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产品描述
西门子6ES7322-5HF00-0AB0产品齐全
装入(L)和传送(T)指令可以在存储区之间或存储区与过程输入、输出之间交换数据。L指令将源操作数装入累加器l中，而累加器原有的数据移入累加器2中，累加器2中原有的内容被覆盖。T指令将累加器1中的内容写入目的存储区中，累加器的内容保持不变。L和T指令可对字节(8位)、字(16位)、双字(32位)数据进行操作，当数据长度小于32位时，数据在累加器右对齐(低位对齐)，其余各位填0。基本的装入和传送指令如下：
l L 通用装入指令
l L STW 将状态字寄存器的内容装入到累加器1
l LAR1 AR2将地址寄存器2的内容装入到地址寄存器1
l LAR1 <D>将32位的长整数装入到地址寄存器1
l LAR1 将累加器1的内容装入到地址寄存器1
l LAR2 <D>将32位的长整数装入到地址寄存器2
l LAR2 将累加器1的内容装入到地址寄存器2
l T 通用传输指令
l T STW 将累加器1的内容传输到状态字寄存器
l TAR1 AR2将地址寄存器1的内容传输到地址寄存器2
l TAR1 <D>将地址寄存器1的内容传输到目的单元（32位）
l TAR2 <D>将地址寄存器1的内容传输到目的单元（32位）
l TAR1 将地址寄存器1的内容传输到累加器1
l TAR2 将地址寄存器1的内容传输到累加器2
l CAR 交换地址寄存器的1的内容和地址寄存器2的内容交换
西门子PLC,S7-200系列内存格式与我们常用PC机正好相反，它是高字前，低字后。我们可以将字变量放后两个字节，程序初始化时将前两个字节清零(程序其它方不使用这两个字节)。引言
本实验室主要是由于职业教育的特点出发，针对校内（学生）和校外（在职深造的从业人员）的培训，提供了远程plc技术训练教学实验功能。项目结合赛远通讯模块，实现了远程访问西门子plc的要求。项目还有助于解决工业数据在公共网络上的传输难题。
2 解决方案
搭建的本实验室平台，可以在远程的计算机上进行编程，然后接入到在深圳职业技术学院工业的plc实验室，进行程序的远程上下载，并通过编程软件在线的进行诊断和在线修正，还可以通过摄像头实时观察到plc和机械手的工作效果。
本项目的技术是通过两端的深圳赛远公司远程通讯模块sy-rscm，内置s-bbbb连接协议建立远端和本地plc之间的虚拟局域网vlan通道，在连接plc的实验室这端，并不需要计算机，另外，本实验室系统的特点是，不需要某一端进行ip固定。因为现在处于ipv4的阶段，ip地址资源十分紧缺，ip固定需要代，等升级到了ipv6的时候，固定ip就简单而省成本。
项目中采用了西门子自动化和驱动部门的s7-200和s7-1200小型plc各一套，s7-200选用的是具有两个通讯接口的s7-224xp，其本身没有以太网接口，增加了一个cp243-1的以太网模块，plc控制的是两个气动机械手的演示装置，并且采用了西门子的触摸屏ktp-178。西门子新的小型s7-1200plc直接采用以太网作为编程和通讯口，
3 控制系统构成
实验室的平台搭建，主要由西门子的plc，受控对象，现场的摄像头，远程通讯模块，和远程这端的访问计算机成。
3.1 系统的主要元器件和功能
（1）受控对象：气动机械手，分别采用西门子s7-200和支持工业实时以太网（profinet）的s7-1200plc。通过plc的以太网通讯接口，完成远端计算机机对整个系统的管理和操控，实时数据采集、诊断和上下载编程等操作［1］。
（2）摄像头：分配ip后，通过以太网接口连接到远程通讯模块，对现场进行远程监视；摄像头采用了具有以太网接口的摄像头，其本身还带有无线的wifi功能，在远程通讯模块上加入一个wifi模块，将可以实现无线视频的传输。
