西門(mén)子S7-1200系列PLC使用靈活、功能強(qiáng)大，可用 于控制各種各樣的設(shè)備以滿(mǎn)足自動(dòng)化需求。S7-1200設(shè)計(jì) 緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強(qiáng)大的指令集，其中CPU將微 處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內(nèi)置PROFINET、 高速運(yùn)動(dòng)控制 I/O以及板載模擬量輸入組合到一個(gè)設(shè)計(jì)緊 湊的外殼中來(lái)形成功能強(qiáng)大的控制器。S7-1200集成的 工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口用于與編程計(jì)算機(jī)、HMI(人機(jī)界 面)、其他PLC或者設(shè)備進(jìn)行通訊 。

　　1 通訊系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)采用西門(mén)子S7 - 1200系列PLC為控制系統(tǒng)核 心，其中CPU型號(hào)為1214C DC/DC/DC，固件版本為 V4.0， 產(chǎn)品的訂貨號(hào)6ES7 214-1AG40-0XB0。PLC與 上位機(jī)工業(yè)電腦IPC通過(guò)TCP/IP通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，可直 接使用工業(yè)以太網(wǎng)線通過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接到PLC本體 模塊上的工業(yè)以太網(wǎng)接口和IPC上的網(wǎng)絡(luò)接口上。IPC上安裝西門(mén)子PLC編程軟件TIA Portal用來(lái)對(duì)PLC進(jìn)行參數(shù) 配置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、程序編寫(xiě)及監(jiān)控、調(diào)試等;TCP/IP通 常測(cè)試軟件可用來(lái)模擬作為T(mén)CP/IP通訊的客戶(hù)端，PLC端 則作為服務(wù)器，用來(lái)響應(yīng)客戶(hù)端的通訊請(qǐng)求，該系統(tǒng)的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　圖 1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　2 PLC端參數(shù)設(shè)置

　　PLC端進(jìn)行TCP/IP通訊時(shí)，可以使用西門(mén)子的通訊功 能塊：

　　(1)TSEND_C(v2.1)，PLC發(fā)送數(shù)據(jù)的功能塊; (2)TRCV(V3.0)，PLC接收數(shù)據(jù)的功能塊。

　　PLC發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的功能塊如下圖2所示。需要注意 的是這些通訊模塊的版本號(hào)會(huì)隨TIA Portal的版本升級(jí)而 升級(jí)更新，功能可能會(huì)有所更新，需要及時(shí)查看對(duì)應(yīng)的參 考說(shuō)明手冊(cè)文件。

　　PLC與PC之間進(jìn)行基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)通訊，

　　圖 2 西門(mén)子 TCP/IP 通信功能塊

　　PC給PLC發(fā)送字符串(String)類(lèi)型的控制字命令，PLC 向PC發(fā)送字符串類(lèi)型的狀態(tài)字。

　　西門(mén)子S7 - 12 00系列CPU 支持使用String(字符 串)數(shù)據(jù)類(lèi)型存儲(chǔ)一串單字節(jié)字符。String數(shù)據(jù)類(lèi)型包含 總字符數(shù)(字符串中的字符數(shù))和當(dāng)前字符數(shù)。String 類(lèi)型提供了多達(dá) 256個(gè)字節(jié)，用于存儲(chǔ)最大總字符數(shù)(1 個(gè)字節(jié))、當(dāng)前字符數(shù)(1個(gè)字節(jié))以及最多254個(gè)字符 (每個(gè)字符占1個(gè)字節(jié))，即最多254個(gè)有效字符。

　　字符串存儲(chǔ)的格式結(jié)構(gòu)為：

　　(1)String [0]:最大總字節(jié)數(shù)(254);

　　(2)String [1]:當(dāng)前字符數(shù)(根據(jù)實(shí)際情況);

　　(3)String [2]: 第一個(gè)有效字符，以此類(lèi)推， 一直 到最后一個(gè)即第254個(gè)有效字符結(jié)束。由此可知PLC的一 個(gè)字符串的有效字符是從第2個(gè)字節(jié)開(kāi)始，在使用字符串 時(shí)要注意。

　　2.1 數(shù)據(jù)PLC向 → PC

　　為了發(fā)送有效字符串，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使用字符型數(shù) 組，這樣PLC反饋的狀態(tài)字符串需要先進(jìn)行“St rg_TO_ chars”(V1.2)字符串轉(zhuǎn)換成字符數(shù)組，然后把字符數(shù) 組發(fā)送給PC。

