Siemens S7

Conecte CLPs Siemens S7 por endereço, pelo S7comm, ou por nome da variável, pelo S7CommPlus: o campo Acesso, rack e slot, áreas de memória, endereçamento tipado por byte e bit, nomes de variáveis, as definições de HMI e os tipos de dado nativos.

O driver Siemens S7 conversa com CLPs Siemens S7 por S7comm, o protocolo clássico do Step 7 transportado sobre ISO-on-TCP. Ele usa endereçamento absoluto (área de memória, número do bloco de dados, byte e bit), então funciona sem nenhuma exportação de símbolos do projeto de engenharia. Adicione um dispositivo sob o driver Siemens S7 no Connector e preencha os campos abaixo; o painel mostra só os campos que este protocolo usa.

Isso vale para o acesso Por endereço. Cada dispositivo escolhe o seu Acesso: Por endereço, como descrito acima, ou Por nome, pelo S7CommPlus, o protocolo que o TIA Portal e as HMIs da Siemens usam, em que cada tag indica a sua variável como o TIA Portal a escreve e a CPU diz o tipo dela.

Acesso

Um dispositivo criado agora nasce Por nome. Um dispositivo salvo antes de a escolha existir continua lendo Por endereço, como sempre leu. Trocar o acesso mantém tanto os endereços tipados das tags quanto os nomes das variáveis, então voltar encontra tudo onde estava. Por nome, o cabeçalho do dispositivo mostra o endpoint sem rack e slot, por exemplo s7://192.168.0.2?access=name. Uma CPU que não responde ao acesso por nome diz isso na página do dispositivo (Uma CPU sem o acesso por nome).

Conexão

A porta TCP é fixa em 102 (ISO-on-TCP), então não há campo de porta. O cabeçalho do dispositivo mostra o endpoint montado, por exemplo s7://192.168.0.2:0:1 (host, rack, slot).

Rack e slot precisam bater com o hardware: CPUs S7-1200 e S7-1500 respondem no rack 0, slot 0 ou 1; uma CPU S7-300 típica fica no rack 0, slot 2; os racks do S7-400 variam com o layout. Um slot errado faz a conexão falhar, em vez de ler dados errados.

Cada tag pode definir o próprio Intervalo de leitura (ms); um valor 0 na tag recai no intervalo do dispositivo.

Ler por nome

Uma tag de um dispositivo lido por nome indica a sua variável na caixa Nome da variável do cartão Origem, como o TIA Portal a escreve: o bloco de dados e a variável, um ponto antes de um membro, um elemento de vetor entre colchetes. As aspas duplas do TIA Portal podem ser digitadas ("GanterOpt".Real_) e são descartadas.

Não há área, número de bloco de dados nem byte a digitar: a CPU diz onde a variável está e o tipo dela, e o driver a lê no tipo de dado da tag:

O Descobrir dá a cada tag o tipo de dado e a unidade (ms, ns) da variável dela. Uma tag digitada à mão fica com o tipo de dado que você escolher, e o valor da CPU é convertido para ele.

Uma String ou uma WString é escrita inteira, com o tamanho com que está declarada no bloco, que o driver lê da variável antes da primeira escrita: um texto mais longo é recusado com os dois tamanhos e nada é enviado, e uma String recusa um caractere fora do Windows-1252. Um DTL é lido e escrito inteiro, como uma data e hora; os oito campos dele nunca são oferecidos sozinhos, porque um campo escrito sozinho aceita qualquer valor (mês 90 inclusive). Um valor fora da faixa do tipo (um Time_Of_Day de 24 h ou mais, 40000 num Int) é recusado com a faixa, e nada é enviado. Um nome que a CPU não tem é o erro da tag, dizendo isso; um campo de um DTL indicado sozinho é orientado a indicar o DTL.

As definições de HMI

O TIA Portal guarda três definições para cada variável de um bloco de dados, nas colunas do bloco. A estação as respeita como a HMI e o servidor OPC UA da própria Siemens, seja o que for que a CPU deixe passar:

Uma CPU sem o acesso por nome

Uma CPU que aceita a conexão e não responde ao acesso por nome (um S7-1500 antes do firmware V2.9, um S7-1200 antes do V4.5, um projeto configurado num TIA Portal anterior ao V17, ou uma CPU que só fala S7comm) deixa o dispositivo offline. A página do dispositivo diz isso num aviso no lugar do erro: o que a CPU precisa, onde o TIA Portal mostra o firmware (o firmware que a CPU roda em Online & diagnostics, a versão que o projeto indica nas propriedades da CPU em General > Catalog information) e as três saídas:

1. Atualizar o firmware da CPU, colocar a mesma versão na CPU do projeto do TIA Portal e fazer o download da configuração de hardware. Atualizar só o firmware não basta.
2. Mudar o Acesso para Por endereço, com o PUT/GET liberado e blocos de dados sem acesso otimizado (Preparar a CPU).
3. Ler a CPU pelo servidor OPC UA dela mesma (um S7-1500, ou um S7-1200 a partir do firmware V4.4) com o driver OPC UA.

