- 其它命令部件如手轮,
键控开关和发光按钮可连接至 1 个变量或通过 PROFIBUS DP 输入外设(DP 直接按键)或 PROFINET IO(直接按键)直接控制
移动面板 277 10" 上没有附加操作员控制功能。 - 按钮
用于直接初始化功能和动作。在按钮上**多可以同时配置 16 种功能。 - 图像
可以用作符号以代替用作标识功能键或按钮的文本。它们还可以用作全屏背景图像。
在组态工具中, 可以使用一个带有各种图形和对象的图库。所有的带有 OLE 接口的编辑器都可以用作图形编辑器(比如 Paint Shop, Designer 或者 CorelDraw)。 - 矢量图形;
基本几何形状(例如直线、圆和矩形)可以在组态软件中直接创建。
基本面板可以连接到:
- SIMATIC S7 控制器
- 非西门子控制器(应用于 DP 设备)
- Allen Bradley (DF1)
- Modicon Modbus RTU
- Mitsubishi FX
- Omron Hostlink/Multilink
- 非西门子控制器(PN 设备的非西门子驱动程序)
- Allen Bradley 以太网/IP
- Modicon Modbus TCP/IP
- 三菱 MC TCP/IP
1. 概述
在现场应用中,很多仪表和设备仅支持Modbus RTU的通讯协议,第三方仪表可以做Modbus主站或从站,西门子的通讯模块CP341 / CP441-2 通过Dongle(硬件狗)可以扩展该协议,S7-200 集成的口可以支持自由口通讯,通过指令库也可以方便的实现Modbus RTU通讯。本文以S7-200作为Modbus 主站,CP341作为Modbus 从站,实现Modbus RTU通讯,阐述两者在通讯方面的设置和注意事项。
2. 软件环境
2.1 STEP7 V5.4 SP4
用于编写 S7-300/400程序,此软件需要从西门子购买,本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。
用于编写 S7-300/400程序,此软件需要从西门子购买,本文档中的300的程序是使用Step7 V5.4 SP4的软件编写。
2.2 CP PTP Param V5.1 SP11
串行通讯模板的驱动程序,安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置,并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供,也可以从以下的链接下载:27013524
串行通讯模板的驱动程序,安装此驱动后才能对PtP模板进行参数配置,并在Step7中集成通讯编程需要使用的功能块。此驱动随购买模板一起提供,也可以从以下的链接下载:27013524
2.3 CP PTP Modbus Slave V3.1 SP7
CP341或CP441-2用于Modbus从站时,需要安装此驱动协议,但安装之前必须先安装PtP Driver,此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买,也可以从以下的链接下载:27774276
CP341或CP441-2用于Modbus从站时,需要安装此驱动协议,但安装之前必须先安装PtP Driver,此驱动可以在购买Modbus Dongle时选择购买,也可以从以下的链接下载:27774276
2.4 STEP7 Micro/WIN V4.0 SP6
用于S7-200编程的软件,本文档中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的软件编写。此软件可以从西门子下载中心免费下载,也可以从以下的链接下载。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件,文档编号S0002。
用于S7-200编程的软件,本文档中的200的程序是使用Step7 Micro/win 的软件编写。此软件可以从西门子下载中心免费下载,也可以从以下的链接下载。
http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件,文档编号S0002。
2.5 Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library
S7-200实现Modbus RTU功能,可以使用Modbus的指令库,要使用西门子的标准指令库,必须先安装指令库的软件包 Instruction Library,安装后,可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令,该软件包可以从以下的链接下载。http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件,文档编号S0010。
S7-200实现Modbus RTU功能,可以使用Modbus的指令库,要使用西门子的标准指令库,必须先安装指令库的软件包 Instruction Library,安装后,可以在Step 7-Micro/WIN软件的库中找到Modbus相关的指令,该软件包可以从以下的链接下载。http://www.ad.siemens.com.cn/download 网站 自动化系统>>S7-200>>软件,文档编号S0010。
3. 硬件列表和接线
3.1 硬件列表
S7-300从站 | CPU315-2DP | 6ES7 315-2AG10-0AB0 |
CP341 RS422/485 | 6ES7 341-1CH01-0AE0 | |
Dongle | 6ES7 870-1AB01-0YA0 | |
PC 适配器(USB) | 6ES7 972-0CB20-0xA0 | |
S7-200主站 | CPU 224XP | 6ES7 214-2BD23-0xB0 |
表1 硬件设备
3.2 硬件接线
3.2.1 接口定义
S7-200的通讯口为RS485物理口(9针口),CP341是RS422/485的接口类型(15针口),两种设备的接口引脚的示意图如下所示,更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。
