嵌入式~PLC-专辑4

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一、西门子双机架双CPU之间工业以太网通讯

<一>、建立项目

首先需要建立一项新工程。

<二>、组态硬件

1．本说明组态以SIMATIC 400station为例。在STEP7中创建一个新的项目，分别插入两个S7-400站，打开options菜单下的Set PG/PC Interface选项，将通讯接口改为TCP/IPà本地网卡。

2.对SIMATIC 400（1）站点进行硬件组态

双击SIMATIC 400（1）站的hardware选项，打开硬件组态画面，，双击CP的PN-IO口，填写相应的IP地址和子网掩码，并新组建一个工业以太网Ethernet（1），写入mac地址，IP地址设定为192.168.0.1，子网掩码为255.255.255.0，完成后如下图所示将所要配置的硬件型号抄下，按型号进行硬件组态配置，同时，将MAC地址写入网络配置。如下：

硬件组态完成后的整体画面如下图所示

3.对SIMATIC 400（2）站点进行硬件组态

组态方式与1站相同，将MAC以及IP地址分配好。

注：更改IP地址，防止重复。

最后完成图：

<三>、网络组态

1、同项目下网络组态

在SIMATIC Manager画面下选择

Configure network按钮，打开网络组态画面。NetPro会根据当前的组态情况自动生成网络组态画面。如下：

选择SMATIC 400（1）站的CPU 416-2 DP，右键选择“Insert new connection”，如下图

在弹出的对话框中，显示了可与1站建立连接的站点，选择CPU 416-2 DP站点，同时选择类型为“iso-on-tcp contion”如图所示

将Connection下Type选项内容改为ISO-on-TCP connection:

点Apply后出现如下对话框：

Local Endpoint 下ID选项可以选择任意段，但是要与程序内部编写一致。本文以0001段为例。

对话框中Active connection establishment选项为主从选择，点选后为主站。如果有多个400站，则尽量将主站建立平均，因为主站占用内存比较大，都集中到一台CPU上是容易造成扫描周期变长。同时Block Paramenters选项卡默认为1。

选择SIMATIC 400（2）站中CPU 416-2 DP，在下面Local ID中右键选择属性将Local Endpoint地址改为0002段，步骤如下：

确定，完全编译，分别下装。

2、不同项目下网络组态

双击SIMATIC 400（1）站的hardware选项，打开硬件组态画面，，双击CPU的PN-IO口，填写相应的IP地址和子网掩码，并新组建一个工业以太网Ethernet（1），写入mac地址，以IP地址设定为192.168.0.1，子网掩码为255.255.255.0为例，完成后如下图所示：

硬件组态完成后的整体画面如下图所示：

3.对SIMATIC 400（2）站点进行硬件组态

基本的组态步骤与1站相同，IP地址设定为192.168.0.2，子网掩码255.255.255.0。对准槽号，完成硬件组态后，分别将组态下载到相应的PLC中。

4．进行网络组态，建立相应的S7连接

在SIMATIC Manager画面下选择Configure network按钮，打开网络组态画面。NetPro会根据当前的组态情况自动生成网络组态画面。

选择SMATIC 400（1）站的CPU416-2DP，右键选择“Insert new connection”，如下图：

在弹出的对话框中，显示了可与1站建立连接的站点，选择Unspecified点，同时选择类型为“iso-on-tcp contion”如图所示点击OK后会出现连接属性的对话框，勾选“establish an active connection”以激活新连接，同时需要记住本地ID号和LADDR号，此号作为后续的通讯模块标识。画面如下图：

同时在弹出的对话框中选择Address标签中Remote标签中写出对方的IP以及ASC。当写出ASC后，hex自动生成，如下：

完成后的NetPro画面如下图：

图中显示了相应建立的连接信息，至此硬件，网络层面的组态完成。分别下载到PLC即可。

<四>、程序编辑

为了进行数据的传送，这里需要调用FC5“AG-SEND”和FC6“AG-RECV”模块，来进行数据的收发。本实验以同项目下2个400站通讯为例。

1.在SIMATIC 400(1)站的Block中按

打开添加如下模块：在OB1中编写数据发送模块，调用FC5模块，并建立DB1、2，分别为CPU1发送给CPU2和CPU1 接收CPU2的数据，并插入变量表为后面的通讯验证做准备。如下图：

