通过调用S7通讯提供的SAPI-S7应用程序接口实现PC机与SPLC基于工业以太网的数据通讯

NET工业以太网是用于大型集散控制系统的高速网络系统,最高通信速率可达100Mbps,通讯距离为1.5Km（同轴电缆）或4.5Km（光纤）网络可连接多于1000个节点。它是基于IEEE802.3的工业标准总线系统,采用CSMA介质访问控制协议。节点之间通过连接方式进行数据传输,由主动站建立连接,被动站加以确认。PG/PC和PLC之间可建立无穷多个连接,而每个PLC最多可建立16个PLC－PLC连接。每一个连接最多一次可发送240个字节;传送的数据为:I/O地址,中间寄存器和DB数据块。可按位、字节、字、双字等方式读写。

工业以太网由独立的网段组成,每个网段最多500m,最多可连接100个站点,网段之间用中继器连接。两站之间最多接两个中继器,构成1000米得远程中继站。每个数据终端设备DTE通过耦合器连接到网上,DTE可以是工作站PC和编程器PG,S7、S5、M7等系列得PLC设备,以及其他支持ISO传输的非西门子系统。网络通讯接口设备为自带CPU的CP（通讯处理器）模块,在它的固件中固化了ISO参考模型的1到7层协议。CP完成所有的通讯任务,可大大减轻DTE的CPU负担。S7-300一般采用CP343-1板,S7-400一般采用CP443-1板。PC/PG上一般装有网卡CP1613,也可以用CP1413、CP1511、CP1411。 

PLC之间得最佳化通讯协议,它也允许用户通过S7协议连接PC和工作站。每个作业的用户的最大用户数据量可到64K（中等到大型的数据量）。可以被MPI、PROFIBUS和工业以太网所支持,是西门子公司开发的基于应用层的一个协议。S7通讯提供了简明、强有力的通讯服务和与网络无关的用户接口,用于工业以太网、PROFIBUS和MPI。需要安装SIMATIC

S7通信协议不公开,管理计算机和调试计算机上第三方软件编制的程序如何实现PC机与西门子S7 300/400 PLC之间的信息通讯是个棘手的问题。为了允许PC机和工作站上的应用程序与西门子S7系列产品进行S7通讯,西门子公司提供了一个SAPI-S7应用程序接口,通过它可以灵活而方便地跟西门子S7系列产品进行通信。安装SIMATIC Ner软件后,会在系统system32目录下生成一个s732.dll文件,该动态链接库提供了大量基于WindowsNT、Window95/98、Windows3.11和MS-DOS的函数,这样就使得用户解决PLC和PC机的数据交换和数据处理问题变为可能。通信编程包括两个部分：（1）CP连接组态（2）PLC与上位机通信编程。 

可采用step7软件或step7软件中用于工业以太网的NCMS7软件对CP进行网络组态。通讯处理器CP可连接PC,PC/PG上一般装网卡CP1613。在Windows控制面板下的“set PC/PG”下安装所用网卡驱动程序,并设协议、站号、波特率、是否为主站,完成对VFDs（Virtual Field Device）和S7

8、 PLC和上位机的通讯编程

S7-300/400PLC有以下各类资源：①输入点I：接收外部开关量信号 ②输出点Q：输出给外部的开关量信号 ③内部辅助点M：存放所需中间结果 ④时间继电器T ⑤计数器 ⑥数据块DB：存放程序数据的存储区域 ⑦外设输入PI：主要接收模拟量输入信号经A/D转换⑧外设输出PQ：给出模拟两输出值[5]。要读/写这些资源,首先要建立PLC和PC机的连接。 

（1） 初始化与PLC的连接

SAPI-S7应用程序接口提供的管理服务模块（Administrative Services）提供了一些可供读出配置信息和登录/退出通讯系统的函数,下面作一些简要介绍：

? s7_get_device() ：通过此函数,用户程序可以查询所有已安装的CP的CP名。

? s7_get_vfd（） ：通过此函数,用户程序可以查询任一指定CP的所有已配置的VFD。

? s7_init（）：通过此函数,用户程序可登录通讯系统。

? s7_shut()：通过此函数,用户程序可退出通讯系统。

一个应用程序可以登录一个或多个CP的若干个VFD,只有当应用程序登录CP及其所选的VFD,在配置期间指定给该VFD的所有连接才是有效的。

（2）读/写PLC内部资源

初始化与PLC的连接成功后,就可以对PLC进行读写操作。对PLC存储区即数据块DB的读写是实现监控的最基本操作。SAPI-S7应用程序接口提供的变量服务模块（Variable Services）提供了一些读写函数,由于篇幅有限,现选一些经常用到的函数作一些简单介绍。

? s7_cycl_read()：此函数通知服务方准备对单存储单元循环读一个变量。

? s7_multiple_read_req()：此函数通知服务方准备对多存储单元读一个或多个变量。

? s7_multiple_write_req()：此函数通知服务方准备对多存储单元写一个或多个变量。

需要特别注意的是：S7 300/400PLC遵循“高地址、低字节”的规律,这与某些习惯用法不同。例如在C++Builder6中,变量类型为word的变量,它的数据存放顺序是“低地址,低字节”的规律。因此在对所读取的数据进行操作或给PLC数据块中写数据字时要进行相应的处理。

为解决上位机不能因前台的信息处理而中断后台的监听等问题,可采用多线程编程技术,将对PLC内部资源的读/写功能模块交给一个后台线程来完成。多线程编程技术能提高CPU利用率,加快信息处理,提高系统的实时性,在由多台计算机组成的分布式实时控制系统中应用多线程技术是完全必要的。 

（3） 后台读/写线程模块部分代码

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