

图 2-3 S7-400H集成PROFINET口与PC站连接（二）

图 2-4 PCS 7网络连接

2. 2 方案二
采用环形拓扑，PC站使用一块或者两块CP 1623连接S7-400H。
（1）一块CP 1623，以太网结构如图 2 5，PCS 7网络连接和图 2 2相同。

图 2-5 S7-400H集成PROFINET口与PC站连接（三）

（2）两块CP 1623，以太网结构如图 2 6，PCS 7网络连接和图 2 4相同。

图 2-6 S7-400H集成PROFINET口与PC站连接（四）

2. 3 方案三
采用冗余工厂总线，PC站使用两块CP 1623连接S7-400H。
（1）交换机之间没有连接，以太网结构如图 2 7，PCS 7网络连接如图 2 8。

图 2-7 S7-400H集成PROFINET口与PC站连接（五）

图 2-8 PCS 7网络连接

（2）交换机之间存在连接，以太网结构如图 2 9，PCS 7网络连接和图 2 4相同。

图 2-9 S7-400H集成PROFINET口与PC站连接（六）

注意：不能混合使用S7-400H集成PROFINET口和CP 443-1同时与ＰＣ站建立容错连接，如图 2 10。

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图 2-10 混合S7-400H集成PROFINET口、CP 443-1与PC站连接

1. S7通信简介
S7通信是S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET网络的一种优化的通信协议，主要用于S7300/400PLC之间的通信。SIMATIC S7- PN CPU包含一个集成的 PROFINET 接口，该接口除了具有 PROFINET I/O功能，还可以进行基于以太网的S7通信。SIMATIC S7- PN CPU支持无确认数据交换、确认数据交换和单边访问功能。功能块的调用如图1、图2所示。

表1

图1

图2

要通过 S7-PN CPU 的 集成PROFINET 接口实现S7 通信，需要在硬件组态中建立连接。

2. 硬件及网络组态
CPU采用两个315-2PN/DP，使用以太网进行通信。
在STEP7中创建一个新项目，项目名称为PN S7。插入两个S7-300站，在硬件组态中，分别插入CPU 315-2 PN/DP。如图3所示。

图3

新建以太网，打开“NetPro”设置网络参数，选中CPU，在连接列表中建立新的连接。如图4所示。

图4

然后双击该连接，设置连接属性。在“General”属性中块参数ID = 1，这个参数即是下面程序中的参数“ID”。在SIMATIC 315PN-1中激活“Establish an active connection”，作为Client端，SIMATIC 315PN-2作为Server 端。

3. 软件编程

3.1. 无确认数据交换
SFB/FB 8 "USEND" 向类型为“URCV”的远程伙伴SFB/FB发送数据。执行发送过程而不需要和SFB/FB伙伴进行协调。也就是说，在进行数据传送时不需要伙伴SFB/FB进行确认。
S7-300：在REQ的上升沿处发送数据。在REQ的每个上升沿处传送参数R_ID、
ID和SD_1。在每个作业结束之后，可以给R_ID、ID和SD_1参数分配新数值。
S7-400：在控制输入REQ的上升沿处发送数据。通过参数SD_1到SD_4来指向要
发送的数据，但并非都需要用到所有四个发送参数。
然而，必须确保参数SD_1到SD_4/SD_1和RD_1到RD_4/RD_1 (在相应通讯伙
伴SFB/FB "URCV" 上)所定义的区域在以下几个方面保持一致：
? ?编号
? ?长度
? ?数据类型
参数R_ID必须在两个SFB中完全相同。如果传送成功完成，则通过状态参数DONE来表示，此时其逻辑数值为1。
SFB/FB 9 "URCV" 从类型为“USEND”的远程伙伴SFB/FB中异步接收数据，并
把接收到的数据复制到组态的接收区域内。
当程序块准备好接收数据时，EN_R输入处的逻辑值为1。可以通过EN_R=0来取
消一个已激活的作业。
S7-300：在EN_R的每个上升沿处应用参数R_ID、ID和RD_1。在每个作业结束
之后，可以给R_ID、ID和RD_1参数分配新数值。
S7-400：通过参数RD_1到RD_4来指向接收数据区。
必须确保参数RD_i/RD_1和SD_i/SD_1 (在相应通讯伙伴SFB/FB "USEND"
上)所定义的区域在以下几个方面保持一致：
?? 编号
? ?长度
? ?数据类型。
通过NDR状态参数逻辑数值为1来指示已经成功完成复制处理过程。参数R_ID必须在两个SFB/FB上完全相同。
打开SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次调用FB8，FB9如图5、图6所示：

图5

程序中的参数说明见表2

 表2 FB8参数说明

图6

程序中的参数说明见表3

 表3 FB9参数说明

同样，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，调用FB8/FB9。通信双方的“R_ID”均设为0。将SIMATIC 315PN-1的MB100-MB109赋值B#16#02，在SIMATIC 315PN-2中，将FB9的“EN_R”置1，然后在SIMATIC 315PN-1中，将FB8中“REQ”设置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-2的MB110-MB119接收到B#16#02。如图7所示。

图7

同理，将SIMATIC 315PN-2 的MB100-MB109赋值为B#16#03，SIMATIC 315PN-1的MB110-MB119接收到B#16#03。如图8所示。

