描述
这个条目讲解了在 STEP 7 V5.5 的软件中，如何在用户程序中读取 S7-300 CPU 的 IP 地址。 为了这个目的，可以在用户程序中调用系统功能块 SFC51 "RDSYSST" 。 通过使用系统功能块 SFC51“RDSYSST” 可以读出系统状态列表的部分列表或部分列表摘要 (SSL 或 德语简称 SZL)。通过SSLID和索引，对于某些部分列表或部分列表摘录，必须指定对象类型或对象编号。使用SSL ID = 37(十六进制)和索引= 0(十六进制)的地址读取 S7-300 CPU 的 IP 地址。

这个例子是在功能块 FB1 中调用系统功能块 SFC51 "RDSYSST" 。 在 OB1 中调用 FB1。

图 01

系统功能块 SFC51 "RDSYSST" 的输入输出定义
表 01 列举出系统功能块 SFC51 "RDSYSST" 的输入定义。
 

参数	数据类型	描述
REQ	BOOLEAN	REQ=1: 上升沿有效
SZL_ID	WORD	部分列表摘录的 SSL_ID  SSL_ID=w#16#37: 读取 S7-300 CPU 的IP地址
INDEX	WORD	部分列表对象的类型或者数目 INDEX=w#16#0: 读取 S7-300 CPU 的IP地址

表 01 

表 02 列举出系统功能块 SFC51 "RDSYSST" 的输出定义。

参数	数据类型	描述
RET_VAL	INT	如果在指令进程中出现一个错误，RET_VAL将给出错误代码
BUSY	BOOLEAN	TRUE: 读取进程尚未完成
SZL_HEADER	STRUCT	The SZL_HEADER 是一个数据结构。这个结构被描述为 "SZL_HEADER structure"。
DR	ANY	读取SSL的部分列表或部分列表摘录的目标区域。

表 02 

SZL_HEADER 结构
SZL_HEADER 的输出被定义为如下结构：

SZL_HEADER:    STRUCT
        LENTHDR:    WORD
        N_DR:            WORD
END_STRUCT

LENTHDR 定义为 SZL 列表的数据记录部分或者摘录部分的长度。

• 如果仅读取 SZL 部分列表的头部信息，N_DR 指的是相关联数据记录的数量。
• 否则，N_DR 指的是转移到目标区域的数据记录的数量。

用于读取 SSL 部分列表或摘录部分的目标区域
在这个例子中，读取 SSL 部分列表被保存在数据块 DB100 "SYS_DATA" 起始地址 0 开始。S7-300 CPU 的 IP 地址占了 4 个字节，存储在 DB100 "SYS_DATA"地址 2 开始的地址中，十六进制存储格式。

图 02

当读出了 CPU的 IP 地址，可以在用户程序中使用它。在这个例子中，IP 地址以十进制值存储在 FB1 的背景数据块DB1 中。

图 03

图 04

图 05

图 06

图 07

组态注意事项：
SIMATIC S7-300 系列工业以太网 CP 模块在硬件接口和包括数量框架在内的通信功能方面有所区别。

具体区别如下表所示：

 IE_CP_S7300.pdf ( 14 KB )

不同协议的描述： 

ISO 传输协议：
ISO 传输连接用于 S7 站之间的数据交换以及与 PC 站，S5 站和第三方系统之间的通信。   

ISO 传输连接的属性： 

• 站间的通信是基于 MAC 地址的。 
• 使用数据块的数据传输适用于最大 8 Kbytes 的数据。 
• 可使用 “SEND/RECEIVE”和“FETCH/WRITE” 服务实现数据传输。 
• 数据接收由对方通过 ISO 参考模型第 4 层进行确认。 
• 数据无法通过路由器传递。(ISO 不支持路由，因为此协议是基于 MAC 地址而不是 IP 地址。)

