长沙 西门子 6ES7214-1BG40-0XB0 数字量输入/输出模块
S7-1200作为智能IO设备和CP343-1的 Profinet 通信（S7-300做控制器）
S7-1200 V4.0 支持智能 IO 设备功能，故可使用 S7-1200 作为智能 IO 设备和 CP343-1 的 Profinet 通信。本例中将 S7-300 做为控制器，连接作为智能 IO 设备的S7-1200 CPU 实现 Profinet 通信；下面详细介绍使用方法。
硬件：
CPU 1217C DC/DC/DC，V4.0 CPU 314C-2ptp，V2.6 + CP343-1,V3.0软件：
Step7 V13 Step7 V5.5 SP3CP343-1 的 PN 接口连接 S7-1200 的 PN 接口，这种方式可以分2种情况来操作，具体如下：
第一种情况：CPU 1217C 和 CPU 314C 使用 Step7 V13 编程，在一个项目中操作。 第二种情况：CPU 1217C 使用 Step7 V13，而 CPU 314C 使用 Step7 V5.5。1. 第一种情况（同一项目中操作）
CPU 314C 作为 controller，1217C 作为 IO device，使用 Step7 V13 在一个项目中操作，详细步骤如下。
1-1 使用 Step7 V13 创建 S7-300 站
使用 STEP7 V13 创建一个新项目，并通过“添加新设备”组态 S7-300 站 PLC_1，选择 CPU 314C-2 ptp, 添加 CP343-1 ，设置 IP 地址。如图 1 所示。
图 1 在新项目中插入 S7-300 站
在“操作模式”选项中确认 CP343-1 的操作模式。 如图 2 所示。
图 2 选择 CP343-1 操作模式
1-2 使用 Step7 V13 创建 S7-1200 站
使用 STEP7 V13 创建一个新项目，并通过“添加新设备”组态 S7-1200 站 PLC_2，选择 CPU1217C DC/DC/DC V4.0；设置 IP 地址，并确认设备名称，本示例中设备名称是plc_2。如图 3 所示。
图 3 在新项目中插入 S7-1200 站
S7-1200 作为 IO 设备，需要将其操作模式设置为 IO 设备，并将 IO 设备分配给控制器 PLC_1 。如图 4 所示。
图 4 S7-1200 设置为 IO 设备
接着，在“智能设备通信”的“传输区”创建 IO 通信区，控制器的 QB2~6 共计5个字节传送到 IO 设备的 IB2~6 ；控制器的 IB2~6 共计5个字节读取来自 IO 设备的 QB2~6 。如图 5 所示。
图 5 创建 IO 通信区
1-2 硬件组态下载，检查设备名称和 IP 地址是否正确
分别将 PLC_1 站和 PLC_2 站下载到各自的 PLC 中。
将软件切换到“网络视图”，找到 PN/IE 总线，查看设备名称是否正确。如图 6、7 所示。
图 6 网络视图
图 7 确认设备名称和 IP 地址
1-3 S7-300 编程
本例中，CP343-1 作为 IO 控制器，需要在 OB1 中编程调用 PNIO_SEND 和 PNIO_RECV 进行数据读写。如图 8 所示。
图 8 CPU314C 中编程
| CALL “PNIO_SEND” | ||
| CPLADDR | ：=256 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=0 | // 工作模式：当CP343-1仅作为IO控制器或IO设备时，设为0；当CP343-1同时作为IO控制器和IO设备时，设为1 |
| LEN | ：=7 | // 要发送的数据区长度；该长度始终是从数据区地址0开始计算 |
| SEND | ：=P#M100.0 BYTE 7 | // 发送数据区 |
| IOCS | ：=P#M150.0 BYTE 10 | // 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于LEN参数中的长度。 以程序段1为例，共发送7个字节，每个字节需要1个比特位，所以共需要7位，即至少需要1字节。 |
| DONE | ：=%M0.0 | // 为1时，无错误完成该作业 |
| ERROR | ：=%M0.1 | // 为1时，有故障发生 |
| STATUS | ：=%MW2 | // 状态代码 |
| CHECK_IOCS | ：=%M0.3 | // 0: 所有IOCS均设置为GOOD |