（3）远程通讯模块：采用赛远公司sy-rscm300远程通讯模块。该模块具有交换、路由、防火墙、网关和vlan等功能，vlan虚拟网络组网能力的工业等级的通讯模块，可以实现100m工业网络的数据交换传输。sy-rscm300远程通讯模块用以建立可编程控制器、摄像头等设备与远程主机之间的虚拟网络（vlan）通道［2］。
（4）管理计算机：装有bbbbbbs xp操作系统、西门子plc编程软件。
（5）远程的访问计算机需要具有能上网的条件，并且通过远程通讯模块sy-rscm接入到本实验系统。
网络还可由多台管理计算机务器同时对多个远程通讯模块下的可编程控制器等进行访问。同时，在每个远程通讯模块下，可以根据需要，搭建无线以太网网络，实现无法布线区域的无线连接。对于plc，本实验室主要是采用具有强大通讯能力的小型西门子plc，但是不局限于s7-200等系列的小型plc，对于具有以太网或者实时以太网接口的中大型plc一样适用。
由于系统要求在访问的计算机客户端增加远程通讯模块sy-rsc，从性的角度方面来看，硬件的认证和防火墙是具有较高等级的一种措施，十分有必要。但是，从经济角度看，让每个访问者增加一个设备，增加的开支与节省受训者的成本和提高整体的效率相违背。所以，赛远根据这样的客户要求，开发了具有接入的软件平台，只要在远程计算机上安装有sy-rcs远程接入软件，不需要远程通讯模块sy-rscm也可以进行接入。
和传统的远程接入方案比较，赛远的接入方式支持了多种为流行的宽带接入方式，如xdsl、3g等。对于固定的实验室，有线的宽带方式是较好的途径，而对于不便于接线的远端或者实验室端（有些实验室的端口不便于开放到外面，所以也需要重新搭建上网通道），可以采用新的3g技术，
3.2 控制系统训练功能设计
（1）在可以上网的任何地点，在装有编程软件的机子上，可以对plc进行远程的上下载程序，在线诊断；
（2）通过现场摄像头在线视频实时查看plc的运行状态；
（3）实现远程控制，可直接通过编程软件对plc进行的任何参数和程序的改变；
（4）对于实验室的远程实训，开辟了一个全新的实训模式，提高了实训的整体效率。
3.3 项目难点
本项目中，主要的难点在于如何将本端plc的数据传到另外一个固定的远端的设备，通过常规的方式，如果某一端如服务器端固定ip，客户端找固定ip将十分。而两端都是动态变化的ip，则通过一个ip解析服务器进行ip解析，本方案中，ip连接着一个域名，域名解析的工作由赛远专门搭建的域名解析工作站完成，没有使用的ip解析，主要是考虑解析工作的稳定性。
对于其中的plc搭建，采用的是原来的气动机械手里面的控制器，加装了以太网接口模块，调试过程中，需要将ip地址进行统一规划，如在plc端，采用的网关为192.168.0.1，所以，plc的地址，摄像头的地址都要处于该网段。
此外，对于数据的方面，本实验室项目中，通过公共的internet网络，数据都可能存在一些的问题，所以，赛远的网络加密技术，遵循了标准，并加入了具有赛远特色的加密方式，在两端的网络通讯模块中加入了s-bbbb连接密钥，这是一个私钥，128位加密，对于网络的来说，具有稳定、和。
3.4 设计
由于是工业自动化系统的远程通讯，因此数据传送中的是非常重要的，本文采用了以下几种方法进行数据处理［3］：
（1）通过虚拟网络（vlan）过滤和检查数据通讯；
（2）在受保护的自动化单元中进行分段。远程通讯模块具有防火墙功能，用于保护网络节点。一组受保护的设备构成一个受保护的自动化单元，只有来自同一组的通讯模块或它们正在保护的设备才可互相交换数据；
（3）节点的认证（标识），使用认证过程在（加密）通道上互相标识，因此，未经授权的实体无法访问受保护的网段；
（4）对数据通讯进行加密，通过对数据通讯进行加密来确保数据的机密性，为每个通讯模块提供一个包含加密密钥的vlan 证书。
