XCNet-PN采集西门子S7-1200/1500的两种方法

XCNet-PN用于西门子带以太网接口的PLC（S7-1200/1500、S7-200SMART）的以太网数据采集。

XCNet-PN具备两个物理性接口，LAN1和LAN2口分别具备独立的局域网能力。其中LAN1为一个双RJ45接口，具备交换机功能，用于连接PLC；LAN2为单端口RJ45，主要用于上位机采集或者触摸屏的连接。
XCNet-PN的LAN1/LAN2具备跨网段功能，能将LAN1口的S7TCP协议转换成LAN2口的ModbusTCP协议和BCNetS7协议（S7TCP协议），LAN2支持ModbusTCP主从站通讯功能。

本文介绍XCNet-PN在连接西门子S7-1200/1500时的两种数据采集方法。
一、MODBUS TCP数据采集

XCNet-PN内部集成ModbusTCP通讯服务器，因此ModbusTCP客户机，如支持ModbusTCP的组态软件、OPC服务器、PLC以及实现ModbusTCP客户机的高级语言开发的软件等，可以直接访问S7系列PLC的内部数据区。Modbus协议地址在XCNet-PN内部已经被默认映射至S7系列PLC的地址区，实现功能号包括：FC1、FC2、FC3、FC4、FC5、FC6和FC16，如果不采用默认的地址映射关系，也可以自定义地址映射关系。
【默认地址映射关系采集】
默认的地址映射关系为全区域映射（0~65535）：
线圈Coil（000001~）映射为PLC的Q区；
输入Input（100001~）映射为PLC的I区；
输入寄存器InputRegsiter映射为PLC的M区；
保持寄存器HoldingRegsiter映射为PLC的DB1数据块。

Modbus	S7系列PLC	数据类型	计算公式	功能号
从站地址	S7站点地址	字节	相等	-
00001~	Q0.0~	位	Qm.n = 00001 + m*8  + n	FC1（读线圈）
				FC5（写线圈）
10001~	I0.0~	位	Im.n = 10001 + m*8  + n	FC2（读输入）
30001~	MW0	字（2字节）	MWm= 30001 + m/2，m为偶数	FC4（读输入寄存器）
40001~	DB1.DBW0	字（2字节）	DB1.DBWm = 40001 + m/2，m为偶数	FC3（读乘法寄存器） FC16（写乘法寄存器）
				FC6（写单一乘法寄存器）

【自定义地址映射关系采集】

除了默认的地址映射外，我们也可以自定义地址映射关系，我们推荐使用【自动分配映射关系（推荐）】来配置地址映射表，在此之前，我们需要手动删除默认的地址映射表。
1）选中映射块，点击【删除映射块】来删除映射块；

2）点击【自动分配映射地址（推荐）】，添加自定义映射块。

3）我们大致可以按照以下思路来完成自定义映射块的编辑：

4）映射表编辑完成后，可以通过地址查询确定对应关系，比如要查询DB1.DBW0对应的modbus地址：点击【映射地址查询】，按如下设置，点击【查询】按钮，可以查询到对应的Modbus映射地址。

【ModScan32测试】

1、运行ModScan32软件。
2、选择菜单Connection/Connect，选择Remote TCP/IP Server，输入XCNet-PN的IP地址，Service端口为502；点击[OK]按钮。
3、在子窗口“ModSca1”中，功能号选择03:HOLDING REGISTER，Address = 00001，Length = 10。
4、子窗口数据区显示40001-40010的16进制数据。
5、双击子窗口数据区的数据可以修改数值。

二、BCNetS7（S7TCP兼容协议）数据采集
XCNet-PN模块在以太网上作为服务器运行，远程计算机作为客户机通过TCP/IP协议连接到XCNet-PN并向其发送和接收数据来实现与PLC的通讯。BCNetS7协议的服务端口号为1099。XCNet-PN支持市面上常见的SCADA组态软件，比如组态王、力控、杰控、WINCC等、KepWareOPC、BCNetS7 OPC等。
【S7-1200/1500通过XCNet-PN连接WINCC】



