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湖南 長沙 西門子 6ES7211-1AE40-0XB0 湖南代理商
S7-1200作為智能IO設備和CP343-1的 Profinet 通信（S7-300做控制器）
S7-1200 V4.0 支持智能 IO 設備功能，故可使用 S7-1200 作為智能 IO 設備和 CP343-1 的 Profinet 通信。本例中將 S7-300 做為控制器，連接作為智能 IO 設備的S7-1200 CPU 實現 Profinet 通信；下面詳細介紹使用方法。
硬件：
- CPU 1217C DC/DC/DC，V4.0
- CPU 314C-2ptp，V2.6 + CP343-1,V3.0
軟件：
- Step7 V13
- Step7 V5.5 SP3
CP343-1 的 PN 接口連接 S7-1200 的 PN 接口，這種方式可以分2種情況來操作，具體如下：
- 第一種情況：CPU 1217C 和 CPU 314C 使用 Step7 V13 編程，在一個項目中操作。
- 第二種情況：CPU 1217C 使用 Step7 V13，而 CPU 314C 使用 Step7 V5.5。
1. 第一種情況（同一項目中操作）
CPU 314C 作為 controller，1217C 作為 IO device，使用 Step7 V13 在一個項目中操作，詳細步驟如下。
1-1 使用 Step7 V13 創(chuàng)建 S7-300 站
使用 STEP7 V13 創(chuàng)建一個新項目，并通過“添加新設備”組態(tài) S7-300 站 PLC_1，選擇 CPU 314C-2 ptp, 添加 CP343-1 ，設置 IP 地址。如圖 1 所示。
圖 1 在新項目中插入 S7-300 站
在“操作模式”選項中確認 CP343-1 的操作模式。 如圖 2 所示。
圖 2 選擇 CP343-1 操作模式
1-2 使用 Step7 V13 創(chuàng)建 S7-1200 站
使用 STEP7 V13 創(chuàng)建一個新項目，并通過“添加新設備”組態(tài) S7-1200 站 PLC_2，選擇 CPU1217C DC/DC/DC V4.0；設置 IP 地址，并確認設備名稱，本示例中設備名稱是plc_2。如圖 3 所示。
圖 3 在新項目中插入 S7-1200 站
S7-1200 作為 IO 設備，需要將其操作模式設置為 IO 設備，并將 IO 設備分配給控制器 PLC_1 。如圖 4 所示。
圖 4 S7-1200 設置為 IO 設備
接著，在“智能設備通信”的“傳輸區(qū)”創(chuàng)建 IO 通信區(qū)，控制器的 QB2~6 共計5個字節(jié)傳送到 IO 設備的 IB2~6 ；控制器的 IB2~6 共計5個字節(jié)讀取來自 IO 設備的 QB2~6 。如圖 5 所示。
圖 5 創(chuàng)建 IO 通信區(qū)
1-2 硬件組態(tài)下載，檢查設備名稱和 IP 地址是否正確
分別將 PLC_1 站和 PLC_2 站下載到各自的 PLC 中。
將軟件切換到“網絡視圖”，找到 PN/IE 總線，查看設備名稱是否正確。如圖 6、7 所示。
圖 6 網絡視圖
圖 7 確認設備名稱和 IP 地址
1-3 S7-300 編程
本例中，CP343-1 作為 IO 控制器，需要在 OB1 中編程調用 PNIO_SEND 和 PNIO_RECV 進行數據讀寫。如圖 8 所示。
圖 8 CPU314C 中編程
| CALL “PNIO_SEND” | ||
| CPLADDR | ：=256 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=0 | // 工作模式：當CP343-1僅作為IO控制器或IO設備時，設為0；當CP343-1同時作為IO控制器和IO設備時，設為1 |
| LEN | ：=7 | // 要發(fā)送的數據區(qū)長度；該長度始終是從數據區(qū)地址0開始計算 |
| SEND | ：=P#M100.0 BYTE 7 | // 發(fā)送數據區(qū) |
| IOCS | ：=P#M150.0 BYTE 10 |
// 每一用戶數據字節(jié)傳送一個狀態(tài)位。長度信息取決于LEN參數中的長度。 以程序段1為例，共發(fā)送7個字節(jié)，每個字節(jié)需要1個比特位，所以共需要7位，即至少需要1字節(jié)。 |
