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上海朕锌电气设备有限公司

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 除了研究这些PLC通信原理和概念，日常工作还要支持Profinet，交换机等网络产品的技术支持，为了能够给我们的客户提供较加的指导和故障排查，理解和掌握协议也就成了我日常工作必不可少的一部分，而TCP/IP就是这必不可少一部分的重中之重，因为它太普遍了，太了！

     做网络通信，TCP/IP是永远躲不过去的，不是在这里出现就在那里出现，所以一定要掌握它，理解它，因为像这样古老而至今还在普遍应用的协议几乎没有几个。于是我也要学习它，掌握它，开始的时候从网络上找到了关于TCP/IP的宝典手册，很详细，然而对于我这种初学的菜鸟，那里有太多的概念，甚至还有算法铺天盖地，我也是阵阵心惊，无从下手。只能硬着头皮去晦涩的理解和生搬硬套，还好时间可以弥补这一切。我也是在掌握CCP和时间片通信的那些概念的几年后再回过头来再温习TCP/IP通信，自然会有顿悟和一定程度的理解，这一点还是让我有些欣慰的。

     TCP/IP的整个协议细节确实有很多难以理解的地方，然而它在PLC中的应用，整个协议的工作没有变化，依然是建立连接，即三次握手，然后交换数据，在此过程中探测对方是否存在，后可以断开连接。对于我来说在应用PLC TCP/IP通信的过程中，难点是在编程的功能块的参数理解，通信模块中相关TCP/IP参数的理解，以及通信堆栈对于数据处理的理解，这些细节的理解直接决定了如何较好地在实际应用中较好地使用TCP/IP通信。

     **，还是先通过编写TCP/IP的通信程序，来看看数据的交换是如何的。还是使用集成PN接口S7-300和S7-400作为测试模块，在300CPU一侧编写TCON,TSEND，TDISCON，在400CPU侧编写TCON，TRECV，TDISCON。TCON和TDISCON功能块就是用来建立和断开TCP连接用的。说白了，两个功能块触发建立和断开连接就是在做协议的操作，这与通过VB或其它语言做TCP通信的道理是一样的。

     在发送侧，先尝试发送1000B的字节数据，接收端的长度设置为1000B，那么通信的数据是正常的，也就是发送什么数据就能接收到什么数据。然后再次尝试发送500B数据，接收端的长度保持不变，发现需要手动触发两次使能发送对方才能接收到数据，也就是说不能先收到500B，即接收侧DB块中的数值没有变化，**次再次发送的时候，接收侧才能收到这1000B。那么这里就有了个疑问，为什么会是这样？为什么不能先收到500B，然后再收**个500B？然后又做了一个测试，发送侧发送2000B，接收侧设置接收长度为1000B，一次触发发送后，接收侧会先收到1000B，然后收到**个1000B，直接覆盖掉**个1000B。

     这三种情况，都通过Wireshark做了，特别是三种情况，通过报文可以看到数据在网线上的传输是按照两个报文进行的，其中有效数据的两部分分别为1460B和540B，这是因为以太网报文的大长度是1518B，其中Data部分为1500B，除去IP和TCP的报文头的长度各自20B，那么用户数据大是1460B。所以2000B的数据在传输过程中会在两个报文中进行传输，即1460B和540B。

     对于**种情况，触发次发送500B，网线上会看到这500B的报文，但在DB块中并没有出现，直到**次发送500B，出现**个500B的报文，后DB块才会收到数据，这说明数据会在接收侧的CPU缓存，那么这里必然存在一个缓冲区，结合种情况发送1000B，接收1000B，以及三种情况，发送2000B，接收1000B，显示了一个信号，就是当一个接收侧的数据区满了，接收方才从该缓存区中取出数据送至接收DB中。这里还有另一个信号，就是接收侧的缓冲区的大小，与设置接收的长度的大小一致，于是我给它起了一个名字叫Shadow Buffer，影子缓冲区，手册中并没有该概念的描述，这里的名字便于日后的其它研究中便于记忆和理解。

     这时，我又突然想到当PG给300PLC和400PLC赋值时，无论是通过时间片还是CCP，提到了数据在哪里做了存放，这两者是否有关联呢？是不是同样的概念？历经磨砺之后，总是要往前走的，再往前必然是花团锦簇，春意盎然的美景。

