西門子PLC模塊CPU412-1

SIMATIC S7-400，CPU 412-1 *處理器，帶： 內存 288 KB， （144 KB 代碼，144 KB 數據）， 接口 MPI/DP 12 MBIT/S

• SIMATIC S7-400

   

西門子S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。SIMATIC S7-400PLC的主要特色為：*的處理速度、*的通訊性能和的CPU資源裕量。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動化設備有限公司（西門子分銷商）

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產品應用

SIMATIC S7-400是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。

模塊化及無風扇的設計，堅固耐用，容易擴展和廣泛的通訊能力，容易實現的分布式結構以及用戶友好的操作使SIMATIC S7-400成為中、高檔性能控制領域中的理想解決方案。

SIMATIC S7-400的應用領域包括：

功能逐步升級的多種級別的CPU，帶有各種用戶友好功能的種類齊全的功能模板，使用戶能夠構成的解決方案，滿足自動化的任務要求。

當控制任務變得更加復雜時，任何時候控制系統(tǒng)都可以逐步升級，而不多的添加額外的模板。

3．配置SIMOTION以太網接口

3.1在硬件配置中設定以太網接口
在SCOUT界面中點擊SIMOTION CPU，右鍵點擊“Open HW configuration”進入硬件配置界面，例如D435，X120和X130為以太網接口，雙擊選擇的通信接口，在彈出的界面中定義IP地址和子網掩碼，如圖9所示：

圖9 設定通信接口

注意：
即使建立兩條以太網，兩個以太網通信接口不能設置在相同的網段中或相同的IP地址。

3.2 在線聯(lián)機設定以太網接口
將編程器連接到SIMOTION 以太網接口上，在控制面板“Setting the PG/PC Interface”接口中將訪問點指向使用的編程網卡例如“S7ONLINE（STEP7）->TCP/IP -> In(R) PRO/1000 MT ”。打開SIMATIC Manager，使用菜單命令“PLC”->“Edit Ethernet Nodes”在界面中選擇“Browse”鍵瀏覽網絡上所有的站點，如圖10所示：

圖10 瀏覽網絡上的站點

每一個接口在硬件的前面板標有網卡的MAC地址，選擇站點，在“Edit Ethernet Nodes”界面中設置IP地址和子網掩碼，點擊“Assign IP Configuration”鍵傳送設定的命令。如圖11所示：

圖11設置站點地址

IP地址設置完成后，可以使用以太網接口編程。

4．編寫通信程序
通過以太網進行站點間的通信有兩種方式：1）UDP；2)TCP。

4.1 UDP通信方式
UDP通信協(xié)議不需要在通信前建立連接，在發(fā)送和接收的數據報文中帶有通信方的IP地址和端口號。通信函數存儲于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，在發(fā)送方調用發(fā)送函數的示例程序如圖12所示（使用LAD編寫）：

圖12 UDP發(fā)送程序

發(fā)送函數參數解釋如下：
SourcePort
發(fā)送方的端口號，數據類型UINT，例如2001。

DestinationAddress
接收方的IP地址，數據類型為數組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個字節(jié)中輸入接收方的IP地址，例如192、168、0、122，表示IP地址為192.168.0.122。

DestinationPort
接收方的端口號，數據類型UINT，例如2000。

CommunicationMode
通信模式，“EnumUdpCommunicationMode”枚舉數據類型，有兩種選擇:
(1)“CLOSE_ON_EXIT”，通信完成后釋放通信資源；
(2) “DO_NOT_CLOSE_ON_EXIT”， 通信完成后仍占用通信資源。

DataLength
發(fā)送的數據長度，數據類型UDINT，大長度1400字節(jié)。

Data
發(fā)送數據區(qū)，數據類型為數組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

OUT
發(fā)送函數狀態(tài)信息，數據類型DINT。
在數據接收方調用接收函數的示例程序如圖13所示：

圖13 UDP接收程序

接收函數參數解釋如下：
Port
定義本方的端口號，數據類型為UINT。定義的端口號必須與發(fā)送方參數“DestinationPort”的端口號相同。

CommunicationMode
通信模式，與發(fā)送函數通信模式相同。

NextCommand
枚舉數據類型，元素中包括“IMMEDIAY ”、“WHEN_COMMAND_DONE”和“ABORT_CURRENT_COMMAND”。
“IMMEDIAY”：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE”：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。
“ABORT_CURRENT_COMMAND”：終止當前的任務后執(zhí)行執(zhí)行后續(xù)的命令。

