Applikation zur Kommunikation

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1 Applikation zur Kommunikation Datenübertragung per FTP mit dem SIMATIC IT-CP Applikation mit Code

2 Gewährleistung, Haftung und Support Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Hinweis Die Applikationsbeispiele sind unverbindlich und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit hinsichtlich Konfiguration und Ausstattung sowie jeglicher Eventualitäten. Die Applikationsbeispiele stellen keine kundenspezifische Lösungen dar, sondern sollen lediglich Hilfestellung bieten bei typischen Aufgabenstellungen. Sie sind für den sachgemäßen Betrieb der beschriebenen Produkte selbst verantwortlich. Diese Applikationsbeispiele entheben Sie nicht der Verpflichtung zu sicherem Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Durch Nutzung dieser Applikationsbeispiele erkennen Sie an, dass Siemens über die beschriebene Haftungsregelung hinaus nicht für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann. Wir behalten uns das Recht vor, Änderungen an diesen Applikationsbeispielen jederzeit ohne Ankündigung durchzuführen. Bei Abweichungen zwischen den Vorschlägen in diesen Applikationsbeispiel und anderen Siemens Publikationen, wie z.b. Katalogen, hat der Inhalt der anderen Dokumentation Vorrang. Gewährleistung, Haftung und Support Für die in diesem Dokument enthaltenen Informationen übernehmen wir keine Gewähr. Unsere Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, für durch die Verwendung der in diesem Applikationsbeispiel beschriebenen Beispiele, Hinweise, Programme, Projektierungs- und Leistungsdaten usw. verursachte Schäden ist ausgeschlossen, soweit nicht z.b. nach dem Produkthaftungsgesetz in Fällen des Vorsatzes, der grober Fahrlässigkeit, wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit, wegen einer Übernahme der Garantie für die Beschaffenheit einer Sache, wegen des arglistigen Verschweigens eines Mangels oder wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten zwingend gehaftet wird. Der Schadensersatz wegen Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist jedoch auf den vertragstypischen, vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht Vorsatz oder grobe Fahrlässigkeit vorliegt oder wegen der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit zwingend gehaftet wird. Eine Änderung der Beweislast zu Ihrem Nachteil ist hiermit nicht verbunden. Copyright 2006 Siemens A&D. Weitergabe oder Vervielfältigung dieser Applikationsbeispiele oder Auszüge daraus sind nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich von Siemens A&D zugestanden. Bei Fragen zu diesem Beitrag wenden Sie sich bitte über folgende - Adresse an uns: V1.1 Ausgabe /62

3 Vorwort Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Vorwort Ziel der Applikation Die vorliegende Applikation zeigt verschiedene Konstellationen für eine Datenübertragung zwischen einer Steuerung und einer Leitwarte per FTP. In den letzten Jahren hat sich das File Transfer Protokoll auch in der Automatisierungswelt etabliert, das in der Rechnerwelt schon seit langem als Standard zur Datenübertragung eingesetzt wird. Es ist für fast alle heutigen Plattformen und Betriebssysteme verfügbar. Kerninhalte dieser Applikation Folgende Kernpunkte werden in dieser Applikation behandelt: Automatisierung Programmgesteuertes Versenden von Datensätzen an einen entfernten PC per FTP Empfangen von Daten von einem entfernten PC per FTP Projektierung Projektierung einer S7-FTP Verbindung Abgrenzung Diese Applikation enthält keine Grundlagen zur Funktionalität der IT- Kommunikationsprozessoren Grundlagenvermittlung zu FTP. Grundlagen zu KOP/ FUP/ AWL. Projektierungsanleitungen zur WAN- Kopplung Grundlegende Kenntnisse über diese Themen werden voraus gesetzt. V1.1 Ausgabe /62