　　在本系統(tǒng)中設(shè)置字符串的結(jié)束字符為“$00”，不 同長(zhǎng)度的字符串通過(guò)“$00”來(lái)結(jié)束，在字符串中當(dāng)讀到 “$00”時(shí)就會(huì)結(jié)束讀取。如發(fā)送“ERROR$00abc”、 “OK$00123”，字符數(shù)組中的字符分布為“ERROR”、 “OK”。因此，要求客戶(hù)端在發(fā)送字符串通訊命令時(shí)要按照 事先約定好的通訊格式進(jìn)行，否則就會(huì)出現(xiàn)異常。

　　為了能實(shí)時(shí)的將PLC端通訊數(shù)據(jù)發(fā)送給PC端，因此 在通訊發(fā)送端功能塊TSEND_C的REQ管腳上連接了一個(gè) 1Hz頻率的時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)該時(shí)鐘信號(hào)可以用1秒一次的 頻率發(fā)送信息數(shù)據(jù)給PC端。這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可以根據(jù)實(shí)際 項(xiàng)目的通訊速度的需求進(jìn)行修改調(diào)整，PLC端發(fā)送數(shù)據(jù)功 能塊如圖3所示。

　　TCP/IP通訊組態(tài)的參數(shù)配置如下圖所示，設(shè)置通訊 的參數(shù)如圖4所示。

　　作為測(cè)試，Partner的Adress 128.168.0.50要與測(cè) 試軟件所在的PC的IP保持一致，如圖5所示。

　　測(cè)試軟件為“ TCP&UDP Test Tool. exe”，軟件設(shè) 置畫(huà)面如圖6所示。

　　圖 3 PLC 發(fā)送數(shù)據(jù)功能塊

　　圖 4 PLC 端通訊參數(shù)設(shè)置

　　圖 5 IPC 端 IP 地址和子網(wǎng)掩碼設(shè)置

　　圖 6 通訊測(cè)試軟件設(shè)置

　　圖 7 通訊連接成功

　　圖 8 PLC 接收數(shù)據(jù)功能塊

　　需要配置的參數(shù)如下：目標(biāo)IP為PLC的IP地址。 用Socket通訊測(cè)試軟件如圖7所示。

　　2.2 數(shù)據(jù)PC → PLC

　　PC向PLC端發(fā)送字符串?dāng)?shù)據(jù)時(shí)，PLC端通過(guò)字符型數(shù) 組來(lái)接收，然后將字符數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符串。需要PC端在 發(fā)送控制字符串時(shí)在每個(gè)字符串最后加入結(jié)束字符， 如 “#”。PLC端接收數(shù)據(jù)的通訊功能塊程序如圖8所示。

　　“FC_Chars_to_ St rg”功能的作用是將PLC讀進(jìn)來(lái) 的字符數(shù)組轉(zhuǎn)換成字符串，其中iSymbol管腳即是定義的 結(jié)束字符。當(dāng)字符數(shù)組中讀到結(jié)束字符時(shí)將將結(jié)束字符前 面的字符轉(zhuǎn)換成字符串，數(shù)據(jù)塊DB3作為發(fā)送、接收通 訊數(shù)據(jù)DB塊使用，而數(shù)據(jù)塊DB5是中間轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)塊，PLC發(fā)送的字符串和從PC中讀出的字符數(shù)組轉(zhuǎn)換字符串。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　PLC和IPC采用了TCP/IP通訊控制網(wǎng)絡(luò)形式之后，整 個(gè)系統(tǒng)不僅接線變簡(jiǎn)單，而且運(yùn)行穩(wěn)定，通訊速度快，操 作配置參數(shù)簡(jiǎn)單，反饋的信息全面。本系統(tǒng)還可以用于西 門(mén)子S7-1200系列PLC和其他系列元器件設(shè)備(如工業(yè)相 機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、掃碼槍等)進(jìn)行通訊測(cè)試項(xiàng)目，不需要 任何附加的設(shè)備即可對(duì)西門(mén)子PLC和IPC的通訊功能進(jìn)行 測(cè)試，節(jié)省了成本和工作量，具有一定的實(shí)際意義，可用 于實(shí)際工程項(xiàng)目中。