Siemens S7

Siemens S7-Steuerungen nach Adresse über S7comm oder nach Variablenname über S7CommPlus anbinden - das Feld Zugriff, Rack und Slot, Speicherbereiche, typisierte Adressierung über Byte und Bit, Variablennamen, die HMI-Einstellungen und die nativen Datentypen.

Der Treiber Siemens S7 spricht mit Siemens S7-Steuerungen über S7comm, das klassische Protokoll von Step 7, getragen von ISO-on-TCP. Er verwendet absolute Adressierung, also Speicherbereich, Nummer des Datenbausteins, Byte und Bit, und kommt damit ohne jeden Export von Symbolen aus dem Projektierungsprojekt aus. Legen Sie im Connector ein Gerät unter dem Treiber Siemens S7 an und füllen Sie die Felder unten aus; der Bereich zeigt nur die Felder, die dieses Protokoll verwendet.

Das gilt für den Zugriff Nach Adresse. Jedes Gerät wählt seinen Zugriff: Nach Adresse, wie oben beschrieben, oder Nach Name über S7CommPlus, das Protokoll, das TIA Portal und die HMIs von Siemens verwenden; dabei nennt jedes Tag seine Variable so, wie TIA Portal sie schreibt, und die CPU sagt ihren Typ.

Zugriff

Ein jetzt angelegtes Gerät beginnt mit Nach Name. Ein Gerät, das vor dieser Wahl gespeichert wurde, liest weiter Nach Adresse, wie es immer gelesen hat. Ein Wechsel des Zugriffs behält sowohl die typisierten Adressen der Tags als auch die Namen der Variablen, sodass ein Wechsel zurück alles dort findet, wo es war. Nach Name zeigt die Kopfzeile des Geräts den Endpunkt ohne Rack und Slot, zum Beispiel s7://192.168.0.2?access=name. Eine CPU, die nicht auf den Zugriff nach Name antwortet, sagt das auf der Seite des Geräts (Eine CPU ohne Zugriff nach Name).

Verbindung

Der TCP-Port ist fest auf 102 gesetzt (ISO-on-TCP), es gibt also kein Feld für den Port. Die Kopfzeile des Geräts zeigt den zusammengesetzten Endpunkt, zum Beispiel s7://192.168.0.2:0:1 (Host, Rack, Slot).

Rack und Slot müssen zur Hardware passen: CPUs der Reihen S7-1200 und S7-1500 antworten auf Rack 0, Slot 0 oder 1; eine übliche S7-300-CPU sitzt auf Rack 0, Slot 2; bei S7-400 hängt es vom Aufbau ab. Ein falscher Slot lässt die Verbindung fehlschlagen, statt falsche Daten zu lesen.

Jedes Tag darf sein eigenes Abfrageintervall (ms) setzen; der Wert 0 an einem Tag fällt auf das Intervall des Geräts zurück.

Nach Name lesen

Ein Tag eines Geräts, das nach Name liest, nennt seine Variable im Feld Variablenname der Karte Quelle, so wie TIA Portal sie schreibt: den Datenbaustein und die Variable, einen Punkt vor einem Element, ein Element eines Arrays in eckigen Klammern. Die doppelten Anführungszeichen von TIA Portal dürfen getippt werden ("GanterOpt".Real_) und werden weggelassen.

Es gibt keinen Bereich, keine Nummer des Datenbausteins und kein Byte zu tippen: Die CPU sagt, wo die Variable liegt und welchen Typ sie hat, und der Treiber liest sie als Datentyp des Tags:

Die Suche gibt jedem Tag den Datentyp und die Einheit (ms, ns) seiner Variable. Ein von Hand angelegtes Tag nimmt den Datentyp, den Sie wählen, und der Wert der CPU wird in ihn umgewandelt.

Ein String oder ein WString wird ganz geschrieben, mit der Länge, mit der er im Baustein deklariert ist; der Treiber liest sie vor dem ersten Schreiben aus der Variable: Ein längerer Text wird mit beiden Längen abgelehnt, und nichts wird gesendet, und ein String lehnt ein Zeichen außerhalb von Windows-1252 ab. Eine DTL wird ganz gelesen und geschrieben, als ein Datum mit Uhrzeit; ihre acht Felder werden nie einzeln angeboten, denn ein einzeln geschriebenes Feld nimmt jeden Wert an (Monat 90 eingeschlossen). Ein Wert außerhalb des Bereichs seines Typs (eine Time_Of_Day von 24 h oder mehr, 40000 für ein Int) wird mit dem Bereich abgelehnt, und nichts wird gesendet. Ein Name, den die CPU nicht hat, ist der Fehler des Tags und sagt das; ein einzeln genanntes Feld einer DTL bekommt den Hinweis, die DTL zu nennen.