ISO-on-TCP 协议：
ISO-on-TCP 连接用于 S7 站之间的数据交换以及与 PC 站，S5 站和第三方系统之间的通信。 

ISO-on-TCP 连接的属性：

• 站间通信是基于 IP 地址的。 
• 使用数据块的数据传输适用于最大 8 Kbytes 的数据。 
• 可使用 “SEND/RECEIVE”和“FETCH/WRITE” 服务实现数据传输。 
• 数据接收由对方通过 ISO 参考模型第 4 层进行确认。
• 数据可以通过路由器(有路由功能的协议)传递。
• 符合 TCP/IP 标准的 RFC1006 扩展与 ISO 参考模型的第 4 层相一致。关于 RFC 1006 协议扩展的更多信息可参见条目号：15048962。 

TCP/IP 协议：
通过配置 TCP 连接实现站间(包括第三方的站)的数据交换。 

TCP 连接属性： 

• 符合 TCP/IP 标准。 
• 使用数据块的数据传输适用于最大 8 Kbytes 的数据。 
• 可使用 “SEND/RECEIVE”和“FETCH/WRITE” 服务实现数据传输。 
• 操作系统中已存在的 TCP/IP 实现通常可用在 PC 上。 
• 数据可以通过路由器(有路由功能的协议)传递。

UDP 协议：
通过 UDP 连接的配置实现两个站之间的数据交换。 

UDP 连接属性 

• UDP 协议。  
• 两个节点 (一个 2048 字节的数据块被分为 2 个包 (MaxTpduSize =1496)) 之间相关数据块的不可靠传输。 
• 支持组播。 
  通过建立组播环，组播允许站组一起接受信息和发送信息到这个组。 
• 通过 “SEND/RECEIVE”服务进行数据传输。  
• 数据可以通过路由器(有路由功能的协议)传递。

S7 通信：
通过 S7 连接的配置实现 S7 站和 PC 站之间的数据交换。 

S7 连接属性：

• 该连接可用于所有 S7 / M7 设备。 
• 可用于所有子网 (MPI，PROFIBUS，工业以太网)。
• 通过工业以太网的 S7 通信是基于 ISO 传输协议和 ISO-on-TCP 协议。 
• SIMATIC S7/M7-300/400 站之间数据的可靠传输 (使用 “BSEND/BRCV”或 “PUT/GET” SFBs)。
• 高速，不可靠数据传输取决于对方与时间相关的操作(使用“USEND/URECV” SFB)。
• 在通过 SFBs “BSEND/BRCV”和“PUT/GET”进行可靠数据传输的情况下，对方的数据传输通过 ISO 参考模型的第 7 层进行确认。
• 在通过“USEND/URCV” FB的高速、不可靠数据传输的情况下，数据传输不在第7层确认。 

IT 通信： 

• E-mail 功能：
  S7 站可以发送事件触发邮件。通常邮件包括发件栏，接收栏，标题栏和正文几个部分。二进位的数据也可以添加到正文的结尾部分。一封邮件的最大长度为 8192 字节，包括所有以上定义的栏。 
• HTTP / HTTPS 功能：
  CPs 具有 web 服务器。其他的如 JavaBeans 同样可用于提供和查看带有 S7 变量的 HTML 页。JAVA 编写的应用程序可通过 JavaBeans 使用 HTTP 协议访问 S7 变量。  
• FTP / FTPS  功能 (作为服务器和客户端)： 
  FTP 服务器功能可用来保存 CP 文件系统中的文件 (HTML 页，映像文件，...) 。也可以直接从数据块中 直接读出值或通过文件直接把值写到数据块中。 
  作为 FTP 客户端，IE CP 与 FTP 服务器建立连接，用于保存或取回存在于 FTP 服务器文件中的数据。
  使用  CP343-1 GX31 时，可使能通过FTPS协议的加密数据传输。
• 网页诊断
  多方面信息，如诊断缓冲区和连接状态等都可通过 HTTP / HTTPS 从 CP 中读取。