| CALL “PNIO_RECV” | ||
| CPLADDR | ：=256 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=0 | // 工作模式：当CP343-1仅作为IO控制器或IO设备时，设为0；当CP343-1同时作为IO控制器和IO设备时，设为1 |
| LEN | ：=7 | // 要接收的数据区长度；该长度始终是从数据区地址0开始计算 |
| RECV | ：=P#M200.0 BYTE 7 | // 发送数据区 |
| IOPS | ：=P#M250.0 BYTE 10 | // 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于LEN参数中的长度。 以程序段2为例，共接收7个字节，每个字节需要1个比特位，所以共需要7位，即至少需要1字节。 |
| NDR | ：=%M1.0 | // 为1时，无错误完成该作业 |
| ERROR | ：=%M1.1 | // 为1时，有故障发生 |
| STATUS | ：=%MW4 | // 状态代码 |
| CHECK_IOPS | ：=%M1.2 | // 0: 所有IOPS均设置为GOOD |
| ADD_INFO | ：=%MW6 | // 附加诊断信息；具体请查看指令帮助信息 |
1-4 通讯测试
检查无错误后，下载 S7-300 的程序，分别给两个站点新建监控表，添加通信数据区，监控。如图 9 所示。
图 9 通信测试
1-5 地址对应关系的说明
图 10 地址对应关系
从图中可以看到，当 CP343-1 作为控制器时，其传送的地址需从0开始的。地址对应排列关系以逻辑地址大小为序。地址如果出现间隔时，如例子中，没有组态的地址区 IB0~2（QB0~1） 及其对应的 MB100~101(MB200~201) 也将被传送。
2. 第二种情况（不在同一项目中操作）
不在一个项目中的操作，即：CPU314C 作为 controller 使用 Step7 V5.5 编程；1217C 作为 IO device，使用 Step7 V13 编程，详细步骤如下。
2-1 使用 Step7 V13 创建 S7-1200 站
使用 STEP7 V13 创建一个新项目，并通过“添加新设备”组态 S7-1200 站 IO-device ，选择 1217C；设置 IP 地址，并确认设备名称，本示例中设备名称是io_device。如图 11 所示。
图 11 在新项目中插入 S7-1200 站
S7-1200 作为 IO 设备，需要将其操作模式设置为 IO 设备。如图 12 所示。
图 12 S7-1200 设置为 IO 设备，并创建 IO 通信区
接着，在“智能设备通信”的“传输区”创建 IO 通信区，控制器将传输5个字节到 IO 设备的 IB2~6 ；IO 设备将 QB2~6 共计5个字节传送给控制器。
2-2 导出 IO 设备的 GSD 文件
编译该项目，在“智能设备通信”属性的下方，找到并点击“导出”按钮，根据提示将 GSD 文件导出（注意不要修改设备名称）。如图 13 所示。
图 13 导出 IO 设备的 GSD 文件
2-3 使用 Step7 V5.5 创建 S7-300 站
使用 STEP7 V5.5 创建一个新项目，并组态 CPU 314C-2 ptp, 添加 CP343-1 ，设置 IP 地址，并确认设备名称，本示例中设备名称是PN-IO。如图 14 所示。
图 14 在新项目中插入 S7-300 站
在 Step7 V5.5 的硬件组态界面，通过“选项”进入“安装 GSD 文件...”界面， 在源路径选择 IO-device 的 GSD 文件存放路径。如图 15 所示。
图 15 Step7 V5.5 安装 IO-device 的 GSD 文件
2-4 在 Step7 V5.5 中组态 IO-device
首先，需要给 CP343-1 插入 Profinet IO 总线，在 CP343-1 的“PN-IO”上鼠标右键，选择“插入 Profinet IO 系统”。如图 16 所示。
图 16 插入 Profinet IO 系统
然后，从硬件目录路径：PROFINET IO --> Preconfigured Stations --> CPU 1217C DC/DC/DC --> IO-device 拖拽到 PN 总线上。如图 17 所示。
图 17 组态 IO-device
2-5 硬件组态下载，检查设备名称和 IP 地址是否正确