  结论，是需要大量的测试和论证后得出的，因为在整个过程中，并没有相关产品开发的资料，所有得到的与内部相关的设计和概念都是我自己推测和总结出来的，我想与真正的研发的概念和术语必然存在差别，但这并不影响这些得到的概念的理解和应用，并不影响我对这些未知世界的探知和求索，砥砺前行，是对我探索PLC**通信知识体系的真实写照！

     现在我拿出刚刚所得出的关于资源的结论，来去证明两个问题。

     1.关于多路复用。CP343-1在建立多个双边的S7通信的时候，默认的CP卡是使用多路复用功能的。即多个S7连接占用CP343-1的多个S7连接，而只占用一个CPU的S7连接，实际上CPU的这一个S7资源要和这CP343-1中的16个S7连接资源进行对接，就好比Profibus通信，CPU的S7连接资源就是主站，CP343-1的16个S7连接资源是从站，依次轮询，轮询是需要时间的，通过Wireshark可以看见这段随机的通信滞后时间。而400CP卡却没有这个多路复用的功能，一方面体现400PLC的性能强大，另一方面也表明400PLC的无能为力。300CP卡之所以大张旗鼓的做S7通信的多路复用功能，恰恰是由于数据的封装和解封装都在CP卡中完成。数据全部在CP卡中处理完成，CPU只需要轮询**数据即可，这就是多路复用的原理，此时CPU只占用一个S7连接资源，说白了就是通信任务公用一个通信资源，CP卡占用较多的连接资源；然而这种方式也有缺点，就是CPU需要遍历所有的CP卡的终点的数据缓冲区去**与其地址信息一致的数据，也就是说找到partner中的数据，这是要时间的，该时间的长短取决于CPU的循环周期T，长**数据的时间应该是Tx16。所以优势和劣势一目了然。

     2.手册中有一段关于使用CP卡进行TCP/IP通信的一段话，是关于AG_SSEND/AG_SRECV功能块的。如下：

     这段手册中并没有详细的描述，从字面上看会让你觉得一头雾水，什么叫快速通信对局域网通信没有任何影响？而这个功能块又是用来进行加速数据传输的。**，快速以太网100Mbp是不变的，无论使用什么样的通信，网线上的传输速度不变，其次，使用这个功能块进行TCP的通信，肯定无法改变协议本身，也就是TCP协议的通信处理并未发生改变，那么所谓加速，是就剩下一条，就是PLC内部的优化，优化了CPU和CP卡之间的传输速度。另外手册中提到使用AG_SSEND/AG_SRECV此时CPU和CP卡都会各占用一个S7资源。那么就运用我们所指的结论来来还原一下真实的原因吧。

     使用TCP通信，例如AG_SEND，此时CP卡会占用TCP的连接资源，CPU不会占用，那么CPU和CP之间的数据交换方式未知，底层开发，我们不清楚，但是数据交换是必然的，速度未知；使用S7通信，知道是CPU和CP卡之间的连接资源是一一对应的，就是CPU和CP卡之间的通信资源的数据缓冲区作了对应关系，这就奠定了CPU和CP卡之间数据传输优化速度的基础，这也就意味着CPU和CP卡之间的数据交换比没有对应的（如AG_SEND）较快。我们再延展的去看这个问题，TCP通信那么为什么要占用S7资源？我们要延展概念，说白了资源和协议无关，这句话很重要，不能混淆。如果不能理解，我们知道CPU的路由资源的，就是S7数据从以太网路由到PB，或者相反，那么资源到底是什么？就是前面所说的数据缓冲区域，那么就意味着资源可以共享，你可以用，我也可以用，记住那句话就是“资源和协议无关”，当注入了什么协议，那么资源就变成什么资源，也就是S7用了，就是S7资源，S7路由用了，就是S7路由资源。这也是到了S7-1500，所有的资源都放在了一起的原因。

     后，还要澄清一点，就是资源的概念和协议无关，这样理解只是一个方面，还有另一个方面就是资源和协议要**结合，谁用了就是谁的资源了。那么既然300CP卡承担了S7协议的主体，并不是说CPU没有S7协议的参与，协议的终指示信号Done和NDR都是7层的S7协议来参与的。换句话说S7作为7层协议，覆盖了CPU和CP卡的工作，这也是为什么CPU和CP卡占用S7协议的原因。