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Module 010-070 TIA Portal Communication entre deux SIMATIC S7-1200

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SCE Curriculumpour la solution d’automatisation cohérente Totally Integrated Automation (TIA)

Siemens Automation Cooperates with Education

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Packages SCE pour formateurs adaptés à cette documentation

SIMATIC S7-1200 AC/DC/RELAIS (paquet de 6) "TIA Portal"N° de référence : 6ES7214-1BE30-4AB3

SIMATIC S7-1200 DC/DC/DC (paquet de 6) "TIA Portal"N° de référence : 6ES7214-1AE30-4AB3

SIMATIC S7-SW for Training STEP 7 BASIC V11 Upgrade (for S7-1200) (paquet de 6) "TIA Portal"N° de référence : 6ES7822-0AA01-4YE0

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La documentation de formation pour la solution d'automatisation cohérente Totally Integrated Automation (T I A) a été spécialement créée pour le programme "Siemens Automation Cooperates with Education (SCE)" à des fins de formation pour les instituts publics de formation et de R&D. Siemens AG n’assume aucune responsabilité quant au contenu.

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Il est expressément interdit d’utiliser cette documentation pour des cours dispensés à des clients industriels. Tout usage de cette documentation à des fins commerciales est interdit.

Nous remercions l’entreprise Michael Dziallas Engineering ainsi que toutes les personnes ayant contribué à la réalisation de cette documentation.

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1. Avant-propos........................................................................................................................................ 42. Notes concernant la programmation du SIMATIC S7-1200...................................................................6

2.1 Automate SIMATIC S7-1200................................................................................................................6

2.2 Logiciel de programmation STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11)..................................................6

2.3 SIMATIC NET Switch CSM 1277..........................................................................................................7

3. Commande d'un convoyeur avec compteur et multi-instance................................................................83.1 Application à réaliser............................................................................................................................ 8

4. Extension de la configuration matérielle dans le projet de la commande d’un convoyeur.......................94.1 Charger le modèle de projet et enregistrer à nouveau...........................................................................9

4.2 Ajout de la deuxième CPU.................................................................................................................. 13

4.3 Mise en réseau des automates...........................................................................................................15

4.4 Chargement de la configuration matérielle dans les CPU....................................................................16

5. Programmation des blocs de programme............................................................................................215.1 Bloc d’émission TSEND_C................................................................................................................. 21

5.2 Programme pour la Commande_convoyeur........................................................................................24

5.3 Bloc de réception TRCV_C................................................................................................................. 30

5.4 Programme pour la Commande_donnees...........................................................................................35

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1. Avant-propos

Le contenu du module 010-070 est assigné à l’unité "Notions de base sur la programmation d’API". Il décrit la communication entre deux automates SIMATIC S7 1200.

Objectif :

Dans ce module, le lecteur va apprendre à configurer une liaison de transport ISO-on-TCP pour un échange de données entre deux automates SIMATIC S7-1200, et à programmer les échanges de données dans le programme de contrôle en utilisant les blocs de communication TSEND_C et TRCV_C.

Pré-requis :

Les connaissances suivantes sont requises pour l’étude de ce module : Connaissance pratique des systèmes d’exploitation Windows Notions de base sur la programmation d'API avec TIA Portal

(Par exemple le module 010-010 – Initiation à la programmation du SIMATIC S7-1200 avec TIA Portal V11)

Blocs pour le SIMATIC S7-1200 (Par exemple le module 010-020 – Types de blocs sur le SIMATIC S7-1200)

Blocs de temporisations et de compteurs pour le SIMATIC S7-1200 (Par exemple le module 010-030 – Multi-instances sur le SIMATIC S7-1200)

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Fonctions supplémentaires pour la programmation de l'API Module 30

Notions de base sur laprogrammation de l'API Module 10, Module 20

PROFIBUS PROFINETModule 60 Module 70 AS-Interface

Module 50

Technique de sécuritéModule 80

Entraînements Module 100

Visualisation des process (IHM) Module 90

TransducteursModule 110

Simulation de l'installation SIMIT Module 150

Autres langages de programmationModule 40

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Configurations matérielles et logicielles requises

1 PC Pentium 4, 1.7 GHz 1 (XP) – 2 Go RAM (Vista), env. 2 Go d’espace disponibleSystème d'exploitation Windows XP (Home SP3, Professional SP3)/Windows Vista (Home Premium SP1, Business SP1, Ultimate SP1

2 Logiciel STEP7 Basic V11 SP2 (Totally Integrated Automation (TIA) Portal V11)3 Connexion Ethernet entre le PC, la CPU 1214C et le Panel4 API 1 SIMATIC S7-1200, p.ex. CPU 1214C avec Switch CSM 1277.

