第9章可編程控制器的通信

1、第第9章章 可編程控制器的通信可編程控制器的通信n9.1 PLC通信的基本概念通信的基本概念n9.2 S7-200 PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)的通信與網(wǎng)絡(luò) n9.3 S7-200 PLC通信和網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn)通信和網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn)n本章小結(jié)本章小結(jié) 9.1 PLC通信的基本概念通信的基本概念l 9.1.1 通信系統(tǒng)的構(gòu)成通信系統(tǒng)的構(gòu)成l 9.1.2 通信方式通信方式l 9.1.3 通信介質(zhì)通信介質(zhì)l 9.1.4 PLC常用的通信接口常用的通信接口l 9.1.5 通信協(xié)議通信協(xié)議l 9.1.6 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述l 9.1.7 PLC與計(jì)算機(jī)通信的基本功能與計(jì)算機(jī)通信的基本功能 PLC通信：通信：PL

2、C與與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)、與計(jì)算機(jī)、PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或遠(yuǎn)程與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或遠(yuǎn)程I/O之間的信息交換之間的信息交換 。 PLC通信的任務(wù)：通信的任務(wù)：將地理位置不同的將地理位置不同的PLC、計(jì)算機(jī)、各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用通信介質(zhì)連、計(jì)算機(jī)、各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用通信介質(zhì)連接起來，按照規(guī)定的通信協(xié)議，以某種特接起來，按照規(guī)定的通信協(xié)議，以某種特定的通信方式高效地完成數(shù)據(jù)的傳送、交定的通信方式高效地完成數(shù)據(jù)的傳送、交換和處理。換和處理。 9.1.1 通信系統(tǒng)的構(gòu)成通信系統(tǒng)的構(gòu)成 通信系統(tǒng)的組成：通信系統(tǒng)的組成：一般由傳送設(shè)備、傳一般由傳送設(shè)備、傳送控制設(shè)備、通信介質(zhì)、通信協(xié)議和通信軟送控制設(shè)備、通信介質(zhì)、通信協(xié)議和

3、通信軟件等部分構(gòu)成，示意圖如下。件等部分構(gòu)成，示意圖如下。通信介質(zhì)通信介質(zhì)（總線）（總線）通信軟件通信軟件通信協(xié)議通信協(xié)議傳送傳送控制設(shè)備控制設(shè)備傳送設(shè)備傳送設(shè)備(接收器接收器)傳送設(shè)備傳送設(shè)備(發(fā)送器發(fā)送器)圖9-1 通信系統(tǒng)的基本組成示意圖 傳送設(shè)備傳送設(shè)備主要是用以發(fā)送或接收信息主要是用以發(fā)送或接收信息. 對(duì)于多臺(tái)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送，有時(shí)對(duì)于多臺(tái)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送，有時(shí)還有主、從之分。主設(shè)備起控制、發(fā)送和還有主、從之分。主設(shè)備起控制、發(fā)送和處理信息的主導(dǎo)作用，從設(shè)備被動(dòng)地接收、處理信息的主導(dǎo)作用，從設(shè)備被動(dòng)地接收、監(jiān)視和執(zhí)行主設(shè)備的信息。監(jiān)視和執(zhí)行主設(shè)備的信息。 在在PLC通信系統(tǒng)中，傳

4、送設(shè)備可以是通信系統(tǒng)中，傳送設(shè)備可以是PLC、計(jì)算機(jī)或各種外圍設(shè)備。、計(jì)算機(jī)或各種外圍設(shè)備。 傳送控制設(shè)備傳送控制設(shè)備主要用于控制發(fā)送與接主要用于控制發(fā)送與接收之間的同步協(xié)調(diào)，以保證信息發(fā)送與接收之間的同步協(xié)調(diào)，以保證信息發(fā)送與接收的收的 一致性。一致性。 通信介質(zhì)通信介質(zhì)是信息傳送的基本通道，是是信息傳送的基本通道，是發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備之間的橋梁。發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備之間的橋梁。 通信協(xié)議通信協(xié)議是通信過程中必須遵守的各是通信過程中必須遵守的各種數(shù)據(jù)傳送規(guī)則，是通信得以進(jìn)行的法律。種數(shù)據(jù)傳送規(guī)則，是通信得以進(jìn)行的法律。 通信軟件通信軟件用于對(duì)通信的軟件、硬件進(jìn)用于對(duì)通信的軟件、硬件進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度

