S7-300/400 以太网通讯模块的IT功能
1. 初步说明
S7-300/400 系列PLC的以太网通讯模块 CP343-1/443-1 Advanced系列除了支持S7 、TCP、 ISO-on-TCP等通讯协议外，还支持IT功能，具体包括FTP（client/server）、 E-MAIL (SMTP client) 、Web server。支持IT功能模块的具体信息，请参考文档最后参考手册部分链接。
2. FTP
FTP是File Transfer Protocol的缩写。意为文件传输协议，用于管理计算机之间的文件传送。FTP通常指文件传输服务。
FTP是Internet上使用非常广泛的一种通讯协议。它是由支持Internet文件传输的各种规则所组成的集合，这些规则使 Internet用户可以把文件从一个主机拷贝到另一个主机上，因而为用户提供了极大的方便和收益。
FTP和其它 Internet服务一样，也是采用客户机/服务器方式。使用方法很简单，启动FTP客户端程序先与远程主机建立连接，然后向远程主机发出传输命令，远程主机在收到命令后就给予响应，并执行正确的命令。FTP有一个根本的限制，那就是，如果用户未被某一FTP主机授权，就不能访问该主机，实际上是用户不能远程登录（Remote Login）进入该主机。也就是说，如果用户在某个主机上没有注册获得授权，没有用户名和口令，就不能与该主机进行文件的传输。而Anonymous FTP (匿名FTP) 则取消了这种限制。
FTP可用多种格式传输文件，通常由系统决定，大多数系统 (包括UNIX系统) 只有两种模式：文本模式(ASCII)和二进制模式(BIN/IMAGE)。
FTP建立在传输层TCP协议之上，TCP是面向连接的协议，负责保证数据从源计算机到目的计算机的传输。TCP采用校验、确认接收和超时重传等一系列措施提供可靠的传输，所以在传输过程中FTP程序如果没有提示错误，就无需担心传输问题。
CP 343-1/443-1 Advanced 支持FTP 服务器和客户端，可以用来管理CP的文件系统、传输CPU 的DB数据。
a. FTP 服务器
1) CP 343-1/443-1 Advanced作为FTP 服务器，FTP客户端可以管理CP 的文件系统并且可以读写CPU的DB，如图1。
2) 文件系统是Advanced CP 实现IT功能的一些文件，存储在CP的C-PLUG卡中。
3) 需要在STEP7硬件组态中激活FTP服务器功能（不同类型模块组态不同，如果没有激活选项，则在后台自动激活，以实际为准），如图2。
图1
图2
4) 在“USER”中需要分配用户、及用户权限、密码，如图3。CP 343-1/443-1 Advanced 也支持FTP的匿名登陆。
图3
5) 保存编译，下载组态后，通过WINDOWS 或其他支持FTP客户端的软件可以访问CP的文件系统，如图4、5。客户可以通过FTP获得CP的文件系统，也可以从西门子网站下载CP模块最新的文件系统后通过FTP传送到模块。
图4
图5
6) 如果要访问CPU的DB数据，则要在CP的文件系统生成文件配置表。文件配置表用于描述CPU和CPU中DB的信息，在CP的文件系统中存储在“config”文件中“file_db.txt”中，如图6，用户可以通过FTP获得模板、增加CPU以及DB的信息后（文件列表中具体格式请参考帮助信息），将新的文件配置表“file_db.txt”上传覆盖原文件即可。
图6
7) 文件配置表信息也可以通过STEP7硬件组态生成。通过CP“FTP ”菜单，保存编译后下载，自动添加，如图7。但需注意，如果通过STEP7硬件组态生成，则新生成的“file_db.txt”的属性是只读，所以文件配置表信息的修改只能通过STEP7下载，不能通过FTP直接修改。
8) 文件配置表生成后，CP卡断电重起，文件系统根目录会自动生成“CPUX”的文件夹，如图5。文件夹里面可以看到文件配置表中定义的DB的信息，如图9。
图7
图8
图9
9) 在CPU一侧，需要手动生成文件配置表中定义的DB，但是每个DB需要有特殊的20个字节的信息头，如图10。
图10
10) 在文件DB的20个字节信息头中，主要用于设置文件DB的属性。具体格式及含义请参考 60053848 手册中内容。如图11-12，通过设置4个特殊的位，来改变文件DB在FTP操作中的属性。