S7-200的通讯口为RS485物理口(9针口),CP341是RS422/485的接口类型(15针口),两种设备的接口引脚的示意图如下所示,更详细的信息可以参考CP341及S7-200通信接口的手册。
图1 S7-200 CPU通信口引脚定义
图2 S7-300 CP341 RS422/485 通讯口引脚定义
3.2.2 接线示意图
图3 硬件结构和接线示意图
4. 组态设置和编程
4.1 S7-200做Modbus主站的设置
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口,此串行字符通信的格式:1个起始位;7/8位数据位;1位奇/偶/无校验;1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500,符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯,Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。
S7-200 CPU上的通信口在电气上是标准的RS-485半双工串行通信口,此串行字符通信的格式:1个起始位;7/8位数据位;1位奇/偶/无校验;1停止位。通信波特率可以设置为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500,符合这些格式的串行通讯设备可以和S7-200进行自由口通讯,Modbus RTU指令库就是使用自由口编程实现的。
4.1.1 Modbus RTU主站库
使用Modbus 主站指令库时需要注意的几点:
- 需要S7-200的编程软件是 Micro/WIN V4.0 SP5及以上版本;
- Modbus RTU 主站库对CPU的版本有要求,CPU 的版本必须为 2.00 或者 2.01(即订货号为 6ES721*-***23-0BA*);
- Modbus主站可读/写的**数据量为120个字(指每一个 MBUS_MSG 指令);
- Modbus 主站库支持Port0和Port1(从站库只支持Port0口),本例中用Port0;
- 使用Modbus 库时必须对库存储区进行分配,见下图设置,而且分配的空间不能和程序中其它空间冲突,否则编译调用会报错。
图4 库存储区设置
- Modbus主站库支持的功能码和地址对应关系:
Modbus 地址 读 / 写 Modbus 从站须支持的功能 00001~09999 读 功能1:读输出点 数字量输出 写 功能5:写单个输出点 功能15:写多个输出点 10001~19999 读 功能2:读输入点 数字量输入 30001~39999 读 功能4:读输入寄存器 输入寄存器 40001~49999 读 功能3:读保持寄存器 保持寄存器 写 功能6:写单个寄存器 功能16:写多个寄存器 表2需要从站支持的功能
4.1.2 S7-200 Modbus主站编程
编程时,使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化,详细见下表,参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。
编程时,使用SM0.0调用MBUS_CTRL完成主站的参数初始化,详细见下表,参数的说明也可以从子程序的局部变量表中找到。
图5 Modbus RTU 主站初始化
图中各参数含义如下
编号 | 符号/含义 | 说 明 |
a | EN / 使能 | 必须保证每一扫描周期都被使能(使用SM0.0)。 |
b | Mode / 模式 | 为1时使能为Modbus协议;为0时恢复为PPI协议。 |
c | Baud / 波特率 | 支持的通讯波特率为1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200。 |
d | Parity / 校验 | 校验方式选择:0=无校验;1=奇校验,2=偶校验。 |
e | Timeout / 超时 | 主站等待从站响应的时间,以毫秒为单位,典型的设置值为 1000毫秒,允许设置的范围为1-32767。这个值必须设置足够大以保证从站有时间响应。 |
f | Done / 完成位 | 初始化完成,此位会自动置1。 |
g | Error / 错误位 | 初始化错误代码。 |
表3
调用 Modbus RTU 主站读写子程序MBUS_MSG,发送一个Modbus 请求。
图6 调用Modbus RTU 主站读写子程序
图中各参数含义如下
编号 | 符号/含义 | 说 明 |
a | EN / 使能 | 同一时刻只能有一个读写功能使能。 |
b | First / 读写请求位 | 每一个新的读写请求必须使用脉冲触发。 |
c | Slave / 从站地址 | 可选择的范围1–247。 |
d | RW / 读写操作位 | 0=读, 1=写。 |
e | Addr / 读写从站的数据地址 | 选择读写的数据类型: |
00001 至 0xxxx - 开关量输出 | ||
10001 至 1xxxx - 开关量输入 | ||
30001 至 3xxxx - 模拟量输入 | ||
40001 至 4xxxx - 保持寄存器。 | ||
f | Count / 数据的个数 | 通讯的数据个数(位或字的个数)。 |
g | DaptPtr / 数据指针 | 如果是读指令,读回的数据放到这个数据区中; |
如果是写指令,要写出的数据放到这个数据区中。 | ||
h | Done / 完成位 | 读写功能完成位。 |
i | Error / 错误代码 | 只有在Done位为1时,错误代码才有效。 |
表4
从上图中可见,S7-200作为Modbus RTU主站,波特率9.6Kb/s,偶校验,连接从站的站地址是3,数据存储区为VB2000开始的区域。
4.2 CP341 做Modbus 从站的硬件组态
4.2.1 硬件组态
图7 S7-300侧硬件组态
4.2.2 设置Modbus参数
图8 消息桢字符结构
按照上述操作设置参数,从上图可以看出,本例中的传输波特率9.6Kb/s,1位起始位,8位数据位,偶校验位,1位停止位,从站站地址是3,主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。