| DONE | ：=%M0.0 | // 為1時，無錯誤完成該作業(yè) |
| ERROR | ：=%M0.1 | // 為1時，有故障發(fā)生 |
| STATUS | ：=%MW2 | // 狀態(tài)代碼 |
| CHECK_IOCS | ：=%M0.3 |
// 0: 所有IOCS均設置為GOOD |
| CALL “PNIO_RECV” | ||
| CPLADDR | ：=256 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=0 | // 工作模式：當CP343-1僅作為IO控制器或IO設備時，設為0；當CP343-1同時作為IO控制器和IO設備時，設為1 |
| LEN | ：=7 | // 要接收的數據區(qū)長度；該長度始終是從數據區(qū)地址0開始計算 |
| RECV | ：=P#M200.0 BYTE 7 | // 發(fā)送數據區(qū) |
| IOPS | ：=P#M250.0 BYTE 10 |
// 每一用戶數據字節(jié)傳送一個狀態(tài)位。長度信息取決于LEN參數中的長度。 以程序段2為例，共接收7個字節(jié)，每個字節(jié)需要1個比特位，所以共需要7位，即至少需要1字節(jié)。 |
| NDR | ：=%M1.0 | // 為1時，無錯誤完成該作業(yè) |
| ERROR | ：=%M1.1 | // 為1時，有故障發(fā)生 |
| STATUS | ：=%MW4 | // 狀態(tài)代碼 |
| CHECK_IOPS | ：=%M1.2 |
// 0: 所有IOPS均設置為GOOD |
| ADD_INFO | ：=%MW6 | // 附加診斷信息；具體請查看指令幫助信息 |
1-4 通訊測試
檢查無錯誤后，下載 S7-300 的程序，分別給兩個站點新建監(jiān)控表，添加通信數據區(qū)，監(jiān)控。如圖 9 所示。
圖 9 通信測試
1-5 地址對應關系的說明
圖 10 地址對應關系
從圖中可以看到，當 CP343-1 作為控制器時，其傳送的地址需從0開始的。地址對應排列關系以邏輯地址大小為序。地址如果出現間隔時，如例子中，沒有組態(tài)的地址區(qū) IB0~2（QB0~1） 及其對應的 MB100~101(MB200~201) 也將被傳送。
2. 第二種情況（不在同一項目中操作）
不在一個項目中的操作，即：CPU314C 作為 controller 使用 Step7 V5.5 編程；1217C 作為 IO device，使用 Step7 V13 編程，詳細步驟如下。
2-1 使用 Step7 V13 創(chuàng)建 S7-1200 站
使用 STEP7 V13 創(chuàng)建一個新項目，并通過“添加新設備”組態(tài) S7-1200 站 IO-device ，選擇 1217C；設置 IP 地址，并確認設備名稱，本示例中設備名稱是io_device。如圖 11 所示。
圖 11 在新項目中插入 S7-1200 站
S7-1200 作為 IO 設備，需要將其操作模式設置為 IO 設備。如圖 12 所示。
圖 12 S7-1200 設置為 IO 設備，并創(chuàng)建 IO 通信區(qū)
接著，在“智能設備通信”的“傳輸區(qū)”創(chuàng)建 IO 通信區(qū)，控制器將傳輸5個字節(jié)到 IO 設備的 IB2~6 ；IO 設備將 QB2~6 共計5個字節(jié)傳送給控制器。
2-2 導出 IO 設備的 GSD 文件
編譯該項目，在“智能設備通信”屬性的下方，找到并點擊“導出”按鈕，根據提示將 GSD 文件導出（注意不要修改設備名稱）。如圖 13 所示。
圖 13 導出 IO 設備的 GSD 文件
2-3 使用 Step7 V5.5 創(chuàng)建 S7-300 站
使用 STEP7 V5.5 創(chuàng)建一個新項目，并組態(tài) CPU 314C-2 ptp, 添加 CP343-1 ，設置 IP 地址，并確認設備名稱，本示例中設備名稱是PN-IO。如圖 14 所示。
圖 14 在新項目中插入 S7-300 站
在 Step7 V5.5 的硬件組態(tài)界面，通過“選項”進入“安裝 GSD 文件...”界面， 在源路徑選擇 IO-device 的 GSD 文件存放路徑。如圖 15 所示。
圖 15 Step7 V5.5 安裝 IO-device 的 GSD 文件