本系统采用的s-bbbb网络传输协议，是数据的重要的一个环节，s-bbbb通过软件的加密形式，对ip报文封装，以实现tcp/ip网络上数据的传送。s-bbbb属于osi模型的三层协议即网络层，相对二层协议，提供了认、加密，包括对控制报文和传输中的数据加密，是一种完整的解决方案［4］。
s-bbbb体系结构综合了密码技术和协议机制，s-bbbb协议的设计目标是在ipv4环境中为网络层提供灵活的服务。其提供的服务包括：访问控制、无连接完整性、数据源鉴别、重传攻击保护、机密性、有限的流量保密等。s-bbbb协议主要内容包括：协议框架－rfc2401；协议：ah协议－rfc2402、esp协议－rfc2406。
4 结束语
本实验室平台自搭建以来，已经开放给了校外学生使用，一直稳定运行，收到了诸多学生以及来校参观者的，而本实验室采用的通讯技术的系统也即将参加十二届产品交易会，届时将通过3g网络，现场演示访问西门子的plc操作。
在实验室的搭建过程中，对于西门子的自动化产品，一直是以稳定著称，而且在通讯方面十分的方便，用户高深的计算机水平，即可完成通讯。搭建过程中，为了建立虚拟通道而专门开发的s-bbbb，是赛远为了增强性而特殊定制的，这个是本系统的难的地方。在工业网络通讯方面，西门子提倡的是一网到底，profinet取代profibus也是，综合来说，欧美的产品通讯能力强过日系的，赛远的通讯接入模块和软件则是西门子的产品的一个有益。现在的设备或者系统安装在用户，作为本实验室所采用的远程技术，也一样可以用于设备或系统的远程在线访问和调试，对于传统的售后服务方式来说，节省时间、人力成本，减少停机时间，提高快速响应能力，预先的投入将发挥出的效益。
西门子PLC常见的通讯方法有RS485通讯，PPI通信，MPI通信，以太网通信，下面就对他们进行一一的介绍。
1、RS485串口通信
三方设备大部分支持，西门子S7PLC可以通过选择自由口通信模式控制串口通信。简单的情况是只用发送指令（XMT）向打印机或者变频器等三方设备发送信息。不管任何情况，都通过S7PLC编写程序实现。当选择了自由口模式，用户可以通过发送指令（XMT）、接收指令（RCV）、发送中断、接收中断来控制通信口的操作。
2、PPI通信
PPI协议是S7-200CPU基本的通信方式，通过原来自身的端口（PORT0或PORT1）就可以实现通信，是S7-200CPU默认的通信方式。PPI是一种主-从协议通信，主-从站在一个令牌环网中。在CPU内用户网络读写指令即可，也就是说网络读写指令是运行在PPI协议上的。因此PPI只在主站侧编写程序就可以了，从站的网络读写指令没有什么意义。
3、MPI通信
MPI通信是一种比较简单的通信方式，MPI网络通信的速率是19.2Kbit/s~12Mbit/s，MPI网络多支持连接32个节点，大通信距离为50M。通信距离远，还可以通过中继器扩展通信距离，但中继器也占用节点。MPI网络节点通常可以挂S7-200、人机介面、编程设备、智能型ET200S及RS485中继器等网络元器件。
西门子PLC与PLC之间的MPI通信一般有3种通信方式：
1）全局数据包通信方式
2）无组态连接通信方式
3）组态连接通信方式
4、PROFIBUS-DP通信
PROFIBUS-DP现场总线是一种开放式现场总线系统，符合欧洲标准和标准。PROFIBUS-DP通信的结构非常精简，传输速度很高且稳定，非常适合PLC与现场分散的I/O设备之间的通信。
5、以太网通信
