ST通信指令应用：T_SEND与T_RECV在ST中的异步通信处理

在S7-1200/1500 PLC编程中，使用结构化文本（ST）实现以太网TCP异步通信时，T_SEND 与 T_RECV 是两个核心系统函数块。它们不依赖循环扫描周期同步执行，而是通过触发信号和完成状态位协同工作，从而在单个OB（如OB1）中安全、高效地管理多路并发通信任务。以下为零依赖、可直接复用的实操指南。

一、先决条件确认

1. 硬件与固件

   • CPU型号为 S7-1200（固件 V4.0+）或 S7-1500（任意版本）；
   • 已在TIA Portal中配置好以太网接口IP地址，并启用“允许从远程伙伴访问”；
   • 目标服务器（如PC、HMI、另一台PLC）已开启TCP监听端口（例如 5000），且防火墙放行该端口。

2. 通信资源预留

   • 每个 T_SEND / T_RECV 实例占用1个“通信连接资源”；
   • S7-1200最多支持8个并发TCP连接（含TCON），S7-1500默认支持64个（可扩展至256）；
   • 禁止在同一个DB中重复声明多个未命名的 T_SEND 实例——必须为每个实例分配独立的背景DB。

3. 数据类型准备

   • 定义发送缓冲区：SendBuffer : ARRAY[0..999] OF BYTE（最大1000字节，实际长度由LEN参数控制）；
   • 定义接收缓冲区：RecvBuffer : ARRAY[0..999] OF BYTE；
   • 声明连接ID变量：ConnID : UINT := 1（值范围 1–65535，全局唯一，不可为0）。

二、建立TCP连接（TCON）

T_SEND 和 T_RECV 不自动建连，需先调用 TCON 函数块完成三次握手。

1. 声明TCON背景DB
   在DB中定义结构体变量 MyTCON : TCON，其成员包括：

   • ID：连接标识符（UINT，与后续T_SEND/T_RECV的ID一致）；
   • CONNECT：指向连接描述结构体的指针（P#MyConnectionData）；
   • DONE、ERROR、STATUS：状态输出位。

2. 配置连接描述结构体
   在同一DB中声明：

   MyConnectionData : TSAP_CONN_REQ := (
     remote_address := (ip_address := '192.168.0.100', port := 5000),
     local_address := (port := 0),  // 0 = 自动分配本地端口
     connection_type := 1,          // 1 = TCP
     active_establishment := TRUE   // TRUE = PLC主动发起连接
   );

3. 触发连接
   设置 MyTCON.EN 为 TRUE；
   等待 MyTCON.DONE = TRUE 且 MyTCON.ERROR = FALSE；
   若 MyTCON.STATUS <> 0，查TIA Portal在线帮助中的STATUS代码表定位故障（如 16#01F4 = 目标主机拒绝连接）。

⚠️ 注意：TCON 只需执行一次。连接建立后保持活跃，直到调用 TDISCON 或CPU重启。

三、T_SEND异步发送全流程（关键步骤）

T_SEND 在使能信号上升沿触发发送请求，立即返回，不阻塞扫描周期。

1. 声明T_SEND实例及背景DB
   新建FB（如 FB_Send_ASCII），在其背景DB中声明：

   tSendInst : T_SEND;
   SendBuffer : ARRAY[0..255] OF BYTE;
   SendLen : UINT := 0;

2. 构造待发送数据（以ASCII字符串为例）
   将字符串逐字符写入SendBuffer：

   SendBuffer[0] := 16#48;  // 'H'
   SendBuffer[1] := 16#65;  // 'e'
   SendBuffer[2] := 16#6C;  // 'l'
   SendBuffer[3] := 16#6C;  // 'l'
   SendBuffer[4] := 16#6F;  // 'o'
   SendLen := 5;

3. 调用T_SEND
   在FB的主体逻辑中编写：

   tSendInst(
     ID := ConnID,
     DATA := ADR(SendBuffer),
     LEN := SendLen,
     DONE => bSendDone,
     ERROR => bSendError,
     STATUS => wSendStatus
   );

4. 处理发送结果

   • 当 bSendDone = TRUE：表示数据已成功提交至TCP协议栈（不保证对方收到）；
   • 当 bSendError = TRUE：检查 wSendStatus：
     • 16#80A2 = 连接已断开；
     • 16#80A3 = 发送缓冲区满（需降低发送频率或增大缓冲区）；
   • 重发策略：若失败，清零 bSendDone 和 bSendError 后，在下一扫描周期重新触发（即再次调用T_SEND，无需重连）。

四、T_RECV异步接收全流程（防丢包设计）

T_RECV 持续轮询接收缓冲区，每次仅提取当前已到达的全部字节，不等待完整报文。

1. 声明T_RECV实例及背景DB
   在FB（如 FB_Recv_ASCII）背景DB中声明：

   tRecvInst : T_RECV;
   RecvBuffer : ARRAY[0..255] OF BYTE;
   RecvLen : UINT := 0;
   BytesReceived : UINT := 0;