2-4 在 Step7 V5.5 中組態(tài) IO-device
首先，需要給 CP343-1 插入 Profinet IO 總線，在 CP343-1 的“PN-IO”上鼠標右鍵，選擇“插入 Profinet IO 系統(tǒng)”。如圖 16 所示。
圖 16 插入 Profinet IO 系統(tǒng)
然后，從硬件目錄路徑：PROFINET IO --> Preconfigured Stations --> CPU 1217C DC/DC/DC --> IO-device 拖拽到 PN 總線上。如圖 17 所示。
圖 17 組態(tài) IO-device
2-5 硬件組態(tài)下載，檢查設備名稱和 IP 地址是否正確
分別將 S7-300 站和 S7-1200 站下載到各自的 PLC 中。
將 STEP7 V13 軟件切換到“網絡視圖”，找到 PN/IE 總線，查看設備名稱是否正確。如圖 18、19 所示。
圖 18 網絡視圖
圖 19 確認設備名稱和 IP 地址
2-6 S7-300 編程
本例中，CP343-1 作為 IO 控制器，需要在 OB1 中編程調用 PNIO_SEND 和 PNIO_RECV 進行數據讀寫。如圖 20 所示。
圖 20 CPU314C 中編程
| CALL “PNIO_SEND” | ||
| CPLADDR | ：=W#16#100 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=B#16#0 | // 工作模式：當CP343-1僅作為IO控制器或IO設備時，設為0；當CP343-1同時作為IO控制器和IO設備時，設為1 |
| LEN | ：=7 | // 要發(fā)送的數據區(qū)長度；該長度始終是從數據區(qū)地址0開始計算 |
| SEND | ：=P#M100.0 BYTE 7 | // 發(fā)送數據區(qū) |
| IOCS | ：=P#M150.0 BYTE 10 |
// 每一用戶數據字節(jié)傳送一個狀態(tài)位。長度信息取決于LEN參數中的長度。 以程序段1為例，共發(fā)送7個字節(jié)，每個字節(jié)需要1個比特位，所以共需要7位，即至少需要1字節(jié)。 |
| DONE | ：=%M0.0 | // 為1時，無錯誤完成該作業(yè) |
| ERROR | ：=%M0.1 | // 為1時，有故障發(fā)生 |
| STATUS | ：=%MW2 | // 狀態(tài)代碼 |
| CHECK_IOCS | ：=%M0.3 |
// 0: 所有IOCS均設置為GOOD |
| CALL “PNIO_RECV” | ||
| CPLADDR | ：=W#16#100 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=B#16#0 | // 工作模式：當CP343-1僅作為IO控制器或IO設備時，設為0；當CP343-1同時作為IO控制器和IO設備時，設為1 |
| LEN | ：=7 | // 要接收的數據區(qū)長度；該長度始終是從數據區(qū)地址0開始計算 |
| RECV | ：=P#M200.0 BYTE 7 | // 發(fā)送數據區(qū) |
| IOPS | ：=P#M250.0 BYTE 10 |
// 每一用戶數據字節(jié)傳送一個狀態(tài)位。長度信息取決于LEN參數中的長度。 以程序段2為例，共接收7個字節(jié)，每個字節(jié)需要1個比特位，所以共需要7位，即至少需要1字節(jié)。 |
| NDR | ：=%M1.0 | // 為1時，無錯誤完成該作業(yè) |
| ERROR | ：=%M1.1 | // 為1時，有故障發(fā)生 |
| STATUS | ：=%MW4 | // 狀態(tài)代碼 |
| CHECK_IOPS | ：=%M1.2 |
// 0: 所有IOPS均設置為GOOD |
| ADD_INFO | ：=%MW6 | // 附加診斷信息；具體請查看指令幫助信息 |
2-7 通訊測試
檢查無錯誤后，分別給兩個站點新建監(jiān)控表，添加通信數據區(qū)，監(jiān)控。如圖 21 所示。
圖 21 通信測試
2-8 地址對應關系的說明
圖 22 地址對應關系
從圖中可以看到，當 CP343-1 作為控制器時，其傳送的地址需從0開始的。地址對應排列關系以邏輯地址大小為序。地址如果出現間隔時，如例子中，沒有組態(tài)的地址區(qū) IB0~2（QB0~1） 及其對應的 MB100~101(MB200~201) 也將被傳送
