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S7-Verbindung mit PUT und GET

Zwei Maschinen, die mit eigenen auf Siemens – SPS basierenden Steuerungen ausgestattet sind, sollen miteinander über Profinet kommunizieren und Daten austauschen. Die erste Maschine benennen wir einfach als die Hauptmaschine, die andere als Folgemaschine. Die Steuerung der Hauptmaschine wird von einer S7-1215 CPU geführt. Die Steuerung der Folgemaschine dagegen von einer S7-1214 CPU. Beide Maschinen sind via Profinet miteinander verbunden. In dem Beispiel wird eine S7-Verbindung zwischen den beiden CPUs aufgebaut. Das Lesen und Schreiben der Daten erfolgt dann mit den Anweisungen PUT und GET. Es gilt an dieser Stelle anzumerken, dass diese Methode nur eine von vielen Kommunikationsmöglichkeiten zwischen zwei CPUs darstellt.
Wir legen fest, dass die Steuerung der Hauptmaschine die Verwaltung der Daten übernimmt und in dem Gespann als die aktive Steuerung auftritt. Die Folgemaschine wird in dem Beispiel lediglich die Daten von der Hauptmaschine in Empfang nehmen und für das Lesen weitere Daten der Hauptmaschine zur Verfügung stellen.
Bei der Programmierung kommt in dem Beispiel Step-7 TIA-Portal V16 zum Einsatz. Die Grundkenntnisse der SPS-Programmierung werden hier vorausgesetzt.

FOLGEMASCHINE

Programmierung und Parametrierung Folgemaschine (CPU 1214).
Im Vorfeld muss ein neues Projekt angelegt werden. Anschließend wird in das Projekt eine CPU 1214 eingefügt.

PROFINET-Schnittstelle

Um die Profinet-Schnittstelle zu konfigurieren, geht man zu Gerätesicht des Hardwareeditors und markiert die CPU.

Die notwendigen Einstellungen werden im Inspektorfenster durchgeführt. Hierzu geht man zu dem Register Eigenschaften und wählt den Eintrag „PROFINET-Schnittstelle“ aus.

In dem Fenster werden jetzt IP-Adresse (10.2.96.12), Subnetzmaske (255, 255, 255, 0) und der Name (Folgemaschine) eingetragen. Anschließend wird der Profinet-Schnittstelle ein Subnetz zugeordnet (Mit „Neues Subnetz hinzufügen“ wird ein neues Subnetz angelegt).

Unter dem Eintrag „Schutz & Security“ wird anschließend die Funktion „Zugriff über PUT/GET-Kommunikation durch entfernten Partner erlauben“ aktiviert.

Datenbausteine

In der CPU der Folgemaschine werden jetzt zwei Datenbausteine angelegt. Der erste Datenbaustein wird die Daten enthalten, die von der Hauptmaschine stammen. In dem zweiten Datenbaustein werden Daten zusammengetragen, die für die Hauptmaschine vorgesehen sind. Die Hauptmaschine wird also in den ersten Datenbaustein Daten schreiben, aus dem zweiten lesen.
Ein Datenbaustein wird angelegt, indem man in dem Ordner Programmbausteine die Schaltfläche „Neuen Baustein hinzufügen“ doppelt anklickt.

In dem Beispiel wurden zwei Datenbausteine „Daten_für_Hauptmaschine“ und „Daten_von_Hauptmaschine“ angelegt. Anschließend wird in den Eigenschaften der Datenbausteine bei der Auswahl „Attribute“ die Option „Optimierter Bausteinzugriff“ deaktiviert.

In beiden Datenbausteinen werden anschließend statische Variablen definiert, die später die relevanten Daten enthalten werden. In dem Beispiel legen wird fest, dass jeweils eine Variable von Typ „Word“ geschrieben und gelesen wird.

Programm

Um die Kommunikation zu testen, schreiben wir jetzt ein einfaches Programm. Folgende Aufgabe soll das Gespann aus zwei CPUs erfüllen:
Wird an einer beliebigen Steuerung ein Schalter eingeschaltet, soll die Nachbarsteuerung als Reaktion eine Leuchte einschalten.
Der Schalter in der Folgemaschine ist an dem Eingang E0.0 der CPU angeschlossen. Wenn er betätigt wird, wird in der Word-Variable „Sende_Dat“ das zweite Bit gesetzt. Daraufhin soll die Hauptmaschine ihre Leuchte einschalten.
Erkennt die Folgemaschine, dass Bit Nr.5 in der Variable „Empfang_dat“ gesetzt wurde, muss sie ihre Leuchte einschalten. Die Leuchte ist an dem Ausgang A0.6 angeschlossen.

