2.5 用户程序的下载与仿真
2.5.1 下载与上传用户程序
1.以太网设备的地址
（1）MAC地址
媒体访问控制（Media Access Control，MAC）地址是以太网接口设备的物理地址。通常由设备生产厂家将MAC地址写入EEPROM或闪存芯片。在网络底层的物理传输过程中，通过MAC地址来识别发送和接收数据的主机。MAC地址是48位二进制数，分为6个字节（6B），一般用十六进制数表示，例如00-05-BA-CE-07-0C。其中的前3个字节是网络硬件制造商的编号，它由IEEE（国际电气与电子工程师协会）分配，后3个字节是该制造商生产的某个网络产品（例如网卡）的序列号。MAC地址就像我们的身份证号码，具有全球唯一性。
CPU的每个PN接口在出厂时都装载了一个永久的唯一的MAC地址。可以在模块的以太网端口上面看到它的MAC地址。
（2）IP地址
为了使信息能在以太网上快捷准确地传送到目的地，连接到以太网的每台计算机必须拥有一个唯一的IP地址。IP地址由32位二进制数（4B）组成，是Internet Protocol（网际协议）地址。在控制系统中，一般使用固定的IP地址。IP地址通常用十进制数表示，用小数点分隔。CPU默认的IP地址为192.168.0.1。
（3）子网掩码
子网是连接在网络上的设备的逻辑组合。同一个子网中的节点彼此之间的物理位置通常相对较近。子网掩码（Subnet mask）是一个32位二进制数，用于将IP地址划分为子网地址和子网内节点的地址。二进制的子网掩码的高位应该是连续的1，低位应该是连续的0。以常用的子网掩码255.255.255.0为例，其高24位二进制数（前3个字节）为1，表示IP地址中的子网地址（类似于长途电话的地区号）为24位；低8位二进制数（最后一个字节）为0，表示子网内节点的地址（类似于长途电话的电话号）为8位。
（4）路由器
IP路由器用于连接子网，如果IP报文发送给别的子网，首先将它发送给路由器。在组态时子网内所有的节点中都应输入路由器的地址。路由器通过IP地址发送和接收数据包。路由器的子网地址与子网内的节点的子网地址相同，其区别仅在于子网内的节点地址不同。
在串行通信中，传输速率（又称为波特率）的单位为bit/s，即每秒传送的二进制位数。西门子的工业以太网默认的传输速率为10Mbit·（s-1）/100Mbit·（s-1）。
2.组态CPU的PROFINET接口
通过CPU与运行STEP 7的计算机的以太网通信，可以执行项目的下载、上传、监控和故障诊断等任务。一对一的通信不需要交换机，两台以上的设备通信则需要交换机。CPU可以使用直通的或交叉的以太网电缆进行通信。
打开STEP 7，生成一个项目，在项目中生成一个PLC设备，其CPU的型号和订货号应与实际的硬件相同。
双击项目树中PLC文件夹内的“设备组态”，打开该PLC的设备视图。双击CPU的以太网接口，打开该接口的巡视窗口（见图2-32），选中左边的“以太网地址”，采用右边窗口默认的IP地址和子网掩码。设置的地址在下载后才起作用。
图2-32 设置CPU集成的以太网接口的IP地址
3.设置计算机网卡的IP地址
如果操作系统是Windows 7，用以太网电缆连接计算机和CPU，接通PLC的电源。打开计算机的控制面板，单击“查看网络状态和任务”。再单击“本地连接”，打开“本地连接状态”对话框。单击其中的“属性”按钮，在“本地连接属性”对话框中（见图2-33的左图），双击“此连接使用下列项目”列表框中的“Internet协议版本4（TCP/IPv4）”，打开“Internet协议版本4（TCP/IPv4）属性”对话框。
用单选框选中“使用下面的IP地址”，键入PLC以太网接口默认的子网地址192.168.0.12（见图2-33的右图，应与CPU的子网地址相同），IP地址的第4个字节是子网内设备的地址，可以取0～255中的某个值，但是不能与子网中其他设备的IP地址重叠。单击“子网掩码”输入框，自动出现默认的子网掩码255.255.255.0。一般不用设置网关的IP地址。
图2-33 设置计算机网卡的IP地址
使用宽带上互联网时，一般只需要用单选框选中图2-33中的“自动获得IP地址”。
设置结束后，单击各级对话框中的“确定”按钮，最后关闭“本地连接状态”对话框和控制面板。
