S7-200与S7-300以太网通信 实验指导书

工业以太网通信

工业以太网概述

现场总线对于面向设备的自动化工业系统起到了极大的促进作用，但是由于现场总线工业网络存在一定的缺陷，导致其的发展受到极大的限制。其缺陷包括有通信速率低，成本高，支持应用低，又由于现场总线通信协议多种多样，使得不同总线之间的互联互通比较繁琐，必须要通过一些通信协议转换器进行协议的转换，特别是有多个现场总线协议共存于一个系统中时，相互之间的协议转换更加繁琐。

以太网自从发明出来之后，由于以太网具有极强的兼容性、可扩展性、开放性，得到了飞速的发展，深入到了社会生活的各个层面，同样，以太网也进入了工业应用领域。但是普通的以太网存在极大的缺陷导致其不能应用于工业领域：

1.工业控制领域对于数据的实时性要求非常高，对于数据的延时一般都是必须要控制在几十个ms之内。由于以太网采用的是载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD机制），当以太网上发生冲突的时候，就会重发数据，很明显，一旦冲突发生，就必须牺牲时间为代价来解决冲突的问题，实时性就不能得到保证。但是在工业领域，实时性不能得到保证的话，就有可能导致设备的停止运作，甚至造成安全事故。

2.由于以太网采用的是载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD机制），使得以太网存在冲突，特别是在以太网网络负荷比较重的情况下，冲突出现的几率更大。而一旦大量的冲突发生，导致数据不断的重发，使得工业网络之间的通信的不确定性大大增加，从而降低了系统控制性能。

3.以太网在最初设计时，没有考虑到工业现场的复杂电磁环境，在恶劣的外部环境中，必然导致以太网的可靠性的降低。但是在生产环境中，工业网络必须有良好的可靠性，可维护性及可恢复性。

针对以太网存在的以上缺陷，采用了多种解决机制改善以太网的性能以使的其可以适用于工业网络，以形成工业以太网。

1.工业以太网交换技术。为改善以太网在网络负荷较重的时候出现的拥塞问题，采用工业以太网交换机减少由于载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD机制）而产生的冲突问题和错误传输，从而提高系统的稳定性。常用的交换技术有：存储转发交换技术，交换机开始接收数据帧后，先进行存储，待完全接收整个数据帧后，进行差错校验，校验无误后进行转发。直通式交换技术，当工业以太网交换机接收到数据帧时，只接收完头部，立即进行转发，不进行任何校验和处理。

2.采用高速工业以太网交换机，研究表明，当以太网负载越多，其发生冲突的概率就越大。当以太网的负荷在10％以下的时候，10M网络冲突机率为五年一次，而100M网络冲突机率为十五年一次，当负荷超过36%时，发生冲突的机率就随着负荷的增加成几何数量级的增长。在通信数据流量一定的情况下，利用高速的工业以太网交换机，提高以太网通信速度，有效降低以太网负荷，降低冲突的概率，提高工业以太网的可靠性。

一、实验目的

1、熟悉了解工业以太网

3、掌握S7-200 和S7-300之间以太网网通信技术

二、实验内容

S7-200 和S7-300之间的以太网通信

S7-200作为客户端的组态：

1.选择“工具”菜单下的“以太网向导。。。”

2.打开“以太网向导”，简单介绍CP243-1以及以太网的有关信息，点击下一步

3.设置CP243-1 模块的位置，如不能确定，可以点击“读取模块”，由软件自动探测模块

的位置，点击下一步

4.设定CP243-1 模块的IP地址和子网掩码，并制定模块连接的类型（本例选为自动检测

通讯），点击下一步

5.确定PLC为CP243-1分布的输出口的起始字节地址（一般使用缺省值即可）和连接数

据数，点击下一步

6.配置连接属性。

TSAP由两个字节构成，第一个字节定义了连接号，其中：

Local TSAP 定义范围：16#02,16#10~16#FE

Remote TSAP 定义范围：16#02, 16#03,16#10~16#FE

第二字节定义了机架号和CP槽号（对于S7-300/400系统，该字节表示CPU的槽号）

7.在弹出的画面中选择“新传输”。

（最多32个，0~31），可按“新传输”按钮定义新的数据传输。

9.选择是否有CRC保护剂保持活动的间隔时间

10．选择CP234-1组态信息的存放地址。

10.CP243-1 client端的组态完成，结果如下：

其中：ETH0_CTRL为初始化和控制子程序，ETCH0_XFR为数据发送和接收子程序。

11.服务器端和客户端组态完毕后，分布把组态信息下载到PLC中，在客户端就可以利用子

程序ETH0_XFR来向服务器发送数据或从服务器接收数据了。在客户端，程序中调用以太网子程序如下：

子程序参数说明：

START : =1 时触发数据交换；

Chan_ID : 连接号（0~7），也可输入连接名称（如本例中的connection00_1）;

Data : 数据传输号（0~31），也可输入数据传输的名称（如本例中的peemessage00_1）; Error : 通信状态（可查看通信的错误信息）

12．下面配置S7-300端

新建项目，插入S7-300站点，再组态硬件。

在S7-300中建立变量表，如下图，由于以太网向导中本地PLC的VB0~VB7对应服务器端的地址MB0~MB7，当S7-300组态写入主机中，M 3.0=1对应200程序中V3.0=1,进行以太网通讯时V3.0自动被置1，程序开始运行，

自此，一个以S7-200作为客户端，S7-300作为服务器端的以太网通信系统已经组态完毕，这时，在S7-200端处罚子程序ETH0-XFR 就可以进行S7-200和S7-300间的数据交换了。

三、实验步骤

1.将“以太网通讯”文件夹中的程序“项目2”下载到S7-200主机中,将程序“S7-300_”

下载到S7-300主机中。

2.用网线将模块CP243-1与300主机相连，在STEP7软件中监控程序的运行。

3.在SIMATIC Manager （S7-300）软件中，对变量进行控制，（写0，写1），控制S7-200

主机程序的启动停止。M3.0(V3.0)=1启动，M4.0(V4.0)=1停止。