Les entrées doivent être mises en évidence sur un pupitre.5 API 2 SIMATIC S7-1200, p.ex. CPU 1214C avec Switch CSM 1277.

Les entrées doivent être mises en évidence sur un pupitre.

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1 PC2 STEP7

Professional V11 (TIA Portal)

4 S7-1200 avec CPU 1214C et Switch CSM

1277

3 Connexion Ethernet

5 S7-1200 avec CPU 1214C et Switch CSM

1277

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2. Notes concernant la programmation du SIMATIC S7-1200

2.1 Automate SIMATIC S7-1200

L'automate SIMATIC S7-1200 est un mini-contrôleur modulaire utilisé pour les petites et moyennes performances.Il existe un éventail complet de modules pour une adaptation optimisée à la tâche d'automatisation.Le contrôleur S7 est composé d’une alimentation électrique, d'une CPU et de modules d’entrées/sorties pour les signaux numériques et analogiques. Le cas échéant, des processeurs de communication et des modules fonctionnels sont ajoutés pour des tâches spéciales comme la commande de moteur pas à pas.

Le programme S7 permet à l'automate programmable industriel (API) de contrôler et commander une machine ou un processus. Les modules E/S sont interrogés dans le programme S7 au moyen d’adresses d’entrées (%E) et référencés au moyen d’adresses de sorties (%A).

Le système est programmé avec le logiciel STEP 7.

2.2 Logiciel de programmation STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11)

Le logiciel STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) est l'outil de programmation des automates

- SIMATIC S7-1200

- SIMATIC S7-300

- SIMATIC S7-400

- SIMATIC WinAC

Avec STEP 7 Professional V11, les fonctions suivantes peuvent être utilisées pour automatiser une installation :

- Configuration et paramétrage du matériel

- Paramétrage de la communication

- Programmation

- Test, mise en service et dépannage avec les fonctions d'exploitation et de diagnostic

- Documentation

- Génération d’écrans de visualisation pour les Basic Panels SIMATIC avec WinCC Basic intégré.

- Il est également possible de générer des écrans de visualisation pour les PC et autres Panels à l'aide d'autres progiciels WinCC.

Toutes les fonctions sont détaillées dans l’aide en ligne.

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2.3 SIMATIC NET Switch CSM 1277

Description du système

Le CSM 1277 possède quatre connecteurs femelles RJ45 pour la connexion d'équipements terminaux ou d'autres segments de réseau.

Sur le CSM 1277, les interfaces TP sont réalisées sous forme de connecteurs femelles RJ45 avec brochage MDI-X (Medium Dependent Interface–Autocrossover) d'un composant de réseau.La polarité est automatiquement adaptée en cas de raccordement incorrect des deux conducteurs Receive (RD+ et RD- inversés). La fonction d'auto croisement MDI /MDIX possède l'avantage de permettre un câblage homogène sans câbles Ethernet externes croisés. Elle évite les dysfonctionnements dus à des lignes d'émission et de réception interverties.

L'installation s'en trouve grandement facilitée.

Le CSM 1277 est un appareil Plug and Play ne nécessitant pas de paramétrage pour la mise en service.

Affichage du CSM 1277

Témoin On 'L' (LED verte)

L'état de l'alimentation est signalisé par une LED verte :

Etat SignificationLED s'allume en vert L'alimentation est connectéeLa LED ne s'allume pas L'alimentation n'est pas connectée ou l'alimentation créée est trop

faible.