Die HMI-Einstellungen

TIA Portal führt für jede Variable eines Datenbausteins drei Einstellungen, in den Spalten des Bausteins. Die Station hält sich an sie wie die HMI und der OPC UA-Server von Siemens selbst, was auch immer die CPU durchlässt:

Eine CPU ohne Zugriff nach Name

Eine CPU, die die Verbindung annimmt und nicht auf den Zugriff nach Name antwortet (eine S7-1500 vor Firmware V2.9, eine S7-1200 vor V4.5, ein Projekt, das in einem TIA Portal vor V17 projektiert wurde, oder eine CPU, die nur S7comm spricht), lässt das Gerät offline. Die Seite des Geräts sagt das in einem Hinweis anstelle des Fehlers: was die CPU braucht, wo TIA Portal die Firmware zeigt (die Firmware, mit der die CPU läuft, unter Online & diagnostics, die Version, die das Projekt nennt, in den Eigenschaften der CPU unter General > Catalog information) und die drei Auswege:

1. Die Firmware der CPU aktualisieren, im TIA-Portal-Projekt dieselbe Version für die CPU einstellen und die Hardwarekonfiguration laden. Die Firmware allein zu aktualisieren reicht nicht.
2. Den Zugriff auf Nach Adresse stellen, mit freigegebenem PUT/GET und Datenbausteinen ohne optimierten Zugriff (Die CPU vorbereiten).
3. Die CPU über ihren eigenen OPC UA-Server (eine S7-1500 oder eine S7-1200 ab Firmware V4.4) mit dem Treiber OPC UA lesen.

Jedes Tag des Geräts trägt denselben Hinweis auf seiner eigenen Seite, und der Hinweis verschwindet von selbst, sobald die CPU nach Name antwortet. Das Journal und der Agent lesen dieselben Schritte im Fehler des Geräts.

Die CPU vorbereiten

Dieser Abschnitt gilt für den Zugriff nach Adresse; ein Gerät, das nach Name liest, braucht keine dieser Einstellungen.

Eine S7-1200 oder S7-1500 bedient die absolute Adressierung von S7comm nur mit zwei eigenen Einstellungen, beide in TIA Portal vorgenommen und in die CPU geladen. Eine S7-300 oder S7-400 braucht keine von beiden.

Eine Änderung von Optimized block access initialisiert den Datenbaustein beim Download neu: Seine Variablen kehren zu ihren Startwerten zurück. Der Merkerbereich (M), die Eingänge (I) und die Ausgänge (Q) sind immer adressierbar und brauchen keine Änderung. Ein Datenbaustein, der optimiert bleiben muss, lässt sich anders lesen: Das Programm der Steuerung kopiert die Werte, die die Station liest, in einen Datenbaustein ohne optimierten Zugriff oder in den Merkerbereich, und die Tags zeigen dorthin; oder die Station liest die Steuerung über ihren eigenen OPC UA-Server (S7-1500; S7-1200 ab Firmware 4.4) mit dem Treiber OPC UA.

Lehnt die CPU wegen einer der beiden Einstellungen ab, sagt die Seite des Geräts, welche es ist, mit diesen Schritten, in einem Hinweis, der von selbst verschwindet, sobald die CPU annimmt. Für einen Datenbaustein nennt er den Baustein und die Tags, die er stumm schaltet. Das Journal und der Agent lesen dieselben Schritte. Ein Datenbaustein, den die CPU nicht hat, und eine Adresse hinter dem Ende eines Datenbausteins werden an dem Tag, das sie nennt, als das gesagt, was sie sind.

Adressierung

Dieser Abschnitt und die zwei folgenden (Datentypen, Schreiben) gelten für den Zugriff nach Adresse; der Zugriff nach Name steht unter Nach Name lesen.

