2.5 用戶程序的下載與仿真

2.5.1 下載與上傳用戶程序

1.以太網設備的地址

（1）MAC地址

媒體訪問控制（Media Access Control，MAC）地址是以太網接口設備的物理地址。通常由設備生產廠家將MAC地址寫入EEPROM或閃存芯片。在網絡底層的物理傳輸過程中，通過MAC地址來識別發送和接收數據的主機。MAC地址是48位二進制數，分為6個字節（6B），一般用十六進制數表示，例如00-05-BA-CE-07-0C。其中的前3個字節是網絡硬件制造商的編號，它由IEEE（國際電氣與電子工程師協會）分配，后3個字節是該制造商生產的某個網絡產品（例如網卡）的序列號。MAC地址就像我們的身份證號碼，具有全球唯一性。

CPU的每個PN接口在出廠時都裝載了一個永久的唯一的MAC地址。可以在模塊的以太網端口上面看到它的MAC地址。

（2）IP地址

為了使信息能在以太網上快捷準確地傳送到目的地，連接到以太網的每臺計算機必須擁有一個唯一的IP地址。IP地址由32位二進制數（4B）組成，是Internet Protocol（網際協議）地址。在控制系統中，一般使用固定的IP地址。IP地址通常用十進制數表示，用小數點分隔。CPU默認的IP地址為192.168.0.1。

（3）子網掩碼

子網是連接在網絡上的設備的邏輯組合。同一個子網中的節點彼此之間的物理位置通常相對較近。子網掩碼（Subnet mask）是一個32位二進制數，用于將IP地址劃分為子網地址和子網內節點的地址。二進制的子網掩碼的高位應該是連續的1，低位應該是連續的0。以常用的子網掩碼255.255.255.0為例，其高24位二進制數（前3個字節）為1，表示IP地址中的子網地址（類似于長途電話的地區號）為24位；低8位二進制數（最后一個字節）為0，表示子網內節點的地址（類似于長途電話的電話號）為8位。

（4）路由器

IP路由器用于連接子網，如果IP報文發送給別的子網，首先將它發送給路由器。在組態時子網內所有的節點中都應輸入路由器的地址。路由器通過IP地址發送和接收數據包。路由器的子網地址與子網內的節點的子網地址相同，其區別僅在于子網內的節點地址不同。

在串行通信中，傳輸速率（又稱為波特率）的單位為bit/s，即每秒傳送的二進制位數。西門子的工業以太網默認的傳輸速率為10Mbit·（s-1）/100Mbit·（s-1）。

2.組態CPU的PROFINET接口

通過CPU與運行STEP 7的計算機的以太網通信，可以執行項目的下載、上傳、監控和故障診斷等任務。一對一的通信不需要交換機，兩臺以上的設備通信則需要交換機。CPU可以使用直通的或交叉的以太網電纜進行通信。

打開STEP 7，生成一個項目，在項目中生成一個PLC設備，其CPU的型號和訂貨號應與實際的硬件相同。

雙擊項目樹中PLC文件夾內的“設備組態”，打開該PLC的設備視圖。雙擊CPU的以太網接口，打開該接口的巡視窗口（見圖2-32），選中左邊的“以太網地址”，采用右邊窗口默認的IP地址和子網掩碼。設置的地址在下載后才起作用。

3.設置計算機網卡的IP地址

如果操作系統是Windows 7，用以太網電纜連接計算機和CPU，接通PLC的電源。打開計算機的控制面板，單擊“查看網絡狀態和任務”。再單擊“本地連接”，打開“本地連接狀態”對話框。單擊其中的“屬性”按鈕，在“本地連接屬性”對話框中（見圖2-33的左圖），雙擊“此連接使用下列項目”列表框中的“Internet協議版本4（TCP/IPv4）”，打開“Internet協議版本4（TCP/IPv4）屬性”對話框。

用單選框選中“使用下面的IP地址”，鍵入PLC以太網接口默認的子網地址192.168.0.12（見圖2-33的右圖，應與CPU的子網地址相同），IP地址的第4個字節是子網內設備的地址，可以取0～255中的某個值，但是不能與子網中其他設備的IP地址重疊。單擊“子網掩碼”輸入框，自動出現默認的子網掩碼255.255.255.0。一般不用設置網關的IP地址。

使用寬帶上互聯網時，一般只需要用單選框選中圖2-33中的“自動獲得IP地址”。

設置結束后，單擊各級對話框中的“確定”按鈕，最后關閉“本地連接狀態”對話框和控制面板。

如果計算機的操作系統是Windows 10，單擊屏幕左下角的“開始”按鈕，選中“設置”按鈕。單擊“設置”對話框中的“網絡和Internet”，再單擊“更改適配器選項”，雙擊“網絡連接”對話框中的“以太網”，打開“以太網狀態”對話框。單擊“屬性”按鈕，打開與圖2-33左圖基本上相同的“以太網屬性”對話框。后續的操作與Windows 7的相同。