Affichage de l'état des ports 'P1' à 'P4' (LED verte)

L'état des interfaces est signalisé par quatre LED vertes. Vous vous trouvez sous le volet supérieur. Voir également l'image 4-4

Etat SignificationLED des ports 1 à 4 s'allument Connexion à l'Industrial Ethernet via le port existant (état LINK)LED des ports 1 à 4 clignotent Le port envoie/reçoit via Industrial EthernetLED des ports 1 à 4 clignotent/lumière mouvante

Phase de test avec l'alimentation en marche

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3. Commande d'un convoyeur avec compteur et multi-instance

Ci-après, un compteur et une multi-instance vont être ajoutés à l’exemple de la commande d’un convoyeur, pour la communication des deux automates S7-1200.

Avec ce convoyeur, 20 bouteilles doivent toujours être acheminées vers une caisse. Quand la caisse est pleine, le convoyeur doit s’arrêter et la caisse doit être remplacée.

Avec le bouton S1, on peut sélectionner le mode de fonctionnement Manuel et avec le bouton S2, on peut sélectionner le mode Automatique.En mode Manuel, le moteur est alimenté tant qu'on appuie sur le bouton S3 et que le bouton S4 n'est pas activé.En mode Automatique, le moteur du convoyeur est allumé avec le bouton S3 et éteint avec le bouton S4 (NF).De plus, un capteur 'B0' compte le nombre de bouteilles dans les caisses. Quand 20 bouteilles sont comptées, le convoyeur s’arrête.Quand une nouvelle caisse est amenée, il faut le confirmer au moyen du bouton ‘S5’.

Tableau d'affectations :

Adresse Symbole Commentaire

%E 0.0 S1 Bouton mode manuel, S1 NO%E 0.1 S2 Bouton mode automatique S2 NO%E 0.2 S3 Bouton Marche S3 NO%E 0.3 S4 Bouton Arrêt, S4 NF%E 0.6 S5 Bouton S5 NO Réinitialiser le compteur / nouvelle caisse%E 0.7 B0 Capteur B0 NO Compteur bouteilles%A 0.2 M01 Moteur du convoyeur M01

3.1 Application à réaliser

Les états des signaux d’entrée doivent être transmis à une deuxième CPU pour la suite du traitement et être visualisés ici.

Les entrées de la première CPU sont dans un premier temps écrites dans un tampon d’envoi.Ensuite, le bloc émetteur TSEND_C envoie le contenu du tampon d’envoi dans la seconde CPU au moyen d’une liaison ISO-on-TCP.

Entrées de la CPU1 de %E0.0 à %E0.7 (%EB0) vers – %MB10 (tampon d’envoi) – TSEND_C – CPU2

Dans la deuxième CPU, les données reçues sont écrites dans le tampon d’entrée via le bloc récepteur TRCV_C. Le contenu du tampon de réception est ensuite visualisé sur les sorties de la CPU.

CPU2 TRCV_C – %MB12 (tampon de réception) – vers les sorties de %A0.0 à %A0.7 (%AB0).

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4. Extension de la configuration matérielle dans le projet de la commande d’un convoyeur

La gestion du projet et sa programmation se font grâce au logiciel Totally Integrated Automation Portal.Là, sous une même interface, les éléments tels que le contrôleur, la visualisation et la mise en réseau de la solution d’automatisation sont créés, paramétrés et programmés.Les outils en ligne sont disponibles pour les diagnostics d’erreur.Dans les étapes suivantes, nous allons ouvrir un projet pour le SIMATIC S7-1200, l’enregistrer sous un nouveau nom et le modifier pour qu’il réponde aux nouvelles exigences.

L'outil que nous allons utiliser est Totally Integrated Automation Portal, que l'on appelle ici d'un double-clique.

4.1 Charger le modèle de projet et enregistrer à nouveau

Nous allons maintenant ouvrir le projet FB_conveyor_counter (FB_convoyeur_compteur) du module 010-030 dans la vue du portail. Ce projet servira de base pour le programme.

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L'option First steps (Mise en route) est proposée pour la configuration. Cliquer sur Open the project view (Ouvrir la vue du projet).

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Le projet doit d'abord être enregistré sous un autre nom. Dans le menu Project (Projet), cliquer sur Save as (Enregistrer sous.

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Enregistrer le projet sous le nom Conveyor_CPU_to_data_CPU (Convoyeur_CPU_vers_donnees_CPU).

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4.2 Ajout de la deuxième CPU

Pour créer une deuxième CPU dans le projet, ouvrir la fenêtre de sélection en double-cliquant sur Add new device (Ajouter un appareil).