图11
图12
11) 例如，如图13，文件DB块DB22，“EXIST”=1表示可读；“LOCKED”=0表示DB可以被操作；“NEW”=0 WRITEACCESS”=1代表可以写操作；通过WINDOWS 文件客户端将文件DB拖拽到PC侧，如图14，此处定义为EXCEL文件，打开文件后可以看到CPU中DB22的数据，本例中“hello siemens”，如图15。
图13
图14
图15
12) 如图13，DB22允许写操作，在PC侧修改之前的文件，传送到CP侧，如图16，传输完成后在CPU中可以看到数据，如图17，“NEW”=1代表DB修改成功，下一次修改DB之前，必须对其复位。“ACT_LENGTH”表示实际接收到的有效字符。
图16
图17
b. FTP 客户端
1) CP 343-1/443-1 Advanced作为FTP 客户端，可以向FTP服务器传送CPU的DB数据，如图18。
图18
2) CP 343-1/443-1 Advanced作为FTP 客户端，需要在Netpro 组态一个TCP的连接，如图19。在属性窗口选择“Use FTP Protocol”，如图20。CP卡可以组态的FTP客户端连接的个数有限制，343-1GX30 10个、443-1GX20 20个。
图19
图20
3) CP 343-1/443-1 Advanced作为FTP 客户端，需要在Netpro 组态一个TCP的连接，如图19。在属性窗口选择“Use FTP Protocol”，如图20。CP卡可以组态的FTP客户端连接的个数有限制，343-1GX30 10个、443-1GX20 20个。
4) 将Netpro 组态编译正常后下载，程序上可以使用FC40-FC44或FB40，所支持的FTP操作见图21。
图21
5) S7-300使用FC40-FC44，首先要在程序上调用FC5“AG_SEND”，S7-400不需要。首先必须调用FC40“FTP_CONNECT”用于发起连接FTP服务器，“ID”创建TCP连接的ID；“LADDR”CP卡的硬件地址；“LOGIN”登陆参数，需要指定服务器侧IP地址、用户名及密码，如图23，需要用字符串格式创建；“BUFFER_DB_NR”作为缓冲区的DB块，手动创建，不能小于255字节；“ACT”使能位发起连接，连接建立后“Done”位置1。
6) PC 侧使能FTP 服务器，本例中使用3COM公司的3CDeamon 软件。在软件中，分配用户名、用户权限、以及文件存储路径，如图24。
图22
图23
图24
7) 以FC41“FTP_STORE”指令为例，相当于FTP的PUT操作，如图25。“FILE_NAME”定义传输文件的名称，如图23，本例中定义“工艺参数.xls”；“FILE_DB_NR”定义的客户端侧的文件DB，DB结构和CP作服务器时文件DB的格式完全一样，如图10，但是属性设置略有不同，见图25，更详细信息请参考手册。
图25
图26
8) 设置好文件DB属性后，如图27，DB此时只读。FC41“FTP_STORE”触发后，服务器侧指定文件夹下会自动生成“工艺参数.xls”的文件，如图28。
图27
图28
9) 设更改PC侧的文件后，可以用FC42“FTP_RETRIEVE”把文件写到该文件DB，首先设置好属性，确保读写操作，如图29-30。程序执行之后，数据进入DB，见图31。“NEW”=1代表DB修改成功，下一次修改DB之前，必须对其复位。“ACT_LENGTH”表示实际接收到的有效字符。
图29
图30
图31
10) 相比FC40-44，FB40通过“CMD”引脚实现多种FTP操作，并且扩展了FTP功能，如图32。如图33中，FB40参数填写与FC40-44相同，扩展的功能CMD=6相当于FTP的续写，执行后如图34；CMD=7，相当于检索功能，如图33，检索从第15个字符开始的5个字符，执行后如图35。
图32
图33
图34
图35
3. E-MAIL