图9 RS422/485 接口组态
RS422/485接口只能一个有效,接口的选择只需要组态而不需要在硬件上短接。
4.2.3 Modbus驱动的下载
当配置好Modbus通信的参数后,保存前需要向CP341下载Modbus Slave的驱动,一旦下载完成后无需再次下载。
需要注意的是,在下载驱动时(可以在无Dongle情况下下载),需要将CPU停机,然后下载,操作过程如下所示。
当配置好Modbus通信的参数后,保存前需要向CP341下载Modbus Slave的驱动,一旦下载完成后无需再次下载。
需要注意的是,在下载驱动时(可以在无Dongle情况下下载),需要将CPU停机,然后下载,操作过程如下所示。
图10 下载Dongle时,需要CPU停机
图11 从站驱动下载后结果
4.2.4 CP341做Modbus从站的编程
从Step7 软件下的EXAMPLE目录中,找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目,打开,然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中,打开路径如下所示。
从Step7 软件下的EXAMPLE目录中,找到项目名“zXX21_05_PtP_Com_MODSL”的项目,打开,然后将Modbus通讯模块FB80传递到用户项目中,打开路径如下所示。
图12 Modbus Slave 例程打开路径
OB1中调用FB80编程如下:
图13 FB80程序块调用
CP卡初始化正常后,CP_START,CP_START_FM和CP_START_OK为1信号,否则CP_START_ERROR为1,同时可以从ERROR_NR察看错误信息,也可以在硬件组态中在线后的CP341的诊断缓冲区察看详细的错误信息,错误信息对照和处理方式可以参考
《S7-300以用于PtP CP Modbus 协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。
《S7-300以用于PtP CP Modbus 协议RTU格式S7的可装载驱动程序为从站》的手册。
FB80的各参数含义如下
LADDR | 硬件组态中CP341的起始逻辑地址,本例中为256 |
START_TIMER | 初始化超时定时器,本例中为T120 |
START_TIME | 初始化定时器时间,本例中为5S |
OB_MASK | I/O访问错误屏蔽位,本例中为True(I/O访问错误已屏蔽) |
CP_START | FB初始化使能位,本例中为M0.0 |
CP_START_FM | CP_START 初始化的上升沿位,本例中为M0.1 |
CP_NDR | 从CP卡写操作位,本例中为m0.2 |
CP_START_OK | 初始化完成且无错误,本例中为M0.3 |
CP_START_ERROR | 初始化完成,但有错误,本例中为M0.4 |
ERROR_NR | 错误号,本例中为MW2 |
ERROR_INFO | 错误信息,本例中为MW4 |
表5
5. 通讯测试
Modbus RTU格式通信协议是以主从的方式进行数据传输的,在传输的过程中主站是主动方,即主站发送数据请求报文到从站,从站返回响应报文。Modbus 系统间的数据交换是通过功能码来控制的,以下对现场常用的功能码进行分类测试,关于功能码的详细信息请参考手册。
5.1 FC01/05/15功能码
CP341从站的通讯区域配置
CP341从站的通讯区域配置
图14 FC01/05/15 参数组态界面
FC01、FC05、FC15对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,可以读写操作,用户地址区为0xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图,左边为信息传递地址(地址区不能冲突),右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为00001 ~ 00008,对应S7-300的M10.0 ~ M10.7,并且以此为例说明FC01功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
S7-200主站程序调用
图15 功能码FC01使用
S7-200主站,用功能码FC01读取从站8点数字量输出,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图16 FC01功能码数据交换
5.2 FC02功能码
CP341从站的通讯区域配置
CP341从站的通讯区域配置
图17 FC02 参数组态界面
FC02对应的数据区为位输出,数据的传递以位为单位,只读操作,用户地址区为1xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始,如上图,左边为信息传递地址(地址区不能冲突),右边对应的是S7-300的数据区。例如左边信息传递地址从0 ~ 7对应用户地址区为10001 ~ 10008,对应S7-300的M20.0 ~ M20.7,并且以此为例说明FC02功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
S7-200主站程序调用
图18 功能码FC02使用
S7-200主站,用功能码FC02读取从站8点数字量输入,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图19 FC02功能码数据交换
5.3 FC03/06/16 功能码
CP341从站的通讯区域配置
CP341从站的通讯区域配置
图20 FC03/06/16参数组态界面
FC03/06/16 对应的数据区为寄存器,数据的传递以字为单位,可以读写操作,用户地址区为4xxxx,Modbus地址在信息传递中从0开始。如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区。例如用户地址
