隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，可編輯邏輯控制 器的應(yīng)用也在不斷普及，成為自動(dòng)化技術(shù)的重要組成， 其中西門子 S7 系列的 PLC 在我國工業(yè)控制中也占有了很 大的比重。觸摸屏作為一種直觀、方便的人機(jī)交互方 式，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。筆者在長期的使 用過程中，發(fā)現(xiàn)很多人對(duì)于不同型號(hào)的 PLC 之間，以及 西門子 PLC 與第三方觸摸屏的數(shù)據(jù)通信比較陌生，本文 將以具體實(shí)例來說明如何采用以太網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn) MCGS 觸摸屏與西門子 S7 系列的 PLC 進(jìn)行通信，為工業(yè)自動(dòng)化 控制系統(tǒng)搭建基礎(chǔ)。

1 硬件構(gòu)成

本控制系統(tǒng)的硬件由3 個(gè)西門子S7 系列的PLC 模塊構(gòu) 成，其中一個(gè)選用了典型的 S7-300 系列 CPU314C-2PN/ DP PLC 作為主站，另外兩個(gè)選擇S7-200Smart 系列的SR40 和 ST30 PLC 作 為 從 站 ， 觸 摸 屏 選 用 了 昆 侖 通 泰 的 TPC7062Ti （具備以太網(wǎng)口），觸摸屏只與主站PLC 進(jìn)行通 信，而主站可以和兩個(gè)從站進(jìn)行通信，兩個(gè)從站PLC 之間 也可以進(jìn)行通信。3 個(gè)PLC 模塊使用網(wǎng)線和交換機(jī)進(jìn)行連 接，通過編程軟件分別給3 臺(tái)PLC 設(shè)置IP 地址，另外，觸 摸屏和編程計(jì)算機(jī)也需要設(shè)置IP 地址，注意本系統(tǒng)中所有 設(shè)備IP 地址都必須在同一網(wǎng)段[1]。其系統(tǒng)硬件構(gòu)成和IP 分 配如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及IP 分配

2 上位機(jī)組網(wǎng)

2.1 S7-300PLC以太網(wǎng)設(shè)置 （1）硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

CPU 采用了 314-2PN/DP，使用 STEP7 Manger V5.5 軟 件，插入1 個(gè)S3-300 站，在硬件組態(tài)中插入CPU314-2PN/ DP，其硬件組態(tài)的硬件參數(shù)必須要和實(shí)際的硬件參數(shù)相 同，因CPU314-2PN/DP 自帶兩個(gè)以太網(wǎng)PN 接口，在進(jìn)行 組態(tài)的時(shí)候會(huì)彈出以太網(wǎng)屬性設(shè)置窗口，在該窗口中根據(jù) 圖1 設(shè)置IP 地址，選擇不使用路由器（普通的交換機(jī)沒有 IP 地址），新建一個(gè)Ethernet(1)子網(wǎng)，硬件設(shè)置完畢后，點(diǎn) 擊保存并編譯，創(chuàng)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)配置

打開“ NetPro” 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，選中 CPU 314-2PN/ DP，在連接列表中插入兩個(gè)新連接，連接伙伴選擇 （未 指定），站點(diǎn) （未指定），連接類型選擇S7 連接，在屬性 設(shè)置中，本地連接端點(diǎn)勾選建立主動(dòng)連接，塊參數(shù)選擇， 因 S7-300 需要跟 S7-200Smart 系列 PLC 的 ST30 和 SR40 通信，可分別設(shè)置為“1”和“2”，伙伴欄鍵入相關(guān)PLC 的 IP 地 址 ， 根 據(jù) 圖 1 分 別 設(shè) 置 為 “192.168.0.2” 和

“192.168.0.3”， 地 址 欄 設(shè) 定 為 S7-300 的 IP 地 址

“192.168.0.1”，然后點(diǎn)擊地址詳細(xì)信息，伙伴欄機(jī)架/插槽

欄，需要將插槽號(hào)改為1，確定，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，編譯無 錯(cuò)后下載。

2.2 Smart200PLC以太網(wǎng)設(shè)置

Smart200PLC （包括ST30 和SR40） 都使用STEP 7 Mi? croWIN SMART V2.2，在軟件中打開“系統(tǒng)快”，CPU 選擇對(duì)應(yīng)的模塊，可根據(jù)圖1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及IP 分配，設(shè)置IP 地址和參數(shù)，如圖2 所

示。設(shè)置完成后，在 “通信”對(duì)話框中需要 選擇和編程計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡 類型相匹配的網(wǎng)絡(luò)接口 卡，通 過 “ 查 找 CPU“， 選 擇 不 同 的 PLC 相匹配的IP 地址來圖2 Smart200PLC IP 地址參數(shù)設(shè)置 下載程序。