图8

3.2. 确认数据交换
SFB/FB 12 "BSEND" 向类型为“BRCV”的远程伙伴SFB/FB发送数据。通过这种
类型的数据传送，更多的数据可以在通讯伙伴之间传输，超过任何其它用于组态的
S7连接的通讯SFB/FB所能传输的数据量，通过集成PN口的S7-400和S7-300是65534字节。
要发送的数据区是分段的。各个分段单独发送给通讯伙伴。通讯伙伴在接收到最后
一个分段时对此分段进行确认，该过程与相应SFB/FB "BRCV" 的调用无关。在调用块之后，当在控制输入REQ上有上升沿时，发送作业被激活。发送用户存储区中的数据与处理用户程序是异步执行的。
由SD_1指定起始地址和要发送数据的最大长度。可以通过LEN来确定数据域的作业指定长度。在这种情况下，LEN替换SD_1的长度区域。参数R_ID必须在相应的两个SFB/FB上完全相同。如果在控制输入R处有上升沿，则当前数据传送将被取消。如果传送成功完成，则通过将状态参数DONE的数值设置为1来进行指示。如果状态参数DONE或ERROR的数值为1，则在前一个发送处理结束之前，不能处理新的发送作业。
SFB/FB 13 "BRCV" 接收来自类型为“BSEND”的远程伙伴SFB/FB的数据。在收
到每个数据段后，向伙伴SFB/FB发送一个确认帧，同时更新LEN参数。在块调用完毕，并且在控制输入EN_R数值为1之后，块准备接收数据。可以通过EN_R=0来取消一个已激活的作业。
由RD_1指定起始地址和接收区的最大长度。由LEN指示已接收数据域的长度。
从用户存储区中接收数据与处理用户程序是异步执行的。参数R_ID必须在相应的两个SFB/FB上完全相同。通过状态参数NDR的数值为1来指示所有数据段的无错接收。接收到的数据保持不变，直到通过EN_R=1来重新调用SFB/FB 13为止。如果在数据的异步接收期间调用块，则将引发一个警告，该警告通过STATUS参数输出；如果当控制输入EN_R数值为0时进行调用，则接收将被终止，并且SFB/FB将返回到它的初始状态。
打开SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次调用FB12，FB13如图9、图10所示：

图9

程序中的参数说明见表4

表4 FB12参数说明

图10

程序中的参数说明见表5

表5 FB13参数说明

同样，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，调用FB12/FB13。通信双方的R_ID设为0，LEN设为10，将SIMATIC 315PN-1的MB120-MB129赋值B#16#04，在SIMATIC 315PN-2中，将FB13的“EN_R”置1，然后在SIMATIC 315PN-1中，将FB12中“REQ”设置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-2的MB130-MB139接收到B#16#04。如图11所示。

图11

同理，将SIMATIC 315PN-2 的MB120-MB129赋值为B#16#05，SIMATIC 315PN-1的MB130-MB139接收到B#16#05。如图12所示。

图12

3.3. 单边访问
可以通过SFB/FB 14 "GET"，从远程CPU中读取数据。
S7-300：在REQ的上升沿处读取数据。在REQ的每个上升沿处传送参数ID、ADDR_1和RD_1。在每个作业结束之后，可以分配新数值给ID、ADDR_1和RD_1参数。
S7-400：在控制输入REQ的上升沿处启动SFB。在此过程中，将要读取的区域的相关指针(ADDR_i)发送到伙伴CPU。远程伙伴返回此数据。在下一个SFB/FB调用处，已接收的数据被复制到组态的接收区(RD_i)中。必须要确保通过参数ADDR_i和RD_i定义的区域在长度和数据类型方面要相互匹配。
通过状态参数NDR数值为1来指示此作业已完成。只有在前一个作业已经完成之后，才能重新激活读作业。远程CPU可以处于RUN或STOP工作状态。如果正在读取数据时发生访问故障，或如果数据类型检查过程中出错，则出错和警告信息将通过ERROR和STATUS输出表示。
通过使用SFB/FB 15 "PUT"，可以将数据写入到远程CPU。
S7-300：在REQ的上升沿处发送数据。在REQ的每个上升沿处传送参数ID、ADDR_1和SD_1。在每个作业结束之后，可以给ID、ADDR_1和SD_1参数分配新数值。
S7-400：在控制输入REQ的上升沿处启动SFB。在此过程中，将指向要写入数据的区域(ADDR_i)的指针和数据(SD_i)发送到伙伴CPU。 远程伙伴将所需要的数据保存在随数据一起提供的地址下面，并返回一个执行确认。必须要确保通过参数ADDR_i和SD_i定义的区域在编号、长度和数据类型方面相互匹配。
如果没有产生任何错误，则在下一个SFB/FB调用时，通过状态参数DONE来指示，其数值为1。只有在最后一个作业完成之后，才能再次激活写作业。远程CPU可以处于RUN或STOP模式。如果正在写入数据时发生访问故障，或如果执行检查过程中出错，则出错和警告信息将通过ERROR和STATUS输出表示。
打开SIMATIC 315PN-1的OB1，在OB1中依次调用FB14，FB15如图13、图14所示：

图13

表6 FB14参数说明

图14

表7 FB15参数说明

同样，在SIMATIC 315PN-2的OB1中，调用FB14/FB15。将SIMATIC 315PN-2的MB140-MB149赋值B#16#06，在SIMATIC 315PN-1中，将FB14的“REQ”置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-1的MB150-MB159接收到B#16#06。如图15所示。

图15

将SIMATIC 315PN-1的MB140-MB149赋值B#16#08，在SIMATIC 315PN-2中，将FB14的“REQ”置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-2的MB150-MB159接收到B#16#08。如图16所示。

图16

将SIMATIC 315PN-1的MB170-MB179赋值B#16#07，将FB15的“REQ”置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-2的MB160-MB169接收到B#16#07。如图17所示。

图17

将SIMATIC 315PN-2的MB170-MB179赋值B#16#11，将FB15的“REQ”置上升沿信号，此时SIMATIC 315PN-1的MB160-MB169接收到B#16#11。如图18所示。

图18