区为40001 ~ 40004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6,并且以此为例说明
FC03功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
区为40001 ~ 40004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6,并且以此为例说明
FC03功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
图21功能码FC03使用
S7-200主站,用功能码FC03读取从站4个字寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图22 FC03功能码数据交换
5.4 FC04 功能码
CP341从站的通讯区域配置
图23 FC04参数组态界面
FC04对应的数据区为寄存器输入,数据的传递也以字为单位,只读操作,用户地址区3xxxx,Modbus地址在信息传送中从0开始。如上图,左边为信息传递地址,右边对应的是S7-300的数据区,左边传输地址不可改,右边只对应一个数据区。例如用户地址区为30001 ~ 30004,对应S7-300数据区为DB1.DBW0 ~ DB1.DBW6,并且以此为例说明FC04功能码的通讯。
S7-200主站程序调用
S7-200主站程序调用
图24功能码FC04使用
S7-200主站,用功能码FC04读取从站4个字输入寄存器,接收的数据存放在VB2000开始的区域,测试截图结果如下。
图25 FC04功能码数据交换
5.5 Limits 栏
图26 Limits 参数组态界面
对于写功能码FC05、06、15、16,可以禁用或限制访问相关S7-300存储区,即使用这些功能码时,S7-300存储区需要在设定的**小和**的范围之间,如果访问的区域超出这个范围,则访问会被拒绝,同时输出报错误信息。
6. 总结
本文档以S7-200为主站和CP341为从站简单介绍了Modbus RTU通讯,关于通讯的组态设置,编程以及常用功能码的使用,其具体的使用可以作为西门子串行通讯模块与第三方的仪表、设备等进行串行通信的参考。
7. 相关参考资料
关于西门子串行通信应用的文档可以参考相关产品手册,或登录下载中心网站http://www.ad.siemens.com.cn/download/ , 搜索下载如下文档:
A0006:串口通讯模块的信息与使用
A0081:CP340/341/440/441通讯及编程
A0336:CP341 Modbus RTU多站点轮询
A0440:CP340/341基于ASCII驱动协议的多站点轮询
A0384:S7-300 CP341作主S7-200作从的Modbus通信
关键词
CP341,Modbus RTU,功能码,S7-2001 WinAC RTX的概念
CP341,Modbus RTU,功能码,S7-2001 WinAC RTX的概念
WinAC RTX 是可实现S7控制器 (S7-300/400) 功能的软PLC,即运行于带 RTX 实时扩展的Windows 上的一个应用软件。可以通过 Step 7 5.x 及TIA Portal 对其组态编程,代码与S7-300/400完全兼容,也可以通过 WinAC ODK 提供的接口,在Windows下使用C++等高级语言编程与 WinAC 通信。因此 WinAC RTX 同时具备了PLC 的实时性和PC 的开放性。
2 WinAC RTX的应用
WinAC RTX 通过PC上安装的PROFIBUS或工业以太网通信卡来扩展分布式I/O或与其他S7 设备 (S7-200/300/400 PLC 、HMI、PG 等) 进行通信。详见图 1 结构图。
图 1 结构图
3 WinAC RTX 2010 的安装
3.1 WinAC RTX 2010软件包
WinAC RTX 2010 软件包 (订货号为:6ES7671-0RC08-0YA0)包含如下组件:
WinAC RTX 2010 软件包 (订货号为:6ES7671-0RC08-0YA0)包含如下组件:
• WinAC RTX 2010 DVD
– WinLC RTX V4.6 -- 软PLC (以下章节对 WinAC RTX 与 WinLC RTX 不做区分)
– Automation License Manager V5.0 SP1 -- 授权管理器 V5.0 SP1
– IntervalZero RTX V9.1 SP2 (corresponds to IntervalZero RTX 2009) -- IntervalZero 实时扩展
– WinAC Time Synchronization V4.2 -- WinAC 时间同步
– STEP 7 Hardware Update (HSP 211) for WinAC RTX 2010 on PC station, STEP 7 V5.5 or higher -- 硬件支持包
– STEP 7 Hardware Update (HSP 212, 135, 178) for WinAC RTX 2010 on S7 mEC, STEP 7 V5.5 or higher -- 硬件支持包
– SIMATIC NET CD 2008 (V7.1 SP2) and SIMATIC NET CD V8.0 including license for Softnet S7 Lean V8.0 2010 -- SIMATIC NET
– SIMATIC NET Manual Edition 06/2010 -- SIMATIC NET 手册
• 其他
– Certificate of License (COL) --**书
– USB-Stick with License Keys -- 装有授权文件的U盘
– WinLC RTX V4.6 -- 软PLC (以下章节对 WinAC RTX 与 WinLC RTX 不做区分)
– Automation License Manager V5.0 SP1 -- 授权管理器 V5.0 SP1
– IntervalZero RTX V9.1 SP2 (corresponds to IntervalZero RTX 2009) -- IntervalZero 实时扩展
