PLC应用技术项目教程课件：PLC在工业通信中的应用

PLCapplicationtechnologyPLC应用技术项目教程PLC在工业通信中的应用CONTENTS01任务7.1以太网通信控制系统02任务7.2自由口通信控制系统目

录03任务7.3Modbus通信控制系统任务7.1以太网通信控制系统知识点1通信基础知识任务7.1以太网通信控制系统1.通信方式（1）串行通信与并行通信知识点1通信基础知识任务7.1以太网通信控制系统

异步通信方式具有硬件简单、成本低的特点。同步通信传输速度快，但其硬件复杂，成本较高。2.异步通信和同步通信（2）异步通信与同步通信知识点1通信基础知识任务7.1以太网通信控制系统

在串行通信中，根据数据的传输方向不同，可分为3种通信方式：单工通信、半双工通信和全双工通信。（3）单、双工通信知识点1通信基础知识任务7.1以太网通信控制系统

有线通信是指以导线、电缆、光缆等看得见的材料为传输介质的通信。无线通信是指以看不见的材料（如电磁波）为传输介质的通信，常见的无线通信有微波通信、短波通信、移动通信和卫星通信等（4）有限通信与无线通信任务7.1以太网通信控制系统

以太网是一种基带局域网技术，以太网通信是一种使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测机制的通信方式，可满足非持续性网络数据传输的需要。2.以太网通信任务7.1以太网通信控制系统

知识点2S7-1200PLC的以太网通信1.S7-1200PLC的通信功能任务7.1以太网通信控制系统（2）网络连接。知识点2S7-1200PLC的以太网通信2.S7-1200PLC以太网通信简介（1）直接连接。任务7.1以太网通信控制系统知识点2S7-1200PLC的以太网通信3.S7-1200PLC以太网通信指令表7-1

不带连接管理的通信指令指令功能TCON建立以太网连接

TDISCON断开以太网连接

TSEND发送数据

TRCV接收数据

T_RESET可终止并重新建立现有的连接

T_DIAG检查连接状态并读取该连接的本地端点详细信息

T_CONFIG更改以太网地址、PROFINET设备名称或NTP服务器的IP地址，从而在用户程序中进行时间同步，同时覆盖现有的组态数据。表7-2带连接管理的通信指令指令功能TSEND_C建立以太网连接并发送数据TRCV_C建立以太网连接并接收数据TMAIL_C可通过通信模块（CM）或通信处理器（CP）的以太网接口发送电子邮件任务7.1以太网通信控制系统

知识点2S7-1200PLC的以太网通信4.S7-1200PLC之间的以太网通信举例

任务要求：将PLC_1的通信数据区DB块中的数据发送到PLC_2的接收数据区DB块中，PLC_1的QB0接收PLC_2发送的数据IB0的数据。步骤：

（1）组态网络；

（2）PLC_1编程通信；

（3）PLC_2编程通信；

（4）编译下载。任务实施使用S7-1200PLC以太网通信方式实现指示灯的远程控制。控制要求如下：按下PLC1的起动与停止按钮，本地指示灯HL1闪亮或熄灭；按下异地指示灯HL2的起动按钮与停止按钮，则异地电灯HL2闪亮或熄灭。谢谢观看PLCapplicationtechnologyPLC应用技术项目教程PLC在工业通信中的应用CONTENTS01以太网通信控制系统02PRIFINET通讯目

录03Modbus通讯控制系统任务7.2S7-1200与G120的PRIFINET通讯知识点1SINAMICS标准报文1、报文类型任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯报文名称描述应用范围标准报文116位转速设定值基本速度控制标准报文232位转速设定值基本速度控制标准报文332位转速设定值，1个位置编码器支持等时模式的速度或位置控制标准报文432位转速设定值，2个位置编码器支持等时模式的速度或位置控制，双编码器标准报文532位转速设定值，1个位置编码器和DSC支持等时模式的速度或位置控制标准报文632位转速设定值，2个位置编码器和DSC支持等时模式的速度或位置控制，双编码器标准报文7基本定位器功能仅有程序块选择EPOS标准报文9直接给定的基本定位器简化功能的EPOS标准报文2016位转速设定值VIK-NAMUR标准定义标准报文811个编码器通道编码器报文标准报文821个编码器通道，16位转速设定值扩展编码器报文标准报文831个编码器通道，32位转速设定值扩展编码器报文知识点1SINAMICS标准报文2、报文结构任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯基本结构：1、Herder报文头和Trailer报文尾构成了协议框架；2、框架内包括PKW及PZD数据，其中借助“PKW数据”，变频器可以读取或更改变频器中的各个参数，值得说明的是并不是每个报文中都有“PKW区域”；变频器通过“PZD数据”接收控制指令和上级控制器的设定值或发送状态消息和实际值。知识点1SINAMICS标准报文2、报文结构任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯报文PZD1PZD2PZD3PZD4PZD5PZD6报文116位转速设定值STW1NSOLL

