西门子S7 1200PLC使用modbusTCP通讯协议连接北京万维盈创数采仪，并做均值计算，WINCC上进行显示

现场有一套CEMS，数采仪使用的是北京万维盈创产品，需要和中控室西门子S7 1200PLC通讯，考虑到通讯协议兼容性，使用modbusTCP协议。数采仪IP地址设置成192.168.0.130，这是网络中没有其他设备使用的IP地址，万维盈创数采仪通讯协议和IP地址设置方法参考下面的链接，其他厂家数采仪设置方法会有所不同：

施耐德M580与北京万维盈创数采仪进行modbusTCP通讯配置_来自金沙江的小鱼_新浪博客

设置完成后，使用MODSCAN软件扫描一下，能得到数据的话，证明设置没有问题。

一、硬件设置

在博图17中新建一个项目，选择S7 1200PLC，本次实际硬件CPU为6ES7 214-1BG40-0XB0。

在属性-ProfiNet接口属性中，添加一个网络，设置IP地址为192.168.0.139

 

在CPU属性-系统和时钟存储器中勾选“启用系统存储器字节”和“启用时钟存储器字节”。

在属性-时间处，设置时间为北京时间。

至此，CPU硬件的属性设置就完成了。

二、通讯编程

新建一个全局数据块DB1，符号为MB_DATA，在数据块内部定义以下变量

在此数据快属性设置中，取消“优化的块访问”

新建一个FC，在FC中写下面的程序，符号为CEMS通讯

背景数据块DB2需要设置一下MB_Unit_ID数值为1，这个数值和数采仪设置一致，默认数值不符合要求

 

由于从数采仪读取上来的REAL数据高低字排列与西门子TIA中REAL高低字顺序相反，因此需要做高低字交换。下面的程序就是同来高低字交换的。

 

在OB1中调用FC1即可实现1200PLC与数采仪的modbusTCP通讯。

三、均值计算

有了基础数据，就可以进行均值计算。现场需要粉尘和SO2数据的分钟均值、小时均值和日均值计算，均值超限进行报警提示，通过自定义功能块来实现。

均值计算涉及小时、分钟、秒系统数据，先通过编程读取这些数据

1. 获取CPU系统时钟信息

新建全局DB数据块，建立以下内部变量

建立FC，符号为Get_PLC_DT，写下面的程序

在OB1中调用此FC，就完成了读取CPU系统时钟信息的功能。

 

2. 分钟均值计算

新建FB，符号为Minute_Average，先建立以下内部变量。设置成非保持是因为实际用的这一款CPU保持存储区有限，而且本次编程不涉及安全联锁调节等重要功能，仅仅是数据采集和计算。

 

写下面的SCL程序，计算最近60秒的算术均值

#PV_Array[#Second] := #PV;
#Sum := 0.0;
FOR #i := 0 TO 59 DO
　　#Sum := #Sum + #PV_Array[#i];
END_FOR;
#Minute_Average := #Sum / 60.0;

3. 小时均值计算

新建FB，符号为HOur_Average，建立下面的内部变量，如前所述，也设置成非保持型类型，为避免计算量大，从而造成工作存储器超标，每隔10秒记录一次数据进行计算。

 

 

写下面的SCL程序，计算最近3600秒的算术均值，由于一小时采样只有360个数据，所以最后算数平均值除以360.0

#PV_Array[#Minute, #Second] := #PV;
#Sum := 0.0;
FOR #i := 0 TO 59 DO
　　FOR #j := 0 TO 5 DO
　　　　#Sum := #Sum + #PV_Array[#i, #j];
　　END_FOR;
END_FOR;
#Hour_AVerage := #Sum / 360.0;

这里SCL编程比梯形图简洁多了。

4. 日均值计算功能块

新建FB，符号为Day_Average，建立下面的内部变量，如前所述，也设置成非保持型类型。由于TIA对数组类型元素数量上限为65536，也是为了避免工作存储器超标，10秒采集一次数据。

建立下面的SCL程序，计算最近一天的算数均值

IF #Second MOD 10 = 0 THEN
#PV_Array[#Hour, #Minute, #Second/2] := #PV;
END_IF;
#sum := 0.0;
FOR #i := 0 TO 23 DO
　　FOR #j := 0 TO 59 DO
　　　　FOR #k := 0 TO 5 DO
　　　　　　#sum := #sum + #PV_Array[#i, #j, #k];
　　　　END_FOR;
　　END_FOR;
END_FOR;
#Day_Average := #sum / 8640.0;

 至此，分钟均值、小时均值、日均值计算自定义功能块全部完成。

5. 调用均值计算

新建全局数据块，存放均值数据

新建FC4，调用均值计算FB

报警判断，实际上这部分可以做在FB中

 

6. 为了减轻CPU负荷，新建循环中断组织块OB31，中断时间1000ms，在OB31调用

检查一下存储器占用情况，点击程序信息，看看装载存储器、工作存储器、保持性存储器有没有超标 。我在刚开始做的时候，工作存储器严重超标，通过修改均值计算程序，减少数组元素数量，降低采样频率后解决。

 

到此，PLC编程完成。

四、WINCC通讯配置

现场wincc使用的是7.4版本。

打开WINCC，在变量管理中新建SIMATIC S7-1200,1500 PLC Chanel驱动，新建连接，参数如下：

其下建立以下变量：

后续数据显示、变量记录、趋势、报警功能就很好实现了，这里不做记录了。