– WinAC Time Synchronization V4.2 -- WinAC 时间同步
– STEP 7 Hardware Update (HSP 211) for WinAC RTX 2010 on PC station, STEP 7 V5.5 or higher -- 硬件支持包
– STEP 7 Hardware Update (HSP 212, 135, 178) for WinAC RTX 2010 on S7 mEC, STEP 7 V5.5 or higher -- 硬件支持包
– SIMATIC NET CD 2008 (V7.1 SP2) and SIMATIC NET CD V8.0 including license for Softnet S7 Lean V8.0 2010 -- SIMATIC NET
– SIMATIC NET Manual Edition 06/2010 -- SIMATIC NET 手册
• 其他
– Certificate of License (COL) --**书
– USB-Stick with License Keys -- 装有授权文件的U盘
提示! WinAC RTX 的运行不依赖于 SIMATIC NET 。当需要组态PC Station的通信接口或应用组件,如OPC Server时需要安装Simatic Net。 |
3.2 WinAC RTX 2010 安装的硬件需求
• 单核或双核处理器 900 MHz 或更高主频,** 1 GHz 或更高主频
• 至少 1 G 内存
• 至少 1 G 内存
如下硬件已经过测试并**使用:
• SIMATIC Microbox 427B, 427B PN
• SIMATIC IPC427C
• SIMATIC Panel PC 477B
• SIMATIC HMI IPC477C
• SIMATIC HMI IPC577C
• SIMATIC Box PC 627B
• SIMATIC IPC627C
• SIMATIC Panel PC 677B
• SIMATIC HMI IPC677C
• SIMATIC Box PC 827B, 827B PN
• SIMATIC IPC827C
• SIMATIC Rack PC 547B, 847B, 847B PN, 647B
• SIMATIC IPC547C, 647C, 847C
• SIMATIC Panel PC 577B
• SIMATIC S7-mEC, EC313.3 WinAC RTX 2010 安装的软件需求
WinAC RTX 2010支持下面所列出的操作系统:
• Microsoft Windows XP Professional, Service Pack 2
• Microsoft Windows XP Professional, Service Pack 3
• Microsoft Windows XP Embedded, Service Pack 2
• Microsoft Windows Embedded Standard 2009
• Microsoft Windows 7 Ultimate
• Microsoft Windows 7 Professional
• Microsoft Windows 7 Enterprise
注意! WinAC RTX 只支持32位操作系统。 |
3.4 WinAC RTX 2010 安装前的检查
如果Windows 操作系统已安装如下软件,则先手动卸载,再重启计算机。
• SIMATIC Windows Logic Controller (Basis,Basis Demo或 RTX)
• IntervalZero RTX 或 Ardence RTX
• SIMATIC WinAC CPU 41x-2 PCI
• SIMATIC NET CD Edition 2008之前版本的软件
3.5 WinAC RTX 2010 的安装过程
以管理员身份登录到Windows,运行安装光盘上的 Setup.exe 文件启动安装过程。选择安装语言为英文,全选图 2 WinACRTX 安装的软件的内容,然后按照安装提示完成安装过程。安装过程中提示安装授权时可将 WinAC RTX 2010 套件所含U盘中的授权文件安装到硬盘。或先跳过,在完成安装后通过授权管理器安装授权。
以管理员身份登录到Windows,运行安装光盘上的 Setup.exe 文件启动安装过程。选择安装语言为英文,全选图 2 WinACRTX 安装的软件的内容,然后按照安装提示完成安装过程。安装过程中提示安装授权时可将 WinAC RTX 2010 套件所含U盘中的授权文件安装到硬盘。或先跳过,在完成安装后通过授权管理器安装授权。
图 2 WinACRTX 安装的软件
提示! RTX 2009 Runtime:Windows 的实时扩展 Windows Logic Controller RTX V4.6: 软PLC WinAC TimSync V4.2:WinAC 时间同步 Automation License Manager: 授权管理器 |
3.6 WinAC RTX 2010 安装后系统的变化
• 桌面上增加了 Station Configuration Editor 图标, 用来启动PC Station 配置界面。
• Windows 程序组中增加了Simatic PC based control WinLC RTX, 用来启动WinLC RTX 操作面板程序。
• Windows 设备管理器中增加了SIMATIC NET SIMATIC SoftBus,安装在同一 PC 上的 Step 7、WinCC Flexible RT、OPC Server 等可通过 SoftBus 与 WinLC RTX 通信。
• Windows 控制面板中增加了 Set PC/PG Interface。
4 WinLC RTX 的启停和操作
如果安装 WinAC RTX 2010 的PC 配置的是多核 CPU,则在 Windows 启动时会出现如下图 3 启动选择画面。
图 3 启动选择画面