5、、控制和管理。行統(tǒng)一調(diào)度、控制和管理。 9.1.2 通信方式通信方式 1基本通信方式基本通信方式 并行通信方式并行通信方式是指被傳送數(shù)據(jù)的所有是指被傳送數(shù)據(jù)的所有位同時(shí)發(fā)送或接收。并行傳送的數(shù)據(jù)有多位同時(shí)發(fā)送或接收。并行傳送的數(shù)據(jù)有多少位，傳輸線就需要多少根。少位，傳輸線就需要多少根。 8位同時(shí)傳送位同時(shí)傳送設(shè)設(shè) 備備A設(shè)設(shè) 備備B 并行通信的特點(diǎn)是傳送速度快，但如果數(shù)據(jù)位數(shù)較多，傳送距離較遠(yuǎn)，并行通信的特點(diǎn)是傳送速度快，但如果數(shù)據(jù)位數(shù)較多，傳送距離較遠(yuǎn)，則會(huì)使得線路復(fù)雜且成本高。因此，并行通信方式一般只在則會(huì)使得線路復(fù)雜且成本高。因此，并行通信方式一般只在PLC的內(nèi)部各元的內(nèi)部各元件之間、主

6、機(jī)與擴(kuò)展模塊或近距離智能模塊之間使用。件之間、主機(jī)與擴(kuò)展模塊或近距離智能模塊之間使用。圖圖9-2 并行通信示意圖并行通信示意圖 串行通信方式串行通信方式是指將被傳送的數(shù)據(jù)逐位是指將被傳送的數(shù)據(jù)逐位逐位地順序傳送。不論被傳送的數(shù)據(jù)有多少逐位地順序傳送。不論被傳送的數(shù)據(jù)有多少位，只需要位，只需要12根傳輸線分時(shí)傳送，數(shù)據(jù)從低根傳輸線分時(shí)傳送，數(shù)據(jù)從低位開始一位接一位按順序傳送。位開始一位接一位按順序傳送。 傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù) ：1 0 1 0 0 0 1 1設(shè)設(shè) 備備A設(shè)設(shè) 備備B 1 1 0 0 0 1 0 1 T T T T T T T T 串行通信的特點(diǎn)是傳送速度慢，但傳送線少、成本低，串行通

7、信的特點(diǎn)是傳送速度慢，但傳送線少、成本低，適合長(zhǎng)距離通信。串行通信廣泛用于適合長(zhǎng)距離通信。串行通信廣泛用于PLC與與PLC之間、之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送。與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送。圖圖9-3 串行通信示意圖串行通信示意圖 2串行通信分類串行通信分類 串行通信按數(shù)據(jù)傳送的方向可將其分為串行通信按數(shù)據(jù)傳送的方向可將其分為 單工、半雙工和雙工單工、半雙工和雙工 ,其示意圖如下：其示意圖如下： (a) 單工單工 (b) 半雙工半雙工 (c ) 全雙工全雙工 A A A B B B圖圖9-4 單工、半雙工和全雙工通信方式的示意圖單工、半雙工和全雙工通信方式的示意圖 在串行通信方式中，發(fā)送端與接收

8、端之間的同在串行通信方式中，發(fā)送端與接收端之間的同步問題是數(shù)據(jù)通信中的一個(gè)重要問題，處理不當(dāng)往步問題是數(shù)據(jù)通信中的一個(gè)重要問題，處理不當(dāng)往往會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳送的失敗。為此，在串行通信中采往會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳送的失敗。為此，在串行通信中采用了同步通信與異步通信技術(shù)。用了同步通信與異步通信技術(shù)。 同步通信：同步通信：以數(shù)據(jù)塊為單位，在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的以數(shù)據(jù)塊為單位，在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始加入一個(gè)同步字符來控制同步，而在數(shù)據(jù)塊中開始加入一個(gè)同步字符來控制同步，而在數(shù)據(jù)塊中的每個(gè)字節(jié)前后不需加開始位、校驗(yàn)位和停止位標(biāo)的每個(gè)字節(jié)前后不需加開始位、校驗(yàn)位和停止位標(biāo)記，因而克服了異步傳送效率低的缺點(diǎn)。同步傳送記，因而克服了異