Damit sind alle Vorkehrungen für eine erfolgreiche Kommunikation mit der Hauptmaschine getroffen. Das Programm und die Hardwarekonfiguration können jetzt in CPU geladen werden. Anschließend wird die CPU gestartet.

HAUPTMASCHINE

Programmierung und Parametrierung Hauptmaschine (CPU 1215).
Im Vorfeld muss ähnlich wie oben beschrieben ein neues Projekt, in das eine CPU 1215 eingefügt wird, angelegt werden.
Genauso wie bei der Folgemaschine muss die CPU der Hauptmaschine mit einer IP-Adresse und einen Namen versehen werden. Die IP-Adresse lautet in dem Beispiel 10.2.96.11. Nachdem der CPU auch ein Subnetz zugeordnet und die Funktion „Zugriff über PUT/GET-Kommunikation durch entfernten Partner erlauben“ aktiviert wurde, ist die Konfiguration der CPU abgeschlossen. Jetzt ist es möglich, auch von extern auf die CPU zuzugreifen und Daten lesen oder schreiben.

In der Gerätekonfiguration / Netzansicht wird jetzt eine weitere CPU eingefügt. In diesem Fall eine „Nicht spezifizierte CPU 1200“.

In „Geräte & Netze“ unter Verbindungen kann die aktuelle S7_Verbindung_1 eingesehen werden.

Datenbausteine

Ähnlich wie bei der Folgemaschine werden auch bei der Hauptmaschine zwei Datenbausteine „Daten_für_Folgemaschine“ und „Daten_von_Folgemaschine“ angelegt und konfiguriert. In beiden Datenbausteinen werden ebenfalls statische Variablen von Typ „Word“ definiert.

In den Baustein „Daten_für_Folgemaschine“ werden Daten reingeschrieben, die später mit der Anweisung PUT zu der Folgemaschine übertragen werden. In den Baustein „Daten_von_Folgemaschine“ werden die von der Folgemaschine mit GET-Anweisung gelesenen Daten abgelegt.

GET

GET Anweisung einfügen und parametrieren.
In dem Programm (Netzwerk 1) wird im nächsten Schritt die Einweisung GET eingefügt.

Der eingefügte Baustein muss anschließend parametriert werden. Dazu klickt man die auf dem Bild mit Pfeil gezeigte Schaltfläche „Konfiguration starten“.

PUT

Anschließend fügen wir in das Programm (Netzwerk 4) die Anweisung PUT, mit der Daten zu der Folgemaschine geschickt werden, ein. Die Parametrierung des Bausteins erfolgt ähnlich wie bei der Anweisung GET.

In Dialogfenster / Netzsicht wird zweite S7-Verbindung angelegt. Diese wird bei Konfiguration der Anweisung PUT zugeordnet. Anschließend kann die PUT-Anweisung parametriert werden.

Programm

Im nächsten Schritt muss auch hier ein kurzes Programm geschrieben werden, um die Funktionalität der Verbindung zu testen. Der Schalter ist bei der Hauptmaschine auf dem Eingang e0.3 angeschlossen, für die Leuchte wurde der Ausgang A0.5 ausgewählt.
Zu den bereits vorhandenen Netzwerken mit der Anweisung GET und PUT werden noch zwei weitere Netzwerke hinzugefügt:

Die Hardwarekonfiguration und das Programm können jetzt hochgeladen werden.

Anmerkung: Die oben skizzierte Kommunikation mit den Anweisungen PUT und GET stellt eine einfache Lösung einer Kommunikation zwischen zwei bzw. mehreren CPUs dar. Die Datenübertragung mit dieser Methode kann bei Bedarf weiter optimiert werden. Dazu kann man bei der Programmierung die Zustandsparameter Done, Error und Status miteinbeziehen. So kann man effektiver den Steuerparameter REQ, der den Datenaustausch bei steigender Flanke aktiviert, ansprechen, die Übertragung der Daten nur zum gewünschten oder erlaubten Zeitpunkt anstoßen und sie auch überwachen. In dem Beispiel wird der Auftrag zum Schreiben oder Lesen der Daten über den Taktmerker M100.5 (10 Hz) aktiviert.

Schaltplan

Schaltplan

Testschaltung

Kurzvideo zur Schaltung

Kurzvideo

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