SIMATIC S7-1200 PLC V4.5系统手册：全面编程指南与技术详解

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SIMATIC S7-1200 PLC 系统手册_编程说明书（V4.5）详细介绍了西门子S7-1200系列可编程控制器的全面指南。该手册适用于版本V4.505/2021，提供了关于新功能、STEP7编程软件、安装、PLC概念、设备配置、编程理念、基本和扩展指令、工艺指令、通信技术、Web服务器、通信处理器和ModbusTCP、TeleService通信（SMTP电子邮件）、在线和诊断工具以及技术规格等核心内容。 1. **新功能**：手册着重介绍了S7-1200的最新功能，可能包括性能提升、用户界面改进或新增的功能模块，以便用户了解设备的最新发展动态。 2. **STEP7编程软件**：作为核心部分，STEP7是SIMATIC S7编程语言的集成开发环境，涵盖了梯形图编程（Ladder Logic）、功能块编程（Function Blocks）、结构文本编程（Structured Text）等多种编程方式，详细阐述了软件的使用方法和注意事项。 3. **安装与配置**：手册指导用户如何正确安装S7-1200设备，涉及硬件连接、电源设置以及系统初始化步骤，确保设备能够稳定运行。 4. **PLC概念**：这部分介绍了PLC（Programmable Logic Controller）的基本原理和工作原理，帮助用户理解设备在工业自动化中的角色和功能。 5. **设备配置**：针对S7-1200的不同型号和模块，手册提供了详尽的配置指南，包括I/O配置、存储器管理以及硬件扩展的灵活性。 6. **编程概念**：深入解析编程语言和逻辑设计，包括基本指令如计时器、计数器、比较等的使用，以及高级指令集的运用技巧。 7. **扩展指令与工艺指令**：这部分详细阐述了如何利用S7-1200的特殊功能指令处理复杂的任务，如PID控制、中断处理等，提高控制系统的智能化程度。 8. **通信与接口**：涵盖了串口、以太网、Modbus TCP、Web服务器以及与其它设备的通信方式，确保设备能够无缝集成到工业网络中。 9. **在线工具与诊断**：介绍如何通过内置的在线工具监控设备状态，以及故障诊断和预防措施，提升系统的可用性和效率。 10. **技术规范与安全警告**：提供了设备的计算功率预算、电气规格、环境条件要求等技术细节，同时强调了操作安全，包括危险和警告提示，确保用户遵循操作规程以保障人身安全和设备完整性。这份手册为S7-1200的用户提供了全面的操作指南，无论是初次接触的入门者还是经验丰富的工程师，都能从中找到所需的信息来有效管理和优化他们的PLC系统。

10.3.2.1 PID 功能 ....................................................................................................................605

10.3.2.2 PID_Compact 指令 .....................................................................................................606

10.3.2.3 PID_3Step 指令..........................................................................................................607

10.3.2.4 PID_Temp 指令 ..........................................................................................................608

10.3.3 关于 S7-1200 PID 控制的更多信息 .............................................................................608

11 通信.............................................................................................................................................611

11.1 概述 ..........................................................................................................................611

11.2 安全通信与传统通信..................................................................................................612

11.3 以太网通信的通信协议和端口....................................................................................615

11.4 异步通信连接 ............................................................................................................617

11.5 PROFINET ..................................................................................................................620

11.5.1 创建网络连接 ............................................................................................................621

11.5.2 组态本地/伙伴连接路径 .............................................................................................622

11.5.3 分配 Internet 协议 (IP) 地址 .......................................................................................625

11.5.3.1 为编程设备和网络设备分配 IP 地址 ............................................................................625

11.5.3.2 检查编程设备的 IP 地址 .............................................................................................627

11.5.3.3 在线给 CPU 分配 IP 地址 ............................................................................................628

11.5.3.4 为项目中的 CPU 组态 IP 地址......................................................................................629

11.5.4 测试 PROFINET 网络...................................................................................................633

11.5.5 查找 CPU 上的以太网 (MAC) 地址...............................................................................634

11.5.6 组态网络时间协议 (NTP) 同步 ....................................................................................636

11.5.7 PROFINET 设备启动时间、命名和地址分配.................................................................637

11.5.8 开放式用户通信.........................................................................................................638

11.5.8.1 协议 ..........................................................................................................................638

11.5.8.2 TCP 和 ISO on TCP......................................................................................................639

11.5.8.3 通信服务和使用的端口号...........................................................................................640

11.5.8.4 特殊模式 ...................................................................................................................641

11.5.8.5 开放式用户通信指令的连接 ID ...................................................................................641