4 Vorwort Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Aufbau des Dokuments Die Dokumentation der vorliegenden Applikation ist in folgende Hauptteile gegliedert. Teil Applikationsbeschreibung Funktionsprinzipien, und Programmstrukturen Aufbau, Projektierung und Bedienung der Applikation Anhang Beschreibung Hier erfahren Sie alles, um sich einen Überblick zu verschaffen. Sie lernen die verwendeten Komponenten kennen (Standard Hard- und Softwarekomponenten sowie die eigens erstellte Anwender Software). Hier wird auf die detaillierten Funktionsabläufe der beteiligten Hard- und Softwarekomponenten, die Lösungsstrukturen und wo sinnvoll auf die konkrete Implementierung dieser Applikation eingegangen. Sie benötigen diesen Teil, wenn Sie das Zusammenspiel der Lösungskomponenten kennen lernen wollen, um diese z.b. als Basis für eigene Entwicklungen zu verwenden. Dieser Teil führt Sie Schritt für Schritt durch den Aufbau, wichtige Projektierungsschritte, Inbetriebnahme und Bedienung der Applikation. Hier finden Sie weiter führende Informationen, wie z. B. Literaturangaben, Glossare etc.. Referenz zum Automation and Drives Service & Support Dieser Beitrag stammt aus dem Internet Applikationsportal des Automation and Drives Service & Support. Durch den folgenden Link gelangen Sie direkt zur Downloadseite dieses Dokuments. V1.1 Ausgabe /62

5 Vorwort Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... 5 Applikationsbeschreibung Automatisierungsaufgabe Übersicht Anforderungen Automatisierungslösung Übersicht zur Gesamtlösung Beschreibung der Einzelszenarien Szenario 1: Programmgesteuerter Prozessdatentransfer Szenario 2: Programmgesteuertes Anfordern von Produktionsinformationen Szenario 3: Manuelles Laden von Produktionsinformationen Szenario 4: Datenablage in der Station Vorteile dieser Lösung Benötigte Hard- und Software-Komponenten Leistungseckdaten Alternativlösungen Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Allgemeine Funktionsmechanismen Allgemeine Informationen Die wichtigsten Kommandos Funktionsmechanismen dieser Applikation Strukturelle Komponenten des Beispiels Teilapplikation 1: Prozessdatentransfer Der Prozessdatensimulator Der Ringpuffer Der FTP- Datentransfer Teilapplikation 2: Anfordern von Produktionsinformationen Teilapplikation 3: Laden von Produktionsinformationen Die Zuordnungstabelle file_db.txt Aufbau der Datenbausteine in der CPU Teilapplikation 4: Datenablage in der Station Erläuterungen zum Beispielprogramm OB Der Manager des Szenario Die FTP Kernfunktionalität Parameter des Funktionsbausteins Initialisierung und Zustandsabfrage FTP_CONNECT V1.1 Ausgabe /62

6 Vorwort Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: FTP_RETRIEVE FTP_QUIT Aufbau, Projektierung und Bedienung der Applikation Installation und Inbetriebnahme Installation der Hard- und Software Installation der Hardware Installation der Standard Software auf der Engineeringstation Installation der Standard Software auf dem Standard PC Konfiguration des Engineering PG/PC Konfiguration des Standard PCs mit FTP-Server Installation der Applikations Software Engineering PG/PC Standard PC mit FTP-Server Bedienung der Applikation Bedienung der Teilapplikation 1 (FTP Send) Bedienung der Teilapplikation 2 (FTP Retrieve) Bedienung der Teilapplikation 3 (Manuelles Laden) Bedienung der Teilapplikation 4 ( Manuelle Datenablage) Anhang und Literaturhinweise Glossar Literaturhinweise Literaturangaben Internet-Link-Angaben V1.1 Ausgabe /62

7 Applikationsbeschreibung Automatisierungsaufgabe Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Applikationsbeschreibung Inhalt Hier verschaffen Sie sich einen Überblick über die Möglichkeiten einer Datenübertragung per FTP. Sie lernen die verwendeten Komponenten kennen (Standard Hard- und Softwarekomponenten sowie die eigens erstellte Anwender Software). Die dargestellten Leistungseckdaten zeigen die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Applikation. 1 Automatisierungsaufgabe Hier erfahren Sie welche Automatisierungsaufgabe in der vorliegenden Dokumentation thematisiert wird. 1.1 Übersicht Überblick über die Automatisierungsaufgabe Folgendes Bild gibt einen Überblick über die Automatisierungsaufgabe. Abbildung 1-1 Prozessleitebene Betriebsleitebene LAN Produktionsdaten Qualitätsdaten ERP-/MES- Systeme Datenbanken B&B/ Diagnose Anlage/ Maschine Steuerung V1.1 Ausgabe /62