圖2 Smart200PLC IP 地址參數(shù)設(shè)置

Smart200PLC 之間的以太網(wǎng)通信使用GET/PUT 向?qū)?/p>

實(shí)現(xiàn)，打開 GET/PUT 向?qū)?duì)話框，在操作中添加名稱為 Operation1 為 GET 類型，傳送大小可設(shè)定為 100，設(shè)定遠(yuǎn) 程 CPU 的遠(yuǎn)程 IP 為 SR40 的 IP 地址：192.168.0.3，本地地 址 和 遠(yuǎn) 程 地 址 均 可 設(shè) 定 為 200， 實(shí) 現(xiàn) 將 SR40 的 VB200~VB299 的數(shù)據(jù)傳遞給ST30 的VB200~VB299；Oper? ation2 為PUT 類型，傳送大小、遠(yuǎn)程CPU 的遠(yuǎn)程IP 設(shè)定與 Operation1 相同，本地地址和遠(yuǎn)程地址設(shè)定為300，實(shí)現(xiàn)將 ST30 的 VB300~VB399 的 數(shù) 據(jù) 傳 遞 給 SR40 的 VB300~VB399。這樣在ST30 和SR40 就劃分一塊區(qū)域進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換。必須注意的是在設(shè)定向?qū)r(shí)，單擊向?qū)е?/p>

“存儲(chǔ)器分配”，所組態(tài)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)從操作都需要20 字節(jié) 的 V 存儲(chǔ)器，該地址不能與劃分為數(shù)據(jù)交換的存儲(chǔ)器地

址重合，可通過“建議”設(shè)定一個(gè)未使用塊的地址作為 起始地址。

2.3 MCGS觸摸屏以太網(wǎng)設(shè)置

觸摸屏在上電后，可連續(xù)點(diǎn)擊屏幕，進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置， 在系統(tǒng)維護(hù)的“設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)”中可修改IP 地址。MCGS

觸屏采用以太網(wǎng)組網(wǎng)方式時(shí)，在“設(shè)備窗口”中添加一個(gè)

“通用TCP/IP 父設(shè)備”和一個(gè)“西門子CP443-1 驅(qū)動(dòng)”子

設(shè) 備 ， 父 設(shè) 備 中 設(shè) 置 本 地 IP 為 編 程 計(jì) 算 機(jī) IP

“192.168.0.5”， 遠(yuǎn) 程 IP 地 址 設(shè) 置 為 觸 摸 屏 IP

“192.168.0.4”； 子 設(shè) 備 中 設(shè) 置 本 地 IP 為 觸 摸 屏 IP

“192.168.0.4”， 遠(yuǎn) 程 IP 地 址 設(shè) 置 為 主 站 S7-300IP

“192.168.0.1”。

3 控制要求

系統(tǒng)要求完成觸摸屏與3 臺(tái)PLC 之間的通訊檢測(cè)。當(dāng) 3 臺(tái) PLC 上電后處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接正常，則觸摸屏中對(duì)應(yīng)的通信指示燈點(diǎn)亮。此外，每一臺(tái)PLC 需 要分配一個(gè)輸出點(diǎn)，作為通信測(cè)試燈。分兩種情況測(cè)試：

（1） 3 臺(tái)PLC 之間通信測(cè)試：按下SB1 按鈕 （主站）， 從站一PLC 輸出點(diǎn)的通信測(cè)試燈亮；再按下SB1 按鈕，從 站一PLC 輸出點(diǎn)的通信測(cè)試燈保持點(diǎn)亮，從站二PLC 輸出 點(diǎn)的通信測(cè)試燈亮；再按下SB1 按鈕，從站一、二PLC 輸 出點(diǎn)的通信測(cè)試燈滅，第一種通信測(cè)試完成。

（2） 觸摸屏與3 臺(tái)PLC 之間通信測(cè)試：在觸摸屏設(shè)計(jì) 一個(gè)測(cè)試框，在測(cè)試框內(nèi)輸入 （10），主站PLC 輸出點(diǎn)的 通信測(cè)試燈亮；輸入 （20），主站、從站一PLC 輸出點(diǎn)的 通信測(cè)試燈亮；輸入（30），主站、從站一、從站二PLC輸 出點(diǎn)的通信測(cè)試燈亮；輸入其他值，所有通信測(cè)試燈熄滅。

4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求，人機(jī)對(duì)話界面需要設(shè)置 3 個(gè)輸出指 示燈，分別為主站、從站一、從站二通信指示燈；一個(gè) 測(cè)試框，其屬性變量如表 1 所示。MCGS 觸屏在用戶窗 口的工具箱中可使用插入元件構(gòu)件和輸入框構(gòu)件來實(shí) 現(xiàn)，在操作屬性中設(shè)定其變量。并可以使用工具箱中的直線和標(biāo)簽構(gòu)件 對(duì) 界 面 進(jìn) 行 說 明 美化，其界面設(shè)計(jì)如圖 3所示。

圖3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

5 程序設(shè)計(jì)

5.1 PLC的輸入輸出分配

從控制要求上看，該系統(tǒng)只有一個(gè)輸入按鈕，由 S7-300 分配一個(gè)輸入點(diǎn)；3 臺(tái)PLC 分別分配一個(gè)輸出點(diǎn)用 作通信測(cè)試燈，如表2 所示。