Cada tag do dispositivo traz o mesmo aviso na própria página, e o aviso some sozinho assim que a CPU responde por nome. O diário e o agente leem os mesmos passos no erro do dispositivo.

Preparar a CPU

Esta seção vale para o acesso por endereço; um dispositivo lido por nome não precisa de nenhuma destas definições.

Um S7-1200 ou S7-1500 só atende o endereçamento absoluto do S7comm com duas definições dele mesmo, as duas feitas no TIA Portal e baixadas para a CPU. Um S7-300 ou S7-400 não precisa de nenhuma.

Mudar Optimized block access reinicializa o bloco de dados no download: as variáveis voltam aos valores iniciais. A memória de marcadores (M), as entradas (I) e as saídas (Q) sempre são endereçáveis e não precisam de mudança. Um bloco de dados que precisa continuar otimizado pode ser lido de outro jeito: o programa do CLP copia os valores que a estação lê para um bloco de dados sem acesso otimizado, ou para a memória de marcadores, e as tags apontam para lá; ou a estação lê o CLP pelo servidor OPC UA dele mesmo (S7-1500; S7-1200 a partir do firmware 4.4) com o driver OPC UA.

Quando a CPU recusa por causa de uma das duas definições, a página do dispositivo diz qual, com estes passos, num aviso que some sozinho assim que a CPU aceita. Para um bloco de dados, ele nomeia o bloco e as tags que ficam sem leitura. O diário e o agente leem os mesmos passos. Um bloco de dados que a CPU não tem, e um endereço além do fim de um bloco de dados, são ditos como o que são na tag que os nomeia.

Endereçamento

Esta seção e as duas seguintes (tipos de dado, escritas) valem para o acesso por endereço; o acesso por nome está em Ler por nome.

Uma tag S7 é endereçada por campos tipados, não por uma cadeia de texto livre. O painel os mostra no cartão Origem da tag:

As áreas correspondem à notação Siemens de sempre: Merker é a memória de marcadores (M), ProcessInput são as entradas da imagem de processo (I/E), ProcessOutput são as saídas da imagem de processo (Q/A), e Timer/Counter são as áreas de timer e contador das CPUs S7-300 e S7-400. Timers e contadores são endereçados por número, não por byte: Timer com o número 5 lê T5, e Counter com o número 3 lê C3. Traduzindo endereços absolutos clássicos:

Uma tag booleana lê e escreve exatamente um bit no barramento; ela nunca reescreve o byte ao redor. Todo outro tipo é endereçado por byte, no byte inicial, com a largura exata do seu tipo de dado. A linha somente leitura Endereço de origem (barramento) do cartão Origem mostra o endereço montado enquanto você edita.

Tipos de dado

O Tipo de dado da tag decide o tipo nativo do S7 no barramento. As treze larguras nativas do S7 estão disponíveis:

Valores de vários bytes usam automaticamente a ordem big-endian nativa do S7; não existe opção de ordem de bytes porque nenhuma é necessária.

Uma tag String lê o layout STRING padrão do S7: um byte com o máximo declarado, um byte com o comprimento atual e então os caracteres, um byte cada um em Windows-1252, a página de código em que o TIA Portal e as IHMs Siemens mostram um STRING. O que a estação escreve é o que o TIA Portal e a IHM mostram ("Peça 12" continua "Peça 12"), e a estação lê de volta igual. O Comprimento máximo conta caracteres e precisa bater com a declaração do STRING no bloco (em branco significa o máximo do S7, de 254); o driver transfere comprimento máximo + 2 bytes por leitura. Uma tag DateTime corresponde à estrutura DTL da família S7-1200/1500 (do ano até os nanossegundos); o DATE_AND_TIME antigo, de 8 bytes, não é oferecido.

Uma tag String cujo Tipo do texto no CLP é WSTRING lê no lugar dele o layout WSTRING do S7: uma palavra com o máximo declarado, uma palavra com o comprimento atual e então os caracteres, dois bytes cada um em UTF-16, então comporta qualquer escrita ("中" é escrito e lido de volta como "中"). O Comprimento máximo continua contando caracteres, de 1 a 16382, e precisa bater com a declaração WString no bloco (em branco significa 254, o comprimento que o TIA Portal dá a um WString declarado sem nenhum); o driver transfere comprimento máximo × 2 + 4 bytes por leitura. O S7comm não lê o tipo na CPU, então ele precisa bater com a variável: uma tag deixada em STRING diante de uma variável WString lê e escreve no layout errado. Toda tag salva antes de o campo existir é STRING.