8 Applikationsbeschreibung Automatisierungsaufgabe Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Beschreibung der Automatisierungsaufgabe Produktions- und Qualitätsdaten müssen zwischen Rechnern der Betriebsleitebene, die für die Planung der Produktion und die Qualitätssicherung zuständig sind, und der Prozessleitebene, die für die Steuerung des Prozesses zuständig ist, ausgetauscht werden. Dabei ist es von großem Vorteil wenn diese beiden Systeme, trotz unterschiedlicher Architektur und Betriebssysteme auch größere Datensätze unmittelbar austauschen können. 1.2 Anforderungen Anforderungen durch die Automatisierungsaufgabe Es sollen größere Datenmengen (auch im Kilobyte- Bereich) in einem Block übertragbar sein. Die Übertragung muss vor Unbefugten geschützt sein Die Datenübertragung soll in beide Richtungen (Upload und Download) erfolgen Es soll mit Standardprotokollen und -bussystemen gearbeitet werden. Plattformunabhängige Applikation Anforderung an die Steuerung Die Steuerung soll sowohl als Client, als auch als Server fungieren. Anwenderfreundliche Kapselung der Transfer-Mechanismen durch Erstellung eines parametrierbaren Lese-/ Schreib Bausteins Simulation von Produktions- und Qualitätsdaten V1.1 Ausgabe /62

9 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Automatisierungslösung Hier erfahren Sie welche Lösung für die Automatisierungsaufgabe gewählt wurde. 2.1 Übersicht zur Gesamtlösung Schema Abbildung 2-1 Die folgende Abbildung zeigt schematisch die wichtigsten Komponenten der Lösung: STEP7-Programm mit FTP- Bausteinen FTP- Server FTP-Client PS 307 CPU315-2DP SIEMENS MPI SCALANCE X108 CP 340 SM SM CP Advanced STEP7 V 5.3 Engineering PG/PC FTP- Server FTP- Client Standard PC Aufbau Industrial Ethernet Dieses Beispiel wurde mit einer S7-300 Steuerung realisiert. Die folgenden Netzteilnehmer sind über Industrial Ethernet mit einem SCALANCE X108 verbunden: die CPU 315-2DP über einen CP343-1Advanced mit integrierter Ethernet Schnittstelle der Standard PC über eine Ethernet- Netzwerkkarte V1.1 Ausgabe /62

10 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Funktionale Zuordnung Tabelle 2-1 HW- Komponente In der folgenden Tabelle sehen Sie grob, welche Hauptfunktionen in welcher HW- Komponente enthalten ist. Hauptfunktion CPU DP Aufbau einer FTP-Verbindung über den IT-CP als FTP-Client Speichern von empfangenen und Senden von angeforderten Daten Steuerung des gesamten FTP Datentransfers über ein Anwenderprogramm Simulator von Produktions- und Qualitätsdaten CP Advanced FTP-Client/ FTP-Server Interner Speichermedium für Dateien Engineering PG/PC Projektierungsrechner Standard PC FTP-Client bzw. FTP-Server SCALANCE X108 Ethernet Netzwerkkomponente V1.1 Ausgabe /62

11 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Beschreibung der Einzelszenarien Die Applikation besteht aus 4 Szenarien, die in den darauf folgenden Kapiteln beschrieben werden Szenario 1: Programmgesteuerter Prozessdatentransfer Übersicht Abbildung 2-2 Steuerung Aktiv FTP-Client Leitrechner Passiv FTP-Server LEITRECHN DB Prozess daten CPU FTP- Bausteine IT-CP FTP Verbindung Datei Prozess daten Standard-PC Ablauf der Kernfunktionalität Beim Eintreten eines bestimmten Ereignisses werden die in der Anlage anfallenden Prozessdaten en bloc an den Leitrechner verschickt. Die Steuerung ist hierbei der FTP-Client und der Leitrechner der FTP-Server. Die S7-CPU gibt den Anstoß zum Datentransfer. V1.1 Ausgabe /62