分别将 S7-300 站和 S7-1200 站下载到各自的 PLC 中。
将 STEP7 V13 软件切换到“网络视图”，找到 PN/IE 总线，查看设备名称是否正确。如图 18、19 所示。
图 18 网络视图
图 19 确认设备名称和 IP 地址
2-6 S7-300 编程
本例中，CP343-1 作为 IO 控制器，需要在 OB1 中编程调用 PNIO_SEND 和 PNIO_RECV 进行数据读写。如图 20 所示。
图 20 CPU314C 中编程
| CALL “PNIO_SEND” | ||
| CPLADDR | ：=W#16#100 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=B#16#0 | // 工作模式：当CP343-1仅作为IO控制器或IO设备时，设为0；当CP343-1同时作为IO控制器和IO设备时，设为1 |
| LEN | ：=7 | // 要发送的数据区长度；该长度始终是从数据区地址0开始计算 |
| SEND | ：=P#M100.0 BYTE 7 | // 发送数据区 |
| IOCS | ：=P#M150.0 BYTE 10 | // 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于LEN参数中的长度。 以程序段1为例，共发送7个字节，每个字节需要1个比特位，所以共需要7位，即至少需要1字节。 |
| DONE | ：=%M0.0 | // 为1时，无错误完成该作业 |
| ERROR | ：=%M0.1 | // 为1时，有故障发生 |
| STATUS | ：=%MW2 | // 状态代码 |
| CHECK_IOCS | ：=%M0.3 | // 0: 所有IOCS均设置为GOOD |
| CALL “PNIO_RECV” | ||
| CPLADDR | ：=W#16#100 | // CP 模板起始地址 |
| MODE | ：=B#16#0 | // 工作模式：当CP343-1仅作为IO控制器或IO设备时，设为0；当CP343-1同时作为IO控制器和IO设备时，设为1 |
| LEN | ：=7 | // 要接收的数据区长度；该长度始终是从数据区地址0开始计算 |
| RECV | ：=P#M200.0 BYTE 7 | // 发送数据区 |
| IOPS | ：=P#M250.0 BYTE 10 | // 每一用户数据字节传送一个状态位。长度信息取决于LEN参数中的长度。 以程序段2为例，共接收7个字节，每个字节需要1个比特位，所以共需要7位，即至少需要1字节。 |
| NDR | ：=%M1.0 | // 为1时，无错误完成该作业 |
| ERROR | ：=%M1.1 | // 为1时，有故障发生 |
| STATUS | ：=%MW4 | // 状态代码 |
| CHECK_IOPS | ：=%M1.2 | // 0: 所有IOPS均设置为GOOD |
| ADD_INFO | ：=%MW6 | // 附加诊断信息；具体请查看指令帮助信息 |
2-7 通讯测试
检查无错误后，分别给两个站点新建监控表，添加通信数据区，监控。如图 21 所示。
图 21 通信测试
2-8 地址对应关系的说明
图 22 地址对应关系
从图中可以看到，当 CP343-1 作为控制器时，其传送的地址需从0开始的。地址对应排列关系以逻辑地址大小为序。地址如果出现间隔时，如例子中，没有组态的地址区 IB0~2（QB0~1） 及其对应的 MB100~101(MB200~201) 也将被传送
S7-1200与分布式IO设备的诊断功能
S7-1200 CPU V2.1 开始支持分布式 IO 设备的诊断功能，可使用 DeviceStates 和 ModuleStates 指令对分布式 IO 设备的站状态和子模块进行诊断。本文使用 1214C V4.0 CPU 和 ET200SP 的 PN 通信为例进行说明（DP通信同样适用）。
硬件：
CPU 1214C DC/DC/DC，V4.0，一台 ET200SP 分布式 IO 站，PN 接口，两套软件：
TIA Portal V13 SP1 UPD2使用 TIA Portal 创建项目
使用 TIA Portal 创建一个新项目，正确配置，下载后，进入网络视图，所有站点状态正常。如图 1 所示。
图 1 网络视图
注意：分布式 IO 为 PN 子站时，可在“网络概览”中可以查看分布式 IO 的设备编号。
1 使用 DeviceStates 指令对分布式 IO 子站进行诊断
