上海西邑電氣技術有限公司

　　聯(lián)系人 鄭鑫 135八五七五四八零三

　　S7-1200 串行通信

　　S7-1200支持的串行通訊方式

　　點對點（PtP）通信

　　Modbus 主從通信

　　USS 通信

　　S7-1200 RS232 和 RS485 通信模塊的特征

　　圖1. 串口通信模塊

　　由 CPU 供電，不必連接外部電源

　　端口經(jīng)過隔離，最長距離1000 米

　　有診斷 LED 及顯示傳送和接收活動 LED

　　支持點對點協(xié)議

　　通過擴展指令和庫功能進行組態(tài)和編程

　　RS485 與 RS232 通信模塊的LED

　　診斷 LED 燈

　　紅閃:如果 CPU 未正確識別到通信模塊，診斷 LED 會一直紅色閃爍

　　綠閃:CPU 上電后已經(jīng)識別到通信模塊，但是通信模塊還沒有配置

　　綠燈:CPU 已經(jīng)識別到通信模塊，且配置也已經(jīng)下載到了CPU

　　發(fā)送 LED 燈

　　代表數(shù)據(jù)正在通過通信口傳送出去

　　接收 LED 燈

　　代表數(shù)據(jù)正在通過通信口接收進來

　　注意:安裝于CPU本體上的通信板只有發(fā)送和接收 LED 燈，而沒有診斷 LED 燈

　?。甋IMOTION工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡介質

　　西門子工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡通常使用的物理傳輸介質為屏蔽雙絞線（FC TP）、工業(yè)屏蔽雙絞線（ITP）和光纖。

　　1.1 屏蔽雙絞線（Fast Connection Twist Pair）

　　FC TP快速連接雙絞線用于將DTE快速連接到工業(yè)以太網(wǎng)上，配合西門子FC TP RJ45接頭使用，連接方式如圖1所示:

　　圖1: FC TP電纜與TP RJ45接頭

　　將雙絞線按照TP RJ45接頭標示的顏色插入連接孔中，快捷、方便地將DTE設備連接到工業(yè)以太網(wǎng)上。使用FC雙絞線從DTE到交換機最長通信距離為100米（DTE到DTE）。也可以使用普通RJ45接頭，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在無干擾情況下最長通信距離為5米。

　　RJ－45連接有兩種連接方式，交叉連接（如圖2所示）和直通連接（如圖3所示）。交叉連接用于網(wǎng)卡之間的連接或集線器之間的連接；直通線用于網(wǎng)卡與集線器之間或網(wǎng)卡與交換機之間的連接。Siemens交換機由于采用了自適應技術，可以自動檢測線序，故通過交換機可以選擇任意一種電纜進行連接。

　　圖2 交叉線連接

　　圖3 直通線連接

　　SIMOTION 帶有RJ45接頭，建議使用西門子FC TP和FC TP RJ45接頭。

　　1.2 工業(yè)屏蔽雙絞線 （Industrial Twisted Pair）

　　屏蔽雙絞線如圖4所示，它有白/藍和白/橙兩對雙絞屏蔽線。外部包有屏蔽層和絕緣層，用于連接有ITP端口的以太網(wǎng)設備。通過ITP電纜連接的兩個設備的最遠距離為100米。

　　圖4 ITP電纜結構圖

　　連接ITP電纜的連接頭有兩種，即 9 針或 15 針的Sub－D 接頭，如圖所示5、6:

　　圖5 Sub－D 9針接頭 圖6 Sub－D 15針接頭

　　使用Sub－D 接頭進行連接的網(wǎng)絡連接牢固，不易松動。其連線方法及9/15 接頭的轉換可以查閱西門子手冊 。同樣ITP 電纜也會有交叉連接的情況，可以直接定購 ITP XP 標準電纜 。

　　SIMOTION只有RJ45以太網(wǎng)接口，通常不使用工業(yè)雙絞線ITP。

　　1.3光纖

　　按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。

　　多模光纖:中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如:600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。

