CPU集成以太网接口的通信功能与连接资源优化

1.通信功能

S7-1200CPU集成的以太网接口可支持非实时通信和实时通信等通信服务。非实时通信包括PG通信、HMI通信、S7通信、OUC通信和ModbusTCP等。实时通信可支持PROFINETIO通信，S7-1200CPU固件V4.0或更高版本除了可以作为PROFINET IO控制器还可以作为PROFINETIO智能设备（I-Device）；S7-1200CPU固件V4.1开始支持共享设备（Shared-Device）功能，可与最多2个PROFINETIO控制器连接。网络通信的核心是OSI（Open System Inter-connection）参考模型，该模型自下而上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。S7-1200CPU各种以太网通信服务会使用到OSI参考模型不同层级，如图7-3所示。

图7-3 OSI参考模型

S7-1200 CPU以太网接口可支持的常用通信服务见表7-1。

表7-1 S7-1200CPU以太网接口支持的通信服务

注：√：支持 ×：不支持

（1）PG通信

S7-1200 CPU的编程组态软件为TIA博途软件，使用TIA博途软件对S7-1200 CPU进行在线连接、上下载程序、调试和诊断时会使用S7-1200CPU的PG通信功能。

（2）HMI通信

S7-1200 CPU的HMI通信可用于连接西门子精简面板、精致面板、移动面板以及一些带有S7-1200CPU驱动的第三方HMI设备。

注意：

S7-1200 CPU与第三方HMI设备连接时，需要在CPU属性的“防护与安全”设置中激活“允许来自远程对象的PUT/GET通信访问”，相关设置参考图3-21。

（3）S7通信

S7通信作为SIMATIC的同构通信，用于SIMATIC CPU之间相互通信，该通信标准未公开，不能用于与第三方设备通信。基于工业以太网的S7通信协议除了使用了OSI参考模型第4层传输层，还使用了模型第7层应用层。S7通信数据传输过程中除了存在传输层应答还有应用层应答，因此相对于OUC通信来说S7通信是一种更加安全的通信协议。

（4）OUC通信

开放式用户通信采用开放式标准，可与第三方设备或PC进行通信，也适用于S7-300/400/1200/1500 CPU之间通信。S7-1200 CPU支持TCP（遵循RFC793）、ISO-on-TCP（遵循RFC1006）和UDP（遵循RFC768）等开放式用户通信。

（5）Modbus TCP通信

Modbus协议是一种简单、经济和公开透明的通信协议，用于在不同类型总线或网络中的设备之间的客户端/服务器通信。Modbus TCP结合了Modbus协议和TCP/IP网络标准，它是Modbus协议在TCP/IP上的具体实现，数据传输时是在TCP报文中插入了Modbus应用数据单元。Modbus TCP使用TCP通信（遵循RFC793）作为Modbus通信路径，通信时其将占用CPU开放式用户通信资源。

（6）PROFINET IO通信(www.xing528.com)

PROFINET IO是PROFIBUS/PROFINET国际组织基于以太网自动化技术标准定义的一种跨供应商的通信、自动化系统和工程组态的模型，PROFINET IO主要用于模块化、分布式控制。S7-1200 CPU可使用PROFINETIO通信连接现场分布式站点（例如ET200SP、ET200MP等）。S7-1200 CPU固件V4.0或更高版本除了可以作为PROFINETIO控制器还可以作为PROFINET IO智能设备（I-Device）；S7-1200 CPU固件V4.1开始支持共享设备（Shared-Device）功能，可与最多2个PROFINETIO控制器连接。

2.连接资源

S7-1200 CPU集成的以太网接口可支持非实时通信和实时通信等多种通信服务，CPU操作系统除了预先为这些通信服务分配了固定的连接资源，还额外提供了6个可组态的动态连接，S7-1200 CPU集成的以太网接口连接资源见表7-2。

表7-2 S7-1200 CPU连接资源

S7-1200 PLC非实时通信连接资源区分站点资源和模块资源，每个PLC站点最多可支持68个特定的连接资源，其中62个连接资源预留给特定类别通信，6个动态连接资源可根据应用需要扩展S7、OUC及OPC等通信。由于CPU模块的连接资源已多达68个，即使再添加CM/CP模块，S7-1200CPU的连接资源总数也不会增加。在TIA博途软件的网络视图中，选择一个在线连接的CPU，巡视窗口中选择“诊断>连接信息”可查看PLC站点连接资源的在线信息，如图7-4所示。

图7-4 S7-1200 CPU在线连接资源

（1）PG连接资源

S7-1200 CPU具有4个PG连接资源用于编程设备通信。编程设备根据使用功能不同，最多会占用3个连接资源。S7-1200CPU确保了1个编程设备的连接，但是同一时刻也只允许1个编程设备的连接。

（2）HMI连接资源

S7-1200 CPU具有12个与HMI设备通信的连接资源。HMI设备根据使用功能的不同，占用的连接资源数也不同。例如SIMATIC精简面板会占用CPU1个连接资源，精智面板最多会占用2个连接资源，而WinCC RT Professional则最多会占用3个连接资源。因此，S7-1200 CPU实际连接HMI设备的数量取决于HMI设备的类型和使用功能，但是可以确保至少4个HMI设备的连接。

（3）S7连接资源

S7-1200 CPU系统预留了8个可组态的S7连接资源，考虑上6个动态连接资源，最多可组态14个S7连接。在这些组态的S7连接中，S7-1200CPU可作为客户端或服务器。

（4）OUC连接资源

S7-1200CPU系统预留了8个OUC连接资源，考虑上6个动态连接资源，最多可组态14个OUC连接。即TCP、ISO-on-TCP、UDP和Modbus TCP这4种通信同时可建立的连接数总和不超过14个。

（5）Web连接资源

S7-1200 CPU系统还预留了30个Web服务器连接资源，可用于Web浏览器访问。

（6）PROFINET IO连接资源

S7-1200 CPU作为PROFINETIO控制器时支持16个IO设备，所有IO设备的子模块的数量最多为256个。S7-1200CPU固件V4.0开始支持PROFINETIO智能设备（I-Device）功能，可与1个PROFINET IO控制器连接。S7-1200 CPU固件V4.1开始支持共享设备（Shared-Device）功能，可最多与2个PROFINET IO控制器连接。