打开SIMATIC_NET_CP库：

找到FC5、FC6并复制：粘贴到400站中，并建立2个DB块，分别为发送和接收使用：在2个DB块中分别建立相同数量的变量：

2.建立发送接收数据长度设定：

注意：发送接收数据最好分别设计2个MW地址，如果公用，有可能第一个使用完后MW内存储数据被清零。

3.OB1中对FC5的编写如下：

call fc 5 //调用FC5

ACT := M 1.0, //通讯为1时可以发送。

ID :=1, //本机网络组态Block Parameters的ID

LADDR := W#16#3FFD, //本机数据段

SEND := P#db1.dbx0.0 byte 10, //发送数据存储位置

LEN := MW 10, //发送数据长度

DONE := M 10.2, //发送状态（0为正在发送，1为发送完成）

ERROR := M 10.3, //错误状态

STATUS := MW 20; //错误代码

注意：发送接收数据最好分别设计2个MW地址，如果公用，有可能第一个使用完后MW内存储数据被清零。

FC5编辑定义如下：

4.OB1中对FC6的编写如下：

call fc 6 //调用FC6

ID :=1, //本机网络组态Block Parameters的ID

LADDR := W#16#3FFD, //本机数据段

RECV := P#DB2.DBX0.0 BYTE 10, //接收数据存储位置

NDR :=M0.4, //接收状态

ERROR := M0.5, //错误状态

STATUS := MW30, //错误代码

LEN := MW12; //接收数据长度

FC6编辑定义如下：

5.在SIMATIC 400 (2)站中添加相应的模块,ID以及LADDR改为SIMATIC 400 (2)站的ID以及LADDR

6.分别下装到对应CPU中

<五>、效果验证

分别在两个站点的变量表中添加变量，进入监控画面，对1站输入不同的数值，可以看到2站对应的接收区发生了对应的变化，说明以太网通讯成功，效果如下图：

<六>、小结

1.以太网通讯的物理层关键在于IP地址要设定在同一网段内，同时注意子网掩码对网段的影响。这里网段统一在192.168.0.X区间上，保证物理层上的通讯畅通

2.建立连接的过程并不复杂，正确的组态以及IP分配即可。

3.数据的传送可以发送BYTE。基于M区，DB块等，灵活应用不同的传送方式可以实现多种不同的控制方式。

二、 PLC调试步骤

1、模拟量输入(AI)回路调试。要仔细核对I0模块的地址分配;检查回路供电方式 (内供电或外供电)是否与现场仪表相一致;用信号发生器在现场端对每个通道加入信号，通常取0、50%或100%三点进行检查。对有报警、联锁值的AI回路,还要在报警联锁值(如高报、低报和联锁点以及精度)进行检查,确认有关报警、联锁状态的正确性。

2、模拟量输出(AO)回路调试。可根据回路控制的要求，用手动输出(即直接在控制系统中设定)的办法检查执行机构(如阀门开度等)，通常也取0、50 %或100 %三点进行检查;同时通过闭环控制,检查输出是否满足有关要求。对有报警、联锁值的AO回路，还要在报警联锁值(如高报、低报和联锁点以及精度)进行检查，确认有关报警、联锁状态的正确性。

3、开关量输入(DI)回路调试。在相应的现场端短接或断开,检查开关量输入模块对应通道地址的发光二极管的变化，同时检查通道的通、断变化。

4、开关量输出(DO)回路调试。可通过PLC系统提供的强制功能对输出点进行检查。通过强制,检查开关量输出模块对应通道地址的发光二极管的变化，同时检查通道的通、断变化。

回路调试注意事项

1、对开关量输入输出回路，要注意保持状态的一致性原则;通常采用正逻辑原则，即当输入输出带电时，为“ON”状态,数据值为“1”;反之，当输入输出失电时，为“OFF”状态，数据值为“0”。这样，便于理解和维护。

2、对负载大的开关量输入输出模块应通过继电器与现场隔离;即现场接点尽量不要直接与输入输出模块连接。

3、使用PLC提供的强制功能时，要注意在测试完毕后，应还原状态;在同一时间内，不应对过多的点进行强制操作，以免损坏模块。

控制逻辑功能调试

控制逻辑功能调试，需会同设计、工艺代表和项目管理人员共同完成。要应用处理器的测试功能设定输入条件,根据处理器逻辑检查输出状态的变化是否正确，以确认系统的控制逻辑功能。对所有的联锁回路,应模拟联锁的工艺条件，仔细检查联锁动作的正确性，并做好调试记录和会签确认。