1-1 创建全局数据块，用于存储状态数据
在全局数据块中创建数据类型为 Array of BOOL 数组，共计1024个元素。 如图 2 所示。
图 2 创建全局数据块
1-2 编程
在 OB1 中调用 DeviceStates 指令，双击 LADDR 引脚，选择需要诊断的 IO 系统。如图 3 所示。
图 3 调用 DeviceStates 指令
本例中将 MODE 设置为2，STATE 填写上述定义的全局数据块数组。如图 4 所示。
图 4 填写相应的引脚
指令引脚说明：
| 参数 LADDR | 使用 LADDR 参数通过硬件标识符选择 PROFINET IO 或 DP 主站系统。 硬件标识符位于： PROFINET IO 或 DP 主站系统属性的网络视图中。 或数据类型为 HW_IOSYSTEM 的所列系统常量的 PLC 变量表中。 |
| 参数 MODE | 使用 MODE 参数可读取状态信息。 可读取整个 PROFINET IO 或 DP 主站系统的下列一条状态信息： 1: IO 设备/DP 从站已组态 2: IO 设备/DP 从站故障 3: IO 设备/DP 从站已禁用 4: IO 设备/DP 从站存在 5: 出现问题的 IO 设备/DP 从站。 |
| 参数 STATE | 通过 STATE 参数，输出由 MODE 参数选择的 IO 设备/DP 从站的状态。 如果使用 MODE 选择的状态适用于 IO 设备/DP 从站，则在 STATE 参数中将下列位设置为“1”： 位 0 = 1： 组显示。 至少有一个 IO 设备/DP 从站的第 n 位设置为“1”。 位 n = 1：通过 MODE 选择的状态将应用到 IO 设备/DP 从站。 对于 PROFINET IO 系统，第 n 位对应于相应 IO 设备的设备编号（请参见设备视图和网络视图中的 PROFINET 接口属性）。 对于 PROFINET DP 系统，第 n 位对应于 DP 从站的 PROFIBUS 地址（请参见设备视图和网络视图中的 DP 从站属性）。 使用“BOOL”或“Array of BOOL”作为数据类型： 要仅输出状态信息的组显示位，可在 STATE 参数中使用 BOOL 数据类型。 要输出所有 IO 设备/DP 从站的状态信息，请使用下列长度的 Array of BOOL： 对于 PROFINET IO 系统：1024 位 对于 DP 主站系统：128 位 |
1-3 测试
将程序下载到 PLC 中。
监控全局数据块 devicestate。如图 5 所示。
图 5 IO 系统正常
当 IO device_2 故障时（掉电或网线拔除导致丢站），state[2]=1。如图 6 所示。
图 6 IO device_2 故障
当 IO device_1 和 IO device_2 故障时（掉电或网线拔除导致丢站），state[1]=1 和 state[2]=1。如图 7 所示。
图 7 IO device_1 和 IO device_2 故障
2 使用 ModuleStates 指令对分布式 IO 子模块进行诊断
2-1 创建全局数据块，用于存储状态数据
在全局数据块中创建数据类型为 Array of BOOL 数组，共计128个元素。 如图 8 所示。
图 8 创建全局数据块
2-2 编程
在 OB1 中调用 ModuleStates 指令，双击 LADDR 引脚，选择需要诊断的分布式 IO 站。如图 9 所示。
图 9 调用 ModuleStates 指令
本例中将 MODE 设置为2，STATE 填写上述定义的全局数据块数组。如图 10 所示。
图 10 填写相应的引脚
指令引脚说明：
| 参数 LADDR | 使用 LADDR 参数通过站硬件标识符选择 IO 设备或 DP 从站。 |
| 参数 MODE | 使用 MODE 参数可读取状态信息。 可读取模块的下列一条状态信息： 1: 模块已组态 2: 模块故障 3: 模块禁用 4: 模块存在 5: 模块中存在故障。 |
| 参数 STATE | STATE 参数输出使用 MODE 参数选择的模块状态。 使用“BOOL”或“Array of BOOL”作为数据类型： 要仅输出状态信息的组显示位，可在 STATE 参数中使用 BOOL 数据类型。 要输出所有模块的状态信息，请使用长度为 128 位的 Array of BOOL。 |
1-3 测试
将程序下载到 PLC 中。
监控全局数据块 modulestate。如图 11 所示。
图 11 分布式 IO 站所有子模块正常