ZSW1NIST

报文232位转速设定值STW1NSOLLSTW2

ZSW1NISTZSW2

报文35016位转速设定值,带转矩限制STW1NSOLLM_LIMSTW3

ZSW1NISTIAISTZSW3

报文35216位转速设定值，PCSSTW1NSOLL

ZSW1NISTIAISTMISTWARN_CODEFAULT_CODESTW1：控制字1STW2：控制字2STW3：控制字3ZSW1：状态字1ZSW2：状态字2ZSW3：状态字3NSOLL：速度设定值NIST：实际速度IAIST：实际电流MIST：实际转矩WARN_CODE：报警代码FAULT_CODE：故障代码知识点1SINAMICS标准报文3、标准报文解析（1）控制字STW1任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯信号含义关联参数说明

STW1.0上升沿：使能0：OFF1（减速停车）P840[0]=r2090.00时，按p1121的时间进行制动上升沿时，进入就绪状态；

STW1.10：OFF2（惯性停车）1：OFF2不生效P844[0]=r2090.10时，电机立即关闭，惯性停车1时，无惯性停车功能

STW1.20：OFF3（快速停车）1：OFF3不生效P848[0]=r2090.20时，电机快速停车，按p1135进行制动1时，无快速停车功能

STW1.30：禁止运行1：使能运行P852[0]=r2090.30时，立即关闭电机（脉冲封锁）1时，接通电机（脉冲使能）

STW1.40：禁止斜坡函数发生器1：使能斜坡函数发生器P1140[0]=r2090.40时，将斜坡函数发生器的输出设为01时，允许斜坡函数发生器使能

STW1.50：停止斜坡函数发生器1：使能斜坡函数发生器P1141[0]=r2090.50时，斜坡函数发生器输出保持在当前值1时，斜坡函数发生器的输出跟踪设定值

STW1.60：使能设定值1：禁止设定值P1142[0]=r2090.6使能/禁止设定值

STW1.7上升沿：确认故障P2103[0]=r2090.7应答故障

STW1.8预留位STW1.9预留位STW1.100：不受PLC控制1：由PLC控制P854[0]=r2090.100时，忽略来自现场总线的过程数据1时，由现场总线控制

STW1.111：换向P1113[0]=r2090.11取反变频器内的设定值

STW1.12预留位STW1.131：设置使能零脉冲P1035[0]=r2090.13设置使能零脉冲的信号源

STW1.141：设置持续降低电动电位器设定值P1036[0]=r2090.14设置持续降低电动电位器设定值的信号源

STW1.15预留位当控制字STW1由16#047E变为16#047F时，会产生这个正向启动的上升沿信号。当控制字STW1由16#047E变为16#0C7F时，会产生反向启动的上升沿信号；当控制字STW1为16#047E时，会向变频器发出停止信号。知识点1SINAMICS标准报文3、标准报文解析（1）主设定值任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯

