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西门子S7-300开关量模块
产品名称:

西门子S7-300开关量模块

更新时间:

2021-11-23

产品描述: 西门子S7-300开关量模块
湖南嘉普云自动化设备有限公司
SIEMENS 可编程控制器
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西门子S7-300开关量模块

1. USS通信介绍

1.1. USS协议特点
USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS 协议的基本特点如下:

? 支持多点通信(因而可以应用在 RS 485 等网络上)
? 采用单主站的“主-从”访问机制
? 每个网络上多可以有 32 个节点(多 31 个从站)
? 简单可靠的报文格式,使数据传输灵活高效
? 容易实现,成本较低

USS 的工作机制是,通信总是由主站发起,USS 主站不断循环轮询各个从站,从站根据收到的指令,决定是否以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答:
-- 接收到的主站报文没有错误,并且
-- 本从站在接收到主站报文中被寻址
上述条件不满足,或者主站发出的是广播报文,从站不会做任何响应。对于主站来说,从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。
USS 的字符传输格式符合 UART 规范,即使用串行异步传输方式。USS 在串行数据总线上的字符传输帧为 11 位长度,如表1所示:


表1:USS字符帧

USS 协议的报文简洁可靠,高效灵活。报文由一连串的字符组成,协议中定义了它们的特
定功能,表2所示:


表2:USS报文结构

每小格代表一个字符(字节)。其中:
STX: 起始字符,总是 02 h
LGE: 报文长度
ADR:从站地址及报文类型
BCC: BCC 校验符
净数据区由 PKW 区和 PZD 区组成,如表3所示:


表3:USS净数据区

PKW: 此区域用于读写参数值、参数定义或参数描述文本,并可修改和报告参数的改变 。其中:

  • PKE: 参数 ID。包括代表主站指令和从站响应的信息,以及参数号等
  • IND: 参数索引,主要用于与 PKE 配合定位参数
  • PWEm:参数值数据

PZD: 此区域用于在主站和从站之间传递控制和过程数据。控制参数按设定好的固定格式在主、从站之间对应往返。如:

  • PZD1:主站发给从站的控制字/从站返回主站的状态字
  • PZD2: 主站发给从站的给定/从站返回主站的实际反馈

根据传输的数据类型和驱动装置的不同,PKW 和 PZD 区的数据长度都不是固定的,它们可以灵活改变以适应具体的需要。但是,在用于与控制器通信的自动控制任务时,网络上的所有节点都要按相同的设定工作,并且在整个工作过程中不能随意改变。
注意:
对于不同的驱动装置和工作模式,PKW 和 PZD 的长度可以按一定规律定义。 一旦确定就不能在运行中随意改变 ;
PKW 可以访问所有对 USS 通信开放的参数;而 PZD 仅能访问特定的控制和过程数据;
PKW 在许多驱动装置中是作为后台任务处理,因此 PZD 的实时性要比 PKW 好。

TCP(Transport Connection Protocol)
TCP是由 RFC 793描述的标准协议,可以在通信对象间建立稳定、安全的服务连接。如果数据用TCP协议来传输,传输的形式是数据流,没有传输长度及信息帧的起始、结束信息。在以数据流的方式传输时接收方不知道一 条信息的结束和下一条信息的开始。因此,发送方必须确定信息的结构让接收方能够识别 。在多数情况下TCP应用了IP (Internet protocol) ,也就是“TCP/IP 协议”, 它位于 ISO-OSI 参考模型的第四层。
协议的特点:
? 与硬件绑定的高效通信协议
? 适合传输中等到大量的数据 (<=8192 bytes)
? 为大多数设备应用提供
– 错误恢复
– 流控制
– 可靠性
? 一个基于连接的协议
? 可以灵活的与支持TCP协议的第三方设备通信
? 具有路由兼容性
? 只可使用静态数据长度
? 有确认机制
? 使用端口号进行应用寻址
? 大多数应用协议,如TELNET、FTP都使用TCP
? 使用 SEND/RECEIVE 编程接口进行数据管理需要编程来实现

1.3 硬件需求和软件需求
硬件:
① S7-1200 CPU
② S7-300 CPU + CP343-1(支持S7 Client)
③ PC(带以太网卡)
④ TP以太网电缆
软件:
① STEP 7 Basic V10.5
② STEP 7 V5.4

 

2. ISO on TCP 通信
S7-1200 CPU 与S7-300/400 之间通过ISO on TCP 通信,需要在双方都建立连接,连接对象选择“Unspecified”。
所完成的通信任务为:
① S7-1200将DB3里的100个字节发送到S7-300的DB2中
② S7-300将输入数据IB0发送给S7-1200的输出数据区QB0。