12 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Szenario 2: Programmgesteuertes Anfordern von Produktionsinformationen Übersicht Abbildung 2-3 Steuerung Aktiv FTP-Client Leitrechner Passiv FTP-Server LEITRECHN FTP Verbindung DB Produktions informationen CPU FTP- Bausteine IT-CP Datei Produktions informationen Standard-PC Ablauf der Kernfunktionalität Beim Eintreten eines bestimmten Ereignisses fordert die Anlage automatisch neue Produktionsinformationen vom Leitrechner an. Diese werden per FTP von einer Datei im Leitrechner in einen Datenbaustein in der Anlage übertragen. Die Anlage ist hierbei der FTP-Client und der Leitrechner ist FTP-Server. Die S7-CPU gibt den Anstoß zum Datentransfer. V1.1 Ausgabe /62

13 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Szenario 3: Manuelles Laden von Produktionsinformationen Übersicht Abbildung 2-4 Steuerung Leitrechner Passiv FTP-Server Aktiv FTP-Client FTP Verbindung DB Produktions informationen CPU IT-CP Datei Produktions informationen Standard-PC Ablauf der Kernfunktionalität Das Bedienpersonal in der Leitwarte hat die Möglichkeit, die Anlage manuell mit neuen Produktionsinformationen zu versorgen. Dies geschieht durch den Upload in einen Datenbaustein per FTP. Hierbei ist der Leitrechner der FTP-Client und die Anlage der FTP-Server. Der Leitrechner gibt den Anstoß zum Datentransfer. V1.1 Ausgabe /62

14 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Szenario 4: Datenablage in der Station Übersicht Abbildung 2-5 Steuerung Passiv FTP-Server Leitrechner Aktiv FTP-Client LEITRECH FTP Verbindung DB CPU Produktions informationen IT-CP Datei Produktions informationen Standard-PC Ablauf der Kernfunktionalität In Anlehnung an Szenario 1 können die Prozessdaten auch im Filesystem des IT-CP zwischengespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt vom Bedienpersonal abgeholt werden. Der Leitrechner ist hierbei der FTP- Client und die Anlage der FTP-Server. Die S7-CPU gibt den Anstoß zum Datentransfer auf den IT-CP. V1.1 Ausgabe /62

15 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Vorteile dieser Lösung Standard Protokoll/ Offenheit FTP ist neben HTTP und SMTP eines der verbreitesten auf TCP/IP basierten Protokolls. FTP-Clients und -Server sind deshalb für alle gebräuchliche Betriebsysteme verfügbar. FTP stellt somit eine plattformund herstellerübergreifende Schnittstelle zur Übertragung größerer Datenmengen dar. Sicherheit FTP erlaubt die Identifikation des Benutzers. Ein FTP-Client muss sich erst per Benutzerkennung und- Passwort beim Server anmelden. Der Serveradministrator kann dabei benutzerspezifische Rechte vergeben und anonyme Logins sperren. 2.3 Benötigte Hard- und Software-Komponenten Hardware-Komponenten Tabelle 2-2 Komponente MLFB/Bestellnummer Hinweis Stromversorgung PS 307 5A 6ES EA00-0AA0 oder ähnliche CPU DP 6ES AG10-0AB0 oder ähnliche CP Advanced 6GK GX21-0XE0 Firmware V1.1 Simulationsbaugruppe SM374 6ES XH01-0AA0 8 DI und 8 DO; oder ähnliche PG oder gleichwertiger PC mit Ethernet-Anschluss 6ES7 711-xxxxx-xxxx Projektierungsrechner Link zum PG-Konfigurator Standard PC FTP-Server und FTP-Client SCALANCE X108 6GK BA00-2AA3 Optional, falls IT-CP nicht direkt mit dem PG verbunden wird. Ethernetkabel Optional, falls IT-CP über den SCALANCE mit dem PG verbunden ist Ethernetkabel gekreuzt Optional, falls IT-CP direkt mit dem PG verbunden wird V1.1 Ausgabe /62

16 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Standard Software-Komponenten Tabelle 2-3 Komponente MLFB/Bestellnummer Hinweis SIMATIC STEP 7 6ES7810-4CC07-0YA5 Oder höher Version SP3 SIMATIC S7, S7-SCL Version 5.3 6ES7811-1CC05-0YA5 Nur nötig, wenn Sie den SCL Baustein ändern wollen. FTP-Server Programm z.b. Jana Server unter JanaServer 2 - THE ALL-IN- ONE SERVERTOOL Optional: FTP-Client Programm z.b. UltraFXP von software oder ähnlicher FTP-Client Beispieldateien und Projekte Die folgende Liste enthält alle Dateien und Projekte, die in diesem Beispiel verwendet werden. Tabelle 2-4 Komponente _FTP_ITCP_CODE_v11.zip _FTP_ITCP_DOKU_v11_d.pdf Hinweis Diese gepackte Datei enthält das STEP 7 Projekt und Beispieldateien zur Ablage auf den FTP-Server und IT-CP Dieses Dokument. V1.1 Ausgabe /62