IP 访问保护 (IP-ACL)
IP访问保护允许用户限制在通过本地S7 站上的CP到指定IP地址的通信伙伴间的通信

IP 组态
此外，连接组态既可通过STEP 7，也可在用户程序的块接口(FB55: "IP_CONFIG")分配给CP。
注：不适用于S7 连接

PG/OP 通信：
通过以太网用 STEP 7 编程和组态 S7 站。编程设备连接到以太网。 

• S7 路由：
  从 STEP 7 V5.0 SP3 HF3 开始，PG/PC 可以跨越网络实现 S7 站的在线功能，例如，下载用户数据或硬件组态，或者执行测试和诊断功能。在网络中的任何位置都可以连接 PG 并且可以在线连接到网关到达的任何站点。在项目编译时 ，路由数据就由 STEP 7 中的 S7 项目网络组态自动生成并且存储于系统数据 SDB999 中。必须在 STEP 7 项目中组态位于开始设备和PLC之间的所有站点。

SNMP (Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)
SNMP 代理
CP支持通过SNMP Version V1 上的数据查询。这里，它提供了符合标准 MIB II, LLDP MIB, 自动化系统MIB 和 MRP 监视 MIB的指定MIB对象的内容。

当安全使能时，CP343-1 GX31 支持SNMPv3 的网络分析功能的安全传输。

PROFINET 通信：
PROFINET 是 PROFIBUS 用户组织 (PNO) 使用的标准，它定义了跨制造商通信和工程模型。   

• PROFINET IO
  PROFINET IO 系统有如下设备的分布式配置：

• PROFINET 控制器
  PROFINET IO 控制器就是可以对自动化任务进行控制的控制系统 (PLC, PC)。 
• PROFINET 设备
  PROFINET IO 设备是指可以被 PROFINET IO 控制器所监视和控制的现场设备。一个 PROFINET IO 设备由多个模块和子模块组成 (例如 ET200S)。

• PROFINET CBA
  一个 PROFINET CBA 系统由不同的自动化组件组成的。一个组件包括所有的机械、电气和 IT 变量。组件可能已由常规的编程工具创建，如 STEP 7。 PROFINET 组件描述(PCD) 文件的格式为 XML。 一个规划工具装载这些描述文件，并允许创建各个组件之间的逻辑连接，从而达到创建一个工厂布局的目的。

时间同步
工业以太网上的时间同步按照以下可组态的处理方法。

• SIMATIC 处理方法
  CP接收MMS时间消息，并同步它的本地时间。用户可选择是否将时间传递给CPU。此外，可传递方向决定。
• NTP 处理方法 (Network Time Protocol，网络时间协议)
  CP每隔一定时间传输时间查询命令给NTP服务器来同步它的本地时间。此外，时间信号可自动地被传递到S7站的CPU，从而同步整个S7站的时间。
  当使能安全时，CP343-1 GX31 支持NTP协议（安全）用于安全的时间同步。

1.热电偶的概述

1.1 热电偶的工作原理
热电偶和热电阻一样，都是用来测量温度的。
热电偶是将两种不同金属或合金金属焊接起来，构成一个闭合回路，利用温差电势原理来测量温度的，当热电偶两种金属的两端有温度差，回路就会产生热电动势，温差越大，热电动势越大，利用测量热电动势这个原理来测量温度。
结构示意图如下：

图1 热电偶测量结构示意图

注意：如上图所示，热电偶是有正负极性的，所以需要确保这些导线连接到正确的极性，否则将会造成明显的测量误差
为了保证热电偶可靠、稳定地工作，安装要求如下：
① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离；
⑤ 热电偶对于外界的干扰比较敏感，因此安装还需要考虑屏蔽的问题。

1.2 热电偶与热电阻的区别

属性	热电阻	热电偶
信号的性质	电阻信号	电压信号
测量范围	低温检测	高温检测
材料	一种金属材料（温度敏感变化的金属材料）	双金属材料在（两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金属的两端产生电动势差）
测量原理	电阻随温度变化的性质来测量	基于热电效应来测量温度
补偿方式	3线制和4线制接线	内部补偿和外部补偿
电缆接点要求	电阻直接接入可以更精确的避免线路的的损耗	要通过补偿导线直接接入到模板；或补偿导线接到参比接点，然后用铜制导线接到模板