11.5.8.6 PROFINET 连接的参数 ................................................................................................643

11.5.8.7 组态 DNS...................................................................................................................651

11.5.8.8 在 TIA Portal V17 中组态 OUC 连接 ............................................................................652

11.5.8.9 TSEND_C 和 TRCV_C 指令...........................................................................................656

11.5.8.10 早期 TSEND_C 和 TRCV_C 指令...................................................................................669

11.5.8.11 TCON、TDISCON、TSEND 和 TRCV 指令 .....................................................................676

11.5.8.12 TCONSettings ............................................................................................................688

11.5.8.13 早期 TCON、TDISCON、TSEND 和 TRCV 指令 .............................................................694

11.5.8.14 T_RESET（终止和重新建立现有连接）指令 ................................................................704

11.5.8.15 T_DIAG（检查连接状态和读取信息）指令..................................................................706

11.5.8.16 TMAIL_C（通过 CPU 的以太网接口发送电子邮件）指令 .............................................710

11.5.8.17 UDP...........................................................................................................................737

11.5.8.18 TUSEND 和 TURCV .....................................................................................................738

11.5.8.19 T_CONFIG..................................................................................................................743

S7-1200 可编程控制器

16 系统手册, V4.5 05/2021, A5E02486685-AO

11.5.8.20 指令的公共参数.........................................................................................................756

11.5.9 与编程设备通信.........................................................................................................757

11.5.9.1 建立硬件通信连接 .....................................................................................................758

11.5.9.2 配置设备 ...................................................................................................................758

11.5.9.3 分配 Internet 协议 (IP) 地址 .......................................................................................759

11.5.9.4 测试 PROFINET 网络...................................................................................................759

11.5.10 HMI 到 PLC 通信 ........................................................................................................760

11.5.10.1 组态两个设备之间的逻辑网络连接 .............................................................................761

11.5.11 PLC 到 PLC 通信 .........................................................................................................761

11.5.11.1 组态两个设备之间的逻辑网络连接 .............................................................................762

11.5.11.2 组态两台设备间的本地/伙伴连接路径.........................................................................763

11.5.11.3 组态传送（发送）和接收参数....................................................................................763

11.5.12 配置 CPU 和 PROFINET IO 设备 ...................................................................................766

11.5.12.1 添加 PROFINET IO 设备 ..............................................................................................766

11.5.12.2 分配 CPU 和设备名称.................................................................................................767

11.5.12.3 分配 Internet 协议 (IP) 地址 .......................................................................................767

11.5.12.4 组态 IO 循环时间 .......................................................................................................767

11.5.13 组态 CPU 和 PROFINET 智能设备 ................................................................................769

11.5.13.1 智能设备功能 ............................................................................................................769

11.5.13.2 智能设备的性能和优势 ..............................................................................................770

11.5.13.3 智能设备的特性.........................................................................................................771

11.5.13.4 上位 IO 系统与下位 IO 系统之间的数据交换 ...............................................................773

11.5.13.5 组态智能设备 ............................................................................................................776

11.5.14 共享设备 ...................................................................................................................778

11.5.14.1 共享设备的功能.........................................................................................................778

11.5.14.2 示例：组态共享设备（GSD 组态）............................................................................781

11.5.14.3 示例：将智能设备组态为共享设备 .............................................................................786

11.5.15 介质冗余协议 (MRP) ..................................................................................................795

11.5.15.1 环形拓扑的介质冗余..................................................................................................797

11.5.15.2 使用介质冗余协议 (MRP) ...........................................................................................799

11.5.15.3 组态介质冗余 ............................................................................................................802

11.5.16 S7 路由 .....................................................................................................................805

11.5.16.1 CPU 和 CP 接口之间的 S7 路由 ...................................................................................806

11.5.16.2 两个 CP 接口之间的 S7 路由.......................................................................................807

11.5.17 禁用 SNMP ................................................................................................................807

11.5.17.1 禁用 SNMP ................................................................................................................808

11.5.18 诊断 ..........................................................................................................................810

11.5.19 分布式 I/O 指令..........................................................................................................810

11.5.20 诊断指令 ...................................................................................................................810

11.5.21 分布式 I/O 的诊断事件 ...............................................................................................810

11.6 PROFIBUS ..................................................................................................................810

11.6.1 PROFIBUS CM 的通信服务 ..........................................................................................812

11.6.2 PROFIBUS CM 用户手册参考资料................................................................................813

11.6.3 配置 DP 主站和从站设备 ............................................................................................814

S7-1200 可编程控制器

系统手册, V4.5 05/2021, A5E02486685-AO 17

11.6.3.1 添加 CM 1243-5（DP 主站）模块和 DP 从站 ..............................................................814