Escritas

Tags cujo Acesso é Leitura e escrita ou Somente escrita podem ser escritas. As escritas endereçam a mesma área, o mesmo byte e o mesmo bit das leituras: uma escrita booleana liga o bit dela sozinho, e todo o resto escreve os bytes exatos do tipo. Uma tag nova nasce como Somente leitura.

Uma escrita String que ocupa mais bytes que o Comprimento máximo é recusada e nada é enviado, nunca cortada no tamanho: o diário e o agente leem, por exemplo, "The DB1 byte 44 write was not sent: the text takes 21 bytes, and the STRING holds 20." Um texto com exatamente o Comprimento máximo é escrito inteiro.

Uma escrita String com um caractere fora do Windows-1252 (um caractere chinês, por exemplo) é recusada do mesmo jeito, nunca escrita com um ponto de interrogação no lugar dele: o diário e o agente leem, por exemplo, "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." O painel da tag diz o mesmo motivo no idioma da estação.

Para escrever um texto assim, declare a variável como WString no bloco e escolha WSTRING no Tipo do texto no CLP da tag. Um WSTRING conta dois bytes por caractere, então um texto mais longo que o Comprimento máximo dele é recusado do mesmo jeito, sem nada enviado: "The DB1 byte 94 write was not sent: the text takes 42 bytes, and the WSTRING holds 40 (20 characters of two bytes)."

Descoberta

Uma CPU lida por nome lista as suas variáveis; o S7comm não lista nenhuma, e nenhuma difusão encontra uma CPU. Na página do driver, CPU a varrer no cartão Escopo da varredura diz qual CPU: um dispositivo Siemens do driver que lê a sua CPU por nome, varrido no host desse dispositivo e entrando com a senha dele (o jeito de uma CPU protegida por senha listar as suas variáveis), ou Um endereço digitado aqui, com o endereço da CPU em Endereço da CPU.

Descobrir oferece a CPU como um dispositivo com as variáveis como tags: as que a CPU marca como acessíveis e visíveis pela HMI, todas marcadas, com o tipo que a CPU diz, e Somente leitura onde a CPU as marca como não graváveis pela HMI. A lista é uma árvore pelo caminho de cada nome: o bloco de dados, depois cada struct ou instância de UDT e cada array, depois as variáveis, cada uma nomeada pelo menor final do nome que nenhuma outra variável divide (Real_, Valor, Vetor[0]). Marcar um ramo marca ou desmarca tudo o que está abaixo dele, e o ramo diz quantas das suas variáveis estão marcadas; um DTL é uma variável só. Acrescentar dispositivo cria um dispositivo lido por nome com as tags marcadas.

Uma CPU que um dispositivo Siemens desta estação já lê por nome é esse dispositivo, como quer que a varredura a tenha nomeado: a varredura entra com a senha desse dispositivo, e Acrescentar tags acrescenta as variáveis para as quais ele ainda não tem tag. Na página de um dispositivo lido por nome, o Descobrir tags do cartão Tags faz o mesmo só para ele, com a mesma árvore (veja Descoberta). Um dispositivo lido por endereço não oferece Descobrir tags: acrescente as tags à mão.

Bom saber

• As áreas Timer e Counter só existem nas CPUs S7-300 e S7-400. O S7-1200 não tem essas áreas, e o S7-1500 as recusa pelo S7comm com "Address out of range" mesmo com o PUT/GET permitido; nesse caso, copie o valor do timer ou do contador para um bloco de dados ou para a memória de marcadores no programa do CLP e leia de lá. Onde as áreas existem, elas são endereçadas por número, não por deslocamento de byte: a caixa pede o próprio timer ou contador (T0, T1, T2 e C0, C1, C2). Cada valor é uma palavra de 16 bits, então combine-o com Int16; um tipo de dado mais largo ou mais estreito é recusado, com a tag nomeada no diário, e as outras tags do dispositivo seguem lendo.
• Um CLP inalcançável não custa nada na inicialização: o dispositivo segue tentando em segundo plano e as tags dele leem qualidade ruim até a conexão acontecer.
• Um cabo puxado depois de o dispositivo estar online é percebido na próxima leitura: o dispositivo fica offline, as tags dele viram qualidade ruim, e ele reconecta sozinho assim que a rede volta. Um endereço que a CPU recusa não faz isso, então uma tag digitada errada nunca derruba o resto do dispositivo junto. A tag cuja leitura encontrou o enlace caído diz que a conexão com o dispositivo foi perdida, na língua da estação, e a página Eventos guarda as palavras do Sharp7.