5.2 S7-300與Smart200通信程序

在 S7-300 中可調(diào)用 FB14 和 FB15 兩個(gè)塊來實(shí)現(xiàn)對(duì) Smart200PLC 中數(shù)據(jù)的讀和寫的操作。先調(diào)用 FB14 和 FB15 設(shè)定為DB14 和DB15，其中ID 為W#16#1，如圖4 所 示。圖4 中的程序段1 為讀取指令，在M0.0 的上升沿，將 從站一ST30 的MB21 讀取到主站S7-300 的MB12 中；程序段2 為寫指令，在T1 的上升沿，將主站的MB10 寫入到從站一的MB20 中。

圖4 讀寫操作指令

如圖5 所示的程序段 表示FB14 和FB15 利用定 時(shí)來進(jìn)行讀寫，T2 延時(shí) 100 ms 到，M0.0 線圈通 電，進(jìn)行讀取操作；T1 開始延時(shí) 100 ms，時(shí)間 到開始寫操作。

圖5 定時(shí)讀寫

同理，調(diào)用FB14 和FB15 設(shè)定為DB16 和DB17，其中 ID 為 W#16#2， 完 成 從 站 二 SR40 的 MB31 讀 取 到 主 站 S7-300的MB13中，主站的MB10寫入到從站二的MB30中。 5.3 主站S7-300功能實(shí)現(xiàn)

圖6 計(jì)數(shù)啟動(dòng)

圖7 觸屏數(shù)據(jù)啟動(dòng) 圖8 主站通信指示燈點(diǎn)亮

如圖6 所示為計(jì)數(shù)啟動(dòng)，該程序通過計(jì)數(shù)器記錄按下 SB1 的次數(shù)，使用比較器分別啟動(dòng)不同狀態(tài)M1.0、M1.1、M1.2；如圖 7 所示為觸 屏數(shù)據(jù)啟動(dòng)，該程序?qū)?現(xiàn)將觸屏測(cè)試框的數(shù)據(jù) 傳遞給給 S7-300，并根 據(jù)觸屏輸入數(shù)據(jù)，使用 比 較 器 啟 動(dòng) 不 同 狀 態(tài) M1.3、 M1.4、 M1.5。 其 中 M1.3、M1.4、M1.5 均 啟動(dòng)主站 PLC 輸出點(diǎn)的 通 信 指 示 燈 Q136.0 點(diǎn) 亮，可使用如圖 8 所示 的程序來實(shí)現(xiàn)；M1.0、M1.1、M1.4、M1.5 啟動(dòng)從站一PLC 輸出點(diǎn)的通信指示燈點(diǎn) 亮，M1.1、M1.5 啟動(dòng)從站二 PLC 輸出點(diǎn)的通信測(cè)試燈點(diǎn) 亮，使用如圖9 所示的程序來實(shí)現(xiàn)，由于從站一和從站二 的測(cè)試燈信號(hào)數(shù)據(jù)需要分別傳遞給ST30 和SR40，故在圖 9 程序中使用數(shù)據(jù)M10.0 和M10.1，M10.0 對(duì)應(yīng)傳遞到ST30 中的數(shù)據(jù)為 M20.0，M10.1 對(duì)應(yīng)傳遞到 SR40 中的數(shù)據(jù)為 M30.1。如圖10 所示為S7-300 上電則觸屏主站通信指示燈 點(diǎn)亮。

圖9 從站通信指示燈啟動(dòng)

圖10 主站通信測(cè)試燈啟動(dòng)

5.4 從站程序設(shè)計(jì)

Smart200 ST30 和SR40 分別作為兩個(gè)從站，如果互相 通信還需要在從站中將作為本地CPU 的ST30 主程序塊中 調(diào)用執(zhí)行子程序NET_EXE，如圖11 所示。如圖12 所示為 程序?qū)崿F(xiàn)上電點(diǎn)亮 M21.0，因該數(shù)據(jù)可傳遞給 S7-300 的 M12.0，從而使得觸屏從站一通信指示燈點(diǎn)亮；而 M20.0 來自 S7-300 的 M10.0，可點(diǎn)亮 ST30 的輸出點(diǎn) Q0.0，實(shí)現(xiàn) 從站一的通信測(cè)試燈點(diǎn)亮。同理，可實(shí)現(xiàn)從站二的通信指 示燈和通信測(cè)試燈點(diǎn)亮。

圖11 調(diào)用NET_EXE 子程序 圖12 ST30 中程序

6 結(jié)束語

本 文 通 過 一 個(gè) 具 體 實(shí) 例 ， 詳 細(xì) 給 出 了 上 位 機(jī) S7-300、S7-200Smart PLC 以及 MCGS 觸屏以太網(wǎng)設(shè)置， 人機(jī)界面設(shè)計(jì)及構(gòu)件屬性設(shè)置，S7-300 與 S7-200Smart PLC 程序功能，實(shí)現(xiàn)了MCGS 觸摸屏與西門子S7 系列不同 PLC 型號(hào)之間以太網(wǎng)通信測(cè)試，為不同工業(yè)自動(dòng)化控制系 統(tǒng)搭建基礎(chǔ)。

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審核編輯 黃宇