S7-1200與分布式IO設備的診斷功能
S7-1200 CPU V2.1 開始支持分布式 IO 設備的診斷功能，可使用 DeviceStates 和 ModuleStates 指令對分布式 IO 設備的站狀態(tài)和子模塊進行診斷。本文使用 1214C V4.0 CPU 和 ET200SP 的 PN 通信為例進行說明（DP通信同樣適用）。
硬件：
- CPU 1214C DC/DC/DC，V4.0，一臺
- ET200SP 分布式 IO 站，PN 接口，兩套
軟件：
- TIA Portal V13 SP1 UPD2
使用 TIA Portal 創(chuàng)建項目
使用 TIA Portal 創(chuàng)建一個新項目，正確配置，下載后，進入網絡視圖，所有站點狀態(tài)正常。如圖 1 所示。
圖 1 網絡視圖
注意：分布式 IO 為 PN 子站時，可在“網絡概覽”中可以查看分布式 IO 的設備編號。
1 使用 DeviceStates 指令對分布式 IO 子站進行診斷
1-1 創(chuàng)建全局數據塊，用于存儲狀態(tài)數據
在全局數據塊中創(chuàng)建數據類型為 Array of BOOL 數組，共計1024個元素。 如圖 2 所示。
圖 2 創(chuàng)建全局數據塊
1-2 編程
在 OB1 中調用 DeviceStates 指令，雙擊 LADDR 引腳，選擇需要診斷的 IO 系統(tǒng)。如圖 3 所示。
圖 3 調用 DeviceStates 指令
本例中將 MODE 設置為2，STATE 填寫上述定義的全局數據塊數組。如圖 4 所示。
圖 4 填寫相應的引腳
指令引腳說明：
| 參數 LADDR |
使用 LADDR 參數通過硬件標識符選擇 PROFINET IO 或 DP 主站系統(tǒng)。 硬件標識符位于：
|
| 參數 MODE |
使用 MODE 參數可讀取狀態(tài)信息。 可讀取整個 PROFINET IO 或 DP 主站系統(tǒng)的下列一條狀態(tài)信息：
|
| 參數 STATE |
通過 STATE 參數，輸出由 MODE 參數選擇的 IO 設備/DP 從站的狀態(tài)。 如果使用 MODE 選擇的狀態(tài)適用于 IO 設備/DP 從站，則在 STATE 參數中將下列位設置為“1”：
使用“BOOL”或“Array of BOOL”作為數據類型： |
1-3 測試
將程序下載到 PLC 中。
監(jiān)控全局數據塊 devicestate。如圖 5 所示。
圖 5 IO 系統(tǒng)正常
當 IO device_2 故障時（掉電或網線拔除導致丟站），state[2]=1。如圖 6 所示。
圖 6 IO device_2 故障
當 IO device_1 和 IO device_2 故障時（掉電或網線拔除導致丟站），state[1]=1 和 state[2]=1。如圖 7 所示。
圖 7 IO device_1 和 IO device_2 故障
2 使用 ModuleStates 指令對分布式 IO 子模塊進行診斷
2-1 創(chuàng)建全局數據塊，用于存儲狀態(tài)數據
在全局數據塊中創(chuàng)建數據類型為 Array of BOOL 數組，共計128個元素。 如圖 8 所示。
圖 8 創(chuàng)建全局數據塊
2-2 編程
在 OB1 中調用 ModuleStates 指令，雙擊 LADDR 引腳，選擇需要診斷的分布式 IO 站。如圖 9 所示。
圖 9 調用 ModuleStates 指令
本例中將 MODE 設置為2，STATE 填寫上述定義的全局數據塊數組。如圖 10 所示。
圖 10 填寫相應的引腳
指令引腳說明：
| 參數 LADDR |
使用 LADDR 參數通過站硬件標識符選擇 IO 設備或 DP 從站。
|
| 參數 MODE |
使用 MODE 參數可讀取狀態(tài)信息。 可讀取模塊的下列一條狀態(tài)信息：
|
| 參數 STATE |
STATE 參數輸出使用 MODE 參數選擇的模塊狀態(tài)。
使用“BOOL”或“Array of BOOL”作為數據類型：
|
1-3 測試
將程序下載到 PLC 中。
監(jiān)控全局數據塊 modulestate。如圖 11 所示。
圖 11 分布式 IO 站所有子模塊正常
當 IO device_1 站插槽編號1的子模塊故障時（損壞或被拔除），state[2]=1。如圖 12 所示。