Sous SIMATIC S7-1200, choisir la CPU 1214C, numéro de référence : „6ES7 214-1AE30-0XB0.Nommez-la controller_data (commande_donnees)“Cocher la case Open device view (Ouvrir la vue des appareils).Cliquez sur le bouton OK.

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Dans la fenêtre en bas de la vue des appareils, sous l’onglet Properties (Propriétés), sélectionner PROFINET Interface (Interface PROFINET).

Cliquez ensuite sur Add new subnet (Ajouter nouveau sous-réseau).Entrer l'adresse IP 192.168.0.5 et le masque de sous-réseau 255.255.255.0

Cliquer ensuite sur le bouton Save project (Enregistrer le projet).

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4.3 Mise en réseau des automates

Passez dans la vue de réseau.

Faire glissez la ligne du réseau PN/IE_1 vers le carré vert de controller_conveyor (Commande_convoyeur).

Les deux CPU sont maintenant interconnectées.

Cliquer ensuite sur le bouton Save project (Enregistrer le projet).

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4.4 Chargement de la configuration matérielle dans les CPU

Avant de passer aux étapes suivantes, il faut d’abord mettre en place le câblage réseau entre les deux automates et l’appareil de programmation au moyen du switch CSM 1277.

Dans le menu Online (En ligne), cliquer sur Accessible devices (Abonnés accessibles).

Le deuxième automate est toujours configuré avec ses paramètres d’usine et n’a pas encore d’adresse IP.

Cliquer ensuite sur le bouton Close (Fermer).

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Charger la première commande convoyeur.

Dans le navigateur du projet, sélectionner controller_conveyor (Commande_convoyeur) et cliquer sur Download to device (Charger dans l’appareil).

Si la CPU était en mode RUN, elle doit d’abord être mise sur STOP avant le chargement.Sélectionner l’interface PG/PC pour la procédure de chargement et la liaison avec le sous-réseau.

Cliquer ensuite sur le bouton Load (Charger).

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Avant d’être chargé, le programme doit être vérifié et compilé.

Cliquer ensuite sur le bouton Load (Charger).

Cliquer ensuite sur le bouton Finish (Terminer).La CPU est de nouveau mise en mode RUN.

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Charger la deuxième commande convoyeur.

Dans le navigateur du projet, sélectionner controller_data (Commande_donnees) et cliquer sur Download to device (Charger dans l’appareil).

Sélectionner l’interface PG/PC pour la procédure de chargement et la liaison avec le sous-réseau.Cocher la case Extended download to device (Afficher les abonnés accessibles).Sélectionner la CPU S7-1200.

Cliquer ensuite sur le bouton Load (Charger).

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Avant d’être chargé, le programme doit être vérifié et compilé.

Cliquer ensuite sur le bouton Load (Charger).Le chargement écrit l’adresse IP dans la CPU.

Cliquer ensuite sur le bouton Finish (Terminer).La CPU est mise en mode RUN.

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5. Programmation des blocs de programme

Nous allons maintenant appeler et paramétrer les blocs de programme nécessaires à la communication entre les deux CPU.En appelant les blocs de communication TSEND_C et TRCV_C, une connexion entre les deux CPU est automatiquement établie. La connexion est créée, établie et gérée automatiquement jusqu’à ce qu'une opération ou une CPU mise sur STOP rompe la liaison.

5.1 Bloc d’émission TSEND_C

Description

TSEND_C est exécutée de manière asynchrone et réalise les fonctions suivantes :

Définition et établissement d'une connexion de communication :

TSEND_C définit et établit une connexion de communication TCP ou ISO on TCP. Une fois définie et établie, la connexion est maintenue et surveillée automatiquement par la CPU.La définition de la connexion de communication s'effectue avec la description de la connexion fournie dans le paramètre CONNECT. Pour établir la connexion, il faut mettre le paramètre CONT à la valeur "1". Lorsque la connexion est établie, le paramètre DONE est mis à "1" pour la durée d'un cycle.Si la CPU passe en STOP, toute connexion existante est interrompue et la connexion définie est supprimée. TSEND_C doit être de nouveau exécutée pour définir et établir à nouveau la connexion.Le nombre de liaisons de communication possibles est précisé dans les caractéristiques techniques de votre CPU.