选择“ Microsoft Windows XP Professional – RTX MP Dedicated ”,意味着 WinLC RTX 与 Windows 各自独享一个CPU内核;选择“ Microsoft Windows XP Professional – RTX MP Shared ”,意味着 WinLC RTX 与 Windows 共享双核CPU。不同模式下WinLC RTX 与 Windows 对 CPU 的占用情况,如图 4 共享与独占工作模式所示。
图 4 共享与独占工作模式
WinLC RTX 是WinAC的核心 — 软PLC。通过下列路径打开WinLC RTX 操作面板程序:Windows 开始 ®程序 ® Simatic ® PC based Control ® WinLC RTX ,详见图 5 操作界面。
图 5 操作界面
图 5 操作界面中区域1的ON指示灯在 Start Controller 后点亮,在 Shut Down Controller 后熄灭。BATF 指示灯暂无作用,一直处于熄灭状态。区域2中指示灯为WinLC RTX 运行状态和运行时的故障指示。区域3中的按钮RUN 和 STOP 作用与 S7-300/400 的模式选择开关作用一致,用鼠标单击来切换WinLC RTX 的运行模式。区域4中的按钮MRES 用来复位存储区,即清除Step 7 程序,复位内存区 (I、Q、M、T、C) ,加载默认系统配置,删除所有激活或打开的通信任务。
**次打开操作界面时,WinLC RTX 处于启动状态,STOP模式,即图 5区域1中的ON指示灯点亮、区域2中的STOP指示灯点亮。可以在图 5的CPU菜单下选择Shut Down Controller 用来关闭WinLC RTX ,作用相当于S7-300/400 的断电 (Power Off) 。而Start Controller 用来启动WinLC RTX ,作用相当于S7-300/400 的上电(Power On)。WinLC RTX 初次启动后处于STOP 模式,可通过图 5所示区域3的RUN 和 STOP 按钮切换WinLC RTX 的运行模式。如图 6 运行界面所示。
**次打开操作界面时,WinLC RTX 处于启动状态,STOP模式,即图 5区域1中的ON指示灯点亮、区域2中的STOP指示灯点亮。可以在图 5的CPU菜单下选择Shut Down Controller 用来关闭WinLC RTX ,作用相当于S7-300/400 的断电 (Power Off) 。而Start Controller 用来启动WinLC RTX ,作用相当于S7-300/400 的上电(Power On)。WinLC RTX 初次启动后处于STOP 模式,可通过图 5所示区域3的RUN 和 STOP 按钮切换WinLC RTX 的运行模式。如图 6 运行界面所示。
图 6 运行界面
提示! 打开或关闭WinLC RTX 的操作界面不会影响WinLC RTX 的运行或状态切换。只有通过操作界面上的菜单或按钮操作后才会有影响。 关于WinLC RTX 操作的详细信息请参考 WinAC RTX 2010 用户手册的第五章。 |
5 WinAC RTX 的内部架构
图 7 WinAC 内部架构所示的WinAC RTX 由两部分组成,一部分运行于RTX 实时子系统中,用来执行 Step 7 为 WinAC RTX 编制的控制程序,具有**高优先级;另一部分运行于 Windows ,作为 Windows 与 RTX 的通信接口,为 WinAC RTX 提供了很好的开放性,即安装在同一 PC 上的 Step7、 WinCC Flexible RT 、WinCC、OPC Server 等可通过 PC Internal (Soft Bus) 与 WinAC RTX 通信,而且用户可使用 WinAC ODK 在 Windows 下使用 Visual Studio 等开发环境开发与WinAC RTX 交互的应用程序。
PC 上并分配给 WinAC RTX 作为 SubModule 的 CP 卡可做为现场总线主站扩展远程 I/O 。未分配给 WinAC RTX 的 CP 卡可与 SIMATIC NET 软件一起做为 OPC Server 等应用程序与外部 SIMATIC 控制器通信的接口,但不能连接远程 I/O 。
PC 上并分配给 WinAC RTX 作为 SubModule 的 CP 卡可做为现场总线主站扩展远程 I/O 。未分配给 WinAC RTX 的 CP 卡可与 SIMATIC NET 软件一起做为 OPC Server 等应用程序与外部 SIMATIC 控制器通信的接口,但不能连接远程 I/O 。
图 7 WinAC 内部架构
关于RTX : RTX 是 Windows 的一个实时扩展,RTSS从概念上类似于其他Windows子系统(如Win32、DOS等),支持自己的运行环境和API。但是RTSS在一个方面有点重要区别:不使用Windows调度器,RTSS执行它自己的实时线程调度。更进一步,在一个单处理器环境中,所有的RTSS线程调度都发生在所有Windows调度之前,包括Windows管理的中断和延迟过程调用Deferred Procedure Calls (DPCs)。RTX 具有128 个优先级,每个优先级均高于 Windows 及 Windows 驱动程序,且具有微秒级的响应时间。RTX 提供了一个实时子系统,此子系统具有高速的、确定性的实时任务处理能力。执行控制程序的 WinAC RTX 运行于此实时子系统上,因此也同 S7-300/400 一样具有很高的确定性。
6 WinAC RTX 的配置
在安装 WinAC RTX 2010 后,打开 Station Configuration Editor 可以看到第2槽已添加了一个 WinLC RTX 组件,如图 8 PC Station 编辑界面所示。WinLC RTX 组件如同 OPC Server 组件一样可以插入PC Station 虚拟底板的任一插槽中(注意:Step 7 V 5.4 SP4 中只能插入2-18槽中),只需与 Step 7 V5.X或TIA Portal中的硬件配置一致即可。将WinLC RTX 组件插入PC Station 虚拟底板的插槽中, 相当于将 S7-400的 CPU 安装到无源底板的槽位中。
图 8 PC Station 编辑界面