17 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Leistungseckdaten In diesem Kapitel geben wir Ihnen einen Überblick über die wichtigsten Kenndaten des SIMATIC IT-CPs und dieser Applikation. Kenndaten IT-CP Tabelle 2-5 Merkmal Anzahl von S7-Verbindungen Anzahl von FTP-Verbindungen Zulässige Größe der Datenpakete Speicherbedarf der FTP-Bausteine Größe des Filesystems Garantierte Anzahl von Schreibzyklen im Flash- Bereich Erläuterung Max. 16 (abhängig von der CPU) pro FTP Verbindung werden zwei TCP- Verbindungen belegt. Client-Betrieb: Max. 10 FTP-Verbindungen projektierbar Server-Betrieb: Max. 2 FTP-Verbindungen projektierbar Bytes FTP-Connect: 774 Byte FTP-Store: 1046 Byte FTP-Receive:1118 Byte FTP-Quit:370 Byte Flash-Bereich: 30MByte RAM-Bereich: 30MByte Kenndaten dieser Applikation Tabelle 2-6 Datenpaketgröße Merkmal Maximale Einträge im Ringpuffer Datenübertragungsrate im LAN Durchschnittliche Zykluszeit des STEP7 Programms Erläuterung FTP_RETRIEVE: 46 Byte FTP_STORE: 42 Byte 20 Einträge FTP_RETRIEVE: 4-5 sec. FTP_STORE: 5-6 sec. 1 ms V1.1 Ausgabe /62

18 Applikationsbeschreibung Automatisierungslösung Datenübertragung per FTP Beitrags-ID: Alternativlösungen Vorteile Neben der Verwendung von FTP besteht auch die Möglichkeit über OPC größere Datenmengen zu übertragen. Auflösen der Herstellerabhängigkeit durch Standardinterface Pflege und Verbreitung durch OPC-Foundation Multi-Client Zugriff und Datenaufteilung Echtzeit-Datenüberwachung Datenpakete bis zu 65KByte Nachteile Plattformabhängig durch Koppelung an Microsoft DCOM-Technologie Keine Identifizierung des Benutzers nötig V1.1 Ausgabe /62

19 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Allgemeine Funktionsmechanismen Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Inhalt Hier wird auf die detaillierten Funktionsabläufe der beteiligten Hard- und Softwarekomponenten, die Lösungsstrukturen und wo sinnvoll auf die konkrete Implementierung dieser Applikation eingegangen. Sie benötigen diesen Teil nur, wenn Sie das Zusammenspiel der Lösungskomponenten kennen lernen wollen. 3 Allgemeine Funktionsmechanismen Hier erfahren Sie was sich hinter dem Begriff File Transport Protocol verbirgt, wie es funktioniert und welche Vorteile es mit sich bringt. 3.1 Allgemeine Informationen Was ist FTP? Das File Transfer Protocol (FTP) ist ein Verfahren, Dateien zuverlässig per Kommandos über TCP/IP zu übertragen. FTP arbeitet Client-Server orientiert und steht fast allen Plattformen zur Verfügung. Arten von FTP Um Dateien zwischen Server und Client auszutauschen, gibt es zwei Möglichkeiten: Privates FTP Der Datenaustausch ist nur registrierten Benutzern gestattet, die sich mit Kennung und Passwort am FTP-Server anmelden müssen. Öffentliches FTP Der Datenaustausch ist durch die spezielle Kennung anonymous allen möglich. Funktionsweise von FTP Das File Transfer Protokoll ermöglicht eine Datenübertragung über TCP/ IP Netzwerke. Dazu baut der Client zu einem Server eine Datenverbindung auf. Eine FTP Datenverbindung besteht immer aus zwei separaten Kanälen: Port 21 zur Authentifizierung und Befehlsübertragung Port 20 für die Datenübertragung Nach dem Datentransfer wird die Verbindung wieder geschlossen. V1.1 Ausgabe /62