表1 热电偶与热电阻的比较

2. 热电偶的类型和可用模板

2.1热电偶类型
根据使用材料的不同，分不同类型的热电偶，以分度号区分，分度号代表温度范围，且代表每种分度号的热电偶具体多少温度输出多少毫伏的电压，热电偶的分度号有主要有以下几种。

分度号	温度范围(℃)	两种金属材料
B型	0~1820	铂铑—铂铑
C型	0~2315	钨3稀土—钨26 稀土
E型	-270~1000	镍铬—铜镍
J型	-210~1200	铁—铜镍
K型	-270~1372	镍铬—镍硅
L型	-200~900	铁—铜镍
N型	-270~1300	镍铬硅—镍硅
R型	-50~1769	铂铑—铂
S型	-50~1769	铂铑—铂
T型	-270~400	铜—铜镍
U型	-270~600	铜—铜镍

 表2 分度号对照表

 

2.2可用的模板

CPU类型	模板类型	支持热电偶类型
S7-300	6ES7 331-7KF02-0AB0（8点）	E,J,K,L,N
	6ES7 331-7KB02-0AB0（2点）	E,J,K,L,N
	6ES7 331-7PF11-0AB0（8点）	B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0（8点）	B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
	6ES7 431-7QH00-0AB0（16点）	B,E,J,K,L,N,R,S,T,U
	6ES7 431-7KF00-0AB0（8点）	B,E,J,K,L,N,R,S,T,U

表3 S7 300/400 支持热电偶的模板及对应热电偶类型

3. 热电偶的补偿接线

3.1 补偿方式
热电偶测量温度时要求冷端的温度保持不变，这样产生的热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时冷端的环境温度变化，将严重影响测量的准确性，所以需要对冷端温度变化造成的影响采取一定补偿的措施。
由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到控制仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本可以用补偿导线延伸冷端到温度比较稳定的控制室内，但补偿导线的材质要和热电偶的导线材质相同。热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度变化造成的影响，补偿方式见下表。

温度补偿方式		说 明	接 线
内部补偿		使用模板的内部温度为参比接点进行补偿，再由模板进行处理。	直接用补偿导线连接热电偶到模拟量模板输入端。
外部补偿	补偿盒	使用补偿盒采集并补偿参比接点温度，不需要模板进行处理。	可以使用铜质导线连接参比接点和模拟量模板输入端。
	热电阻	使用热电阻采集参比接点温度，再由模板进行处理。
		如果参比接点温度恒定可以不要热电阻参考

表4 各类补偿方式

 

3.2各补偿方式接线

3.2.1内部补偿
内部补偿是在输入模板的端子上建立参比接点，所以需要将热电偶直接连接到模板的输入端，或通过补偿导线间接的连接到输入端。每个通道组必须接相同类型的热电偶，连接示意图如下。

CPU类型	支持内部补偿模板类型	可连接热电偶个数
S7-300	6ES7 331-7KF02-0AB0	最多8个（4种类型，同通道组必须相同）
	6ES7 331-7KB02-0AB0	最多2个（1种类型，同通道组必须相同）
	6ES7 331-7PF11-0AB0	最多8个（8种类型）
S7-400	6ES7 431-7KF00-0AB0	最多8个（8种类型）

表5 支持内部补偿的模板及可接热电偶个数

图2 内部补偿接线

注1：模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接补偿端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板无。

3.2.2 外部补偿—补偿盒
补偿盒方式是通过补偿盒获取热电偶的参比接点的温度，但补偿盒必须安装在热电偶的参比接点处。
补偿盒必须单独供电，电源模块必须具有充分的噪声滤波功能，例如使用接地电缆屏蔽。
补偿盒包含一个桥接电路，固定参比接点温度标定，如果实际温度与补偿温度有偏差，桥接热敏电阻会发生变化，产生正的或者负的补偿电压叠加到测量电势差信号上，从而达到补偿调节的目的。
补偿盒采用参比接点温度为0℃的补偿盒，推荐使用西门子带集成电源装置的补偿盒，订货号如下表。