2.1 S7-1200 CPU 的组态编程
组态编程过程与 S7-1200 CPU 之间的通信基本相似 (见 6.3 ),这里简单描述一下步骤:
① 使用STEP 7 Basic V10.5 软件新建一个项目
在STEP 7 Basic 的“Portal View”中选择 “Create new project”创建一个新项目
② 添加新设备
然后进入“Project view”,在“Project tree”下双击“Add new device”,在对话框中选择所使用的S7-1200 CPU添加到机架上,命名为 PLC_1。
③ 为 PROFINET 通信口分配以太网地址
在“Device View”中点击 CPU 上代表PROFINET 通信口的绿色小方块,在下方会出现PROFINET 接口的属性,在 “Ethernet addresses”下分配IP 地址为 192.168.0.1 ,子网掩码为255.255.255.0。
④ 在 S7-1200 CPU 中调用“TSEND_C”通信指令并配置连接参数和块参数
在主程序中调用发送通信指令,进入“Project tree” > “ PLC_1”>“Program blocks”>“Main”主程序中,从右侧窗口“Instructions”> “Extended Instructions”>“Communications”下调用“TSEND_C”指令,并选择“Single Instance”生成背景 DB块。然后单击指令块下方的“下箭头”,使指令展开显示所有接口参数。
然后,创建并定义发送数据区 DB 块。通过“Project tree”>“ PLC_1”> “Program blocks” >“Add new block” ,选择 “Data block”创建 DB 块,选择寻址,点击“OK”键,定义发送数据区为 100个字节的数组。
根据所使用的参数创建符号表,如图1所示。
配置连接参数,如图2所示。
配置块接口参数,如图3所示。


图1 创建所使用参数的符号表图PLC tag


图2 配置连接参数


图3 配置 TSEND_C 块参数

⑤ 调用“TRCV”通信指令并配置块参数如图6 47所示。
因为与发送使用的是同一连接,所以使用的是不带连接的发送指令“TRCV”,连接“ID”使用的也是“TSEND_C”中的“Connection ID”号,如图4所示。


图4 配置 T_RCV 块参数

2.2 S7-300 CPU 的ISO on TCP通信的组态编程
① 使用STEP 7 软件新建一个项目并进行硬件组态
创建完新项目,在项目的窗口下,右键菜单里,选择“Insert New Object”>“SIMATIC 300 Station” ,插入一个S7-300 站。
为了编程方便,我们使用时钟脉冲激活通信任务,在CPU的“Properties”>“Cycle/Clock Memory”中设置,如图5所示。


图5 设置时钟脉冲

每一个时钟位都按照不同的周期/频率在0和1之间切换变化,见表1。
表1:时钟位频率

周期(S201. Jun10.80.50.40.20.1
频率(Hz0.50.6251Jan 25202. Mai510

② 配置以太网模块
进入“HW Config”中,组态所使用的 CPU 及“CP343-1”模板。并新建以态网 Ethernet (1) ,配置“CP343-1”模板IP 地址为:192.168.0.2,子网掩码为: 255.255.255.0 。如图6所示。配置完硬件组态及属性,编译存盘并下载所有硬件组态。


图6 S7-300 硬件配置

③ 网络组态
打开 “NetPro” 配置网络,选中 CPU,在连接列表里建立新的连接并选择连接对象和通信协议,如图7所示。


图7 创建新的连接并选择 ISO-on-TCP 协议

这时会跳出通用信息,如图8所示。


图8 通用信息

然后,进入“Addresses”配置通信双方的IP 地址及TSAP 地址,如图9所示。


图9 配置通信的IP 地址及TSAP 地址

配置完连接并编译存盘后,将网络组态下载到CPU300中。

④ 软件编程
在OB1中,从“Libraries”>“SIMATIC_NET_CP”>“CP300”下,调用FC5(AG_SEND)、FC6(AG_RECV)通信指令。创建接收数据区为 DB2,定义成100个字节的数组。
CALL “ AG_RECV” //调用FC6
ID :=1 // 连接号,要与连接配置列表中*,见图8
LADDR :=W#16#100 //CP的地址,要与配置中*,见图8
RECV :=P#DB2.DBX 0.0 BYTE 100 //接收数据区
NDR :=M10.0 //为1时,接收到新数据
ERROR :=M10.1 //为1时,有故障发生
STATUS :=MW12 //状态代码
LEN :=MW14 //接收到的实际数据长度

CALL “AG_SEND” //调用FC5
ACT :=M0.2 //为1时,激活发送任务
ID :=1 // 连接号,要与连接配置中*
LADDR :=W#16#100 //CP的地址,要与配置中*
SEND :=IB0 //发送数据区
LEN :=1 //发送数据的长度
DONE :=M10.2 //为1时,发送完成
ERROR :=M10.3 //为1时,有故障发生
STATUS :=MW16 //状态代码 

 

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