当 IO device_1 站插槽编号1的子模块故障时（损坏或被拔除），state[2]=1。如图 12 所示。
SIMATIC NET OPC SERVER 与 S7-1200 CM1243-5 的 DP 主从通信
使用 SIMATIC NET OPC SERVER 可以与 S7-1200 CM1243-5 建立 S7 通信，除此之外，还可以使用另外一种通信方式—— DP 主从通信（PC Station 做 DP 从站，1200 做 DP 主站），下面详细介绍使用方法。
硬件：
CPU 1214C DC/DC/DC，V2.2 （6ES7 214-1AE30-0XB0）
CM1243-5 （6GK7 243-5DX30-0XE0）
CP5612 （6GK1561-2AA00）
软件：
Step7 V12 SP1
SIMATIC NET V8.2
OPC Scout V10
S7-1200 通过 CM1243-5 做 DP 主站，PC Station 做 DP 从站与之进行 DP 主从通信，具体操作步骤如下。
1. 使用 STEP7 V12 生成 S7-1200 项目
使用 STEP7 V12 创建一个新项目，并通过“添加新设备”组态 S7-1200 站PLC_1，选择 CPU1214C DC/DC/DC V2.2 创建项目。如图 1 所示。
图1. 创建 S7-1200 项目
组态 CM1243-5，为 CM1243-5 添加子网 PROFIBUS_1，分配站地址为 2。如图 2 所示。
图2. 组态 CM1243-5
2. 使用 CP5612 建立 DP 从站
再次通过“添加新设备”创建 PC 站，在 “PC 系统”里，选择 PC station，插入一个 PC 站。如图 3 所示。
图3. 插入 PC 站
在“用户应用程序”中，将“OPC服务器”插入第 1 槽；在“通信模块”中，将“CP5612”插入第 2 槽。如图 4 所示。
图4. 创建 PC 站
在将“OPC服务器”插入第 1 槽之前，请先选择 OPC SERVER 的版本。如图 5 所示。
图5. 选择 OPC SERVER 的版本
在 PC 站的设备视图中，进入 CP5612 卡的属性框，在“PROFIBUS 地址”中选择子网“PROFIBUS_1”，DP 地址分配成 3。如图 6 所示。
图6. CP5612分配DP地址
在“操作模式”中选择“DP 从站”，在“分配的 DP 主站”选择“PLC.CM1243-5.DP 接口”。如图 7 所示。
图7. CP5612 选择 DP 从站
在“智能从站通信”中，添加 2 个传输区，一个是输入区，一个是输出区（注意图8 红框中描述的是主站地址，分别从 QB2 和 IB2 开始，该地址在后面通信中将会使用到，请留意）。如图 8 所示。
图8. 组态从站传输区地址
在 PC 站的属性框中，在“XDB 组态”中勾选“生成 XDB 文件”，指定 XDB 文件路径，再将 PC 站编译，在指定路径中生成一个 XDB 文件。如图 9 所示。
图9. 生成 XDB 文件
3. OPC SERVER 站配置
从电脑的右下角双击“Station Configuration Editor”，进入 Station Configuration Editor 对话框，点击“import Station...”，将图 9 生成的 XDB 文件导入进来，如图 10 所示。
图10. OPC SERVER 站配置
导入完成后，OPC SERVER 站配置也就完成。如图 11 所示。
图11. OPC SERVER 站配置完成
4. 通信测试
将 S7-1200 项目下载到 PLC 中，此时 CM1243-5 的 DIAG 指示灯还是红闪，表示 DP 主从通信并未建立起来，这是因为 OPC Server 默认处于未激活状态，PC Station 作为 DP 从站还没有生效，需要启动一个 OPC 客户端来激活服务器。按以下步骤启动一个 OPC 客户端。
从电脑“开始”菜单中，执行 SIMATIC NET 的 OPC Scout V10。如图 12 所示。
图12. 执行 OPC Scout V10
在 OPC Scout V10 中添加输入输出变量，在 DA view1 中对输出进行赋值，如图 13 所示。
图13. OPC Scout V10 变量测试
在 S7-1200 项目的监控表中监视相应的变量，如图 14所示。
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