CP 343-1/443-1 Advanced可作为E-mail的客户端，支持SMTP协议。 SMTP是Simple Mail Transfer Protocol的英文缩写。中文译为“简单邮件传输协议”。它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则,由它来控制信件的中转方式。SMTP协议属于TCP／IP协议族,它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地。通过SMTP协议所指定的服务器,我们就可以把E-mail寄到收信人的服务器上了,整个过程只要几分钟。SMTP服务器则是遵循SMTP协议的发送邮件服务器，用来发送或中转电子邮件。
1) CP 343-1/443-1 Advanced作为FTP E-mail的客户端，可以发送邮件但不允许接收邮件。
2) CP 343-1/443-1 Advanced 发送邮件，首先要在 Netpro 中插入E-mail的连接，连接对象为“Unspecified”，如图36。每个CP最多支持插入1个E-mail 连接。
3) 如图37，定义SMTP 服务器的IP地址，可以通过绝对IP地址或者符号地址定义；端口号使用25；模块默认的发送邮件地址，需要按照SMTP服务器的地址格式要求定义。
4) 在局域网要实现发送邮件的功能，我们需要额外的 SMTP 服务器，本文中使用装有IMAIL软件的PC，IP地址：192.168.0.20。如图38，通过服务器软件，增加用户、为用户分配用户名密码，以及邮件地址，本例中用户邮件地址：343-1@siemens。
图36
图37
图38
5) 完成Netpro 组态后，编译无误后下载。如图39，S7-300通过程序块FC5 “AG_SEND” 、S7-400通过程序块FC50 “AG_LSEND”发送邮件，邮件的内容由发送的DB区域构建。
图39
6) 发送DB区域要构建发送的邮件内容，请注意！如图40，必须按照以下格式和顺序给语法构建！
a. DB名称所在列中所有内容必须以大写出现
b. 数据类型建议为字符串
c. “Initial value”定义内容，必须以引号作为开始和结束，正文以名称加冒号开始，例如 “USER:343-1;”表示用户名“343-1”。
d. “USER” /“PASS”用户名及密码，如果SMTP服务器需要身份验证（ESMTP）时必须定义，如果服务器无身份验证，可以不设置；服务器有身份验证，建立连接后协商双方验证方式，如果彼此支持，可以传输；不支持验证算法，放弃传输。支持的验证方式包括：
i. PLAIN
ii. LOGIN
iii. GRAM-MD5
iv. DIGEST-MD5
e. “TO”/“CC”分别表示目的地邮件地址和抄送地址；支持发送多个邮件，多个邮件地址用逗号隔开。注意，目的地邮件地址和抄送地址必须是在SMTP服务器注册的邮件地址，否则SMTP服务器无法识别。
f. “FROM” 表示本地发送地址，“FROM” 可以为空，为空/不加分号，使用E-MAIL连接定义的邮件地址，如图37；如果此处设置，以DB里优先。
g. “SUB”邮件标题。
h. “TEXT”正文。
i. “FILE”附件的名称，如果不定义附件名称（空子符/不加分号），则附件会用默认名称“DATA.BIN”
j. “ATTACHMENT”附件，值“BNY:”表示后面的内容作为附件发送。附件功能，S7-400 2k/S7-300 8k
图40
7) 如图39，“LEN” 的长度和DB的长度需要一致，包括附件在内，邮件长度最大8K内容。
8) 在局域网内，开启IMAIL SMTP服务器服务，程序通过“ACT”来触发邮件的发送，“DONE”=1， 表示数据传输到了E-mail 服务器侧。
9) 如图41，定义好的邮件内容。
10) 在PC侧可以使用邮件客户端软件来接收邮件，本例使用WINDOWS 下的OUTLOOK作为邮件的接收端。如图42，在OUTLOOK增加电子邮件账户，用户名、密码使用IMAIL服务器侧分配；服务器地址192.168.0.20。
11) 如图43，OUTLOOK作为邮件客户端，支持POP3来从服务器侧接收邮件，所有属于本用户的邮件将读取到OUTLOOK。
图41
图42
图43
12) 如果CP 的邮件功能要在Internet上发送，则需要互联网的SMTP服务器提供服务。例如：客户使用新浪的免费邮箱服务，则如图44，定义新浪SMTP服务器的域名“smtp.sina.com.cn”，但注意，此时需要在CP组态中定义DNS服务器IP地址。DNS服务器IP地址直接填写连接到互联网的路由器的IP地址，或者互联网运营商的DNS服务器地址。有关于互联网SMTP服务及DNS的详细信息以及网络安全性，请询问相应的代理服务商。
