工业通讯 | OEM嵌入式通讯模块与西门子PLC S7-1200通讯测试指南

1 OEM嵌入式通讯模块介绍

OEM嵌入式通讯模块是一款适用于工业以太网和现场总线协议的嵌入式IC模块，利用该模块可快速又轻松地把您的设备集成到工业网络中。目前该系列模块有支持PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、Modbus TCP、CANopen、Profibus、DeviceNet、CC-Link等实时通信协议。OEM模块对用户开放了2种串行接口，包括USART接口（标准Modbus RTU协议）和SPI接口，与主控MCU应用程序交换实时网络数据，从而将您的设备集成到相应的网络而无需大量的开发工作。另外该模块还具备32个引脚的IO信号，可以满足32个点的数字量IO设计，这32个IO引脚可以任意设置成DI或DO。

2 案例说明

本案例以OEM模块标准评估板（主控芯片STM32F103VCT6）结合集成PROFINET从站通讯协议的OEM通讯模块，及西门子S7-1200 PLC作为PROFINET主站为例，进行关于PROFINET通讯模块的通讯测试。

准备工作

#①OEM模块标准评估板

功能说明：

1. 开发板上X1端子，直流24V供电。<X1-1：24V、X1-2：0V >。

2. 本开发板支持2种串行接口，包括USART接口和SPI接口。

3. 本开发板具备32个引脚的IO信号，可以满足32个点的数字量IO设计。

4. 本开发板对外提供一路RS232信号，用于打印信息。

5. 本开发板主芯片使用STM32F103VCT6，开发例程基于此型号芯片编写。

6. JP2插针是开发板主芯片的程序烧写口。

7. 拨动开关S1：拨到ON时，开发板供电；拨到OFF时，开发板断电。拨动开关S2始终处于OFF状态。

#②目标系统

西门子PLC S7-1200作为PROFINET主站，PROFINET通讯模块插在标准评估板上作为从站，通过网线连接两个设备进行通讯。评估板上的RS232端口与电脑连接，用Modbus Slave软件查看接收到的来自PROFINET网络中数据，或者向开发板发送数据从而发送给PLC。

3 通讯测试

OEM嵌入式通讯模块的通讯测试实际上包括两个部分：PLC主站与OEM模块之间的通讯，以及OEM模块与评估板之间通过USART（Modbus RTU）或者SPI的数据交互，本示例以USART通讯为例说明。

#3.1 基本配置

1） OEM 模块 J1~J3 全部断开，开发板拨码 1~8 全部 OFF；

2）使用交换机将西门子 PLC、开发板、电脑连到一起，PLC 程序下载到 PLC；

3）使用RS232 连接线，将电脑与开发板的 DB1 端口连接；

4）电脑打开 Modbus Slave 软件，建立连接。

#3.2 OEM模块与PLC通讯

① 导入对应PROFINET通讯模块的gsd文件到博图软件中，便于之后网络组态与设备配置使用

② 选择-->添加新设备-->找到并添加所使用的PLC型号，这里以S7-1200为例

③ 找到所导入的GSD文件对应的设备，并添加到设备组态中，并连接PLC与通讯模块

④ 配置PLC的IP地址与设备名称（这里使用“自动生成PROFINET设备名称”）

⑤ 配置OEM模块的IP地址与设备名称，这里使用默认的GSD文件中sast名称，也可以对设备额外设置其他名称，但需注意与网络组态中的一致，否则无法找到设备。

⑥ 在设备视图中添加输入输出模块，这里分别添加32 bytes input和32 bytes outputs为例

⑦ 选择“编译”，检查是否有报错：

⑧ 选择“下载”，在出现的窗口中分配对应的子网，点击“开始搜索”找到可访问的设备，并“下载”

⑨ “装载”配置

⑩ 选择“转至在线”可监控网络状态，所添加设备后显示绿色对勾代表通讯状态正常。

#3.3 OEM模块与评估板通讯

① 状态机

无论使用USART还是SPI，OEM模块都做为主站运行，遵循下面的状态机：

② 数据区定义

根据功能的不同，OEM模块用到的数据区划分为5个区域，分别是：通讯信息区、下发数据区、下发参数区、设备信息区、上传数据区。OEM模块在“S1 握手”阶段读取设备信息区的数据，由于PROFINET模块目前未使用此区域的内容，所以用户仅需要正确回复报文即可，OEM模块忽略数据值的内容。