20 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Allgemeine Funktionsmechanismen Historie Das File Transfer Protocol gehört neben Telnet zu den ältesten Internetprotokollen. Bereits 1971 wurde im RFC (Request for Comments) 114 die erste Beschreibung des Protokolls datiert. Die Standardisierung des heutigen File Transfer Protocols erfolgte im RFC 959 im Jahr Bis heute findet es noch, mit einigen Veränderungen, millionenfach Anwendung und ist somit einer der wichtigsten und am meisten genutzten Dienste im Internet. 3.2 Die wichtigsten Kommandos Nachfolgende Tabelle zeigt die möglichen FTP Kommandos des IT-CP für den Zugriff auf die File-DBs in der CPU und welche Standard FTP Befehle für diese FTP Kommandos genutzt werden. Tabelle 3-1 Standard FTP Befehl IT-CP FTP- Kommando Bedeutung open user Anmeldung open pass Passwortabfrage dir list Listet die File-DBs in der angesprochenen CPU auf del dele Löscht einen File DB, indem das EXIST Bit im File DB Header auf 0 gesetzt wird. get retr Liest die Nutzdaten im angegeben File DB in die angegebene Datei auf dem FTP Client. put stor Überträgt die angegebene Datei vom FTP Client in den Nutzdatenbereich im angegeben File DB. close quit Beendet die aktuelle FTP Verbindung. V1.1 Ausgabe /62

21 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation 4 Funktionsmechanismen dieser Applikation Hier erfahren Sie welche Funktionalitäten diese Applikation anbietet, wie die Komponenten zusammenarbeiten und wie dies hier realisiert ist. 4.1 Strukturelle Komponenten des Beispiels Übersicht Auf der Anlage befinden sich die SIMATIC Station (hier nur die Kernkomponenten S7-CPU und IT-CP dargestellt). Auf der Seite der Leitwarte ist hier ein Standard- PC dargestellt. Verbunden sind alle Komponenten über ein Industrial Ethernet. Vergleichen Sie hierzu auch das HW-Bild aus Kap 2.1. Abbildung 4-1 Leitwarte FTP- Server FTP- Client LAN- Netzanbindung PC- Dateisystem Zentrale - PC FTP Kommunikationsweg Anlage LAN- Netzanbindung Prozesssignale Anwender- Programm OB1, FBx,FCx,DBx mit FTP-Funktionen FTP-Server FTP-Client HTTP-Server ITCP File-System -Client I/O S7-Besy S7-CPU Rückwand Bus S7-Server S7-Kommunikation, SR-Schnittstelle CPx43-1Advanced V1.1 Ausgabe /62

22 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation Beschreibung Wie im Bild deutlich wird, können Daten entweder direkt aus der S7-CPU oder aus dem Dateisystem des IT-CP transferiert werden. Im ersten Fall erfolgt die Übertragung von der S7-CPU über den Rückwandbus durch den IT-CP über die TCP/IP Verbindung zu einem beliebigen Verbindungspartner (oder umgekehrt). Die Übertragung durch den IT-CP hindurch erfolgt für den Anwender transparent. Beschreibung der Komponenten Tabelle 4-1 Ort Gerät Komponente Funktion Anlage S7-CPU S7-Besy Das S7-Besy in der S7-CPU sorgt dafür, dass die angeforderten Variablen über den Rückwandbus zum IT-CP transportiert werden. CPx43-1 Advanced Anwender- Programm S7-Server S7/ SR Kommunikations schnittstelle IT-CP Dateisystem LAN- Netzanbindung FTP- Client/Server Das Anwenderprogramm baut nach einem Triggerbefehl eine FTP-Verbindung zum FTP-Server auf. Je nach Kommando werden Daten geholt und in einem Datenbaustein gespeichert oder simulierte Prozessdaten aus einem Datenbaustein auf den FTP- Server gespeichert. Der S7-Server im IT-CP sorgt für die Verbindung zur CPU über den Rückwandbus. Die vom FTP- Client/Server geforderten Daten werden an dieser Schnittstelle angeboten Hier werden die projektierten und nicht projektierten Verbindungen der verschiedenen Protokolle verwaltet und ausgeführt.(ftp& ) Das Dateisystem des IT-CP kann als Datenspeicher verwendet werden. Steht für Hardware und die Treiberschichten (Hardware und Protokolltreiber), die eine TCP/IP Kommunikation ermöglichen. Darauf setzt FTP auf und überträgt seine Daten darüber. Der FTP-Server im IT-CP bearbeitet die Kommandos eines FTP-Clients in der Leitwarte. Der FTP-Client sendet und empfängt Daten vom FTP-Server in der Leitwarte Leitwarte (Client) Client PC LAN- Netzanbindung FTP- Client/Server PC-Dateisystem Steht für Hardware und die Treiberschichten (Hardware und Protokolltreiber), die eine TCP/IP Kommunikation ermöglichen. Darauf setzt FTP auf und überträgt seine Daten darüber. Diese Funktionalität dient als Gegenstück zum FTP- Client/Server in der Anlage Dient zur generellen Ablage von Daten (auch FTP- Daten) und Programmen. V1.1 Ausgabe /62

