S7-1500 与 ET200MP 的组态控制通信（Configuration Control）功能实现详解（上）

在工业自动化场景中，设备硬件的灵活调整往往是工程师面临的一大挑战 —— 新增模块、调整模块顺序，甚至临时缺失部分模块时，是否必须重新组态硬件并下载程序？西门子的组态控制（Configuration Control）功能给出了否定答案。本文将结合西门子官方技术文档，详细讲解 S7-1500 中央机架与 ET200MP 分布式 I/O 如何实现这一灵活功能，帮助你在硬件变动时无需重新组态，轻松维持设备运行。

一、什么是组态控制功能？

简单来说，组态控制功能的核心是 “最大组态先行，实际组态自适应”：

• 先在 TIA 博途中组态一个 “最大硬件配置”（包含当前所有模块及未来可能添加的模块）；
• 下载后，通过程序中的控制数据记录（Data Record 196） 告知设备实际安装的模块位置；
• 即使实际模块缺失或顺序变化，只要不超过最大组态范围，设备就能正常运行；后续补充模块时，无需重新组态或下载硬件配置。

这一功能极大提升了工业现场的灵活性，特别适合需要分期扩展、模块可能临时调整的场景。

二、S7-1500 中央机架的组态控制实现步骤

1. 前提条件

• 软件：STEP7 Professional V13 及以上（推荐 TIA Portal 最新版本）；
• 硬件：CPU S7-1500 固件版本 V1.5 及以上。

2. 组态 “最大硬件配置”

在 TIA 博途中，按照 “当前已有模块 + 未来可能添加的模块” 规划最大组态。例如：

• 假设规划 10 个插槽（0-9），包含电源、CPU、DI/DQ 模块、计数模板、模拟量模块等（本例共组态了 10 个插槽，槽号为 0 至 9，模块依次为 PS25W 24VDC 电源，S7-1516CPU，两个 DI16/DQ16 X24VDC模块，PS25W 24VDC电源，TM Count 2X24V计数模板，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC模块，AI 8XU/IRTD/TC 模 拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模 拟量输出模板）；
• 实际安装的模块可能只是其中一部分（如仅 CPU、模拟量输入 / 输出模块等），后续可逐步补充，（实际安装的硬件依次为：S7-1516CPU，AI 8XU/IRTD/TC 模拟量输入模板，AQ 8XU/I HS 模拟量输出模板，TM Count 2X24V 计 数模板，PS25W 24VDC 电源，DI 16X24VDC 模 块，DQ 16X24VDC 模块）。

关键：最大组态需覆盖所有可能的硬件扩展，实际组态需是最大组态的 “子集”。

3. 激活组态控制功能

在硬件组态中，双击 S7-1500 CPU 打开属性窗口，按路径 “属性”→“常规”→“组态控制”，勾选 “允许通过用户程序重新组态设备”，保存设置。

4. 创建控制数据记录的数据块

需新建一个共享数据块，按规则存储 “最大组态与实际组态的对应关系”，数据结构如下：

字节位置	含义	数值规则
0	数据记录长度	4 + 最大组态的插槽数（前 4 字节为标头，后续对应每个插槽）
1	数据记录 ID	固定为 196（组态控制专用）
2-3	版本号	S7-1500 对应为 “4” 和 “0”
4 及以后	插槽对应关系	按最大组态的插槽号（从 0 开始）依次填写：- 实际存在的模块：填写其在实际组态中的插槽号；- 实际缺失的模块：填写 B#16#FF

例如：若最大组态有 10 个插槽，数据块长度为 4+10=14 字节，第 4 字节对应插槽 0，第 5 字节对应插槽 1，以此类推。

5. 在启动组织块中调用 WRREC 指令

必须在启动组织块（如 OB100） 中通过WRREC指令发送数据记录，确保设备启动时即可识别实际组态：

• WRREC指令位置：TIA 博途指令栏→“扩展指令”→“分布式 I/O”；
• 关键参数：ID设为 33（S7-1500 中央机架专用硬件标识符），DataPtr指向步骤 4 创建的数据块，Length对应数据记录长度；
• 注意：需等待WRREC的 “Done” 信号触发后再退出 OB100，否则 CPU 会从启动模式退回停止模式。

本例中为 OB100 调用“WRREC”指令传 送创建的数据记录。在右侧的指令栏中，按照顺序“扩展指令”-〉“分布式I/O”下找到“WRREC”指令。如果未能在启动 OB100中传输有效的控制数据记录， 则 CPU 会从启动模式返回到停止模式。因此，需要“WRREC”指令执行完才能退出启动组织块，本例中以功能块“WRREC”的完成信号“Done”为循环指令的结束条件，保证能够完成数据记录的传输。

对于S7-1500 CPU，使用硬件标识符 33（作为“WRREC” 指令的“ID”的参数）写入数据记录，程序如下所 示，其中，参数“WRREC_DONE”、 “WRREC_BUSY” 等是在组织块的接口参数中定义的临时变量：