下发数据区（4xxxx区 - 10H功能码）（最大1000字节）

上传数据区（3xxxx区 - 04H功能码）（最大1000字节）

③ USART通讯

1） USART接口波特率支持：9.6Kbps、19.2Kbps、38.4Kbps、57.6Kbps、115.2Kbps、230.4Kbps、460.8Kbps。

2） OEM模块上电后，在S1握手阶段，通过握手报文，OEM模块可以自动适应用户的波特率。用户使用的波特率需要在以上7种波特率之中。

3） USART接口数据帧格式：8 个数据位、偶校验、1 个停止位。

4） USART使用标准MODBUS协议。

5） OEM模块做为USART通讯主站，用户做为USART通讯从站。

6）用户串口的处理机制：用户做为标准的MODBUS从站，只需要在收到OEM模块的报文命令后，按照相应命令回复报文即可。

7）通讯报文约定

A. 下发数据

板卡发送：

用户应答：

B. 上传数据

板卡发送：

用户应答：

④ Modbus程序示例：

//*******************Modbus数据接收********************//int user_modbus_deal_rev(void){unsigned int  i , tem_start_adr , tem_num ;unsigned int tem_crc ;unsigned char tem_hi , tem_lo ;tem_crc = modbus_crc( URXDBuf , UART_rev_num-2 );tem_lo = tem_crc & 0xff ;tem_hi = (tem_crc>>8) & 0xff ;//**CRC校验if( ( URXDBuf[UART_rev_num-2]==tem_hi ) && ( URXDBuf[UART_rev_num-1]==tem_lo ) ){if( URXDBuf[1] == 0x10 ) // 功能码10H{tem_start_adr = ( URXDBuf[2] << 8 ) + URXDBuf[3] ;tem_start_adr = tem_start_adr << 1 ;tem_num = URXDBuf[6] ;for( i=0 ; i<tem_num ; i++ ){modbus_4_data[ tem_start_adr+i ] = URXDBuf[7+i] ;}}user_modbus_deal_txd();}return 1 ;}//*******************Modbus数据发送********************//int user_modbus_deal_txd(void){unsigned int tem , i ;unsigned int function_code  , tem_start_adr , tem_num1 , tem_num2  ;function_code = URXDBuf[1] ;// 04Hif( function_code == 0x04 ){tem_start_adr = ( URXDBuf[2] << 8 ) + URXDBuf[3] ;tem_start_adr = tem_start_adr << 1 ;  ַtem_num1 = ( URXDBuf[4] << 8 ) + URXDBuf[5] ;tem_num2 = tem_num1 << 1 ;for( i=0 ; i<tem_num2 ; i++ ){modbus_3_data[ tem_start_adr+i ] = modbus_3_data[ tem_start_adr+i ] + 1 ;UTXDBuf[3+i] = modbus_3_data[ tem_start_adr+i ] ;}UTXDBuf[0] = modbus_adr ;UTXDBuf[1] = 0x04 ;UTXDBuf[2] = tem_num2 ;tem = modbus_crc( UTXDBuf , tem_num2+3 );UTXDBuf[tem_num2+3] = tem >> 8 ;UTXDBuf[tem_num2+4] = tem ;UART_trx_num = tem_num2+5 ;}// 10Helse if( function_code == 0x10 ){for( i=0 ; i<6 ; i++ ){UTXDBuf[i] = URXDBuf[i] ;}tem = modbus_crc( UTXDBuf , 6 );UTXDBuf[6] = tem >> 8 ;UTXDBuf[7] = tem ;UART_trx_num = 8 ;}UART_trx_ctr = 0 ;UART_rev_ctr = 0 ;Modbus_TR_State = TR_TURE ;for( i=0 ; i<10 ; i++ )USART_SendData( RTU_USART , UTXDBuf[0] );monitor_print(UTXDBuf[0]);return 1 ;}

⑤ 数据交互模型

#3.4 数据交互测试

在“PLC变量”中添加需要在线监视或修改的变量，在“监控与强制表”中添加监控表，并添加对应的变量，可进行变量的监测。另外，这里可以通过Modbus Slave软件监测从站开发板的收发数据。在博途和Modbus Slave可以分别查看相应的收发数据，PROFINET模块通讯正常，并完成PROFINET数据交互。（注意OEM嵌入式通讯模块数据区Modbus寄存器地址从0x100开始）

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