23 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation 4.2 Teilapplikation 1: Prozessdatentransfer Diese Teilapplikation baut auf die im Kap. 2.2 beschriebene Lösungsvariante Programmgesteuerter Prozessdatenverkehr auf. Nachfolgend erhalten Sie nähere Informationen über die STEP7- Programmstruktur und Funktionsweise. Funktioneller Ablauf Das S7- Programm für diese Teilapplikation erfüllt drei Funktionen: Prozessdatensimulation Ringpuffer FTP- Datentransfer Abbildung 4-2 FTP Client FTP Server CPU Simulator Puffer FTP Automat Zentraler Manager Filename FTP Bausteine FTP- Daten- IT-CP Verbindung -fluss PC Filesystem Beschreibung des Ablaufs Auf Triggerbefehl von außen werden neue Prozessdaten simuliert und in einem Ringpuffer zwischengespeichert. Ein zentraler Manager überprüft den Ringpuffer nach neuen Datensätzen. Wird ein neuer Eintrag festgestellt, wird zuerst ein Filename generiert und anschließend dieser Datensatz durch einen FTP Automaten mit Hilfe der FTP-Bausteine aus der Bausteinbibliothek an den Server geschickt. V1.1 Ausgabe /62

24 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation Der Prozessdatensimulator Da in dieser Applikation kein realer Produktionsprozess läuft, werden die nach einer Produktionskette relevanten Daten wie Ist- und Sollwerte simuliert. Auf Triggerbefehl von außen erzeugt der Prozessdatensimulator fiktive Produktionsdaten und hinterlegt sie in einem Datenbaustein. Aufbau der Datenstruktur Als Vorlage für den Datenbaustein dient ein UDT (User Data Type). Folgende Grafik zeigt den strukturellen Aufbau des UDT. Abbildung 4-3 Aufbaustruktur des STEP7- Programms Die folgende Grafik zeigt schematisch die STEP7- Programmteile für den Prozessdatensimulator. Abbildung 4-4 OB 1 Call FC151 FC151 Zentraler Manager für Datentransfer DB179 FB183 Prozess daten simulator UDT150 Prozess daten DB184 UDT150 V1.1 Ausgabe /62

25 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation Bausteinbeschreibung Tabelle 4-2 Baustein OB1 FC151 FB 183 DB184 Funktion Der OB1 MAIN PROGAMM ruft zyklisch den Baustein FC151 auf Der FC151 FC_FTP_Send ist der Zentrale Manager für das Programm und organisiert das Beschreiben des Ringpuffers mit neuen Daten und Auslesen und Senden der Ringpuffer Einträge Der FB183 SIM_Process Info simuliert neue Prozesswerte Der DB184 Process Infos enthält die simulierten Prozessdaten Der Ringpuffer Funktion Auf Triggerbefehl von außen sollen simulierte Prozessdaten per FTP an eine Leitwarte geschickt werden. Da aber eine synchrone Erzeugung und Weiterleitung empfangener Daten nicht gewährleistet ist und keine Prozessdaten verloren gehen dürfen, ist ein Zwischenspeicher notwendig. Dafür dient ein Ringpuffer nach dem First in First out" Prinzip (FIFO). Ist die FTP-Verbindung belegt, werden die Prozessdaten währenddessen in dem Puffer eingelagert und mit Freiwerden der Sendeschnittstelle der Puffer abgearbeitet. Die Besonderheit des Ringpuffers ist, dass er eine feste Größe besitzt. Sobald der Puffer voll ist, werden die ältesten Inhalte wieder überschrieben. Nachfolgende Grafik zeigt das Prinzip eines Ringpuffers. Abbildung 4-5 Legende: beschriebener Speicher freier Speicher V1.1 Ausgabe /62