9、步傳送效率低的缺點(diǎn)。同步傳送要求有統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端之間要求有統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端之間的嚴(yán)格同步，這種傳送方式所需要的軟件和硬件的的嚴(yán)格同步，這種傳送方式所需要的軟件和硬件的價(jià)格昂貴，所以通常只在數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高的價(jià)格昂貴，所以通常只在數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高的時(shí)候才使用。時(shí)候才使用。 異步通信：異步通信：將被傳送的數(shù)據(jù)編碼成一串脈沖，將被傳送的數(shù)據(jù)編碼成一串脈沖，按照約定好的固定格式，發(fā)送設(shè)備一幀一幀地發(fā)送，按照約定好的固定格式，發(fā)送設(shè)備一幀一幀地發(fā)送，接收設(shè)備一幀一幀地接收。在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)發(fā)出接收設(shè)備一幀一幀地接收。在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)發(fā)出字符的開始和結(jié)束標(biāo)志，

10、用于控制字符發(fā)送的開始字符的開始和結(jié)束標(biāo)志，用于控制字符發(fā)送的開始與結(jié)束。各部件之間進(jìn)行通信時(shí)沒有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)與結(jié)束。各部件之間進(jìn)行通信時(shí)沒有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，可以有各自的時(shí)鐘。示意圖如下：準(zhǔn)，可以有各自的時(shí)鐘。示意圖如下： 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1空閑位空閑位 開始位開始位 字符編碼字符編碼 奇偶校驗(yàn)位奇偶校驗(yàn)位 停止位停止位 空閑位空閑位圖圖9-5 異步串行通信示意圖異步串行通信示意圖 異步串行通信中的設(shè)備間有兩項(xiàng)規(guī)定：異步串行通信中的設(shè)備間有兩項(xiàng)規(guī)定： (1)傳送字符的數(shù)據(jù)格式：上圖是一個(gè)傳送字符的數(shù)據(jù)格式：上圖是一個(gè)7位字位字符數(shù)據(jù)傳送格式。符數(shù)據(jù)傳送格式。

11、 (2)發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備有一致的數(shù)據(jù)傳送發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備有一致的數(shù)據(jù)傳送速率。速率。 波特率：波特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。 例如，數(shù)據(jù)的傳送速率為每秒例如，數(shù)據(jù)的傳送速率為每秒480字符，每字符，每個(gè)字符為個(gè)字符為10位，則數(shù)據(jù)傳送的波特率為：位，則數(shù)據(jù)傳送的波特率為： 10X480=4800位位/秒秒=4800bps 傳送每一位的時(shí)間傳送每一位的時(shí)間 Td=1/波特率波特率=1/4800=0.208ms 異步通信方式的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但傳送異步通信方式的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但傳送每一個(gè)字節(jié)都要加開始位、校驗(yàn)位和停止位，每一個(gè)字節(jié)都要加開始位、校驗(yàn)位和停止位

12、，所以傳送效率較低，主要用于中低速數(shù)據(jù)通所以傳送效率較低，主要用于中低速數(shù)據(jù)通信。信。 S7-200 PLC采用異步串行通信方式，傳送采用異步串行通信方式，傳送字符數(shù)據(jù)格式有字符數(shù)據(jù)格式有10位數(shù)據(jù)和位數(shù)據(jù)和11位數(shù)據(jù)兩種。位數(shù)據(jù)兩種。10位字符數(shù)據(jù)：位字符數(shù)據(jù)：1個(gè)起始位、個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停個(gè)停止位，傳送速率為止位，傳送速率為9600bps。11位字符數(shù)據(jù)：位字符數(shù)據(jù)：1個(gè)起始位、個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、個(gè)數(shù)據(jù)位、1 個(gè)偶校驗(yàn)位、個(gè)偶校驗(yàn)位、1個(gè)停個(gè)停止位，傳送速率為止位，傳送速率為9600bps或或19200bps。 PLC通信一般使用半雙工或全雙工異步串通信一般使用半雙