Envoyer des données via la connexion de communication existante

La plage d'émission est définie sur le paramètre DATA. Celui-ci contient l'adresse et la longueur des données à émettre.La tâche d'émission est exécutée si un front montant est détecté sur le paramètre REQ. La définition du nombre maximum d'octets à émettre avec une tâche d'émission est effectuée dans le paramètre LEN. Aucune édition des données à émettre ne doit être réalisée avant l'exécution complète de la tâche d'émission. Si l'exécution de la tâche d'émission réussit, le paramètre DONE est mis à "1". L'état de signal "1" du paramètre DONE ne confirme pas que les données émises ont déjà été lues par le partenaire de communication.

Interrompre la liaison de communication :

La connexion de communication est suspendue lorsque le paramètre CONT est mis à la valeur "0".TSEND_C est de nouveau exécutée à la mise à "1" du paramètre COM_RST. La connexion de communication existante est ainsi suspendue et une nouvelle connexion est établie. Une perte de données risque de se produire si un transfert de données intervient au moment de la nouvelle exécution.

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Paramètres de TSEND_C

BUSY, DONE et ERROR

Le contrôle de l'état d'exécution s'effectue au moyen des paramètres BUSY, DONE, ERROR et STATUS. Le paramètre BUSY indique l'état d'exécution. Le paramètre DONE permet de contrôler l'exécution correcte d'une tâche. Le paramètre ERROR est mis à "1" lorsque des erreurs se produisent durant l'exécution de TSEND_C.

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Les informations d'erreur peuvent être affichées dans le paramètre STATUS.

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5.2 Programme pour la Commande_convoyeur

Compléter la table de variables standard

Sous PLC tags (Variables API), ouvrir la table de variables standard de controller_conveyor (commande_convoyeur).Compléter la table.

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Le bloc d’émission TSEND_C est appelé dans le bloc OB1.

Ouvrir le bloc Main [OB1] de controller_conveyor (Commande_convoyeur).

Dans le réseau 2, créer l’instruction MOVE.Glisser-déposer le bloc TSEND_C dans le réseau 3.

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Dans la fenêtre suivante, confirmer l’ajout du bloc suggéré.Cliquer sur Single instance (Instance unique), puis sur OK.

Le bloc de données est généré et incorporé automatiquement.Sous Properties (Propriétés), sélectionner les paramètres de connexion.Sous Connection parameters (Paramètres de connexion), choisir le partenaire et renseigner les champs en couleur. Pour chaque automate, choisir un nouveau bloc de données et saisir directement 1 dans chaque champ "Connection ID" (ID de connexion).

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La tâche d'émission (REQ) du bloc TSEND_C doit être cyclique, c’est la raison du lien avec les paramètres de sortie (DONE).

Agrandir la taille du bloc et entrer les paramètres du bloc soit directement, soit dans la fenêtre des propriétés.

La programmation de la commande du convoyeur est terminée.

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Programme dans le logigramme (LOG) :

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Programme dans le schéma à contacts (CONT) :

Cliquer sur le bouton .

Dans le navigateur du projet, sélectionner controller_conveyor (Commande_convoyeur) et cliquer

sur le bouton Download to device (Charger dans l’appareil).

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5.3 Bloc de réception TRCV_C

Description

TRCV_C est exécutée de manière asynchrone et réalise les fonctions suivantes :

Définition et établissement d'une connexion de communication :

TRCV_C définit et établit une connexion de communication TCP ou ISO on TCP. Une fois définie et établie, la connexion est maintenue et surveillée par la CPU. Une fois définie et établie, la connexion est maintenue et surveillée automatiquement par la CPU.La définition de la connexion de communication s'effectue avec la description de la connexion fournie dans le paramètre CONNECT. Pour établir la connexion, il faut mettre le paramètre CONT à la valeur "1". Lorsque la connexion est établie, le paramètre DONE est mis à "1".Si la CPU passe en STOP, toute connexion existante est interrompue et la connexion définie est supprimée. TRCV_C doit être de nouveau exécutée pour une nouvelle définition et un nouvel établissement de la connexion. Le nombre de connexions de communication possibles est précisé dans les caractéristiques techniques de votre CPU.