如果计算机的操作系统是Windows 10，单击屏幕左下角的“开始”按钮
，选中“设置”按钮
。单击“设置”对话框中的“网络和Internet”，再单击“更改适配器选项”，双击“网络连接”对话框中的“以太网”，打开“以太网状态”对话框。单击“属性”按钮，打开与图2-33左图基本上相同的“以太网属性”对话框。后续的操作与Windows 7的相同。
4.下载项目到CPU
做好上述的准备工作后，接通PLC的电源，选中项目树中的PLC_1，单击工具栏上的“下载到设备”按钮
，出现“扩展的下载到设备”对话框（见图2-34）。
有的计算机有多块以太网卡，例如笔记本电脑一般有一块有线网卡和一块无线网卡，用“PG/PC接口”下拉式列表选择实际使用的网卡。用下拉式列表选中“显示所有兼容的设备”或“显示可访问的设备”。
单击“开始搜索”按钮，经过一定的时间后，在“选择目标设备”列表中，出现搜索到的网络上所有的CPU和它们的IP地址，图2-34中计算机与PLC之间的连线由断开变为接通。CPU所在方框的背景色变为实心的橙色，表示CPU进入在线状态。
图2-34 “扩展的下载到设备”对话框
新出厂的CPU还没有IP地址，只有厂家设置的MAC地址，搜索后显示的是CPU的MAC地址。将硬件组态中的IP地址下载到CPU以后，才会显示搜索到的IP地址。
如果搜索到网络上有多个CPU，为了确认设备列表中的CPU对应的硬件，选中列表中的某个CPU，勾选左边的CPU图标下面的“闪烁LED”复选框（见图2-34），对应的CPU上的“RUN/STOP”等3个LED（发光二极管）将会闪动。
选中列表中的CPU，“下载”按钮上的字符由灰色变为黑色。单击该按钮，出现“下载预览”对话框（见图2-35上面的图）。如果出现“装载到设备前的软件同步”对话框，单击“在不同步的情况下继续”按钮。编程软件首先对项目进行编译，编译成功后，单击“装载”按钮，开始下载到设备。
如果要在RUN模式下载修改后的硬件组态，应在“停止模块”行选择“全部停止”。
如果组态的模块与在线的模块略有差异（例如固件版本略有不同），将会出现“不同的模块”行。单击该行的
按钮，可以查看具体的差异。可以用下拉式列表选中“全部接受”。
下载结束后，出现“下载结果”对话框（见图2-35下面的图），如果想切换到RUN模式，用下拉式列表选中“启动模块”，单击“完成”按钮，PLC切换到RUN模式，CPU上的“RUN/STOP”LED变为绿色。
5.使用菜单命令下载
1）选中PLC_1，执行菜单命令“在线”→“下载到设备”，如果在线版本和离线版本之间存在差异，将硬件组态数据和程序下载给选中的设备。
2）执行菜单命令“在线”→“扩展的下载到设备”，出现“扩展的下载到设备”对话框，其功能与“下载到设备”相同。通过扩展的下载，可以显示所有可访问的网络设备，以及是否为所有设备分配了唯一的IP地址。
图2-35 “下载预览”与“下载结果”对话框
6.用快捷菜单下载部分内容
右击项目树中的PLC_1，选中快捷菜单中的“下载到设备”和其中的子选项“硬件和软件（仅更改）”“硬件配置”“软件（仅更改）”或“软件（全部下载）”，执行相应的操作。
也可以在打开某个程序块时，单击工具栏上的下载按钮
，下载该程序块。
7.上传设备作为新站
做好计算机与PLC通信的准备工作后，首先生成一个新项目，选中项目树中的项目名称，执行菜单命令“在线”→“将设备作为新站上传（硬件和软件）”，出现“将设备上传到PG/PC”对话框（见图2-36）。设置“PG/PC接口的类型”为“PN/IE”，用“PG/PC接口”下拉式列表选择实际使用的网卡。
图2-36 “将设备上传至PG/PC”对话框
单击“开始搜索”按钮，经过一定的时间后，在“所选接口的可访问节点”列表中，出现连接的CPU和它的IP地址，计算机与PLC之间的连线由断开变为接通。CPU所在方框的背景色变为实心的橙色，表示CPU进入在线状态。
选中可访问节点列表中的CPU，单击对话框下面的“从设备上传”按钮，上传成功后，可以获得CPU完整的硬件配置和用户程序。
与S7-300/400不同，S7-1200下载了PLC变量表和程序中的注释。因此在上传时可以得到CPU中的变量表和程序中的注释，它们对于程序的阅读是非常有用的。
视频“组态通信与下载用户程序”可通过扫描二维码2-5播放。
二维码2-5