13、工或全雙工異步串行通信方式。行通信方式。 9.1.3 9.1.3 通信介質(zhì)通信介質(zhì) 通信介質(zhì)通信介質(zhì)是信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ?，是是信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ?，是PLC、計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備之間相互連接的橋梁。計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備之間相互連接的橋梁。 PLC中常用的通信介質(zhì)：中常用的通信介質(zhì)：帶屏蔽的同軸電帶屏蔽的同軸電纜、雙絞線、光纖等。纜、雙絞線、光纖等。 PLC對(duì)通信介質(zhì)的基本要求：對(duì)通信介質(zhì)的基本要求：通信介質(zhì)必通信介質(zhì)必須具有傳輸速率高、能量損耗小、抗干擾能須具有傳輸速率高、能量損耗小、抗干擾能力強(qiáng)、性能價(jià)格比高等到特性。在各種通信力強(qiáng)、性能價(jià)格比高等到特性。在各種通信介質(zhì)中，由于雙絞線和同軸電纜的成本低

14、、介質(zhì)中，由于雙絞線和同軸電纜的成本低、安裝簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比比較高，廣泛應(yīng)用安裝簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比比較高，廣泛應(yīng)用PLC的通信之中。的通信之中。 隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的通信介質(zhì)已有向紅外線、的通信介質(zhì)已有向紅外線、無線電、微波、衛(wèi)星通信等無線介質(zhì)的方向發(fā)展的趨勢(shì)。無線電、微波、衛(wèi)星通信等無線介質(zhì)的方向發(fā)展的趨勢(shì)。 圖圖9-6 常用的有線介質(zhì)外形圖常用的有線介質(zhì)外形圖 ：(a) 無屏蔽雙絞線無屏蔽雙絞線UTP(d) 同軸電纜同軸電纜 玻璃包層 光纖（內(nèi)核） 外保護(hù)套 (b) 光纖光纖(c) 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線STP表表9-1 幾種常用通信介質(zhì)的性

15、能表幾種常用通信介質(zhì)的性能表性性 能能通通 信信 介介 質(zhì)質(zhì)雙雙 絞絞 線線同同 軸軸 電電 纜纜光光 纜纜傳送速率傳送速率9.6 Kbps 2 Mbps1 450 Mbps10 500 Mbps連接方法連接方法點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，可點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，可多多點(diǎn)連接，點(diǎn)連接，1.5 km內(nèi)內(nèi)不用中繼站不用中繼站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，可多點(diǎn)連點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，可多點(diǎn)連接，寬帶時(shí)接，寬帶時(shí)10 km內(nèi)不用內(nèi)不用中繼站，基帶時(shí)中繼站，基帶時(shí)1 3 km內(nèi)不用中繼站內(nèi)不用中繼站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接， 50 km內(nèi)不用中繼內(nèi)不用中繼站站傳送信號(hào)傳送信號(hào)數(shù)字信號(hào)、模擬數(shù)字信號(hào)、模擬信信號(hào)、調(diào)制信號(hào)號(hào)、調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、聲調(diào)制

16、信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、聲音圖像信號(hào)音圖像信號(hào)調(diào)制信號(hào)、數(shù)字調(diào)制信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、聲音圖像信號(hào)、聲音圖像信號(hào)信號(hào)支持網(wǎng)絡(luò)支持網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、小型交換機(jī)小型交換機(jī)總線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)總線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)總線型網(wǎng)、環(huán)型總線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)網(wǎng)抗干擾能力抗干擾能力一般一般好好極好極好抗惡劣環(huán)境抗惡劣環(huán)境能力能力好好好，但必須將電纜與腐蝕好，但必須將電纜與腐蝕物隔開物隔開極好，耐高溫和極好，耐高溫和其它惡劣環(huán)境其它惡劣環(huán)境 9.1.4 PLC常用的通信接口常用的通信接口 1RS232C 通信接口通信接口 它規(guī)定通信設(shè)備之間信息交換的方式與它規(guī)定通信設(shè)備之間信息交換的方式與功能。它采用按位串行通信的方式傳送