11.6.3.2 组态两台 PROFIBUS 设备之间的逻辑网络连接 ............................................................814

11.6.3.3 给 CM 1243-5 模块和 DP 从站分配 PROFIBUS 地址 .....................................................815

11.6.4 分布式 I/O 指令..........................................................................................................816

11.6.5 诊断指令 ...................................................................................................................816

11.6.6 分布式的诊断事件 .....................................................................................................817

11.7 AS-i ...........................................................................................................................817

11.7.1 组态 AS-i 主站和从站设备 ..........................................................................................818

11.7.1.1 添加 AS-i 主站 CM 1243-2 和 AS-i 从站.......................................................................818

11.7.1.2 组态两个 AS-i 设备之间的逻辑网络连接 .....................................................................819

11.7.1.3 组态 AS-i 主站 CM1243-2 的属性 ...............................................................................819

11.7.1.4 为 AS-i 从站分配 AS-i 地址 .........................................................................................820

11.7.2 在用户程序和 AS-i 从站之间交换数据.........................................................................822

11.7.2.1 STEP 7 基本组态 ........................................................................................................822

11.7.2.2 使用 STEP 7 组态从站 ................................................................................................824

11.7.3 分布式 I/O 指令..........................................................................................................826

11.7.4 使用 AS-i 在线工具.....................................................................................................826

11.8 S7 通信 .....................................................................................................................828

11.8.1 GET 和 PUT（从远程 CPU 读取和写入） .....................................................................828

11.8.2 创建 S7 连接..............................................................................................................832

11.8.3 组态两台设备间的本地/伙伴连接路径.........................................................................833

11.8.4 GET/PUT 连接参数分配 ..............................................................................................833

11.8.4.1 连接参数 ...................................................................................................................834

11.8.4.2 组态 CPU 间的 S7 连接...............................................................................................836

11.9 无法通过 IP 地址访问 CPU 时的做法 ...........................................................................841

11.10 OPC UA 服务器 ..........................................................................................................842

11.10.1 OPC UA 服务器组态 ...................................................................................................842

11.10.1.1 激活 OPC UA 服务器 ..................................................................................................843

11.10.1.2 OPC UA 服务器在运行期间的行为 ..............................................................................843

11.10.1.3 OPC UA 服务器的设置................................................................................................845

11.10.1.4 将 S7-1200 用作 OPC UA 服务器 ................................................................................847

11.10.2 OPC UA 服务器安全 ...................................................................................................848

11.10.2.1 支持的安全策略.........................................................................................................850

11.10.2.2 受信客户端................................................................................................................851

11.10.2.3 用户认证 ...................................................................................................................852

11.10.3 OPC UA 服务器接口 ...................................................................................................854

11.10.3.1 支持的数据类型.........................................................................................................854

11.10.3.2 PLC 表示....................................................................................................................856

11.10.3.3 可下载的服务器接口..................................................................................................858

11.10.4 OPC UA 诊断缓冲区 ...................................................................................................860

11.10.4.1 达到 OPC UA 限值......................................................................................................861

11.10.4.2 OPC UA 远程读取诊断缓冲区 .....................................................................................864

11.10.4.3 OPC UA 安全事件.......................................................................................................864

S7-1200 可编程控制器

18 系统手册, V4.5 05/2021, A5E02486685-AO

11.10.4.4 OPC UA 错误使用.......................................................................................................871

11.10.4.5 OPC UA 的消息汇总 ...................................................................................................872

11.10.5 OPC UA 方法调用.......................................................................................................872

11.10.5.1 关于服务器方法的有用信息 .......................................................................................872

11.10.5.2 使用服务器方法的边界条件 .......................................................................................875

12 Web 服务器 .................................................................................................................................877

12.1 启用 Web 服务器 .......................................................................................................880

12.2 组态 Web 服务器用户 ................................................................................................882

12.3 通过 PC 访问 Web 页面 ..............................................................................................884

12.4 通过移动设备访问 Web 页面......................................................................................885

12.5 通过 CP 模块访问 Web 页面 .......................................................................................886

12.6 下载和安装安全证书..................................................................................................887

12.7 标准 Web 页面...........................................................................................................890

12.7.1 标准 Web 页面的布局 ................................................................................................890

12.7.2 基本页面 ...................................................................................................................891

12.7.3 登录和用户权限.........................................................................................................891

12.7.4 简介 ..........................................................................................................................895

12.7.5 Start..........................................................................................................................896

12.7.6 诊断 ..........................................................................................................................897