Ein S7-Tag wird über typisierte Felder adressiert, nicht über eine Freitextzeichenkette. Der Bereich zeigt sie auf der Karte Quelle des Tags:

Die Bereiche entsprechen der üblichen Siemens-Schreibweise: Merker ist der Merkerbereich (M), ProcessInput das Prozessabbild der Eingänge (I/E), ProcessOutput das Prozessabbild der Ausgänge (Q/A), und Timer/Counter sind die Bereiche der Zeitglieder und Zähler der CPUs der Reihen S7-300 und S7-400. Zeitglieder und Zähler werden über ihre Nummer adressiert, nicht über ein Byte: Timer mit der Nummer 5 liest T5, und Counter mit der Nummer 3 liest C3. Klassische absolute Adressen übersetzt:

Ein Tag vom Typ Boolean liest und schreibt auf dem Bus genau ein Bit; es schreibt nie das umgebende Byte neu. Jeder andere Typ wird ab dem Startbyte byteweise adressiert, mit genau der Breite seines Datentyps. Die Zeile Quelladresse (Bus) auf der Karte Quelle, die nur gelesen wird, zeigt die zusammengesetzte Adresse, während Sie tippen.

Datentypen

Der Datentyp des Tags entscheidet über den nativen S7-Typ auf dem Bus. Alle dreizehn nativen Breiten von S7 stehen zur Verfügung:

Werte aus mehreren Bytes verwenden automatisch die native Byte-Reihenfolge von S7 (Big-Endian); eine Wahl der Byte-Reihenfolge gibt es nicht, weil keine nötig ist.

Ein Tag vom Typ String liest die übliche Anordnung eines S7-STRING: ein Byte mit dem erklärten Maximum, ein Byte mit der aktuellen Länge, dann die Zeichen, je ein Byte in Windows-1252, der Codepage, in der TIA Portal und Siemens-HMIs einen STRING anzeigen. Was die Station schreibt, zeigen TIA Portal und das HMI genau so an ("Peça 12" bleibt "Peça 12"), und die Station liest es unverändert zurück. Maximale Länge zählt Zeichen und muss zur Erklärung des STRING im Baustein passen (leer bedeutet das S7-Maximum von 254); der Treiber überträgt je Lesevorgang die maximale Länge + 2 Bytes. Ein Tag vom Typ DateTime bildet auf die Struktur DTL der Familie S7-1200/1500 ab (Jahr bis Nanosekunden); das ältere, 8 Bytes große DATE_AND_TIME wird nicht angeboten.

Ein Tag vom Typ String, dessen Texttyp in der SPS WSTRING ist, liest stattdessen das S7-WSTRING-Layout: ein Wort mit dem erklärten Maximum, ein Wort mit der aktuellen Länge, dann die Zeichen, je zwei Bytes in UTF-16, und fasst damit jede Schrift ("中" wird als "中" geschrieben und zurückgelesen). Die Höchstlänge zählt weiter Zeichen, von 1 bis 16382, und muss zur WString-Erklärung im Baustein passen (leer bedeutet 254, die Länge, die TIA Portal einem WString ohne Längenangabe gibt); der Treiber überträgt pro Lesevorgang maximale Länge × 2 + 4 Bytes. S7comm kann den Typ nicht aus der CPU lesen, deshalb muss er zur Variable passen: Ein Tag, das gegenüber einer WString-Variable auf STRING bleibt, liest und schreibt das falsche Layout. Jedes Tag, das vor diesem Feld gespeichert wurde, ist ein STRING.

Schreiben

Tags, deren Zugriff Lesen und schreiben oder Nur schreiben ist, lassen sich schreiben. Schreibvorgänge adressieren denselben Bereich, dasselbe Byte und dasselbe Bit wie Lesevorgänge: Ein Schreibvorgang auf Boolean setzt sein einzelnes Bit, alles andere schreibt genau die Bytes des Typs. Ein neues Tag beginnt als Nur lesen.

Ein Schreibvorgang auf String, der mehr Bytes braucht als die Höchstlänge, wird abgelehnt und nichts wird gesendet; der Text wird nie auf die Größe gekürzt. Das Journal und der Agent lesen zum Beispiel: "The DB1 byte 44 write was not sent: the text takes 21 bytes, and the STRING holds 20." Ein Text, der genau so lang ist wie die Höchstlänge, wird vollständig geschrieben.

Ein Schreibvorgang auf String mit einem Zeichen außerhalb von Windows-1252 (etwa einem chinesischen Schriftzeichen) wird ebenso abgelehnt und nie mit einem Fragezeichen an dessen Stelle geschrieben. Das Journal und der Agent lesen zum Beispiel: "The DB1 byte 44 write was not sent: the STRING holds Windows-1252 characters only, and '中' (U+4E2D) is not one of them; it fits once the tag's text type in the PLC and the PLC variable are both WSTRING." Der Bereich des Tags nennt denselben Grund in der Sprache der Station.