任务实施本次任务主要完成如下内容：入料口光电传感器检测到有工件时，三相异步电机启动，在工件到达皮带末端且被光纤传感器检测到时，电机停止运行，完成PLC控制系统外部接线图的绘制及硬件安装和PLC程序的设计。任务实施1、硬件选型任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯名称型号或规格PLCCPU1214CDC/DC/RLY光电传感器GRTE18S-N1317光纤传感器E3X-NA11三线制G120变频器控制单元CU250S-2PNVectorG120变频器功率单元PM240-2IP20U400V0.75kW实验电机JW-6314180W1400r/min380V0.4A50Hz任务实施2、IO分配任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯序号输入信号1入料口光电传感器I0.02皮带末端光纤传感器I0.1本次任务涉及到的传感器为入料口光电传感器和皮带末端光纤传感器，故需要2个输入；变频器与PLC之间通过Profinet通讯进行交互信号，故不需要输出信号。任务实施3、接线原理图设计任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯任务实施4、硬件组态（1）创建项目任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯任务实施4、硬件组态（2）添加G120站任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯任务实施4、硬件组态（3）网络连接任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯任务实施4、硬件组态（4）组态变频器任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯任务实施4、硬件组态（5）下载配置任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯任务实施4、硬件组态（6）编写PLC程序任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯任务实施5、调试与运行任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯（1）检查光电传感器和光纤传感器的安装位置是否到位，工作是否正常。（2）检查I/O接线是否正确。（3）运行程序，观察运动控制模块动作是否满足任务要求。（4）优化程序。练习与提高任务2S7-1200与G120的PROFINET通讯1.在本次任务的基础上，添加HMI画面，画面中需要有手动/自动切换按钮、手动正转按钮、手动反转按钮和速度设定值输入框（用于输入速度值）；本次任务的动作作为自动流程，即当切换到自动状态时，完成本任务的动作；当切换到手动状态时，点击手动正转按钮、手动反转按钮电机能做出正转和反转的相应反应。2.本次任务仅完成了PLC到变频器的数据传输，查阅资料，编写程序尝试通过报文读取变频器的实际运行速度值。谢谢观看PLCapplicationtechnologyPLC应用技术项目教程PLC在工业通信中的应用CONTENTS01任务7.1以太网通信控制系统02任务7.2自由口通信控制系统目

录03任务7.3Modbus通信控制系统任务7.3Modbus通信控制系统知识点1Modbus通信任务7.3Modbus通信控制系统1.Modbus通信协议简介

Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括Modbus-ASCII、Modbus-RTU、Modbus-TCP三种报文类型，协议本身并没有定义物理层，只是定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网口。采用Master/Slave（主/从）方式通信。Modbus在2004年成为我国国家标准。任务7.3Modbus通信控制系统Modbus协议是一个master/slave架构的协议。有一个节点是master节点，其他使用Modbus协议参与通信的节点是slave节点。Modbus在串行通信时，比较常使用ModbusRTU，其报文格式见表7-13所示：2.异步通信和同步通信表7-13

ModbusRTU的报文格式启动/暂停应用数据单元Slave协议数据单元

CRC功能代码数据≥3.5Byte1Byte1Byte0....252Byte2ByteCRC低位CRC高位ModbusRTU的报文包括1个起始位、8个数据位、1个校验位和1个停止位。任务7.3Modbus通信控制系统

2.异步通信和同步通信2.

S7-1200PLCModbusTCP通信介绍ModbusTCP通过编程实现网络通信，可通过CPU或CM/CP的本地接口建立连接，不需要额外的通信硬件模块。除了STEP7和CPU之间的连接外，还可能存在多个客户端－服务器连接，图7-33所示为S7-1200ModbusTCP通信连接图。任务7.3Modbus通信控制系统

2.异步通信和同步通信（1）ModbusTCP服务器ModbusTCP服务器通过“MB_SERVER”指令配置，通过

PROFINET连接进行通信。“MB_SERVER”指令将处理ModbusTCP客户端的连接请求、接收并处理Modbus请求并发送响应。使用该指令时，可通过CPU或CM/CP的本地接口建立连接，无须其他任何硬件模块。单独的并发服务器连接必须遵循以下规则：1）各MB_SERVER连接必须使用一个唯一的背景数据块。2）必须为各MB_SERVER连接分配一个唯一的IP端口号。每个端口只能用于1个连接。3）必须为各MB_SERVER连接分配一个唯一的连接ID。4）必须为每个连接（带有各自的背景数据块）单独调用MB_SERVER。任务7.3Modbus通信控制系统2.异步通信和同步通信表

7-14

MB_SERVER指令功能表指令参数描述数据类型

EN使能BOOLDISCONNECTMB_SERVER指令与伙伴设备进行“被动”连接。服务器被动地侦听来自任何请求IP地址的TCP连接请求。如果DISCONNECT=0且不存在连接，则可以启动被动连接。

