隨著計算機控制技術的不斷發展，可編輯邏輯控制 器的應用也在不斷普及，成為自動化技術的重要組成， 其中西門子 S7 系列的 PLC 在我國工業控制中也占有了很 大的比重。觸摸屏作為一種直觀、方便的人機交互方 式，在工業控制中得到了廣泛的應用。筆者在長期的使 用過程中，發現很多人對于不同型號的 PLC 之間，以及 西門子 PLC 與第三方觸摸屏的數據通信比較陌生，本文 將以具體實例來說明如何采用以太網的方式實現 MCGS 觸摸屏與西門子 S7 系列的 PLC 進行通信，為工業自動化 控制系統搭建基礎。

1 硬件構成

本控制系統的硬件由3 個西門子S7 系列的PLC 模塊構 成，其中一個選用了典型的 S7-300 系列 CPU314C-2PN/ DP PLC 作為主站，另外兩個選擇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 （具備以太網口），觸摸屏只與主站PLC 進行通 信，而主站可以和兩個從站進行通信，兩個從站PLC 之間 也可以進行通信。3 個PLC 模塊使用網線和交換機進行連 接，通過編程軟件分別給3 臺PLC 設置IP 地址，另外，觸 摸屏和編程計算機也需要設置IP 地址，注意本系統中所有 設備IP 地址都必須在同一網段[1]。其系統硬件構成和IP 分 配如圖1 所示。

圖1 系統硬件構成及IP 分配

2 上位機組網

2.1 S7-300PLC以太網設置 （1）硬件及網絡組態

CPU 采用了 314-2PN/DP，使用 STEP7 Manger V5.5 軟 件，插入1 個S3-300 站，在硬件組態中插入CPU314-2PN/ DP，其硬件組態的硬件參數必須要和實際的硬件參數相 同，因CPU314-2PN/DP 自帶兩個以太網PN 接口，在進行 組態的時候會彈出以太網屬性設置窗口，在該窗口中根據 圖1 設置IP 地址，選擇不使用路由器（普通的交換機沒有 IP 地址），新建一個Ethernet(1)子網，硬件設置完畢后，點 擊保存并編譯，創建系統數據。

（2）網絡配置

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

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

“192.168.0.1”，然后點擊地址詳細信息，伙伴欄機架/插槽

欄，需要將插槽號改為1，確定，創建網絡組態，編譯無 錯后下載。

2.2 Smart200PLC以太網設置

Smart200PLC （包括ST30 和SR40） 都使用STEP 7 Mi? croWIN SMART V2.2，在軟件中打開“系統快”，CPU 選擇對應的模塊，可根據圖1 系統硬件構成及IP 分配，設置IP 地址和參數，如圖2 所

示。設置完成后，在 “通信”對話框中需要 選擇和編程計算機網卡 類型相匹配的網絡接口 卡，通 過 “ 查 找 CPU“， 選 擇 不 同 的 PLC 相匹配的IP 地址來圖2 Smart200PLC IP 地址參數設置 下載程序。

圖2 Smart200PLC IP 地址參數設置

Smart200PLC 之間的以太網通信使用GET/PUT 向導來

實現，打開 GET/PUT 向導對話框，在操作中添加名稱為 Operation1 為 GET 類型，傳送大小可設定為 100，設定遠 程 CPU 的遠程 IP 為 SR40 的 IP 地址：192.168.0.3，本地地 址 和 遠 程 地 址 均 可 設 定 為 200， 實 現 將 SR40 的 VB200~VB299 的數據傳遞給ST30 的VB200~VB299；Oper? ation2 為PUT 類型，傳送大小、遠程CPU 的遠程IP 設定與 Operation1 相同，本地地址和遠程地址設定為300，實現將 ST30 的 VB300~VB399 的 數 據 傳 遞 給 SR40 的 VB300~VB399。這樣在ST30 和SR40 就劃分一塊區域進行 數據交換。必須注意的是在設定向導時，單擊向導中

“存儲器分配”，所組態的每個網絡從操作都需要20 字節 的 V 存儲器，該地址不能與劃分為數據交換的存儲器地

址重合，可通過“建議”設定一個未使用塊的地址作為 起始地址。

2.3 MCGS觸摸屏以太網設置

觸摸屏在上電后，可連續點擊屏幕，進入系統設置， 在系統維護的“設置系統參數”中可修改IP 地址。MCGS

觸屏采用以太網組網方式時，在“設備窗口”中添加一個

“通用TCP/IP 父設備”和一個“西門子CP443-1 驅動”子

設 備 ， 父 設 備 中 設 置 本 地 IP 為 編 程 計 算 機 IP

“192.168.0.5”， 遠 程 IP 地 址 設 置 為 觸 摸 屏 IP

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

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

“192.168.0.1”。

3 控制要求

系統要求完成觸摸屏與3 臺PLC 之間的通訊檢測。當 3 臺 PLC 上電后處于運行狀態時，若系統網絡連接正常，則觸摸屏中對應的通信指示燈點亮。此外，每一臺PLC 需 要分配一個輸出點，作為通信測試燈。分兩種情況測試：