西门子S7-1200通过XCNet-PN连接WINCC，采用西门子S7-1200的以太网驱动。
1、运行WINCC软件，右击【变量管理】，点击【打开】；

2、右击【变量管理】，选择【添加新的驱动程序】下的【SIMATIC S7-1200、S7-1500 Channel】；

3、右击【OMS+】，点击【新建连接】，新建一个通讯连接，例如NewConnection_1；

4、右击新建的通讯连接，点击【连接参数】；

5、在弹出的对话框中，【IP地址】填入XCNet-PN的IP地址，【访问点】选择S7ONLINE，产品系列选择相应PLC的型号系列，例如S7 1200。

【XCNet-PN通过高级语言访问S7-1200/1500】



BCNetS7协议的以太网通讯报文由固定的8个字节的报文头、8个字节的扩展报文头和可选的最大200个字节的用户数据组成，无论是发送报文还是接收报文都遵循此结构；如下表：

节	字节	参数	类型	注释
8字节报文头	0	msg.rx	byte	接收方识别ID
	1	msg.tx	byte	发送方识别ID
	2	msg.ln	byte	扩展报文头和用户数据总长度
	3	msg.nr	byte	报文ID
	4	msg.a	byte	响应号
	5	msg.f	byte	错误号
	6	msg.b	byte	命令号
	7	msg.e	byte	扩展号
8字节扩展报文头	8	msg.device_adr	byte	远程（PLC）站地址
	9	msg.data_area	byte	数据区
	10,11	msg.data_adr	word	数据地址
	12	msg.data_idx	byte	数据索引号
	13	msg.data_cnt	byte	数据字节个数
	14	msg.data_type	byte	数据类型
	15	msg.function	byte	功能号
用户数据	16~215	msg.d[0~199]	byte array	最大200个字节的用户数据

其中：
1、对于客户机（计算机）的识别ID为0xFF（十进制数255），服务器（XCNet-PN模块）的识别ID为0x03（十进制数3）；因此：
1)客户机发送数据命令帧到服务器：msg.rx=0x03,msg.tx=0xFF；
2)服务器发送数据响应帧到客户机：msg.rx=0xFF,msg.tx=0x03；
3)客户机应该对接收报文的msg.rx和msg.tx进行检查以确定是否是XCNet的响应报文；
2、扩展报文头和用户数据区总长度msg.ln为扩展报文头和用户数据之字节数和，因此：
1)客户机发送读数据命令帧到服务器：msg.ln=0x08；无用户数据；
2)客户机发送写数据命令帧到服务器：msg.ln=0x08+待写数据字节长度；
3)服务器发送读数据响应帧到客户机：msg.ln=0x08+返回数据字节长度；
4)服务器发送写数据响应帧到客户机：msg.ln=0x08；无用户数据；
5)客户机应该根据接收报文的msg.ln来判断该报文的完整性；
3、报文ID msg.nr标识每对发送/接收报文的对应信息。为了接收到正确的应答报文，客户机应在每次发送报文前将msg.nr自动增1，然后判断接收报文的msg.nr是否与发送报文的msg.nr一致，如果一致说明接收报文为当前发送报文的响应帧；
4、响应号msg.a在客户机发送报文中为0x00；在服务器发送报文中应为发送报文的命令号msg.b；客户机在接收报文数据时应判断接收报文的msg.a是否等于发送报文的msg.b，如果一致再处理数据；
5、错误号msg.f在客户机发送报文中为0x00；在服务器发送报文中为错误号，如果msg.f=0x00表明客户机的请求被服务器正确处理；客户机应该检查接收报文的msg.f，如果非0则应重试或者检查发送命令；
6、命令号msg.b在客户机发送报文中为指定命令代号（见后描述），在服务器发送报文中为0x00；
7、扩展号msg.e总为0x00；
8、8字节扩展报文头的定义见文档后续每个命令报文的详细描述；
9、用户数据区在客户机发送读数据命令时长度为0，即无用户数据区；在客户机发送写数据命令时储存待写数据；在服务器发送读数据响应帧时储存读取的数据；在服务器发送写数据响应帧时长度为0，即无用户数据区。
关于具体的读写S7-1200/1500的各寄存器地址，请参考《XCNet-PN使用手册》。
XCNet-PN主要用于西门子带以太网接口的PLC（S7-1200/1500、S7-200SMART）的以太网数据采集，虽然XCNet-PN也支持PLC数据写入的功能，但在一些涉及脉冲控制、伺服控制等速度和精度控制要求极高的场合，则不强烈建议使用。


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