SIMATICS7通讯在冷轧镀锌生产线上的应用

SIMATICS7通讯在京唐冷轧镀锌生产线上的应用徐立勇（北京首钢自动化信息技术有限公司，唐山063000）摘要：S7通讯（S7-communication）主要用于S7-400与400、S7-400与300PLC之间的通讯，是S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS和工业以太网的一种优化的通讯协议。本文通过研究S7通讯在京唐冷轧镀锌生产线上PLC中的应用，阐述了不同PLC内CPU的双边通讯方法等，从此论文的技术角度来说，对作为维护行业的人员业务水平提升奠定了基础。关键词：S7通讯，工业以太网，双边SIMATICS7communicationinJingtangcoldrolledgalvanizedproductionlineXuLi-yong(BeijingShougangAutomation&InformationTechnologyCO.,Ltd.,Tangshan063000)Abstract:S7communication(S7-communication)ismainlyusedforS7-400and400,S7-400and300PLCcommunicationbetweenS7seriesPLCbasedonanoptimizationofMPI,PROFIBUSandIndustrialEthernetcommunicationprotocol.ThispaperstudiesS7communicationJingtangcoldrolledgalvanizedproductionlinePLConthedifferentPLCCPUbilateralcommunicationmethods,fromthetechnicalpointofviewofthepaper,asthelevelofbusinesstoenhanceandmaintaintheindustryhaslaidafoundation.Keywords:S7communication,industrialEthernet,bilateral一、S7通讯协议分类PLC通讯协议主要可分为：MPI、PROFIBUS和工业以太网三种。1.1MPI通讯协议MPI是多点接口的简称。S7-300/400CPU都集成了MPI通信协议和MPI的物理层RS-485接口。最大传输速率为12MBit/S。PLC通过MPI能同时连接运行STEP7的编程器､计算机､人机界面（HMI）及其它SIMATICS7､M7和C7。STEP7用户界面提供了PLC硬件组态功能，使得PLC硬件组态很简单。STEP7用户界面提供了通信组态功能，使通信组态也变得简单。联网的CPU可以通过MPI接口实现全局数据（GD）服务，周期性地相互进行数据交换。每个CPU可以使用的MPI连接总数与CPU的型号有关。1.2PROFIBUS通讯协议工业现场总线PROFIBUS是用于车间级监控和现场层的通信系统。S7-300/400PLC可以通过通信处理器或集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口连接到PROFIBUS-DP网上。带有PROFIBUS–DP主站/从站接口的CPU能够实现高速和使用方便的分布式I/O控制。PROFIBUS的物理层是RS-485接口。最大传输速率为12MBit/S，最多可以与127个节点进行数据交换。网络中可以串接中继器，用光纤通信距离可达90Km。1.3工业以太网工业以态网用于工厂管理层和单元层的通信系统。用于对时间要求不太严格，需要传送大量数据的场合。西门子的工业以态网的传输速率为10M/100MBit/S，最多可以达到1024个网络节点，网络的最大范围为150Km。西门子的S7和S5PLC通过PROFIBUS（FDL协议）或工业以态网ISO协议，可以利用S7和S5的通信服务进行数据交换。二、S7通讯的实际应用京唐冷轧镀锌生产线自动化控制系统共有5套S7-400PLC组成，每台PLC机架有多个CPU，不同PLC内的CPU之间以及同机架的CPU之间都存在通讯。下面就以不同机架之间的CPU通讯为例讲述S7通讯的实际应用方式方法。不同机架间的CPU通讯是采用工业以太网方式进行，机架之间通过CP443-1的以太网线进行互连。要想实现CPU之间的通讯，首先要进行硬件组态里的网络设置，然后再建立相应的程序块进行编程。本文以PLC1的第一个CPU（名称为SSFN）和PLC2的第一个CPU（名称为SSFP1）通讯为研究对象。介绍说明实现两个不同机架CPU之间通讯需要设置的网络组态和程序编程。（1）网络组态内单击PLC1的第一个CPU，弹出连接设置画面：图2.1CPU连接设置Figure2.1CPUconnectionsettings图中可以看出SSFNCPU共建立了4个S7连接，分别为：SSFNCPU与本PLC的LCONCPU通讯，与PLC5的MTRCPU通讯，与PLC2的SSFP1和SSFP2CPU通讯。