13) 如图45，可以通过智能手机等设备随时通过互联网接收到CP卡发送的邮件。
图44
图45
4. WEB服务器
CP 343-1/443-1 Advanced可以作为HTTP的服务器，接受WEB服务器的访问。CP卡出厂自带默认的WEB界面，通过WEB浏览器输入CP卡的IP地址即可打开，如图46。通过CP自带的界面，可以查看CP或者CPU的诊断信息、模块信息、组态的连接状态等。本文中将主要介绍如何使用用户自定义的WEB界面监控PLC的数据。
图46
1) 用户也可以使用HTML开发工具自定义WEB界面，CP的文件系统提供S7 JAVA Applet 可以供用户在自定义界面调用，用以读、写访问 S7-300 /400的数据及CPU信息。
2) 如图47，西门子为CP343-1/443-1 Advanced提供了4种JAVA Applet，分别可以对CPU实现数据的读、写以及CPU/CP的信模块信息读取。
3) S7 JAVA Applet保存在CP 的文件系统根目录“applets”文件夹中的JAVA压缩包中。
图47
4) 如图48，S7 JAVA Applet的使用需要有相应的用户权限，在硬件组态中CP属性“Users”生成用户，并为其分配权限及密码。在图49中，可以看到不同S7 JAVA Applet需要何种用户权限。
图48
图49
5) 西门子提供了HTML代码生成器HCG，内部可以直接调用S7 JAVA Applet，如图50。
图50
6) S7 JAVA Applet 对数据的读写，既支持绝对地址访问，也支持符号地址访问，如图51所示。如果使用符号地址访问，则注意，需要在硬件组态中CP卡属性“Symbols”中导入符号表中的符号定义，如图52。
图51
图52
7) 如图53，HCG会生成相应的HTML的代码，可以将代码保存在本地，也可以通过HCG集成的FTP客户端直接传送到CP卡文件系统中，有关CP FTP服务器的设置请参考本文相应内容。
图53
8) 如图54，将生成的WEB界面通过HCG 的FTP客户端传送到了CP的文件系统。也可以使用其他FTP客户端。
9) 如图55，通过IE浏览器输入“http:// IP address/xx.htm”，“xx”是生成WEB界面的名称可以直接打开；如果WEB界面定义名称为“index”则新生成的WEB界面会作为CP卡默认的启示界面，直接在浏览器输入CP卡的IP地址就会自动打开。
10) 如图56，注意PC的JAVA运行环境。IE V6以上，需要单独安装JDK(JAVA development kit)1.1.x，JDK可以在相应网站下载。并在IE 属性中激活。
图54
图55
图56
11) 打开自定义的界面后，如图57，界面中使用到的JAVA APPLET需要提示输入相应的用户及密码，用户必须具备相应权限才可以进一步操作。图57中使用符号地址读写数据并且显示CPU订货号及指示灯状态。
图57
12) 用户也可以使用其他HTML工具开发，JAVA APPLET的调用语法是固定的，见图58-59。具体JAVA APPLET的调用规则及语法，本文不做过多解释，请参考JAVA的编程手册。
图58
图59
13) S7 JAVA APPLET只提供了固定的风格和操作，如果不能满足客户的需要，客户可以定义自己的JAVA APPLET。Advanced cp 提供分类的S7 bean 库（S7BeansAPI)，S7 bean提供开放的接口，供用户开发自己的 Applet 或其他应用。如图60，S7 bean可以从CP卡的文件系统上载，保存在文件系统“applet”文件夹；或者直接从西门子网站下载。S7 bean的使用说明请参考附件中的相应手册。
14) 用户仅需要使用第三方 Java 组态工具，导入S7 bean，就可以生成自己的APPLET。如图61-62，图中使用IBM VisualAge for Java。
图60
图61
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