检查工作是对设计控制程序软件进行验收的过程，是调试过程中最复杂、技术要求最高、难度最大的一项工作。特别在有专利技术应用、专用软件等情况下，更加要仔细检查其控制的正确性，应留有一定的操作裕度，同时保证工艺操作的正常运作以及系统的安全性、可靠性和灵活性。

处理器性能测试

处理器性能测试要按照系统说明书的要求进行，确保系统具有说明书描述的功能且稳定可靠，包括系统通信、备用电池和其他特殊模块的检查。对有冗余配置的系统必须进行冗余测试。即对冗余设计的部分进行全面的检查，包括电源冗余、处理器冗余、I 0冗余和通信冗余等。

(1)电源冗余。切断其中一路电源，系统应能继续正常运行，系统无扰动;被断电的电源加电后能恢复正常。

(2)处理器冗余。切断主处理器电源或切换主处理器的运行开关，热备处理器应能自动成为主处理器，系统运行正常，输出无扰动;被断电的处理器加电后能恢复正常并处于备用状态。

(3)I0冗余。选择互为冗余、地址对应的输入和输出点，输入模块施加相同的输入信号，输出模块连接状态指示仪表。分别通断(或热插拔，如果允许)冗余输入模块和输出模块，检查其状态是否能保持不变。

(4)通信冗余。可通过切断其中一个通信模块的电源或断开一条网络，检查系统能否正常通信和运行;复位后，相应的模块状态应自动恢复正常。

冗余测试，要根据设计要求，对一切有冗余设计的模块都进行冗余检查。此外，对系统功能的检查包括系统自检、文件查找、文件编译和下装、维护信息、备份等功能。对较为复杂的PLC系统，系统功能检查还包括逻辑图组态、回路组态和特殊I0功能等内容。

三、多家品牌PLC元件编号和Modbus编号地址对应表

20种PLC输入、输出和寄存器元件与Modbus编号地址对应表分享出来，内容涵盖以下PLC

三菱FX3G-40MR/ES-A、西门子S7-200 CPU226 AC/DC/RLY、欧姆龙CP1H-X40DR-A、松下AFPX-C40R、台达DVP-12SA2、信捷XC5-48、永宏FBs-40MC、产电XBC-DR40S、汇川H2u-2416MT-XP、英威腾IVC2H-1616MAT6、基恩士KV-N40AR、施耐德电气TM218LDAE40DRPHN、海为H40S2R系列、维控LX3V1212MT系列、和利时LE5109、台安AP-340BR-A、罗克韦尔1766-L32BWA、合信CTH200系列CPU H226L、富士SPE NW0P40R-31、步科K508-40AR。

三菱

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

西门子

I元件支持Modbus之02功能码；
Q元件支持Modbus之01、05、15功能码；
V元件支持Modbus之03、06、16功能码。

欧姆龙

CIO0元件支持Modbus之02功能码；
CIO100元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

松下

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
DT元件支持Modbus之03、06、16功能码。

台达

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

信捷

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

永宏

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

产电

P0元件支持Modbus之02功能码；
P40元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

汇川

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

英威腾

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

基恩士

R0元件支持Modbus之02功能码；
R500元件支持Modbus之01、05、15功能码；
DM元件支持Modbus之03、06、16功能码。

施耐德电气

更新固件后支持01、02、15功能码

I元件支持Modbus之02功能码；
Q元件支持Modbus之01、15功能码；
M元件支持Modbus之03、06、16功能码。

海为

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

维控

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

和利时

I元件支持Modbus之02功能码；

Q元件支持Modbus之01、05、15功能码；
M元件支持Modbus之03、06、16功能码。

台安

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、05、15功能码；
D元件支持Modbus之03、06、16功能码。

罗克韦尔

I元件支持Modbus之02功能码；

Q元件支持Modbus之01、05、15功能码；
N元件支持Modbus之03、06、16功能码。

合信

I元件支持Modbus之02功能码；
Q元件支持Modbus之01、05、15功能码；
V元件支持Modbus之03、06、16功能码。

富士

（无协议编程实现）

X元件支持Modbus之02功能码；
Y元件支持Modbus之01、15功能码；
D元件支持Modbus之03、16功能码。

步科

I元件支持Modbus之02功能码；

Q元件支持Modbus之01、05、15功能码；
V元件支持Modbus之03、06、16功能码。