2. 调用T_RECV

   tRecvInst(
     ID := ConnID,
     DATA := ADR(RecvBuffer),
     MAX_LEN := SIZEOF(RecvBuffer),
     DONE => bRecvDone,
     ERROR => bRecvError,
     STATUS => wRecvStatus,
     LEN => BytesReceived
   );

3. 解析接收数据（关键！）
   T_RECV 不提供报文边界识别。必须自行约定帧格式。推荐使用定长头+变长体：

   • 前2字节为 LEN（高位在前，大端序），表示后续有效数据长度；
   • 例如收到 00 05 48 65 6C 6C 6F → LEN=5，有效数据为 48 65 6C 6C 6F（"Hello"）。

   解析逻辑：

   IF bRecvDone AND (BytesReceived >= 2) THEN
     // 提取LEN字段（大端）
     nExpectedLen := WORD_TO_UINT(RecvBuffer[0] * 256 + RecvBuffer[1]);
     // 判断是否收齐整帧
     IF BytesReceived >= (2 + nExpectedLen) THEN
       // 复制有效数据到应用区
       FOR i := 0 TO nExpectedLen-1 DO
         AppData[i] := RecvBuffer[2 + i];
       END_FOR;
       // 更新已处理字节数，为下次接收腾出空间
       MoveBlock(
         SRC_ADDR := ADR(RecvBuffer[2 + nExpectedLen]),
         DST_ADDR := ADR(RecvBuffer[0]),
         SIZE := BytesReceived - (2 + nExpectedLen)
       );
       BytesReceived := BytesReceived - (2 + nExpectedLen);
     END_IF;
   END_IF;

4. 错误应对

   • bRecvError = TRUE 且 wRecvStatus = 16#80A2：连接中断，应停止调用T_RECV并尝试重连；
   • BytesReceived = 0：无新数据，属正常现象，无需处理。

五、双工通信协调策略（避免资源冲突）

同一连接ID上，T_SEND 与 T_RECV 可同时运行，但需规避以下风险：

示例协调逻辑（在主程序OB1中）：

// 全局连接状态
bConnOK := (MyTCON.DONE AND NOT MyTCON.ERROR) OR (tSendInst.BUSY OR tRecvInst.BUSY);

IF NOT bConnOK THEN
  // 断连处理：复位所有函数块使能位，延时1s后重新TCON
  tSendInst.EN := FALSE;
  tRecvInst.EN := FALSE;
  MyTCON.EN := FALSE;
  IF TON_Restart.Q THEN
    MyTCON.EN := TRUE;
  END_IF;
ELSE
  // 正常通信：仅当非BUSY时调用T_RECV
  IF NOT tSendInst.BUSY THEN
    tRecvInst.EN := TRUE;
  ELSE
    tRecvInst.EN := FALSE;
  END_IF;
  tSendInst.EN := bSendTrigger; // 由应用逻辑控制
END_IF;

六、调试与诊断技巧

1. 在线监控必看变量

   • TCON.STATUS：连接阶段问题定位；
   • T_SEND.STATUS / T_RECV.STATUS：实时查错（TIA Portal中右键变量→“转到声明”可查看状态码文档）；
   • T_SEND.LEN 输入值 vs T_SEND.DONE 后实际发出字节数（若小于输入值，说明被流控截断）。

2. Wireshark抓包验证

   • 过滤规则：ip.addr == 192.168.0.100 && tcp.port == 5000；
   • 关键观察点：
     • SYN → SYN-ACK → ACK（建连）；
     • TCP Payload长度是否与T_SEND.LEN一致；
     • 是否出现TCP Retransmission（表明网络丢包或对方处理慢）。

3. 资源泄漏自检

   • 若多次重连后通信失败，检查：
     • TCON.ID 是否重复使用（必须每次新建连接时递增ID）；
     • T_SEND/T_RECV 的背景DB是否被其他逻辑意外覆写。

七、性能优化清单（实测有效）

• ✅ 将SendBuffer和RecvBuffer声明在全局DB中，避免FC/FB局部变量频繁分配；
• ✅ T_SEND.LEN 设置为固定值（如256），避免每次计算长度带来的周期抖动；
• ✅ 使用MOVE指令替代循环赋值填充SendBuffer（如 MOVE(ADR('Hello'), ADR(SendBuffer), 5)）；
• ✅ 对高频小数据（如每100ms发1字节），改用T_CONFIG配置UDP连接，降低TCP握手开销；
• ✅ 在S7-1500中，启用“优化块访问”并勾选“异步执行”，使T_SEND/T_RECV在后台线程运行，彻底脱离OB1周期限制。

八、典型错误代码对照表

T_SEND 与 T_RECV 的本质是将TCP协议栈能力暴露为ST可调度的异步服务。掌握其触发-响应-状态闭环逻辑，即可在不引入复杂状态机的前提下，构建稳定工业级通信链路。