双击WinLC RTX 组件图标,打开WinLC RTX 组件属性对话框,如图 9 WinLC 属性界面所示。
图 9 WinLC 属性界面
提示! 如果在图 8 PC Station 编辑界面中将 WinLC RTX 组件删除,则Windows 开始 程序Simatic PC based Control WinLC RTX 项也被删除,如要恢复此菜单项,需要在图 8 PC Station 编辑界面中添加WinLC RTX 组件。 |
注意! 为 WinAC RTX 分配 SubModule 前应先关闭 WinAC RTX,即在WinAC RTX 操作面板的 CPU 菜单项下选择 Shutdown Controller。 |
图 9 WinLC 属性界面下部列表为可分配为 WinAC RTX 的 SubModule 的通信卡列表,上部列表为已分配为 WinAC RTX 的 SubModule 的通信卡(**多四个)。选中下部可用的通信卡,按住鼠标左键将其拖动到上部的空槽中,将通信卡分配为 WinAC RTX 的 SubModule(作用类似于S7-300/400 CPU 的集成通信接口)。分配完成后点击OK。
可用作 WinAC RTX 的 SubModule 的通信卡:
• PROFIBUS 接口
– CP 5603
– CP 5613 V3 或 CP 5613 V6 或更高版本
– CP 5613 A2
– CP 5611 A2
– CP 5614 A2(主站)
– CP 5614 FO
– CP 5621
– CP 5623
– CP 5624(主站)
– SIEMENS PC 集成 CP 5611 PROFIBUS 接口: ASPC2 STEP E2 或 ASPC2 STEP R ASIC 芯片• PROFINET 接口
– CP 1616, 硬件版本 8 或更高版本
– CP 1604, 硬件版本 7 或更高版本
– S7-mEC CP1616/ERTEC400_EC 集成接口
– SIMATIC PC 427B/477B 集成 CP 1616 接口
– SIMATIC PC 427C/477C 集成 CP 1616 接口
– SIMATIC PC 627B/677B 集成 CP 1616 接口
– SIMATIC PC 627C/677C 集成 CP 1616 接口
– SIMATIC Microbox PC 427B / Panel PC 477B 集成 Intel PRO/1000 PL 接口
– SIMATIC Box PC 627B / Panel PC 677B 集成 Intel PRO/1000 PL 接口
– SIMATIC Rack PC 847B 集成 Intel PRO/1000 PL 接口
– Intel PRO/1000 GT (PCI), Intel 82541PI 芯片组
– Intel PRO/1000 PL (集成), Intel 82573L 芯片组
– Intel PRO/1000 PT双口服务器适配器(PCI-Express)
– Intel 9301 CT (PCI-Express)
– SIMATIC IPC427C/SIMATIC HMI IPC477C集成Intel 9301 CT
– SIMATIC IPC627C/SIMATIC HMI IPC677C, Intel 82574L 芯片组
注意! CP5611/21 通信卡**多可插入1块作为SubModule CP5613通信卡**多可插入4块作为SubModule CP1616/1604 或其它支持的以太网通信卡**多可插入1块作为SubModule 带Intel 以太网控制芯片的以太网通信卡需要分配一个独立的中断号 . |
WinAC RTX SubModule 支持的通信协议如下:
• PROFIBUS
– PG/OP communication
– S7 communication
– S7 routing
– PROFIBUS-DP I/O• PROFINET
– PG/OP communication
– S7 communication
– S7 routing
– Open User Communication (TSEND/TRCV)
– PROFINET IO
– PROFINET CBA
作为 SubModule 的 PROFIBUS 通信卡CP5611/21 和 CP5613 具有诊断界面,可通过在 WinAC RTX 属性对话框中选择要诊断的通信卡,点击 Diagnostic 按钮来打开诊断界面,如图 10 CP诊断界面。而作为 SubModule 的 PROFINET 通信卡没有诊断界面。
图 10 CP诊断界面
删除SubModule 的操作刚好相反,即先在WinAC RTX 操作面板的 CPU 菜单项下选择 Shutdown Controller 来关闭 WinAC RTX,然后在图 9 WinLC 属性界面中选中要删除的 SubModule ,按住鼠标左键将其拖动到下部的可用通信卡列表的空槽中,释放鼠标左键。重启计算机后通信卡才能在其它地方使用(比如配置为PC Station 的通信卡) 。
在 Station Configuration Editor 里配置好 WinLC RTX 后,可根据实际情况在PC Station 里的其它虚拟插槽上插入WinCC Flexible RT(需安装WinCC Flexible Runtime)、OPC Server、Application、IE General(需安装 SIMATIC NET) 等组件。在 PC Station 的虚拟插槽中插入各组件就如同在 S7-400 背板上安装 CPU、CP 等硬件模块。硬件安装完成后,需要在 Step 7 V5.X 或TIA Portal中进行硬件组态,然后将硬件配置下载到 WinAC RTX 中。
在 Station Configuration Editor 里配置好 WinLC RTX 后,可根据实际情况在PC Station 里的其它虚拟插槽上插入WinCC Flexible RT(需安装WinCC Flexible Runtime)、OPC Server、Application、IE General(需安装 SIMATIC NET) 等组件。在 PC Station 的虚拟插槽中插入各组件就如同在 S7-400 背板上安装 CPU、CP 等硬件模块。硬件安装完成后,需要在 Step 7 V5.X 或TIA Portal中进行硬件组态,然后将硬件配置下载到 WinAC RTX 中。