17、數(shù)據(jù)，功能。它采用按位串行通信的方式傳送數(shù)據(jù)，波特率規(guī)定為波特率規(guī)定為300、600、1200、4800、9600、19200bps等幾種。等幾種。 機(jī)械性能上，機(jī)械性能上，RS232C接口是標(biāo)準(zhǔn)接口是標(biāo)準(zhǔn)25針的針的D型連接器。實(shí)際使用時(shí)并未將型連接器。實(shí)際使用時(shí)并未將25個(gè)引腳全部個(gè)引腳全部用完，最簡(jiǎn)單的通信只需用用完，最簡(jiǎn)單的通信只需用3根線，最多用根線，最多用22根。當(dāng)根。當(dāng)PLC與計(jì)算機(jī)通信時(shí)，使用的連接器有與計(jì)算機(jī)通信時(shí)，使用的連接器有25針的也有針的也有9針的。針的。 表表9-2 PLC與計(jì)算機(jī)連接時(shí)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)RS232C的引腳使用情況表的引腳使用情況表引引 腳腳信信 號(hào)號(hào)說

18、說 明明2TXD發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)4RTS請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送5CTS允許發(fā)送允許發(fā)送6DSR數(shù)據(jù)裝置數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好7信號(hào)地信號(hào)地信號(hào)地信號(hào)地8DCD載波檢測(cè)載波檢測(cè)20DTR數(shù)據(jù)終端數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好22振鈴指示振鈴指示響鈴信號(hào)響鈴信號(hào) 2. S422A 通信接口通信接口 S422A通信速率、通信距離、抗共模干通信速率、通信距離、抗共模干擾等方面較擾等方面較RS232C接口有較大的提高。使用接口有較大的提高。使用RS422A接口最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)接口最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 10Mbps（對(duì)應(yīng)距離為（對(duì)應(yīng)距離為12m），最大通信距離為），最大通信距離為1200m（對(duì)應(yīng)

19、的通信速率為（對(duì)應(yīng)的通信速率為10Kbps）。）。 3RS485 通信接口通信接口 RS485的抗干擾能力極強(qiáng)，傳輸距離可的抗干擾能力極強(qiáng)，傳輸距離可達(dá)達(dá)1200m,傳輸速率可達(dá)傳輸速率可達(dá)10Mbps。 9.1.5 通信協(xié)議通信協(xié)議 通信協(xié)議：通信協(xié)議：通信雙方交換信息時(shí)所必須通信雙方交換信息時(shí)所必須遵守的各種規(guī)則。目前國(guó)際上公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化遵守的各種規(guī)則。目前國(guó)際上公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化組織及其通信協(xié)議主要有如下四個(gè)。組織及其通信協(xié)議主要有如下四個(gè)。 (1)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（International Standards Organization）: ISO在通信方面的主在通信方面的主

20、要貢獻(xiàn)是建立了要貢獻(xiàn)是建立了開放式系統(tǒng)互聯(lián)通信協(xié)議開放式系統(tǒng)互聯(lián)通信協(xié)議OSI（Open System Interconnection）。）。 (2)國(guó)際電子電器工程師協(xié)會(huì)國(guó)際電子電器工程師協(xié)會(huì)IEEE(the Institute of Electrical and Electronic Engineer): 它它對(duì)通信的主要貢獻(xiàn)是建立了對(duì)通信的主要貢獻(xiàn)是建立了IEEE802通信協(xié)議。通信協(xié)議。 (3)美國(guó)高級(jí)研究院美國(guó)高級(jí)研究院ARPA(Advanced Research Projects Agency): 成功地開發(fā)了著名成功地開發(fā)了著名的的TCP / IP (Transmission C

21、ontrol Protocol/Internet Protocol）與）與 FTP (File Transfer Protocol)通信協(xié)通信協(xié)議。這個(gè)協(xié)議已成為當(dāng)今國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)議。這個(gè)協(xié)議已成為當(dāng)今國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)（Internet網(wǎng)）的通信標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)）的通信標(biāo)準(zhǔn)。 (4)美國(guó)通用汽車公司美國(guó)通用汽車公司GM(General Motor)：建立了建立了制造自動(dòng)化協(xié)議制造自動(dòng)化協(xié)議MAP(Manufacture Automation Protocol) . MAP協(xié)議的產(chǎn)生，能使協(xié)議的產(chǎn)生，能使來自不同的廠家的來自不同的廠家的PLC、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化儀表等設(shè)備和控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體。等