以太网的思想是使用共享的公共传输通道，这个思想早在1968年来源于厦威尔大学。1972年，Metcalfe和DavidBoggs（两个都是网络）设置了一套网络，这套网络把不同的ALTO计算机连接在一起，同时还连接了EARS激光打印机。这就是世界上个个人计算机局域网，这个网络在1973年5月22日运行。Metcalfe在运行这天写了一段备忘录，备忘录的意思是把该网络改名为以太网（Ethernet），其灵感来自于“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播”这一想法。1979年，DEC、Inbbb和Xerox共同将网络标准化。
1984年，出现了细电缆以太网产品，后来陆续出现了粗电缆、双绞线、CATV同轴电缆、光缆及多种媒体的混合以太网产品。以太网是目前世界上的拓朴标准之一，具有传传播速、网络资源丰富、系统功能强、安装简单和使用维护方便等很多优点。
从西门子PCS7V5.1开始，可以使用调试工具“PCS7PIDTuner”来优化控制器。这个工具可以通过测量方式识别控制对象参数并给出优化参数的设置建议。如果用户需要，可以立刻使用这些参数。
从PCS7V7.1开始，可以优化“PCS7Library”和“PCS7AdvancedProcessLibrary”中的控制器，以及有类似功能的控制器。同样也可以调整步进控制器的马达启动时间。
要求：
西门子PCS7的PID整定器软件安装在工程师站上。在正常PCS7的工程师站安装中就可以安装此工具。
安装相应授权。从PCS7V7.1开始，不再需要额外的PCS7PID整定器授权。
CFC已经编译并下载到PLC中。
ES和PLC之间有在线连接。
对于控制回路需要了解以下几方面：
1.控制对象的过程特性（是否存在积分环节）
2.控制回路状态（手动或者自动）
3.控制器的阶跃工作点
4.控制器类型（比例积分微分，比例积分或者比例控制器）
说明：
以下以连续型的比例积分控制器为例解释如何使用PCS7的PID整定器。
注意：
1.请注意优化过程会干扰实际系统运行。如果影响了实际过程运行，在相应优化步骤中会有提示。用户需要知道可能出现的后果。
2.在优化工作之前，对操作工做合适的人员安排。
3.优化过程中，密切关注过程曲线记录。
序号步骤
1为控制器优化做准备
优化之前，控制器需要切换到“优化”模式。可以在CFC中或者在上位机OS面板上设置。
在CFC中将“OPTI_EN”管脚设为“Enable”，这个管脚默认隐藏。如果在OS面板上，在“bbbbbeter”视图中勾选“EnableOptimiz”选项。
2启动PCS7的PID整定器
选择控制器功能块，在CFC中通过菜单“Edit>OptimizePIDController...”启动此工具。
3设置曲线记录参数
为了使当前显示符合实际，停止曲线记录并点击“Settings...”按钮。
4启动控制器优化
点击"StartControllerOptimization"按钮。
5读取测量值（步骤1到5）
步骤1到3中，需要定义读取测量值的条件。步骤4中读取测量值，监视曲线记录。这时可以取消过程。
1.选择过程特性（是否存在积分环节）
2.选择操作模式（手动/自动），输入实现阶跃的起始点
3.输入新的设定值，实现阶跃
4.读取测量值
5.取消过程
6控制器的行为及结果（步骤6到8）
在步骤6和7中选择控制器行为和类型。步骤8中使用优化控制器参数控制回路。可以通过不同阶跃值和控制器参数来测试。
6.设置控制器行为（适当的扰动/适当的主控动作）
7.参数结果并选择控制器类型（比例积分微分，比例积分或者比例控制器）
8.使用优化参数控制回路
7设置控制器（步骤9）
后一步，决定是否采用老的还是新的设置。点击“Finish”按钮结束参数优化。
9.控制器参数选择（老/新）
8关闭PID整定器
控制器已经采用新的参数设置。通过“Endandsave”按钮关闭PID整定器。控制器被复位到初始的操作状态
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