4.下載項目到CPU

做好上述的準備工作后，接通PLC的電源，選中項目樹中的PLC_1，單擊工具欄上的“下載到設備”按鈕，出現“擴展的下載到設備”對話框（見圖2-34）。

有的計算機有多塊以太網卡，例如筆記本電腦一般有一塊有線網卡和一塊無線網卡，用“PG/PC接口”下拉式列表選擇實際使用的網卡。用下拉式列表選中“顯示所有兼容的設備”或“顯示可訪問的設備”。

單擊“開始搜索”按鈕，經過一定的時間后，在“選擇目標設備”列表中，出現搜索到的網絡上所有的CPU和它們的IP地址，圖2-34中計算機與PLC之間的連線由斷開變為接通。CPU所在方框的背景色變為實心的橙色，表示CPU進入在線狀態。

新出廠的CPU還沒有IP地址，只有廠家設置的MAC地址，搜索后顯示的是CPU的MAC地址。將硬件組態中的IP地址下載到CPU以后，才會顯示搜索到的IP地址。

如果搜索到網絡上有多個CPU，為了確認設備列表中的CPU對應的硬件，選中列表中的某個CPU，勾選左邊的CPU圖標下面的“閃爍LED”復選框（見圖2-34），對應的CPU上的“RUN/STOP”等3個LED（發光二極管）將會閃動。

選中列表中的CPU，“下載”按鈕上的字符由灰色變為黑色。單擊該按鈕，出現“下載預覽”對話框（見圖2-35上面的圖）。如果出現“裝載到設備前的軟件同步”對話框，單擊“在不同步的情況下繼續”按鈕。編程軟件首先對項目進行編譯，編譯成功后，單擊“裝載”按鈕，開始下載到設備。

如果要在RUN模式下載修改后的硬件組態，應在“停止模塊”行選擇“全部停止”。

如果組態的模塊與在線的模塊略有差異（例如固件版本略有不同），將會出現“不同的模塊”行。單擊該行的按鈕，可以查看具體的差異。可以用下拉式列表選中“全部接受”。

下載結束后，出現“下載結果”對話框（見圖2-35下面的圖），如果想切換到RUN模式，用下拉式列表選中“啟動模塊”，單擊“完成”按鈕，PLC切換到RUN模式，CPU上的“RUN/STOP”LED變為綠色。

5.使用菜單命令下載

1）選中PLC_1，執行菜單命令“在線”→“下載到設備”，如果在線版本和離線版本之間存在差異，將硬件組態數據和程序下載給選中的設備。

2）執行菜單命令“在線”→“擴展的下載到設備”，出現“擴展的下載到設備”對話框，其功能與“下載到設備”相同。通過擴展的下載，可以顯示所有可訪問的網絡設備，以及是否為所有設備分配了唯一的IP地址。

6.用快捷菜單下載部分內容

右擊項目樹中的PLC_1，選中快捷菜單中的“下載到設備”和其中的子選項“硬件和軟件（僅更改）”“硬件配置”“軟件（僅更改）”或“軟件（全部下載）”，執行相應的操作。

也可以在打開某個程序塊時，單擊工具欄上的下載按鈕，下載該程序塊。

7.上傳設備作為新站

做好計算機與PLC通信的準備工作后，首先生成一個新項目，選中項目樹中的項目名稱，執行菜單命令“在線”→“將設備作為新站上傳（硬件和軟件）”，出現“將設備上傳到PG/PC”對話框（見圖2-36）。設置“PG/PC接口的類型”為“PN/IE”，用“PG/PC接口”下拉式列表選擇實際使用的網卡。

單擊“開始搜索”按鈕，經過一定的時間后，在“所選接口的可訪問節點”列表中，出現連接的CPU和它的IP地址，計算機與PLC之間的連線由斷開變為接通。CPU所在方框的背景色變為實心的橙色，表示CPU進入在線狀態。

選中可訪問節點列表中的CPU，單擊對話框下面的“從設備上傳”按鈕，上傳成功后，可以獲得CPU完整的硬件配置和用戶程序。

與S7-300/400不同，S7-1200下載了PLC變量表和程序中的注釋。因此在上傳時可以得到CPU中的變量表和程序中的注釋，它們對于程序的閱讀是非常有用的。

視頻“組態通信與下載用戶程序”可通過掃描二維碼2-5播放。