ReceiveVariable
數據接收區(qū)，數據類型為數組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

OUT
接收函數信息，包括接收數據的源地址和端口、狀態(tài)信息等，數據類型為結構體，接收函數信息參考表1：

表1：接收函數信息

4.2 TCP通信方式
TCP通信方式在發(fā)送接收數據前必須建立通信連接，連接需要在通信雙方編程建立。主動連接的一方作為戶端，被動連接的一方作為服務器。下面以SIMOTION D435與S7-300 CP343-1通信為例介紹TCP通信方式。

4.2.1在PLC側建立通信連接
在STEP7項目下創(chuàng)建S7-300站點，插入以太網通信處理器CP343-1，選擇與SIMOTION在相同的網絡上。在NETPRO中點擊CPU，在下面的連接表中插入一個連接如圖14所示：

圖14 建立TCP連接

連接的站點選擇“Unspecified”，連接方式選擇“TCP connection”，點擊“Apply”鍵確認進入連接屬性界面，如圖15所示：

圖14 配置TCP常規(guī)信息

在“General Information”欄中，“Block Parameters”參數顯示CP343-1的地址及連接號，這兩個參數也是PLC調用發(fā)送和接收通信功能塊賦值參數。“Active connection establishment”選項決定通信雙方哪一個是主動連接（戶端），哪一個是被動連接（數據服務器）。選擇該選項為主動連接，在SIMOTION 側需要調用函數“_tcpOpenServer”與PLC建立連接，如果沒有選擇該選項為被動連接，在SIMOTION 側需要調用函數“_tcpOpenClient” 與PLC建立連接。本例中選擇PLC為數據服務器，SIMOTION為戶端。
點擊“Address”欄配置SIMTION的IP地址及端口號，如圖15所示：

圖15 配置通信方IP地址

配置完成后將配置選項下載到PLC中。

4.2.2在SIMOTION側建立通信連接
與PLC在NETPRO中創(chuàng)建連接不同，在SIMOTION側需要調用函數建立連接，通信函數存儲于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，函數調用的示例程序參考圖16：

圖16 SIMOTION側建立TCP連接（戶端）

函數參數解釋如下：
Port
SIMOTION 端口號，數據類型UINT，在NETPRO中定義為2001。

ServerAddress
PLC的IP地址，數據類型為數組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個字節(jié)中輸IP地址，例如192、168、1、112，表示IP地址為192.168.1.112。

ServerPort
PLC的端口號，數據類型UINT，例子程序中在NETPRO定義為2000。

NextCommand
枚舉數據類型，元素中包括“IMMEDIAY ”、“WHEN_COMMAND_DONE。
“IMMEDIAY”：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE”：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令，異步執(zhí)行。

OUT
調用函數返回信息，包括調用狀態(tài)和連接號。數據類型為結構體（StructRetTcpOpenClient），返回信息參考表2：

表2：TCP 戶端連接函數返回信息

連接函數調用一次，得到連接號后停止調用。
注意：此函數調用需用上升沿信號進行使能。

4.2.3在PLC側編寫通信程序
通信連接建立后，在通信雙方需要編寫通信函數或通信功能塊。在S7-300 PLC側OB35中（間隔發(fā)送）調用發(fā)送功能塊FC5 AG_SEND(“Libraries”->“Standard Library”->“SIMATIC_NET_CP”->“CP300”，示例程序如下：

CALL "AG_SEND"
ACT :=TRUE
ID :=1
LADDR :=W#16#100
SEND :=P#DB1.DBX 0.0 BYTE 60
LEN :=60
DONE :=M1.2
ERROR :=M1.3
STATUS:=MW2

西門子PLC工作原理：

當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。

輸入采樣

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執(zhí)行

在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

輸出刷新

當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。

同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。

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