Um einen solchen Text zu schreiben, erklären Sie die Variable im Baustein als WString und stellen den Texttyp in der SPS des Tags auf WSTRING. Ein WSTRING zählt zwei Bytes pro Zeichen, ein Text über seiner Höchstlänge wird also ebenso abgelehnt, ohne dass etwas gesendet wird: "The DB1 byte 94 write was not sent: the text takes 42 bytes, and the WSTRING holds 40 (20 characters of two bytes)."

Gerätesuche

Eine CPU, die nach Name gelesen wird, listet ihre Variablen; S7comm listet keine, und kein Rundruf findet eine CPU. Auf der Seite des Treibers nennt Zu durchsuchende CPU in der Karte Suchbereich die CPU: ein Siemens-Gerät des Treibers, das seine CPU nach Name liest, durchsucht an der Hostadresse dieses Geräts und mit seinem Passwort angemeldet (so listet eine mit einem Passwort geschützte CPU ihre Variablen), oder Eine hier eingegebene Adresse, mit der Adresse der CPU in Adresse der CPU.

Geräte suchen bietet die CPU als ein Gerät mit ihren Variablen als Tags an: die, die die CPU als von der HMI erreichbar und sichtbar markiert, alle angehakt, mit dem Typ, den die CPU sagt, und Nur lesen, wo die CPU sie als von der HMI nicht schreibbar markiert. Die Liste ist ein Baum nach dem Pfad jedes Namens: der Datenbaustein, dann jede Struktur oder UDT-Instanz und jedes Array, dann die Variablen, jede nach dem kürzesten Ende ihres Namens benannt, das keine andere Variable teilt (Real_, Valor, Vetor[0]). Der Haken eines Zweigs hakt alles darunter an oder ab, und der Zweig sagt, wie viele seiner Variablen angehakt sind; eine DTL ist eine einzige Variable. Gerät hinzufügen legt ein Gerät an, das nach Name liest, mit den angehakten Tags.

Eine CPU, die ein Siemens-Gerät dieser Station schon nach Name liest, ist dieses Gerät, wie auch immer der Suchlauf sie benannt hat: Der Suchlauf meldet sich mit dem Passwort dieses Geräts an, und Tags hinzufügen fügt die Variablen hinzu, für die es noch kein Tag hat. Auf der Seite eines Geräts, das nach Name liest, macht Tags suchen in der Karte Tags dasselbe nur für dieses Gerät, mit demselben Baum (siehe Gerätesuche). Ein Gerät, das nach Adresse liest, bietet kein Tags suchen: Legen Sie seine Tags von Hand an.

Gut zu wissen

• Die Bereiche Timer und Counter gibt es nur auf CPUs der Reihen S7-300 und S7-400. Eine S7-1200 hat diese Bereiche nicht, und eine S7-1500 lehnt sie über S7comm mit „Address out of range“ ab, auch wenn PUT/GET erlaubt ist; kopieren Sie dort den Wert des Zeitglieds oder Zählers im Steuerungsprogramm in einen Datenbaustein oder in den Merkerbereich und lesen Sie ihn von dort. Wo es die Bereiche gibt, werden sie über die Nummer adressiert, nicht über einen Byte-Versatz: Das Feld fragt nach dem Zeitglied oder dem Zähler selbst (T0, T1, T2 sowie C0, C1, C2). Jeder Wert ist ein 16-Bit-Wort, paaren Sie ihn also mit Int16; ein breiterer oder schmalerer Datentyp wird abgelehnt, mit dem Tag benannt im Journal, und die übrigen Tags des Geräts lesen weiter.
• Eine nicht erreichbare Steuerung kostet beim Start nichts: Das Gerät versucht es im Hintergrund weiter, und seine Tags lesen schlechte Qualität, bis die Verbindung steht.
• Ein Kabel, das gezogen wird, nachdem das Gerät online ist, fällt beim nächsten Lesevorgang auf: Das Gerät geht offline, seine Tags werden von schlechter Qualität, und es verbindet sich von selbst wieder, sobald das Netz zurück ist. Eine Adresse, die die CPU ablehnt, tut das nicht, ein einziges vertipptes Tag reißt also nie den Rest des Geräts mit. Das Tag, dessen Lesen die Verbindung weg fand, sagt in der Sprache der Station, dass die Verbindung zum Gerät abgebrochen ist, und die Seite Ereignisse behält die Worte von Sharp7.