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

（2） 觸摸屏與3 臺PLC 之間通信測試：在觸摸屏設計 一個測試框，在測試框內輸入 （10），主站PLC 輸出點的 通信測試燈亮；輸入 （20），主站、從站一PLC 輸出點的 通信測試燈亮；輸入（30），主站、從站一、從站二PLC輸 出點的通信測試燈亮；輸入其他值，所有通信測試燈熄滅。

4 人機界面設計

根據控制要求，人機對話界面需要設置 3 個輸出指 示燈，分別為主站、從站一、從站二通信指示燈；一個 測試框，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件和輸入框構件來實 現，在操作屬性中設定其變量。并可以使用工具箱中的直線和標簽構件 對 界 面 進 行 說 明 美化，其界面設計如圖 3所示。

圖3 人機界面設計

5 程序設計

5.1 PLC的輸入輸出分配

從控制要求上看，該系統只有一個輸入按鈕，由 S7-300 分配一個輸入點；3 臺PLC 分別分配一個輸出點用 作通信測試燈，如表2 所示。

5.2 S7-300與Smart200通信程序

在 S7-300 中可調用 FB14 和 FB15 兩個塊來實現對 Smart200PLC 中數據的讀和寫的操作。先調用 FB14 和 FB15 設定為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 時來進行讀寫，T2 延時 100 ms 到，M0.0 線圈通 電，進行讀取操作；T1 開始延時 100 ms，時間 到開始寫操作。

圖5 定時讀寫

同理，調用FB14 和FB15 設定為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功能實現

圖6 計數啟動

圖7 觸屏數據啟動 圖8 主站通信指示燈點亮

如圖6 所示為計數啟動，該程序通過計數器記錄按下 SB1 的次數，使用比較器分別啟動不同狀態M1.0、M1.1、M1.2；如圖 7 所示為觸 屏數據啟動，該程序實 現將觸屏測試框的數據 傳遞給給 S7-300，并根 據觸屏輸入數據，使用 比 較 器 啟 動 不 同 狀 態 M1.3、 M1.4、 M1.5。 其 中 M1.3、M1.4、M1.5 均 啟動主站 PLC 輸出點的 通 信 指 示 燈 Q136.0 點 亮，可使用如圖 8 所示 的程序來實現；M1.0、M1.1、M1.4、M1.5 啟動從站一PLC 輸出點的通信指示燈點 亮，M1.1、M1.5 啟動從站二 PLC 輸出點的通信測試燈點 亮，使用如圖9 所示的程序來實現，由于從站一和從站二 的測試燈信號數據需要分別傳遞給ST30 和SR40，故在圖 9 程序中使用數據M10.0 和M10.1，M10.0 對應傳遞到ST30 中的數據為 M20.0，M10.1 對應傳遞到 SR40 中的數據為 M30.1。如圖10 所示為S7-300 上電則觸屏主站通信指示燈 點亮。

圖9 從站通信指示燈啟動

圖10 主站通信測試燈啟動

5.4 從站程序設計

Smart200 ST30 和SR40 分別作為兩個從站，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 調用執行子程序NET_EXE，如圖11 所示。如圖12 所示為 程序實現上電點亮 M21.0，因該數據可傳遞給 S7-300 的 M12.0，從而使得觸屏從站一通信指示燈點亮；而 M20.0 來自 S7-300 的 M10.0，可點亮 ST30 的輸出點 Q0.0，實現 從站一的通信測試燈點亮。同理，可實現從站二的通信指 示燈和通信測試燈點亮。

圖11 調用NET_EXE 子程序 圖12 ST30 中程序

6 結束語

本 文 通 過 一 個 具 體 實 例 ， 詳 細 給 出 了 上 位 機 S7-300、S7-200Smart PLC 以及 MCGS 觸屏以太網設置， 人機界面設計及構件屬性設置，S7-300 與 S7-200Smart PLC 程序功能，實現了MCGS 觸摸屏與西門子S7 系列不同 PLC 型號之間以太網通信測試，為不同工業自動化控制系 統搭建基礎。

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審核編輯 黃宇