1.概述
SIMATIC S7- 1500 CPU集成了 PROFINET 接口，该接口除了具备连接 PROFINET总线通信功能，同时还可用于标准的 TCP 通信。通过组态TCP连接或使用开放式通信专用功能块与其它设备建立TCP连接以实现通信。本文介绍了S7-1500 CPU与S7-300 PN CPU进行TCP通信的配置过程。
2.自动化解决方案
2.1网络拓扑结构
如图1所示，1500 PLC（192.168.0.1/24）与 300 PN CPU（192.168.0.2/24）进行OPEN IE TCP通信。
图 1网络拓扑结构
2.2 硬件与软件需求
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设备 |
数量 |
订货号 |
注释 |
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PM190 W 120/230 VAC |
1 |
6EP1333-4BA00 |
负载电源模块 |
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CPU 1511-1 |
1 |
V1.7 |
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存储卡2GB |
1 |
作为装载存储器 |
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CPU 317-2 PN/DP |
1 |
6ES7317-2EK14-0AB0 |
V3.1 |
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SCALANCE X208 |
1 |
6GK5208-0BA10-2AA3 |
交换机 |
表 1硬件列表
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设备 |
数量 |
订货号 |
注释 |
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STEP 7 Professional V13 SP1 Update1 |
1 |
6ES7822-1AA03-0YA5 |
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Windows 7 Ultimate SP1 64-bit Operating System |
1 |
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表 2软件环境
3.组态配置
3.1分配 IP地址
通过如下的步骤配置 PC的 IP地址
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步骤 |
操作 |
备注 |
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1.
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选择 “开始 > 控制面板 > 网络和共享 > 本地连接>属性”打开 Internet Protocol Version 4(TCP/IPv4)， 设置PC的 IP 地址。
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分配CPU模块的IP地址
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步骤 |
操作 |
备注 |
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1.
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用网线将两个CPU和PG分别连接到X208交换机上 |
将设备连接到同一个以太网物理网上 |
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2. |
在 Engineer PC 上打开 TIA V13。进入项目视图，展开项目树下的“在线访问”，选择实际使用的物理网卡，双击“更新可访问的设备”。 |
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3. |
按照打印在CP1511-1模块上的X1接口MAC地址来确定需要分配IP地址的设备，本案例为00-1B-1B-13-92-E6，展开“可访问设备[00-1B-1B-13-92-E6]”,双击“在线和诊断”。 |
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4. . |
在工作区选择“功能”下的“分配IP地址”，输入IP地址192.168.0.1和子网掩码255.255.255.0，点击“分配IP地址”,操作成功后可在巡视窗口信息页面看到 “参数已成功传送”消息。 |
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5 |
类似操作为CPU317分配IP地址192.168.0.2和子网掩码255.255.255.0 |
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3.2 创建 PLC 项目
在 STEP7 V13中创建一个项目并插入CPU1511-1 和CPU 317站。操作步骤如表3
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步骤 |
操作 |
备注 |
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1.
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在 Engineer PC 上打开 TIA V13。在 “项目” 菜单中选择 “新建（N）…” 选项。 |
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2. |
在弹出的创建新项目窗口里输入项目名为“1500_TCP”， 然后点击“创建”按钮。 |
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3. . |
在项目树 1500_TCP下点击“添加新设备”。 |
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4. |
输入设备名称PLC_1并 组态控制器，SIMATIC S7-1500下的CPU1511-1 PN, 选择实际使用CPU的订货号以及版本号，本案例使用的是6ES7590-1AF30-0AA0 V1.7，点击“确认”后进入设备视图。 |
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5. |