推荐使用的补偿盒		订货号
带有集成电源装置的参比端，用于导轨安装		M72166-V V V V V
辅助电源	B1	230VAC
	B2	110VAC
	B3	24VAC
	B4	24VDC
连接到热电偶	1	L型
	2	J型
	3	K型
	4	S型
	5	R型
	6	U型
	7	T型
参考温度	00	0℃

表6 西门子参比接点的补偿盒订货数据

图3 S7-300模板支持接线方式

图3 类型：热电偶通过补偿导线连接到参比接点，再用铜质导线连接参比接点和模板的输入端子构成回路，同时由一个补偿盒对模板连接的所有热电偶进行公共补偿，补偿盒的9，8端子连接到模板的补偿端COMP+(10)和Mana(11)，所以模板的所有通道必须连接同类型的热电偶。

图4 S7-400模板支持接线方式

图4 类型：模板的各个通道单独连接一个补偿盒，补偿盒通过热电偶的补偿导线直接连接到模板的输入端子构成回路，所以模板的每个通道都可以使用模板支持类型的热电偶，但是每个通道都需要补偿盒。

CPU类型	支持外部补偿盒补偿模板类型	可连接热电偶个数
S7-300	6ES7 331-7KF02-0AB0	最多8个（同类型）
	6ES7 331-7KB02-0AB0	最多2个（同类型）
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	最多8个（类型可不同）
	6ES7 431-7QH00-0AB0	最多16个（类型可不同）

表7 支持外部补偿盒补偿的模板及可接热电偶个数

 

3.2.3 外部补偿—热电阻
热电阻方式是通过外接电阻温度计获取热电偶的参比接点的温度，再由模板处理然后进行温度补偿，同样热电阻必须安装在热电偶的参比接点处。

图5 S7-300模板支持方式

图5类型：参比接点电阻温度计pt100的四根线接到模板的35，36，37，38端子，对应（M+，M-，I+，I-），可测参比接点出温度范围为-25℃到85℃，

图6 S7-400模板支持方式

图6类型：参比接点电阻温度计的四根线接到模板的通道0，占用通道。
以上这两种方式，参比接点到模板的线可以用铜质导线，由于做公共补偿，只能接同类型的热电偶。

CPU类型	支持热电阻补偿模板类型	可连接热电偶个数
S7-300	6ES7 331-7PF11-0AB0	最多8个（同类型）
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	最多6个（同类型）
	6ES7 431-7QH00-0AB0	最多14个（同类型）

表8 支持热电阻补偿的模板及可接热电偶个数

 

3.2.4外部补偿—固定温度
如果外部参比接点的温度已知且固定，可以通过选择相应的补偿方式由模板内部处理补偿，组态设置详见下章节。

CPU类型	支持固定温度补偿模板类型	可连接热电偶个数	可设定温度范围
S7-300	6ES7 331-7PF11-0AB0	最多8个（同类型）	0℃或50℃
S7-400	6ES7 431-1KF10-0AB0	最多8个（同类型）	-273.15℃~327.67℃
	6ES7 431-7QH00-0AB0	最多16个（同类型）	-273.15℃~327.67℃
	6ES7 431-7KF00-0AB0	最多8个（同类型）	-273.15℃~327.67℃

表9支持固定温度补偿的模板及可接热电偶个数

从上表可以看出，300的模板只支持参比接点的温度为0℃或50℃两种，而400的模板支持可变温度范围，且范围大。

3.2.4混合补偿—热电阻和固定温度补偿
另外，除单独补偿方式外，可以使用相同参比接点给多个模板，通过电阻温度计进行外部补偿，S7-400的模板支持这种方式，补偿示意图如下。