SIMATIC NET OPC SERVER 與 S7-1200 CM1243-5 的 DP 主從通信
使用 SIMATIC NET OPC SERVER 可以與 S7-1200 CM1243-5 建立 S7 通信，除此之外，還可以使用另外一種通信方式—— DP 主從通信（PC Station 做 DP 從站，1200 做 DP 主站），下面詳細介紹使用方法。
硬件：
CPU 1214C DC/DC/DC，V2.2 （6ES7 214-1AE30-0XB0）
CM1243-5 （6GK7 243-5DX30-0XE0）
CP5612 （6GK1561-2AA00）
軟件：
Step7 V12 SP1
SIMATIC NET V8.2
OPC Scout V10
S7-1200 通過 CM1243-5 做 DP 主站，PC Station 做 DP 從站與之進行 DP 主從通信，具體操作步驟如下。
1. 使用 STEP7 V12 生成 S7-1200 項目
使用 STEP7 V12 創(chuàng)建一個新項目，并通過“添加新設備”組態(tài) S7-1200 站PLC_1，選擇 CPU1214C DC/DC/DC V2.2 創(chuàng)建項目。如圖 1 所示。
圖1. 創(chuàng)建 S7-1200 項目
組態(tài) CM1243-5，為 CM1243-5 添加子網 PROFIBUS_1，分配站地址為 2。如圖 2 所示。
圖2. 組態(tài) CM1243-5
2. 使用 CP5612 建立 DP 從站
再次通過“添加新設備”創(chuàng)建 PC 站，在 “PC 系統(tǒng)”里，選擇 PC station，插入一個 PC 站。如圖 3 所示。
圖3. 插入 PC 站
在“用戶應用程序”中，將“OPC服務器”插入第 1 槽；在“通信模塊”中，將“CP5612”插入第 2 槽。如圖 4 所示。
圖4. 創(chuàng)建 PC 站
在將“OPC服務器”插入第 1 槽之前，請先選擇 OPC SERVER 的版本。如圖 5 所示。
圖5. 選擇 OPC SERVER 的版本
在 PC 站的設備視圖中，進入 CP5612 卡的屬性框，在“PROFIBUS 地址”中選擇子網“PROFIBUS_1”，DP 地址分配成 3。如圖 6 所示。
圖6. CP5612分配DP地址
在“操作模式”中選擇“DP 從站”，在“分配的 DP 主站”選擇“PLC.CM1243-5.DP 接口”。如圖 7 所示。
圖7. CP5612 選擇 DP 從站
在“智能從站通信”中，添加 2 個傳輸區(qū)，一個是輸入區(qū)，一個是輸出區(qū)（注意圖8 紅框中描述的是主站地址，分別從 QB2 和 IB2 開始，該地址在后面通信中將會使用到，請留意）。如圖 8 所示。
圖8. 組態(tài)從站傳輸區(qū)地址
在 PC 站的屬性框中，在“XDB 組態(tài)”中勾選“生成 XDB 文件”，指定 XDB 文件路徑，再將 PC 站編譯，在指定路徑中生成一個 XDB 文件。如圖 9 所示。
圖9. 生成 XDB 文件
3. OPC SERVER 站配置
從電腦的右下角雙擊“Station Configuration Editor”，進入 Station Configuration Editor 對話框，點擊“Import Station...”，將圖 9 生成的 XDB 文件導入進來，如圖 10 所示。
圖10. OPC SERVER 站配置
導入完成后，OPC SERVER 站配置也就完成。如圖 11 所示。
圖11. OPC SERVER 站配置完成
4. 通信測試
將 S7-1200 項目下載到 PLC 中，此時 CM1243-5 的 DIAG 指示燈還是紅閃，表示 DP 主從通信并未建立起來，這是因為 OPC Server 默認處于未激活狀態(tài)，PC Station 作為 DP 從站還沒有生效，需要啟動一個 OPC 客戶端來激活服務器。按以下步驟啟動一個 OPC 客戶端。
從電腦“開始”菜單中，執(zhí)行 SIMATIC NET 的 OPC Scout V10。如圖 12 所示。
圖12. 執(zhí)行 OPC Scout V10
在 OPC Scout V10 中添加輸入輸出變量，在 DA view1 中對輸出進行賦值，如圖 13 所示。
圖13. OPC Scout V10 變量測試
在 S7-1200 項目的監(jiān)控表中監(jiān)視相應的變量，如圖 14所示。