22、設(shè)備和控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體。 幾種通信協(xié)議模型的比較幾種通信協(xié)議模型的比較 :應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層邏輯鏈接控制邏輯鏈接控制LLC介質(zhì)存取控制介質(zhì)存取控制MAC物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層主要通信層主要通信層TCP網(wǎng)際層網(wǎng)際層IP網(wǎng)絡(luò)界面層網(wǎng)絡(luò)界面層(a) OSI模型 (b) IEEE802 (c) TCP/IP MAP協(xié)議的模型與協(xié)議的模型與ISO的的OSI協(xié)議基本相同，只是內(nèi)協(xié)議基本相同，只是內(nèi)容和功能有所增強(qiáng)。容和功能有所增強(qiáng)。 圖圖9-7 幾種通信協(xié)議模型的比較幾種通信協(xié)議模型的比較 9.1.6 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述

23、 1簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò) 一個(gè)主設(shè)備和多個(gè)從設(shè)備通過傳輸線一個(gè)主設(shè)備和多個(gè)從設(shè)備通過傳輸線相連，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備間的通信，這就相連，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備間的通信，這就形成了一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。形成了一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 主設(shè)備主設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備3從設(shè)備從設(shè)備2從設(shè)備從設(shè)備1從設(shè)備從設(shè)備n圖圖9-8 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)示意圖簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)示意圖 2多級(jí)網(wǎng)絡(luò)多級(jí)網(wǎng)絡(luò) 一般現(xiàn)代大型工業(yè)企業(yè)，常常采用多一般現(xiàn)代大型工業(yè)企業(yè)，常常采用多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。PLC廠家常用生產(chǎn)金字塔結(jié)構(gòu)廠家常用生產(chǎn)金字塔結(jié)構(gòu)描述其產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)的功能。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組描述其產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)的功能。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（織（ISO）對(duì)企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)確立了初步的）對(duì)

24、企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)確立了初步的 6級(jí)金字塔結(jié)構(gòu)模型級(jí)金字塔結(jié)構(gòu)模型 ，如圖，如圖9-9所示。所示。 西門子公司西門子公司S7系列的生產(chǎn)金字塔由系列的生產(chǎn)金字塔由4級(jí)級(jí)構(gòu)成，從上到下依次為：公司管理級(jí)、工構(gòu)成，從上到下依次為：公司管理級(jí)、工廠與過程管理級(jí)、過程監(jiān)控級(jí)、過程測(cè)量廠與過程管理級(jí)、過程監(jiān)控級(jí)、過程測(cè)量與控制級(jí)。與控制級(jí)。 管管 理理控控 制制 車車 間間 在在 線線 管管 理理 作作 業(yè)業(yè)企業(yè)短期生產(chǎn)企業(yè)短期生產(chǎn)計(jì)劃及業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃及業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)企業(yè)企業(yè)長(zhǎng)期生產(chǎn)長(zhǎng)期生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策規(guī)劃經(jīng)營(yíng)決策規(guī)劃 過過 程程 控控 制制 與與 監(jiān)監(jiān) 督督 設(shè)設(shè) 備備 控控 制制 參參 數(shù)數(shù) 檢檢 測(cè)測(cè) 與與 執(zhí)執(zhí)

25、行行 器器 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng) 圖圖9-9 ISO企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)模型企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)模型 9.1.7 PLC與計(jì)算機(jī)通信的基本功能與計(jì)算機(jī)通信的基本功能 PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信又叫與計(jì)算機(jī)之間的通信又叫上位通信上位通信，與與PLC通信的計(jì)算機(jī)常稱之為通信的計(jì)算機(jī)常稱之為上位計(jì)算機(jī)上位計(jì)算機(jī)。上。上位計(jì)算機(jī)可以是個(gè)人電腦，也可以是大、中型位計(jì)算機(jī)可以是個(gè)人電腦，也可以是大、中型計(jì)算機(jī)。把計(jì)算機(jī)。把PLC與計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信可以更有效地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)應(yīng)用通信可以更有效地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)應(yīng)用上的不足，擴(kuò)大上的不足，擴(kuò)大PLC的應(yīng)用范圍。的應(yīng)用范圍。 PLC與計(jì)算