　　單模光纖:中心玻璃芯較細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求， 即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。

　　光纖技術只允許點對點的連接，即一個發(fā)送裝置只對應一個接收裝置。因而兩個站點之間需要有發(fā)送和接收兩根光纖進行連接。所有SIMATIC NET 標準的光纜都是兩根光纖。光纖的連接頭有很多種如圖7所示:

　　圖7 光纖的連接頭

　　其中各種連接頭都有各自的優(yōu)點，例如:ST 連接頭安裝簡易，比較適合于現(xiàn)場連接，（西門子BFOC接頭就是ST 接頭）；FC 接頭有一個不固定的套環(huán)，可以提供較好的機械的隔離；SC 連接頭適合緊密連接，其推拉設計可以避免在安裝過程中的光纖平面受損，應用比較普遍。在西門子的網(wǎng)絡設備中，大多光纖鏈路設備使用BFOC接頭。

　　光纖通訊應用于工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點:

　　隔離電氣的站點或網(wǎng)段

　　沒有電氣的接地問題

　　沒有屏蔽電流

　　數(shù)據(jù)傳輸不受外界電磁干擾

　　不受雷電的影響

　　不會產(chǎn)生電磁干擾

　　重量輕

　　根據(jù)光纖的類型不同，長距離的通訊依然可以保持高的通訊波特率

　　帶有RJ45接頭的SIMOTION 可以直接連接到交換機的電氣接口上，交換機之間可以通過光纖連接，增加通信距離和抗干擾性。

　　2．SIMOTION工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲結構

　　通過西門子交換機組成的以太網(wǎng)有三種網(wǎng)絡拓撲結構:1）總線型；2）星型；3）冗余環(huán)網(wǎng)。圖8所示為SCALANCE 200組成的冗余環(huán)網(wǎng)。

　　圖8 冗余環(huán)網(wǎng)示例

　　3．配置SIMOTION以太網(wǎng)接口

　　3.1在硬件配置中設定以太網(wǎng)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(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 設定通信接口

　　注意:

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

　　3.2 在線聯(lián)機設定以太網(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”接口中將訪問點指向使用的編程網(wǎng)卡例如“S7ONLINE（STEP7）->TCP/IP -> Intel(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)絡上所有的站點，如圖10所示:

　　圖10 瀏覽網(wǎng)絡上的站點

　　每一個接口在硬件的前面板標有網(wǎng)卡的MAC地址，選擇站點，在“Edit Ethernet Nodes”界面中設置IP地址和子網(wǎng)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(wǎng)接口編程。

　　4．編寫通信程序

　　通過以太網(wǎng)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(shù)據(jù)報文中帶有通信方的IP地址和端口號。通信函數(shù)存儲于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，在發(fā)送方調用發(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，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(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，最大長度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，數(shù)據(jù)類型為UINT。定義的端口號必須與發(fā)送方參數(shù)“DestinationPort”指定的端口號相同。

　　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“IMMEDIATELY ”、“WHEN_COMMAND_DONE”和“ABORT_CURRENT_COMMAND”。

　　“IMMEDIATELY”: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(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)類型為結構體，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。主動連接的一方作為客戶端，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(wǎng)通信處理器CP343-1，選擇與SIMOTION在相同的網(wǎng)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(shù)顯示CP343-1的地址及連接號，這兩個參數(shù)也是PLC調用發(fā)送和接收通信功能塊賦值參數(shù)。“Active connection establishment”選項決定通信雙方哪一個是主動連接（客戶端），哪一個是被動連接（數(shù)據(jù)服務器）。選擇該選項為主動連接，在SIMOTION 側需要調用函數(shù)“_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(shù)“_tcpOpenClient” 與PLC建立連接。本例中選擇PLC為數(shù)據(jù)服務器，SIMOTION為客戶端。

　　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(shù)建立連接，通信函數(shù)存儲于在“Communication”->“Data transfer”目錄下，函數(shù)調用的示例程序參考圖16: