西门子S7单边通信：CPU集成DP接口技术

1.项目说明

S7通信是S7系列PLC基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET网络的一种优化的通信协议。通信连接是静态的，在连接表中进行组态。因为S7-300 PLC静态连接资源较少，所以S7-300系统较少使用S7连接。而且S7-300之间不能直接建立S7连接，一般通过CP模块扩展的连接资源进行S7通信。

本项目使用CPU集成的DP接口实现基于PROFIBUS的S7单边通信，通信任务如图6-54所示。使用CPU集成的DP接口实现基于PROFIBUS的S7通信时，S7-300只能作为单边通信的服务器，S7-400作为客户端，调用SFB14（GET）和SFB15（PUT）访问S7-300的数据。S7-300可以通过CP实现与S7-300或S7-400的双边通信，而S7-400之间可以直接建立双边通信。

图6-54 通信任务

2.系统组成

S7-300和S7-400均作主站。S7-400使用CPU 416-2DP，站地址为2；S7-300使用CPU 315-2DP，站地址为4。PC通过CP5613通信卡接入网络中，作为编程和调试设备。各站之间通过PROFIBUS电缆连接，网络终端的插头，其终端电阻开关放在“ON”的位置；中间站点的插头其终端电阻开关必须放在“OFF”位置。系统组成如图6-55所示。

图6-55 系统组成图

3.硬件组态

（1）新建项目，插入站点

新建项目“PROFIBUS_S7”，单击右键，在弹出的菜单中选择“Insert New Object”中的“SIMATIC 400 Station”和“SIMATIC 300 Station”，插入S7-400站点和S7-300站点，对应两个主站，如图6-56所示。

图6-56 插入站点

（2）组态S7-400主站

选中SIMATIC 400，双击“Hardware”选项，进入“HW Config”窗口。单击“Catalog”图标打开硬件目录，展开“SIMATIC 400”目录，按硬件槽号和订货号依次插入机架、电源（1号槽）、CPU 416-2DP（3号槽）。

（3）配置S7-400的PROFIBUS DP网络

插入CPU时会自动弹出“Properties-DP”对话框。在“General”选项卡中，选择接口类型为“PROFIBUS”。单击“Properties”按钮，打开“Properties-PROFIBUS interface”对话框，如图6-57所示，设置该CPU在DP网络中的地址为2。

图6-57 配置S7-400的PROFIBUS DP网络

单击“New”按钮，新建PROFIBUS网络。设置PROFIBUS网络的参数。一般采用系统默认参数：传输速率为1.5 Mbps，配置文件为Standard。单击“OK”按钮，返回“Proper-ties-PROFIBUS interface”对话框。此时可以看到“Subnet”子网列表中出现了新的PROFI-BUS（1）子网。在“Operating Mode”工作模式选项卡中，设置工作模式为“DP master”模式。单击“OK”按钮，返回“HW Config”。此时“DP”插槽引出了一条PROFIBUS（1）网络，如图6-58所示。单击“Save and Compile”按钮，保存并编译组态信息。

（4）组态S7-300主站

选中SIMATIC 300，双击“Hardware”选项，进入“HW Config”窗口。单击“Catalog”图标打开硬件目录，展开“SIMATIC 300”目录，按硬件槽号和订货号依次插入机架、电源（1号槽）、CPU 315-2DP（2号槽）。

（5）配置S7-300的PROFIBUS DP网络

插入CPU时会自动弹出“Properties-DP”对话框。在“General”选项卡中，选择接口类型为“PROFIBUS”。单击“Properties”按钮，打开“Properties-PROFIBUS interface”对话框，设置该CPU在DP网络中的地址为4。

选择“Subnet”子网列表中的PROFIBUS（1）子网，单击“OK”按钮，返回“Proper-ties-DP”属性对话框。在“Operating Mode”工作模式选项卡中，设置工作模式为“DP master”模式。单击“OK”按钮，返回“HW Config”。单击“Save and Compile”按钮，保存并编译组态信息。