26 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation Aufbaustruktur des STEP7- Programms Die folgende Grafik zeigt schematisch die STEP7- Programmteile für den Ringpuffer. Abbildung 4-6 OB 1 Call FC151 FC151 Zentraler Manager für Datentransfer DB20 FB20 Ringpuffer DB184 Simulierte Prozessdaten UDT150 UDT150 Prozessdaten struktur DB185 Sende- Prozessdaten UDT150 Bausteinbeschreibung Tabelle 4-3 Baustein FB 20 DB184 DB185 UDT150 Funktion Der FB20 RINGPUFFER realisiert einen FIFO. Dieser Baustein ist in SCL geschrieben. Der DB184 Process Info enthält alle simulierten Prozessdaten Der DB185 Data_Send wird mit Daten aus dem Ringpuffer befüllt und enthält nun die Daten, die zum FTP-Server geschickt werden. Der UDT150 Infos dient als Vorlage für den DB184 und DB185 V1.1 Ausgabe /62

27 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation Aufrufparameter des Ringpuffer- Funktionsbausteins FB20 Der Ringpuffer wird wie folgt aufgerufen: Abbildung 4-7 Die Parameter haben folgende Bedeutung: Tabelle 4-4 Parameter Typ Bedeutung REC_IN DB Nr Angabe der Datenquelle für das Speichern im Ringpuffer CLEAR BOOL TRUE: Ringpuffer löschen WRITE BOOL TRUE: Schreibe die Daten von REC_IN an die nächste freie Stelle im Ringpuffer READ BOOL TRUE: Lese die Daten von der nächsten zu lesenden Stelle und kopiere sie nach REC_OUT REC_OUT DB Nr. Angabe des Zielbereiches für das Lesen neuer Daten STAT BYTE Pufferstatus (0- Funktion fehlerfrei; 1- Overflow; 2- Puffer leer) ANZ_REC INT Anzahl der ungelesenen Datensätze ACT BOOL Aktivierung des Ringpuffers V1.1 Ausgabe /62

28 Funktionsprinzipien und Programmstrukturen Funktionsmechanismen dieser Applikation Der FTP- Datentransfer Ablauf der Datenübertragung Die dritte Funktion dieser Teilapplikation erledigt der FTP-Datentransfer. Dazu wird mithilfe der FTP Bausteine eine FTP-Verbindung zum FTP- Server aufgebaut und die aus dem Ringpuffer gelesenen Daten gesendet. Anschließend wird die Verbindung wieder beendet. Folgendes Bild verdeutlicht diesen Ablauf. Abbildung 4-8 Neuer Datensatz vorhanden Act= 1 Prozessdaten in File-DB schreiben Done=1 Verbindung aufbauen Done=1 File-DB an FTP-Server senden Done=1 Verbindung abbauen Bausteine für FTP Dienste In der Bausteinbibliothek befinden sich verschiedenen FC-Bausteine für FTP-Dienste. Nachfolgende Tabelle gibt ihnen eine Übersicht über die verfügbaren Bausteine. Tabelle 4-5 Baustein FTP_CONNECT FTP_STORE FTP_RETRIEVE FTP_DELETE FTP_QUIT Funktion Verbindung zum FTP-Server aufbauen Daten auf FTP-Server speichern Daten vom FTP-Server holen Daten auf FTP-Server löschen Verbindung zum FTP-Server abbauen Bei den FTP-Befehlen ist unbedingt auf die Reihenfolge der Befehle zu achten. FTP_STORE, FTP_RETREIVE und FTP_DELETE können nur nach erfolgreichem FTP_CONNECT aufgerufen werden. FTP_CONNECT bricht mit einem Fehler ab, wenn bereits eine Verbindung besteht FTP_ QUIT bricht mit Fehler ab, wenn die Verbindung nicht besteht V1.1 Ausgabe /62

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