西門子PLC模塊CPU412-1

SIMATIC S7-400，CPU 412-1 *處理器，帶： 內(nèi)存 288 KB， （144 KB 代碼，144 KB 數(shù)據(jù)）， 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、強(qiáng)大的通訊性能和的CPU資源裕量。

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(SIEMENS)上海非俗工控自動(dòng)化設(shè)備有限公司（西門子分銷商）

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產(chǎn)品應(yīng)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(fēng)扇的設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用，容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力，容易實(shí)現(xiàn)的分布式結(jié)構(gòu)以及用戶友好的操作使SIMATIC S7-400成為中、高檔性能控制領(lǐng)域中的理想解決方案。

SIMATIC S7-400的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

功能逐步升級(jí)的多種級(jí)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(gòu)成的解決方案，滿足自動(dòng)化的任務(wù)要求。

當(dāng)控制任務(wù)變得更加復(fù)雜時(shí)，任何時(shí)候控制系統(tǒng)都可以逐步升級(jí)，而不多的添加額外的模板。

3．配置SIMOTION以太網(wǎng)接口

3.1在硬件配置中設(shè)定以太網(wǎng)接口
在SCOUT界面中點(diǎn)擊SIMOTION CPU，右鍵點(diǎn)擊“Open HW configuration”進(jìn)入硬件配置界面，例如D435，X120和X130為以太網(wǎng)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(wǎng)掩碼，如圖9所示：

圖9 設(shè)定通信接口

注意：
即使建立兩條以太網(wǎng)，兩個(gè)以太網(wǎng)通信接口不能設(shè)置在相同的網(wǎng)段中或相同的IP地址。

3.2 在線聯(lián)機(jī)設(shè)定以太網(wǎng)接口
將編程器連接到SIMOTION 以太網(wǎng)接口上，在控制面板“Setting the PG/PC Interface”接口中將訪問點(diǎn)指向使用的編程網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn)，如圖10所示：

圖10 瀏覽網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)

每一個(gè)接口在硬件的前面板標(biāo)有網(wǎng)卡的MAC地址，選擇站點(diǎn)，在“Edit Ethernet Nodes”界面中設(shè)置IP地址和子網(wǎng)掩碼，點(diǎn)擊“Assign IP Configuration”鍵傳送設(shè)定的命令。如圖11所示：

圖11設(shè)置站點(diǎn)地址

IP地址設(shè)置完成后，可以使用以太網(wǎng)接口編程。

4．編寫通信程序
通過以太網(wǎng)進(jìn)行站點(diǎn)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(shù)據(jù)報(bào)文中帶有通信方的IP地址和端口號(hào)。通信函數(shù)存儲(chǔ)于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，在發(fā)送方調(diào)用發(fā)送函數(shù)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(shù)參數(shù)解釋如下：
SourcePort
發(fā)送方的端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT，例如2001。

DestinationAddress
接收方的IP地址，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個(gè)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(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT，例如2000。

CommunicationMode
通信模式，“EnumUdpCommunicationMode”枚舉數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)長度，數(shù)據(jù)類型UDINT，大長度1400字節(jié)。

Data
發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

OUT
發(fā)送函數(shù)狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)類型DINT。
在數(shù)據(jù)接收方調(diào)用接收函數(shù)的示例程序如圖13所示：

圖13 UDP接收程序

接收函數(shù)參數(shù)解釋如下：
Port
定義本方的端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型為UINT。定義的端口號(hào)必須與發(fā)送方參數(shù)“DestinationPort”的端口號(hào)相同。

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

NextCommand
枚舉數(shù)據(jù)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(dāng)前的任務(wù)后執(zhí)行執(zhí)行后續(xù)的命令。

ReceiveVariable
數(shù)據(jù)接收區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

OUT
接收函數(shù)信息，包括接收數(shù)據(jù)的源地址和端口、狀態(tài)信息等，數(shù)據(jù)類型為結(jié)構(gòu)體，接收函數(shù)信息參考表1：

表1：接收函數(shù)信息

4.2 TCP通信方式
TCP通信方式在發(fā)送接收數(shù)據(jù)前必須建立通信連接，連接需要在通信雙方編程建立。主動(dòng)連接的一方作為戶端，被動(dòng)連接的一方作為服務(wù)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(cè)建立通信連接
在STEP7項(xiàng)目下創(chuàng)建S7-300站點(diǎn)，插入以太網(wǎng)通信處理器CP343-1，選擇與SIMOTION在相同的網(wǎng)絡(luò)上。在NETPRO中點(diǎn)擊CPU，在下面的連接表中插入一個(gè)連接如圖14所示：

圖14 建立TCP連接

連接的站點(diǎn)選擇“Unspecified”，連接方式選擇“TCP connection”，點(diǎn)擊“Apply”鍵確認(rèn)進(jìn)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(shù)顯示CP343-1的地址及連接號(hào)，這兩個(gè)參數(shù)也是PLC調(diào)用發(fā)送和接收通信功能塊賦值參數(shù)。“Active connection establishment”選項(xiàng)決定通信雙方哪一個(gè)是主動(dòng)連接（戶端），哪一個(gè)是被動(dòng)連接（數(shù)據(jù)服務(wù)器）。選擇該選項(xiàng)為主動(dòng)連接，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenServer”與PLC建立連接，如果沒有選擇該選項(xiàng)為被動(dòng)連接，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenClient” 與PLC建立連接。本例中選擇PLC為數(shù)據(jù)服務(wù)器，SIMOTION為戶端。
點(diǎn)擊“Address”欄配置SIMTION的IP地址及端口號(hào)，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(xiàng)下載到PLC中。

4.2.2在SIMOTION側(cè)建立通信連接
與PLC在NETPRO中創(chuàng)建連接不同，在SIMOTION側(cè)需要調(diào)用函數(shù)建立連接，通信函數(shù)存儲(chǔ)于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，函數(shù)調(diào)用的示例程序參考圖16：

圖16 SIMOTION側(cè)建立TCP連接（戶端）

函數(shù)參數(shù)解釋如下：
Port
SIMOTION 端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT，在NETPRO中定義為2001。

ServerAddress
PLC的IP地址，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個(gè)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(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT，例子程序中在NETPRO定義為2000。

NextCommand
枚舉數(shù)據(jù)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(diào)用函數(shù)返回信息，包括調(diào)用狀態(tài)和連接號(hào)。數(shù)據(jù)類型為結(jié)構(gòu)體（StructRetTcpOpenClient），返回信息參考表2：

表2：TCP 戶端連接函數(shù)返回信息

連接函數(shù)調(diào)用一次，得到連接號(hào)后停止調(diào)用。
注意：此函數(shù)調(diào)用需用上升沿信號(hào)進(jìn)行使能。

4.2.3在PLC側(cè)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(shù)或通信功能塊。在S7-300 PLC側(cè)OB35中（間隔發(fā)送）調(diào)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(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)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(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)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(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)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(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。

輸出刷新

當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，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(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)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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