4.网络组态

单击快捷菜单中的“Configure Network”按钮，打开Netpro网络组态界面。可以看到两个站点均连接到PROFIBUS网络。选中S7-400 CPU，双击下方连接表第一个空行，在弹出的“Insert New Connection”对话框中，将“Connection Partner”中的连接对象设置为CPU315-2DP，连接类型为S7 connection，如图6-59所示。

图6-58 组态S7-400站

图6-59 组态S7连接

单击“OK”按钮，出现“Properties-S7 Connection”对话框，“Local Connection End Point”本地连接端点中的“One-way”单边复选框自动选中，且不能更改，默认连接方式为“单边”。“Block ID”中“Local ID”的值将在调用通信SFB时使用。

单击“OK”按钮，返回Netpro界面。由于建立的是单边通信。单击S7-300 CPU，连接表中没有连接信息。组态完成后编译并保存。如图6-60所示。

图6-60 网络组态

5.资源分配

根据项目需要进行软件资源的分配，见表6-6

表6-6 软件资源分配表(www.xing528.com)

6.程序设计

在S7单边通信中，S7-300作为服务器，S7-400作为客户端，客户端调用单边通信功能块GET和PUT，访问服务器的存储区。服务器端不需要编程。SFB 14/15（GET/PUT）的参数说明见MPI通信部分。程序结构如图6-61所示。

图6-61 程序结构图

初始化组织块OB100完成DB块数据初始化，S7-300中DB1和DB2置初值。S7-400中DB3和DB4置初值，DB1和DB2数据接收区清零。在循环中断组织块OB35中，S7-300的DB1.DBW2和S7-400的DB3.DBW2每100ms循环加1。如果通信成功，S7-400可以读取到S7-300中DB1和DB2的数据，S7-400可以将DB3和DB4的数据写入到S7-300中的DB3和DB4；并且S7-400可以通过I0.0控制S7-300的Q0.0，S7-300同样可以通过I0.0控制S7-400的Q0.0。

为了实现周期性的数据传输，除了将通信程序放在OB35周期循环组织块中，还可以使用时钟存储器提供的时钟脉冲作为REQ通信请求信号。时钟存储器位说明见表6-7。

表6-7 时钟存储器

为了避免不存在诊断OB和错误处理OB而导致DP主站的CPU转向STOP模式，应当在DP主站CPU中设置OB82和OB86。S7-400站程序块如图6-62所示。

（1）生成DB块

S7-300站插入DB块：DB1（SEND1）、DB2（SEND2）、DB3（RECEIVE1）和DB4（RECEIVE2），均为长度为10个字节的BYTE-ARRAY。

S7-400站插入DB块：DB1（RECEIVE1）、DB2（RECEIVE2）、DB3（SEND1）和DB4（SEND2），均为长度为10个字节的BYTE-ARRAY。

（2）S7-400站OB1

调用SFB14/15，每200ms完成一次S7-400对S7-300数据的读取和写入。程序如图6-63所示。

图6-62 S7-400站程序块

图6-63 OB1主程序

图6-63 OB1主程序（续）

（3）S7-400站OB35

DB1.DBW2每100ms循环加1，S7-300站的OB35与该段程序类似。程序如图6-64所示。

图6-64 OB35程序

（4）S7-400站OB100

调用SFC21，完成数据初始化功能，S7-300站的OB100与该段程序类似。程序如图6-65所示。

图6-65 OB100程序

图6-65 OB100程序（续）

7.通信调试

分别下载组态和程序到PLC中，确保PLC处于“RUN”模式。同时打开两个站的变量表，单击工具栏“Monitor”按钮进入监控模式。如果通信成功，可以看到S7-400站的DB块中的数据与S7-300站的DB块中的数据一致；除此之外，两个站均可实现通过本站的I0.0控制对方的Q0.0，如图6-66所示。S7-400站读取S7-300站的数据块存储在DB1和DB2，监控模式下的数据视图如图6-67所示。

图6-66 变量表

图6-67 S7-400站的DB1和DB2