威纶通触摸屏与S7-1200通信协议优化全攻略：从入门到精通


参考资源链接：[威纶通触摸屏与S7-1200标签通信（符号寻址）步骤详解](https://wenku.csdn.net/doc/2obymo734h?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 威纶通触摸屏与S7-1200通信协议基础

在现代工业自动化系统中，威纶通触摸屏作为人机界面(HMI)与西门子S7-1200 PLC之间的通信是实现设备控制和监控的关键。本章旨在为读者提供两者通信协议的概述，帮助IT专业人员和工程师理解基础通信机制并为深入分析打下坚实的基础。

## 1.1 触摸屏与PLC通信概述

触摸屏和可编程逻辑控制器(PLC)是工业自动化中不可或缺的两个组件。威纶通触摸屏通过通信协议与S7-1200 PLC交换数据，执行诸如读取传感器数据、控制执行器、显示实时状态等任务。这一交互过程是实时监控和控制工业过程的基础。

## 1.2 通信协议的重要性

在工业应用中，通信协议是确保设备间准确、可靠数据交换的基础。威纶通触摸屏与S7-1200 PLC间通信通常涉及Modbus、Profinet等多种协议。正确配置和理解这些协议，对确保系统的稳定运行至关重要。

## 1.3 通信协议的分类

通信协议可以分为两大类：基于串行通信的协议如Modbus RTU，以及基于以太网通信的协议如Modbus TCP和Profinet。每种协议根据其特性和优势适用于不同的应用场景。了解这些协议的特点，将有助于工程师根据实际需求选择和配置最合适的通信方案。

接下来的章节将深入探讨通信协议的配置与优化，以及如何在实际应用中实现性能提升。

# 2. 通信协议深入分析

## 2.1 威纶通触摸屏通信机制

### 2.1.1 触摸屏与PLC数据交换原理

威纶通触摸屏与PLC的数据交换主要是基于特定的通信协议进行的。数据交换的过程可以分为以下几个步骤：

1. **初始化连接**：首先，触摸屏和PLC需要建立起一个通信连接。这通常涉及到选择合适的通信端口、设置通信参数（如波特率、数据位、停止位等）和确认双方的通信协议类型。

2. **请求发送**：触摸屏发出数据读取或写入的请求到PLC。请求的内容包括要访问的内存地址、数据长度等信息。

3. **数据传输**：PLC在接收到请求后，根据请求内容，从指定的内存地址读取数据或将数据写入到指定地址。

4. **确认与响应**：PLC完成数据操作后，将结果发送回触摸屏。触摸屏收到响应后，会根据收到的数据执行相应的操作或显示。

5. **错误处理**：在任何阶段如果通信过程中发生错误，触摸屏或PLC将进行错误处理，如重试、报告错误或断开连接等。

### 2.1.2 常用的通信协议与配置

威纶通触摸屏支持多种通信协议，其中较为常用的是Modbus协议、Profibus协议等。在实际应用中，需要根据PLC支持的协议来配置触摸屏。

例如，配置Modbus RTU协议的基本步骤如下：

1. **选择协议**：在触摸屏软件中选择Modbus RTU作为通信协议。

2. **设置通信参数**：输入波特率、数据位、停止位和奇偶校验等参数，这些参数必须与PLC中的设置完全一致。

3. **定义数据地址**：设置触摸屏读写PLC内存的起始地址和数据长度。

4. **测试通信**：在配置完成后，通常需要进行通信测试，确保触摸屏能够成功读取或写入PLC数据。

5. **故障诊断与调整**：在通信测试中如发现错误，需要根据错误信息进行相应的诊断和参数调整。

接下来，我们将深入探讨S7-1200 PLC的通信协议以及如何进行高级通信协议的配置与管理。

## 2.2 S7-1200 PLC通信协议

### 2.2.1 S7-1200的基本通信协议

S7-1200 PLC，作为西门子系列中的一款入门级可编程逻辑控制器，支持多种通信协议，包括ISO-on-TCP、S7通信、Modbus TCP等。

S7通信协议是西门子PLC特有的协议，它允许S7系列PLC与其他设备（如SCADA系统、HMI或PC）进行数据交换。ISO-on-TCP（也称为IEC 60870-5-104协议）是一种基于TCP/IP协议栈实现的ISO标准通信协议，主要用于远程过程自动化。

