西門子S7-1200系列PLC使用靈活、功能強大，可用 于控制各種各樣的設備以滿足自動化需求。S7-1200設計 緊湊、組態靈活且具有功能強大的指令集，其中CPU將微 處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內置PROFINET、 高速運動控制 I/O以及板載模擬量輸入組合到一個設計緊 湊的外殼中來形成功能強大的控制器。S7-1200集成的 工業以太網通訊接口用于與編程計算機、HMI(人機界 面)、其他PLC或者設備進行通訊 。

　　1 通訊系統組成

　　本系統采用西門子S7 - 1200系列PLC為控制系統核 心，其中CPU型號為1214C DC/DC/DC，固件版本為 V4.0， 產品的訂貨號6ES7 214-1AG40-0XB0。PLC與 上位機工業電腦IPC通過TCP/IP通訊協議進行通訊，可直 接使用工業以太網線通過工業網絡交換機連接到PLC本體 模塊上的工業以太網接口和IPC上的網絡接口上。IPC上安裝西門子PLC編程軟件TIA Portal用來對PLC進行參數 配置、網絡設置、程序編寫及監控、調試等;TCP/IP通 常測試軟件可用來模擬作為TCP/IP通訊的客戶端，PLC端 則作為服務器，用來響應客戶端的通訊請求，該系統的網 絡結構圖如圖1所示。

　　圖 1 系統網絡結構

　　2 PLC端參數設置

　　PLC端進行TCP/IP通訊時，可以使用西門子的通訊功 能塊：

　　(1)TSEND_C(v2.1)，PLC發送數據的功能塊; (2)TRCV(V3.0)，PLC接收數據的功能塊。

　　PLC發送/接收數據的功能塊如下圖2所示。需要注意 的是這些通訊模塊的版本號會隨TIA Portal的版本升級而 升級更新，功能可能會有所更新，需要及時查看對應的參 考說明手冊文件。

　　PLC與PC之間進行基于TCP/IP的工業以太網通訊，

　　圖 2 西門子 TCP/IP 通信功能塊

　　PC給PLC發送字符串(String)類型的控制字命令，PLC 向PC發送字符串類型的狀態字。

　　西門子S7 - 12 00系列CPU 支持使用String(字符 串)數據類型存儲一串單字節字符。String數據類型包含 總字符數(字符串中的字符數)和當前字符數。String 類型提供了多達 256個字節，用于存儲最大總字符數(1 個字節)、當前字符數(1個字節)以及最多254個字符 (每個字符占1個字節)，即最多254個有效字符。

　　字符串存儲的格式結構為：

　　(1)String [0]:最大總字節數(254);

　　(2)String [1]:當前字符數(根據實際情況);

　　(3)String [2]: 第一個有效字符，以此類推， 一直 到最后一個即第254個有效字符結束。由此可知PLC的一 個字符串的有效字符是從第2個字節開始，在使用字符串 時要注意。

　　2.1 數據PLC向 → PC

　　為了發送有效字符串，發送數據時使用字符型數 組，這樣PLC反饋的狀態字符串需要先進行“St rg_TO_ chars”(V1.2)字符串轉換成字符數組，然后把字符數 組發送給PC。

　　在本系統中設置字符串的結束字符為“$00”，不 同長度的字符串通過“$00”來結束，在字符串中當讀到 “$00”時就會結束讀取。如發送“ERROR$00abc”、 “OK$00123”，字符數組中的字符分布為“ERROR”、 “OK”。因此，要求客戶端在發送字符串通訊命令時要按照 事先約定好的通訊格式進行，否則就會出現異常。

　　為了能實時的將PLC端通訊數據發送給PC端，因此 在通訊發送端功能塊TSEND_C的REQ管腳上連接了一個 1Hz頻率的時鐘信號，通過該時鐘信號可以用1秒一次的 頻率發送信息數據給PC端。這個時鐘信號可以根據實際 項目的通訊速度的需求進行修改調整，PLC端發送數據功 能塊如圖3所示。

　　TCP/IP通訊組態的參數配置如下圖所示，設置通訊 的參數如圖4所示。

　　作為測試，Partner的Adress 128.168.0.50要與測 試軟件所在的PC的IP保持一致，如圖5所示。

　　測試軟件為“ TCP&UDP Test Tool. exe”，軟件設 置畫面如圖6所示。

　　圖 3 PLC 發送數據功能塊

　　圖 4 PLC 端通訊參數設置

　　圖 5 IPC 端 IP 地址和子網掩碼設置

　　圖 6 通訊測試軟件設置

　　圖 7 通訊連接成功

　　圖 8 PLC 接收數據功能塊

　　需要配置的參數如下：目標IP為PLC的IP地址。 用Socket通訊測試軟件如圖7所示。

　　2.2 數據PC → PLC

　　PC向PLC端發送字符串數據時，PLC端通過字符型數 組來接收，然后將字符數據轉換成字符串。需要PC端在 發送控制字符串時在每個字符串最后加入結束字符， 如 “#”。PLC端接收數據的通訊功能塊程序如圖8所示。

　　“FC_Chars_to_ St rg”功能的作用是將PLC讀進來 的字符數組轉換成字符串，其中iSymbol管腳即是定義的 結束字符。當字符數組中讀到結束字符時將將結束字符前 面的字符轉換成字符串，數據塊DB3作為發送、接收通 訊數據DB塊使用，而數據塊DB5是中間轉換的數據塊，PLC發送的字符串和從PC中讀出的字符數組轉換字符串。

　　3 結束語

　　PLC和IPC采用了TCP/IP通訊控制網絡形式之后，整 個系統不僅接線變簡單，而且運行穩定，通訊速度快，操 作配置參數簡單，反饋的信息全面。本系統還可以用于西 門子S7-1200系列PLC和其他系列元器件設備(如工業相 機、工業機器人、掃碼槍等)進行通訊測試項目，不需要 任何附加的設備即可對西門子PLC和IPC的通訊功能進行 測試，節省了成本和工作量，具有一定的實際意義，可用 于實際工程項目中。