Réception de données via la connexion de communication existante :

Lorsque le paramètre EN_R est mis à la valeur "1", la réception des données est activée. Les données reçues sont inscrites dans une plage de réception. La définition de la longueur de la plage de réception s'effectue, selon la variante de protocole utilisée, soit avec le paramètre LEN (si LEN <> 0), soit par indication de longueur du paramètre DATA (si LEN = 0).Après une réception des données réussie, l'état de signal du paramètre DONE est égal à "1". Si des erreurs se produisent lors de la transmission de données, le paramètre DONE est remis à "0".

Interrompre la liaison de communication :

La connexion de communication est suspendue lorsque le paramètre CONT est mis à la valeur "0".TRCV_C est de nouveau exécutée à la mise à "1" du paramètre COM_RST. La connexion de communication existante est ainsi suspendue et une nouvelle connexion est établie. Une perte de données risque de se produire si la réception de données intervient au moment de la nouvelle exécution.

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Modes de réception de TRCV_C

Le tableau suivant montre comment les données reçues sont inscrites dans la plage de réception.

TCP (mode ad hoc)

Le mode ad hoc existe uniquement pour la variante de protocole TCP. Sa définition s'effectue par affectation de la valeur "0" au paramètre LEN. La longueur de la plage de réception est définie par le pointeur sur le paramètre DATA. La longueur réellement reçue du paramètre RCVD_LEN doit être identique avec la longueur définie au paramètre DATA. Le nombre maximum d'octets pouvant être reçus est égal à 8 192.

TCP (réception de données avec longueur spécifiée)

La longueur des données reçues est définie par la valeur du paramètre LEN. Les données spécifiées par le paramètre DATA sont disponibles dans la plage de réception dès que la longueur de données indiquée par le paramètre LEN a été intégralement reçue.

ISO on TCP (transmission de données commandée par protocole)

Dans la variante de protocole ISO on TCP, la transmission des données est commandée par le protocole.La plage de réception est définie par les paramètres LEN et DATA.

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Paramètres de TRCV_C

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BUSY, DONE et ERROR

Le contrôle de l'état d'exécution s'effectue au moyen des paramètres BUSY, DONE, ERROR et STATUS. Le paramètre BUSY indique l'état d'exécution. Le paramètre DONE permet de contrôler l'exécution correcte d'une tâche. Le paramètre ERROR est mis à "1" lorsque des erreurs se produisent durant l'exécution de TRCV_C.

Les informations d'erreur peuvent être affichées dans le paramètre STATUS.

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5.4 Programme pour la Commande_donnees

Compléter la table de variables standard

Sous PLC tags (Variables API), ouvrir la table de variables standard de controller_data (commande_donnees).Compléter la table.

Le bloc d’émission TRCV_C est appelé dans le bloc OB1.

Ouvrir le bloc Main[OB1] de la commande de données.Glissez-déposez le bloc TRCV_C dans le réseau 1.

Dans la fenêtre suivante, confirmer l’ajout du bloc suggéré.Cliquer sur Single instance (Instance unique), puis sur OK.

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Le bloc de données est généré et incorporé automatiquement.Sous Properties (Propriétés), sélectionner les paramètres de connexion.Sélectionner le bloc de données controller_data_Connection_DB déjà existant uniquement sous les paramètres de connexion de l'automate local, sinon un nouveau bloc de données est généré.Ensuite, sélectionner le partenaire de liaison et son bloc de données associé.

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Agrandir la taille du bloc et entrer les paramètres du bloc soit directement, soit dans la fenêtre des propriétés.

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Dans le réseau 2, créer l’instruction MOVE.

La programmation de la commande des données est terminée.

Programme dans le logigramme (LOG) :

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Programme dans le schéma à contacts (CONT) :

Cliquer sur le bouton .

Dans le navigateur du projet, sélectionner ccontroller_data (commande_donnees) et cliquer sur le

bouton Download to device (Charger dans l’appareil).

Une fois le chargement terminé, le programme peut être testé.

Les signaux d'entrée E0.0 à E0.7 de controller_conveyor (commande_convoyeur) sont affichés sur les sorties A0.0 à A0.7 de controller_data (commande_donnees).

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