7 WinAC RTX在 Step 7 V5.X中的组态
在Step 7 V5.X 中组态WinAC RTX请参考文档:
WinAC RTX 2008 **入门 第7章节。87669570
在Step 7 V5.X 中组态WinAC RTX请参考文档:
WinAC RTX 2008 **入门 第7章节。87669570
8 WinAC RTX 在TIA Portal中的组态
8.1 PC Station组态
序号 | 操作 | 图示 |
1. | 打开”Station Configuration Editor“选中 2 号插槽,并点击”Add "按钮。 | |
2. | 在弹出页面中选择”WinLC RTX”,并点击”OK“按钮。 | |
3. | 在弹出的页面中点击”Properties“按钮。 | |
4. | 选中1号子插槽,并选择需要的 Profibus 通信板卡,点击”Add“按钮。
同样的操作,选择2号子插槽,选择需要的网卡,点击”Add“按钮。(本文档以1号子插槽插入CP5611,2 号子插槽插入 Intel 82574L 网卡为例;用户可根据实际需求选择并设置通信接口)。
|
|
5. | 完成子插槽的通信接口设置,点击”OK“按钮。 | |
6. | 同样的操作,可根据实际需求,在 PC Station 的插槽中插入通信接口及应用程序。本文档以在1号槽中插入网卡,3号槽中插入”WinCC flexible RT“为例。 点击”OK“按钮,完成 PC Station 的组态。 |
8.2 WinAC RTX在TIA Portal中的组态
序号 | 操作 | 图示 |
1. | 点击 ” Create new project“; 输入项目名称,设置项目文件存储路径; 点击”Create“,完成项目创建。 |
|
2. | 添加新硬件,本文档以 IPC227D 为例。 | |
3. | 与 PC Station 的组态一致,在2号插槽中插入”WinAC RTX“。 | |
4. | 设置 IPC227D 本体上的以太网接口。 选中左侧以太网接口,设置其为SIMATIC WinAC 的通信接口。 |
|
5. | 设置之后如图所示,设置其 IP 地址。 | |
6. | 选中 IPC227D 右侧以太网接口,将其设置为 SIMATIC PC STATION 的通信接口。 | |
7. | 设置完毕如图所示。在 WinAC communication modules 中选择CP5611 板卡,按住鼠标左键将其拖拽至 WinAC RTX的1号子模块插槽中。 | |
8. | 设置 Profibus 地址。 | |
9. | 在”SIMATIC HMI Application "中选择 ”WinCC RT Advanced“,按住鼠标左键,将其拖拽至 PC Station 的3号插槽。 | |
10. | 在 TIA Portal 中完成项目组态,此组态与 PC Station 的组态一致。 |
关键词
WinAC, WinLC RTX 4.6,PC Station,TIA Portal,软PLC1 PROFINET 等时模式介绍
WinAC, WinLC RTX 4.6,PC Station,TIA Portal,软PLC1 PROFINET 等时模式介绍
1.1 简介
标准的PROFINET IO分布式自动化结构中包含多数处理周期,参考图 1 标准的PROFINET IO分布式结构,且这些处理周期不同步:
标准的PROFINET IO分布式自动化结构中包含多数处理周期,参考图 1 标准的PROFINET IO分布式结构,且这些处理周期不同步:
图 1 标准的PROFINET IO分布式结构
这些处理周期包括:
- 读取输入信号的 I/O 子模块的周期 (T1)
- ET 200 背板总线的周期(T2、T6)
- PROFINET IO周期(T3 和 T5)
- CPU 上的程序执行周期 (T4)
- I/O 子模块的信号输出周期 (T7)
输入信号在该过程中被检测并在用户程序中进行处理;相应的响应与输出组件互连。各个周期形成了一个顺序,而过程响应时间在非同步周期中可能会产生巨大波动。
周期 T2 到 T6 的长度主要取决于中断、诊断服务等非周期性元素以及用户程序的非周期性数据(数据记录)。不带等时属性的异步元素致使过程响应时间的不确定。
循环中断(例如 OB35)处于激活状态时,将始终以相同的时间间隔来执行用户程序。因此,用户程序和 I/O 数据采集只能在某些条件下进行同步。
PROFINET系统提供了一个可靠的基本时钟。“Isochronous mode”(等时模式)系统属性在 SIMATIC 系统中启用了恒定的周期时间,SIMATIC 系统在总线系统上进行了严格地确定。“Isochronous mode”(等时模式)系统属性将 SIMATIC 自动化解决方案与等距离 PROFINET IRT相结合。也就是说:
周期 T2 到 T6 的长度主要取决于中断、诊断服务等非周期性元素以及用户程序的非周期性数据(数据记录)。不带等时属性的异步元素致使过程响应时间的不确定。
循环中断(例如 OB35)处于激活状态时,将始终以相同的时间间隔来执行用户程序。因此,用户程序和 I/O 数据采集只能在某些条件下进行同步。
PROFINET系统提供了一个可靠的基本时钟。“Isochronous mode”(等时模式)系统属性在 SIMATIC 系统中启用了恒定的周期时间,SIMATIC 系统在总线系统上进行了严格地确定。“Isochronous mode”(等时模式)系统属性将 SIMATIC 自动化解决方案与等距离 PROFINET IRT相结合。也就是说:
- 读取输入数据时与 IRT 周期保持同步;同时读取所有的输入数据。
- 处理 I/O 数据的用户程序通过同步周期中断 OB(即 OB61 到 OB64)与 IRT的周期TDC同步。
- 数据输出与IRT周期保持同步;所有的输出数据同时生效。
- 传输所有输入和输出数据时保持一致性。也就是说,过程映像的所有数据在逻辑上相关联,并且均基于相同的定时。