在工作区的设备视图下双击CPU1511-1 接口可打开位于巡视窗口下的属性页，选择“常规”下方的“以太网地址”，为以太网接口添加子网PN/IE_1，设置IP地址192.168.0.1和子网掩码255.255.255.0 。
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6 |
重复步骤3~5，插入317 PLC，分配IP地址及子网掩码 |
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表3 硬件组态
3.3 TCP通信编程
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步骤 |
操作 |
备注 |
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1. |
在项目树下PLC_1程序块中添加新块，类型选择全局DB，创建发送数据区DB1，并定义10个字节的数组为发送区。（数据区大小根据实际应用定义） |
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2. |
继续添加全局DB，创建接收数据区DB2，并定义10个字节的数组为接收区。（数据区大小根据实际应用定义） |
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3. |
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4 |
在巡视窗口下选择“属性”，“组态”下的“连接参数”： l 伙伴选择“PLC_2”； l 接口选择CPU实际使用的以太网接口； l 组态模式选择“使用程序块”
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5 |
l 本地和伙伴的连接数据下拉框均选择“<新建>”，将分别创建各自的连接数据块“PLC_1_Receive_DB”和“PLC_2_Send_DB”，并自动创建各自的连接ID，此处均为1 l 当创建完连接数据块后,连接类型即可选择,本例中使用的连接类型为“TCP”。 l 如果1500 CPU作为TCP连接服务器端，则在伙伴侧选择“主动建立连接”；如果1500 CPU作为客户端，则在本地侧选择“主动建立连接”，本例程设计为1500CPU作为TCP服务器端； |
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6 |
l 1500 本地端口设为2000，用于侦听来自客户端317CPU的TCP连接请求； l 伙伴端口是317CPU客户端向服务器端发起建立连接请求时使用的端口号，此处不填表示客户端可使用任意端口； |
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7 |
选择“属性”页下“组态”中“块参数”： l EN_R设置为TRUE，保持接收；
l CONT = 1，保持连接； l 确认CONNECT指针指向"PLC_1_Receive_DB" l 将步骤1中预定义的接收DB数组作为起始地址；
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8 |
将指令TSEND拖拽至OB1的程序段2中，根据提示操作添加背景数据块“TSEND_DB”， 填写TRCV参数： l 设置“Tag_1”（%M0.0）作为REQ触发信号，上升沿有效； l ID参数为TSEND_C创建连接时系统自动生成的连接ID号（见步骤5），此处为1； l LEN参数此处设置为接收10个字节。 DATA参数使用步骤2中预定义的发送DB数组“"发送数据区".SendBuff”。 |
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9 |
参照步骤1和2，在PLC_2下添加发送数据区DB2，并定义10个字节的数组为发送区。（数据区大小根据实际应用定义），添加接收数据区DB3，并定义10个字节的数组为接收区。（数据区大小根据实际应用定义） |
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10 |
打开OB1，将指令TCON拖拽至OB1的程序段1，根据提示操作添加背景数据块“TCON_DB”。 |
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11 |
在巡视窗口下选择“属性”，“组态”下的“连接参数”： l 伙伴选择“PLC_1”； l 接口选择CPU实际使用的以太网接口； l 连接类型选择TCP； l 连接数据选择步骤5生成的连接DB，本地为“PLC_2_Send_DB”，伙伴为“PLC_1_Receive_DB”； |
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12 |
设置“Tag_1”（%M0.0）作为REQ触发信号，上升沿有效； |
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13 |
继续将TSEND和TRCV指令分别拖拽至程序段2和程序段3，根据提示添加相应的背景数据块 TSEND参数： l REQ：Tag_2（M0.1）上升沿有效 l ID：参看步骤11的本地ID，此处为1； l LEN：10字节 l DATA："发送数据区".SendBuff；
TRCV参数： l EN_R：设置为TRUE，由M0.2简单逻辑实现； l ID：参看步骤11的本地ID，此处为1； l LEN：10字节； l DATA："接收数据区".RecvBuff
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表5 T_BLOCK编程
3.4 下载组态到站点
如图2所示，在项目树中选中PLC_1，点击工具栏中的下载图标，弹出下载对话框如图3所示。
图 2 下载站点配置
下载对话框设置
a. PG/PC接口的类型下拉框中选择PN/IE
b. PG/PC接口下拉框中选择连接CPU的实际以太网卡
c. 接口/子网的连接下拉框选择CPU连接的子网PN/IE_1
d. 点击“开始搜索”按钮，搜索网络连接的兼容设备
e. 在兼容设备列表中选择搜索出的设备CPU1511-1 PN
f. 点击“下载”按钮，按照提示完成站点下载
图 3下载对话框
参看以上步骤下载PLC_2到CPU317中
4.TCP通信测试
在PLC_1和PLC_2中各建立一个监视变量表并进入监视状态如图4所示，将PLC_1发送区数据设为全16#01，PLC_2发送区数据设为全16#02；
PLC_2下M0.0从0→1→0，点击项目树下设备和网络在工作列表区下查看连接是否建立，如图5所示
表示连接已建立，在巡视窗口诊断页面连接信息中能查到更多关于连接的详细信息。
图4 创建监视变量表
图5 检测连接状态
PLC_2下M0.1从0→1→0，PLC_2发送10字节到PLC_1，如图6所示PLC_1能正确接收PLC_2发送的数据；类似PLC_2下M0.0从0→1→0，PLC_1发送10字节到PLC_2，PLC_2也能正确接收PLC_1发送的数据。
图6 数据收发测试