如果

DISCONNECT=1且存在连接，则启动断开操作。该参数允许程序控制何时接受连接。每当启用此输入时，无法尝试其他操作BOOLCONNECT引用包含系统数据类型为“TCON_IP_v4”的连接参数的数据块结构。VariantMB_HOLD_REG指向

MB_SERVERModbus保持寄存器的指针：保持寄存器必须是一个未经优化的全局DB或M存储区地址。储存区用于保存允许

Modbus客户端使用Modbus寄存器读写功能

VariantNDR新数据就绪：0=没有新数据，1=表示Modbus客户端已写入新数据BOOLDR数据读取：0=没有读取数据，1=表示Modbus客户端已读取该数据。BOOLERRORMB_SERVER执行因错误而结束后，ERROR位将在一个扫描周期时间内保持为TRUE。BOOLSTATUS执行条件代码BOOL表

7-14

MB_SERVER指令功能表任务7.3Modbus通信控制系统

2.异步通信和同步通信（2）ModbusTCP客户端“MB_CLIENT”指令作为ModbusTCP客户端，通过S7-1200CPU上的

PROFINET连接器进行通信。使用该指令，无需其他任何硬件模块。通过“MB_CLIENT”指令，可以在客户端和服务器之间建立连接、发送请求、接收响应并控制。ModbusTCP服务器的连接终端。使用客户端连接时，请记住以下规则。1）各MB_CLIENT连接必须使用一个唯一的背景DB。2）必须为各MB_CLIENT连接分配一个唯一的服务器IP地址。3）各MB_CLIENT连接分配一个唯一的连接ID。4）是否需要唯一的IP端口号取决于服务器组态。各个背景DB必须使用不同的连接ID。总之，背景DB和连接ID成对使用，且对每个连接必须是唯一的。任务7.3Modbus通信控制系统

2.异步通信和同步通信

指令参数描述数据类型

EN使能BOOLREQ0=无Modbus通信请求1=请求与ModbusTCP服务器通信BOOLDISCONNECT该参数允许程序控制与

Modbus服务器设备的连接和断开。该值=0且不存在连接，则MB_CLIENT尝试连接到分配的IP地址和端口号。该值=1且存在连接，则尝试断开连接操作。BOOLMB_MODE模式选择：分配请求类型（读、写或诊断）。USIntMB_DATA_ADDRModbus起始地址：分配MB_CLIENT访问的数据的起始地址。UDIntMB_DATA_LENModbus数据长度：分配此请求中要访问的位数或字数。UIntMB_DATA_PTR指向

Modbus数据寄存器的指针：寄存器缓冲数据进入Modbus服务器或来自Modbus服务器。指针必须分配一个未进行优化的全局DB或M存储器地址。VariantCONNECT引用包含系统数据类型为“TCON_IP_v4”的连接参数的数据块结构。VariantDONE上一请求已完成且没有出错后，DONE位将保持为TRUE一个扫描周期时间。BOOLBUSY•0-无MB_CLIENT操作正在进行•1-MB_CLIENT操作正在进行BOOLERRORMB_CLIENT执行因错误而结束后，ERROR位将在一个扫描周期时间内保持为1。BOOLSTATUS执行条件代码BOOL表

7-15

MB_CLIENT指令功能表任务7.3Modbus通信控制系统2.异步通信和同步通信3.S7-1200PLC

ModbusRTU介绍（1）S7-1200PLC的ModbusRTU通信

串口通信模块CM1241RS232和CM1241R485（CB1241）均支持ModbusRTU协议，可作为Modbus主站或从站与支持ModbusRTU的第三方设备通信。作为ModbusRTU主站运行的CPU能够在ModbusRTU从站中通过通信连接读取和写入数据和I/0状态。作为ModbusRTU从站运行的CPU允许通信连接的ModbusRTU主站读取并写入数据和I/0状态。任务7.3Modbus通信控制系统

2.异步通信和同步通信3.S7-1200PLC

ModbusRTU介绍使用S7-1200PLC串口通信模块进行ModbusRTU协议的通信通常非常简单，先调用MB_COMM_LOAD指令来设置通信端口参数，然后调用MB_MASTER或MB_SLAVE指令为主站和从站与支持ModbusRTU的第三方设备通信。