图7 混合外部补偿

补偿过程：如图所示，模板2和1 有公共的参比接点，模板1进行外部电阻温度计补偿方式，由CPU读取RTD的温度，然后使用系统功能SFC55(WR_PARM)将温度值写入到模板2中，模板2选择固定温度补偿的方式。
SFC55只能对模板的动态参数进行修改，模拟量输入模板的静态参数（数据记录0）和动态参数（数据记录1）的参数及数据记录1的结构如下：

参数	数据记录号	参数分配方式
		SFC55	STEP7
用于中断的目标CPU	0	否	是
测量方法	0	否	是
测量范围	0	否	是
诊断	0	否	是
温度单位	0	否	是
温度系统	0	否	是
噪声抑制	0	否	是
滤波	0	否	是
参比接点	0	否	是
周期结束中断	0	否	是
诊断中断启用	1	是	是
硬件中断启用	1	是	是
参考温度	1	是	是
上限	1	是	是
下限	1	是	是

表10 S7-400模拟量输入模板的参数

 

图8 S7-400模拟量输入模板的数据记录1的结构

 

以6ES7 431-7QH00-0AB0 模拟量输入模板为例，程序块SFC55调用：

图9 SFC55系统块调用

当M0.0上升沿使能时，将写入的参数从MB100~MB166传递到输入地址为100开始的模板，修改其数据记录1的参数，同时也将参比接点的温度也写入模板的设定位置。

参数	声明	数据类型	描述
REQ	INPUT	BOOL	REQ=1，写请求，上升沿信号。
IOID	INPUT	BYTE	地址区域的标识号：外设输入=B#16#54；                                     外设输出=B#16#55； 外设输入/输出混合，如果地址相同，指定为B#16#54，不同则指定最低地址的区域ID。
LADDR	INPUT	WORD	模板的逻辑地址（初始地址），如果混合模板，指定两个地址中的较低的一个。
RECNUM	INPUT	BYTE	数据记录号，参考模板数据手册。
RECORD	INPUT	ANY	需要传送的数据记录存放区。
RET_VAL	OUTPUT	INT	故障代码。
BUSY	OUTPUT	BOOL	BUSY=1，写操作未完成。

表11 各参数的说明

4. 热电偶的信号处理方式

4.1 硬件组态设置
首先要在硬件组态选择与外部补偿接线一致的measuring type（测量类型），measuring range（测量范围），reference junction（参比接点类型）和reference temperature（参比接点温度）的参数，如下各图所示。

图10 S7-300模板测量方式示意图

 

图11 S7-300模板测量范围示意图

对于S7-300的模板，组态如图10和11所示，只需要选择测量类型和测量范围（分度类型），补偿方式包含在测量类型中。比如： 参比接点固定温度补偿方式，测量类型选择 TC-L00C（参比接点温度固定为0℃） 或 TC-L50C（参比接点温度固定为50℃），再选择分度类型，组态就完成。

图12 S7-400模板组态图1

图13 S7-400模板组态图2

对于S7-400的模板，组态如图12和13所示，测量类型中选择TC-L方式，测量范围中选择与实际热电偶类型一致的分度号，参比接点的选择。比如：参比接点固定温度的方式，测量类型和测量范围选择完后，在参比接点选择ref.temp（参考温度），然后在reference temperature框（参考温度）内填写参比接点的固定，组态就完成，或者是共享补偿方式，可以用SFC55动态传输温度参数。

400模板组态中Reference junction 参数	说 明
none	无补偿
internet	模板内部补偿
Ref. temp	参比接点温度固定已知补偿

表12 参比接点参数说明

4.2 测量方式和转换处理

CPU类型	测量方法	说 明
300CPU	TC-I	内部补偿
	TC-E	外部补偿
	TC-IL	线性，内部补偿
	TC-EL	线性，外部补偿
	TC-L00C	线性，参比接点温度保持在0°C
	TC-L50C	线性，参比接点温度保持在50°C
	400CPU	TC-L 线性

表13 测量方式各参数的说明及处理