12.7.7 Diagnostic Bu󹪜er .......................................................................................................899

12.7.8 模块信息 ...................................................................................................................900

12.7.9 Communication.........................................................................................................904

12.7.10 变量状态 ...................................................................................................................907

12.7.11 监控表.......................................................................................................................909

12.7.12 在线备份 ...................................................................................................................910

12.7.13 数据日志页面 ............................................................................................................913

12.7.14 用户文件 ...................................................................................................................916

12.7.15 数据日志 UserFiles API...............................................................................................920

12.7.16 文件浏览器................................................................................................................920

12.8 用户定义的 Web 页面 ................................................................................................921

12.8.1 创建 HTML 页面.........................................................................................................922

12.8.2 S7-1200 Web 服务器支持的 AWP 命令 .......................................................................924

12.8.2.1 读取变量 ...................................................................................................................925

12.8.2.2 写入变量 ...................................................................................................................926

12.8.2.3 读取特殊变量 ............................................................................................................928

12.8.2.4 写入特殊变量 ............................................................................................................930

12.8.2.5 对变量引用使用别名..................................................................................................931

12.8.2.6 定义枚举类型 ............................................................................................................932

12.8.2.7 通过枚举类型引用 CPU 变量 ......................................................................................933

12.8.2.8 创建片段 ...................................................................................................................934

12.8.2.9 导入片段 ...................................................................................................................935

S7-1200 可编程控制器

系统手册, V4.5 05/2021, A5E02486685-AO 19

12.8.2.10 组合定义 ...................................................................................................................936

12.8.2.11 处理包含特殊字符的变量名称....................................................................................936

12.8.3 组态用户定义 Web 页面的使用 ..................................................................................938

12.8.4 组态入口页................................................................................................................939

12.8.5 针对用户定义 Web 页面编写 WWW 指令 ....................................................................940

12.8.6 将程序块下载到 CPU..................................................................................................941

12.8.7 访问用户定义的 Web 页面 .........................................................................................942

12.8.8 特定于用户定义 Web 页面的限制...............................................................................942

12.8.9 用户定义 Web 页面示例.............................................................................................944

12.8.9.1 用于监控风力发电机的 Web 页面...............................................................................944

12.8.9.2 读取和显示控制器数据 ..............................................................................................946

12.8.9.3 使用枚举类型 ............................................................................................................947

12.8.9.4 将用户输入写入控制器 ..............................................................................................948

12.8.9.5 写入特殊变量 ...........................................................................................................949

12.8.9.6 引用：远程风力发电机监视 Web 页面的 HTML listing................................................949

12.8.9.7 STEP 7 中示例 Web 页面的组态..................................................................................953

12.8.10 创建多语言用户定义 Web 页面 ..................................................................................954

12.8.10.1 创建文件夹结构.........................................................................................................955

12.8.10.2 设置语言切换 ............................................................................................................955

12.8.10.3 组态 STEP 7 以使用多语言页面结构............................................................................957

12.8.11 高级用户定义 Web 页面控制......................................................................................958

12.8.12 Web API.....................................................................................................................962

12.8.12.1 Web API.....................................................................................................................962

12.8.12.2 支持的 Web API 方法..................................................................................................963

12.9 限制 ..........................................................................................................................964

12.9.1 使用 JavaScript ..........................................................................................................965

12.9.2 Internet 选项不允许使用 cookie 时的功能限制 ...........................................................965

12.9.3 变量名称和值的输入规则...........................................................................................966

12.9.4 将 CSV 格式的数据日志导入非 USA/UK 版本的 Microsoft Excel 中 ...............................966

13 通信处理器和 Modbus TCP ..........................................................................................................969

13.1 使用串行通信接口 .....................................................................................................969

13.2 偏置和端接 RS485 网络连接器...................................................................................970

13.3 点对点 (PtP) 通信.......................................................................................................971

13.3.1 PtP，自由口通信 .......................................................................................................972

13.3.2 3964(R) 通信.............................................................................................................974

13.3.3 组态 PtP 自由口通信 ..................................................................................................975

13.3.3.1 管理流控制................................................................................................................977

13.3.3.2 组态传送（发送）参数 ..............................................................................................978

13.3.3.3 组态接收参数 ............................................................................................................979

13.3.4 组态 3964(R) 通信 .....................................................................................................988

13.3.4.1 组态 3964(R) 通信端口 ..............................................................................................988

13.3.4.2 组态 3964(R) 优先级和协议参数 ................................................................................989

13.3.5 点对点指令................................................................................................................991

S7-1200 可编程控制器

20 系统手册, V4.5 05/2021, A5E02486685-AO

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