与内部CPU通讯使用的连接方式为PLCinternal方式，与外部CPU通讯用到的是Ethernet方式。双击与SSFP1的连接，弹出如下图所示对话框：图2.2通讯连接设定Figure2.2Communicationconnectionsettings上图为通讯连接设定，为双边通讯，其中Establishanactiveconnection选项勾选，代表连接方式为主动连接，LocalID号设定为55表示通讯ID号，本地接口地址10.72.2.1为PLC1的CP通讯模块的地址，同样伙伴地址10.72.2.2为PLC2通讯模块的地址。同样设定PLC2中SSFP1的通讯连接，不同的是Establishanactiveconnection选项不用勾选，本地接口地址为PLC2的通讯模块地址，伙伴接口地址为PLC1的通讯模块地址，但LocalID也要设定成55，两个ID号保持一致，这样两个CPU的通讯才可以建立。（2）网络组态连接完成后编译保存即可，接下来还要进行通讯程序块的建立。由于建立的连接双边通讯，因此两个CPU通讯调用S7自带的通讯功能块SFB12、SFB13来完成，其中SFB12为数据发送功能块，SFB13为数据接收功能块。双边通讯功能块SFB12参数介绍：CALL“BSEND”，DBX//调用功能块，传送名称为X的数据块内容REQ:=//上升沿触发一次传送R:=//上升沿终止数据传送，使发送块进入初始状态ID:=W#16#//指向S7连接的编号（如此例中的55）R_ID:=DW#16#//确定发送方和接收方的关系，双方参数必须相同DONE:=//上升沿表示向伙伴CPU传送完数据ERROR:=//上升沿表示数据传送有错误STATUS:=//包含一个详细的错误描述或警告（十进制）SD_1:=//指向本CPU中用于发送数据的区域LEN:=//欲传送数据的字节数双边通讯功能块SFB13参数介绍：CALL“BRCV”，DBX//调用功能块，接收名称为X的数据块内容EN_R:=//置位表示准备接收数据ID:=W#16#//指向S7连接的编号（如此例中的55）R_ID:=DW#16#//确定发送方和接收方的关系，双方参数必须相同NDR:=//上升沿表示从伙伴CPU接收到数据ERROR:=//上升沿表示数据传送有错误STATUS:=//包含一个详细的错误描述或警告（十进制）RD_1:=//指向本CPU中用于接收数据的区域LEN:=//接收到数据的字节数本例中为了方便编程应用，定义了FB801块用来发送数据，FB802块用来接收数据，其中FB801块中调用SFB12，FB802块中调用SFB13。图2.3FB801与FB802功能块Figure2.3FB801AndFB802FunctionBlockFB801功能块的作用是把本CPU内DB153块中的数据传送200个字节到伙伴CPU中，但传送之前先把DB153块中从第0个字节开始的数据通过调用SFC20功能复制到DB153块中的从200个字节开始的缓冲区内，然后再进行向伙伴CPU传递数据。FB802功能块的作用是把本CPU内DB152块中的数据从第200个字节开始，长度为200个字节的内容用于接收伙伴CPU内的发送过来长度为200个字节的数据，然后再把接收的数据通过调用SFC20功能块复制到用户缓冲区DB152的第0个字节开始以后的数据区内。三、结束语S7通讯有多种方式，本文仅从一种方式入手研究了S7通讯的方法，说明了完成通讯、硬件组态、程序编程方面需要做的工作，京唐冷轧镀锌线自动化技术水平在世界自动化水平中属一流，即使高水平的自动化技术也离不开S7基础理论知识，因此S7通讯技术在自动化应用中非常重要。明白了S7通讯，为以后研究整个自动化系统都打好了基础，对于自动化维护行业来说，从S7通讯入手研究自动化，也是未尝不可的。参考文献：[1]廖常初，S7-300/400PLC应用技术（第二版），机械工业出版社，2008LiaoChang-chu,S7-300/400PLCapplicationtechnology(secondedition),MachineryIndustryPress,2008[2]刘建昌，S7-300\400PLC工业网络通讯技术指南，机械工业出版社，2009LiuJian-chang,S7-300\400PLCindustrialnetworkcommunicationtechnologyguide,MachineryIndustryPress,2009[3]边春元，任双艳，满永奎，S7-300/400PLC实用开发指南，机械工业出版社，2007BianChun-yuan,RenShuang-yan,ManYong-kui,S7-300/400PLCpracticaldevelopmentguide,MachineryIndustryPress,2007作者简介：徐立勇（1984-）男汉族河北吴桥人本科学士学位主要从事自动化设计、调试与维护