西门子PLC模块6ES7412-5HK06-0AB0

西门子PLC模块6ES7412-5HK06-0AB0

使用西门子触摸屏软件（WINCC flexible SMART），西门子S7-200SMART系列PLC，实现使用WINCCflexible SMART的仿真软件与S7-200SMART系列PLC的在线仿真功能。

要实现此功能主要分为以下几个步骤来完成：

一、在WINCC flexible SMART软件中的通信的连接项中建立与S7-200SMART系列

PLC的通信驱动连接，连接具体参数设置如下图所示：

a:双击此次打开连接对话框

b:选择需要连接的PLC。此处选择连接的PLC为S7-200SMART系列PLC

c:设置触摸屏IP地址，此处使用电脑模拟触摸屏，则设置的IP地址必须与电脑的一致

d:设置PLC的IP地址，保证PLC的IP地址与电脑的IP地址在同一个网段

e:设置访问点名称，此访问点名称需要与后续的设置PC/PG接口参数的应用程序访问点一致

二、组态触摸屏程序监控画面和编写PLC程序

以一个简单的对电机的启动及监控电机的运行时间为例的小例子进行说明。

（1） 在触摸屏中建立需要用到的变量

（2） 组态一个触摸屏的监控画面，对于组态过程此处不做详细介绍，

（3） 编写一段PLC的程序用于测试，并把成下载到PLC中。

三、设置好在线仿真连接时的一些参数设置

（1）打开电脑中的控制面板选项，在控制面板中有设置PC/PG接口的选项，点击该选项，打开设置PC/PG接口对话框进行设置。（若找不到可把右上角的查看方式改为小图标的查看方式）

（2）设置应用程序访问点和接口参数

a. 应用程序访问点的选择应与WINCC flexible SMART软件的通信连接项中所设置的访问点一致

b.通信连接使用的是以太网的方式连接，所以在接口参数分配的时候，选择你电脑连接PLC时所使用的网卡名称，协议是TCP/IP的协议。

四、启动WINCC flexible SMART软件中的仿真系统，进行在线仿真测试

在手上没有真实的西门子PLC设备情况的情况下，PLC本地仿真器可以为我们进行开关量和简单模拟量的程序仿真。但工控安全人员想在没有真实PLC的条件下获取S7通讯数据报文的时候，或者想测试第三方上位软件与西门子PLC通讯的时候，这种本地的PLC仿真器就无法胜任了，本文分享一种西门子PLC的网络仿真器搭建方法。

这里我们准备两个虚拟机，操作系统都为win7 64位版：1、操作机（准备Snap7 ClientDemo工具及组态王软件，采用192.168.11.2IP地址）2、靶机（安装了step7 v5.5及plcsim v5.4sp5，采用192.168.11.1IP地址）。

在靶机中打开SIMATIC Manager软件，新建项目test2，如下图：

在新建项目test2点击插入新对象，并选择SIMATIC 300站点，如下图：

分别点击SIMATIC300（1）>硬件，进入硬件配置界面，如下图：

在HW Config界面下选择SIMATIC 300,并选择RACK-300下的Rail，如下图：

在UR(0)对话框中的序号槽1中点击右键分别插入对象PS 307 2A，如下图：

在UR(0)对话框中的序号槽2中点击右键分别插入对象CPU 314C-2PN/DPV3.3，,并新建子网设置ip地址为本PC级的IP地址，如下图：

启动虚拟PLC,点击开始>所有程序>Siemens Automation>SIMATIC>STEP7>S7-PLCSIM，如下图：

进入S7-PLCSIM界面，选择PLCSIM(TCP/IP)，如下图：

回到HW Config对话框，选择下载到模块，如下图：

待下载完成，PLCSIM会显示PLC的地址为之前设置的IP地址，如下图：

启动NetToPLCSIM，点击bin>NetToPLCSim.exe，进入如下图：

点击add,弹出station对话框，在Network IP Address及Plcsim IPAddress中选择为之前设置的ip地址，进入如下图：

点击Start Server，PLC#001进入运行状态，表示PLC网络仿真器搭建成功进入如下图：

在操作机中打开Snap7 ClientDemo工具，填写仿真PLC的IP地址如：192.168.11.1，点击Connect，如下图：

再在control下点击stop按钮即停止PLC的命令，如下图：

查看靶机中仿真PLC的状态从run变为stop，同时可以用wireshark抓取其数据流量如下图：

也可以在python中构建STOP包进行测试，如下图：

在靶机（192.168.11.1）的仿真PLC建立了这样一段简单图形图代码，一个简单的设备启停控制逻辑程序，%M0.0、%M0.1是指PLC的M类型的寄存器，0.0、0.1是M寄存器的某两个偏移地址，对应中间变量。%Q0.0是PLC的Q类型的寄存器，0.0是Q寄存器的某个偏移地址。在这个控制程序中，%M0.0（变量名为start）对应是监控画面上的启动按钮，进行对设备的启动操作，%M0.1（变量名为stop）对应是监控画面上的停止按钮，进行对设备的停止操作。%Q0.0（变量名为out），对应PLC的输出，即将控制信号输出给设备。如下图：

程序下载到仿真PLC后，对梯形图代码进行在线监控，这时输出为0，如下

在操作机（192.168.11.2）中定义仿真PLC的IP地址及寄存器的地址，如下图：

定义监控画面如下：

按下start按钮，圆形显示变为绿色，明我们按钮发出的指令，仿真PLC收到启动信号，将输出置为1，并将仿真PLC输出的反馈到监控画面，同时我们监控靶机中仿真PLC的程序，我们发现仿真PLC输出也是为1，明操作机中组态王上位机与靶机中的虚拟机通讯成功，如下图