在配置S7-1200 PLC通信时，需要使用TIA Portal软件进行网络配置。基本步骤如下：

1. **创建项目**：在TIA Portal中创建一个新项目，并将S7-1200 PLC添加到项目中。

2. **配置网络接口**：选择合适的以太网接口，并设置IP地址、子网掩码、默认网关等参数。

3. **设置通信协议**：根据实际需求选择并配置S7-1200 PLC支持的通信协议。

4. **设置通信参数**：配置如传输速率、通信双方的设备编号等参数。

5. **激活配置**：完成配置后，下载并激活配置到PLC中。

6. **测试通信**：进行通信测试，确保PLC能够正确响应来自其他设备的通信请求。

### 2.2.2 高级通信协议的配置与管理

高级通信协议，如ISO-on-TCP或Modbus TCP，为工业自动化带来了更广泛的应用和更好的兼容性。S7-1200 PLC通过这些协议能够更加灵活地与各种设备和系统进行集成。

在高级通信协议的配置与管理方面，主要涉及到以下几个方面：

1. **安全性配置**：高级通信协议需要考虑到安全性问题，例如设置加密通信、认证机制等。

2. **连接管理**：高级协议通常支持多客户端连接，需要配置连接管理参数，如最大连接数、超时等。

3. **数据映射**：需要在PLC程序中定义好数据块（DBs）和数据存储结构，以便其他设备能够正确地读取和写入数据。

4. **性能优化**：高级协议往往有更多的性能调优选项，比如调整发送/接收缓冲区大小、队列长度等。

5. **故障诊断和日志记录**：高级协议支持详细的通信日志记录和故障诊断信息，便于问题追踪和分析。

接下来，我们将探讨如何在实际应用中优化通信协议，以提升通信效率和稳定性。

## 2.3 协议优化理论

### 2.3.1 通信延迟与吞吐量优化原理

在通信系统中，通信延迟指的是从发送端发送数据开始到接收端接收数据完成的时间间隔，而吞吐量是指单位时间内成功传输的数据量。优化通信延迟和吞吐量对于提升通信系统的整体性能至关重要。

**优化原理包括：**

1. **减少通信链路中的跳数**：减少数据包在网络中的跳数可以显著降低延迟。

2. **使用更快速的通信媒介**：例如，使用光纤代替铜缆。

3. **优化数据包大小**：适当调整数据包的大小可以在减少开销和降低延迟之间找到平衡点。

4. **协议层面优化**：通过高级协议特性，如压缩、分段和流控来提升吞吐量。

5. **硬件加速**：使用专门的硬件加速器来处理数据包的编解码和传输。

6. **网络设计优化**：合理的网络拓扑结构设计可以减少延迟并提高吞吐量。

### 2.3.2 数据传输的可靠性与错误处理机制

在数据传输过程中，确保数据的完整性和准确性是通信协议设计的重要目标。在协议层面，通常会有一系列机制来保证数据的可靠性。

**常见的机制包括：**

1. **校验和**：通过计算数据包的校验和来检测数据在传输过程中是否有损坏。

2. **确认应答**：发送端在发送数据后，等待接收端的确认应答。如果没有应答或应答错误，则需要重新发送数据。

3. **超时重传**：设置超时计时器，在超时后如果未收到确认应答，则重传数据。

4. **序列号和窗口机制**：使用序列号和窗口机制来避免数据包重复接收或丢包。

5. **流量控制**：控制发送端的发送速率，以避免接收端处理不过来导致的数据包丢失。

6. **连接终止和超时**：如果通信双方在预定时间内无法建立连接或维持连接，则终止连接。

接下来，我们将探讨通信协议在实际应用中的具体实践和优化案例。

# 3. 通信协议实践应用

## 3.1 威纶通触摸屏与S7-1200实际连接

### 硬件连接步骤

当连接威纶通触摸屏到西门子S7-1200 PLC时，首先需要确保所有设备已经通电且处于正常的工作状态。接下来的步骤包括物理连接和软件配置两个方面：

1. **物理连接：**
- 确保威纶通触摸屏和PLC通过工业以太网进行连接。
- 使用RJ45以太网线将威纶通触摸屏的网络接口连接到PLC的Profinet接口。
- 根据网络环境配置合适的IP地址到触摸屏和PLC，确保两者在同一子网内。

2. **软件配置：**
- 打开威纶通触摸屏的配置软件，如EasyBuilder Pro。
- 创建一个新的项目，并配置触摸屏的IP地址等参数。
- 在软件中添加与S7-1200通信的相关组件，如TCP/IP协议通讯组件。
- 设置PLC的IP地址、端口和通信参数，如S7通讯协议的ID和数据块。

### 软件配置与调试

成功建立物理连接后，接下来需要在软件层面确保数据能正确交换。

1. **通信设置：**
- 在威纶通触摸屏中设置通信参数，包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验等。
- 配置通信协议，确保触摸屏与PLC使用相同的通信协议和参数。
- 如果使用Modbus或OPC协议，需要配置相应的主从ID