同时我们可以获取操作机的组态王（192。168.11.2）与靶机PLC仿真器（192168.11.1）的通讯报文，各类功能码的数据报文，根据具体的操作。

本文通过研究西门子PLC的网络仿真搭建方法，为工控安全人员研究西门子s7协议提供一个便捷、实惠的渠道，*花费大量的资金采购真实的PLC设备，同时也可为PLC工程师提供一种测试第三方上位软件与西门子通讯的方法，更为重要的是，这种西门子PLC的网络仿真搭建方法，可以胜任多人在局域网络中对西门子PLC的安全研究工作（例如实训平台），只需启动更多的靶机和操作机即可。

由用户进行配备的分接单元

两个具有 4MW 和 8 MW 空间要求的规格（1MW = 18mm 宽）

带或不带用于外部操作的设备安装单元（具有 4MW 和 8MW 空间要求的 2 个规格）。

根据 DIN43871 来安装设备（如小型断路器），电流高可达 63A

定角调频瞬时值方式。所谓定角是指工作过程中保持触发引前角Ô为恒值。其工作原理如图4-7所示。负载电压UH经电压互感器PT和整流器CZ将信号变成脉动电压加到电位计RW上，其中u1为主控信号，比较信号u2从RW的动端取出，并向电容C充电，由于阻隔二极管D的作用，u2保持为正弦峰值，u1和u2每半周比较一次，其交点在u1过零前Ô角处。由图4-7b可见，u1峰值为U2m=R2/ (R1 +R2)U1m=A U1m（4-16）式中A为分压系数。设u1为正弦波，则U2m= U1msin-1Ô（4-17）比较是和，应有Ô=sin-1A（4-18）上式表明，引前角Ô仅取决于分压系数A，而与信号幅度和工作频率无关，故能在工作过程中维持为Ô恒值，调整RW的动端位置，即可获得所需引前角Ô。定角调频线路输入阻抗高，抗干扰能力差，对输入信号有一定要求。

CM 1542-5 支持以下通讯服务：

PROFIBUS DP 主站类型 1

PROFIBUS DP 主站，符合 IEC 61158/61784

SYNC/FREEZE:可以从用户程序，使用 DPSYNC_FR 系统函数对输出和/或输入进行同步。

PROFIBUS DP 从站（不是 DP 主站时）

编程器/OP 通信

S7 通信

通过 PROFIBUS 时间同步

CM 1542-5 作为 DP-V1 主站操作。它完全独立地执行数据传输，并且允许从站连接，例如 CM 1242-5 作为 DP 从站，分布式的 I/O 系统 ET 200 DP 从站等等。因此 CM 1542-5 能把 S7-1500 工作站连接到 PROFIBUS-DP，或可以作为理想地扩展到 S7-1500 CPU (CPU 1516 及较大) 的综合 DP 主站接口（以便建立进一步的PROFIBUS-DP 链）的代表。

CM 1542-5 是 DP-V1 主站；换言之，它还支持非循环标准服务，包括报警处理。CM 1542-5 还支持函数 SYNC 和 FREEZE、恒定总线循环时间和数据记录路由。

在正常运行过程中，它还可启用或禁止 DP 从站。另外，它还允许对各个子过程进行分步调试。

通过诊断中继器，可在运行期间对线路进行诊断，从而在较早阶段检测到线路故障。CM 1542-5 支持通过诊断中继器的运行（包括在诊断中继器上激活拓扑识别）。

从用户的观点来看，分布式 I/O 与集中式 I/O 的处理方式相同，这意味着 CM1542-5 与 S7-1500 CPU 的集成 DP 主站接口之间在组态和参数分配方面没有差别。无论系统规模如何，CM 1542-5 的响应时间都很短。

编程器/OP通讯，连接到网络的所有S7站都可以远距编程。

S7 路径选择借助于路由，可以跨网络使用编程设备通讯。

S7 通信用于以下的耦合连接：

SIMATIC S7自动化系统之间

联结到编程设备上（编程器/OP 通讯）

至 PC，例如，通过 CP 5611 A2, CP 5621, CP 5711 和 SOFTNET-PB S7 或 CP 5613 A2、CP 5614 A2、CP 5623 和 CP 5624。

到操作员接口系统（OP）。

时间同步用于设定整个工厂内的时钟。

CM 1542-5 能够从 S7-1500 CPU 将时间传送到 PROFIBUS。相反地，CM 也能够向 S7-1500 CPU 提供 PROFIBUS 上的当前时间。

CM 1542-5 支持：

时间状态值，白天时间转换，同步状态

CM 1542-5 扩展型支持数据记录路由选择功能。通过选择这种选项，你可以 把 CP 作为数据记录路由器用于发送路由记录到现场设备（DP 从站）。来自未直接与 PROFIBUS 相连（因此不能直接访问 DP 从站）的设备的数据记录将通过 CM 转发到 DP 从站。

TIA Portal V12 的 STEP 7 Professional 提供了大量诊断功能，包括：

通信处理的运行状态

一般诊断与统计功能

连接诊断

总线统计

报警缓冲区

支持通过诊断中继器的运行

TIA Portal V12 的 STEP 7 Professional 可用于对 CM 1542-5 的全部功能进行组态。CM 的组态数据始终保存在 CPU 上，甚至在 PLC 出现故障时也将保留。因此，在更换模板时*从编程器中重新装载组态数据。在启动时 CPU 会将组态数据传送到通讯处理器中。

可以对所有连接到网络的 SIMATIC S7 控制器进行组态和编程。