26、機(jī)通信的基本功能：與計(jì)算機(jī)通信的基本功能： (1)可以直接在計(jì)算機(jī)上編寫、調(diào)試應(yīng)用程序?？梢灾苯釉谟?jì)算機(jī)上編寫、調(diào)試應(yīng)用程序。 (2)可用圖形、圖像、圖表的形式在計(jì)算機(jī)上對(duì)可用圖形、圖像、圖表的形式在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。 (3)可對(duì)可對(duì)PLC進(jìn)行全面地系統(tǒng)管理，包括數(shù)據(jù)處進(jìn)行全面地系統(tǒng)管理，包括數(shù)據(jù)處理、生成報(bào)表、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)查詢等。理、生成報(bào)表、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)查詢等。 (4)可對(duì)可對(duì)PLC實(shí)施直接控制。實(shí)施直接控制。 (5)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的模擬仿真?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的模擬仿真。 (6)可以打印用戶程序和各種管理信息資料。可以打印用

27、戶程序和各種管理信息資料。 (7)可以利用各種可視化編程語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)上編可以利用各種可視化編程語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)上編制多種組態(tài)軟件。制多種組態(tài)軟件。 (8) 通過計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)隨地獲得網(wǎng)上有用的信通過計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)隨地獲得網(wǎng)上有用的信息和其他息和其他PLC廠家、用戶的廠家、用戶的PLC控制信息，也可以將控制信息，也可以將本地的本地的PLC控制信息發(fā)送上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的資源控制信息發(fā)送上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的資源共享。共享。9.2 S7-200 PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)的通信與網(wǎng)絡(luò) l 9.2.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及類型網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及類型l 9.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信硬件網(wǎng)絡(luò)通信硬件 9.2.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及類型網(wǎng)絡(luò)

28、通信協(xié)議及類型 1通信協(xié)議通信協(xié)議 西門子公司西門子公司S7系列的生產(chǎn)金字塔中的通系列的生產(chǎn)金字塔中的通信協(xié)議分兩大類：通用協(xié)議和公司專用協(xié)議。信協(xié)議分兩大類：通用協(xié)議和公司專用協(xié)議。通用協(xié)議采用工業(yè)以太網(wǎng)（通用協(xié)議采用工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）協(xié)議，）協(xié)議，用于管理級(jí)的信息交換。公司專用協(xié)議是基用于管理級(jí)的信息交換。公司專用協(xié)議是基于于OSI的的7層通信結(jié)構(gòu)模型，協(xié)議定義了主站和層通信結(jié)構(gòu)模型，協(xié)議定義了主站和從站兩類通信設(shè)備。主站可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上另一從站兩類通信設(shè)備。主站可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上另一個(gè)設(shè)備發(fā)出初始化要求，從站只是響應(yīng)來自個(gè)設(shè)備發(fā)出初始化要求，從站只是響應(yīng)來自主站的信息。主站的信息。S7

29、-200 PLC的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中主站、的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中主站、從站間的專用通信協(xié)議有從站間的專用通信協(xié)議有3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和1個(gè)個(gè)自由口協(xié)議自由口協(xié)議 。 (1) PPI 協(xié)議：協(xié)議：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI(Point-to-Point Interface)協(xié)議是一種主協(xié)議是一種主/從協(xié)議。主站設(shè)備向從協(xié)議。主站設(shè)備向從站設(shè)備發(fā)送要求，從站設(shè)備響應(yīng)。從站不從站設(shè)備發(fā)送要求，從站設(shè)備響應(yīng)。從站不主動(dòng)發(fā)信息，只是等待主站發(fā)送的要求并作主動(dòng)發(fā)信息，只是等待主站發(fā)送的要求并作出相應(yīng)的響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)上所有出相應(yīng)的響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)上所有S7-200 CPU都默認(rèn)都默認(rèn)為從站。如果在用戶程序中允許為從站。如果在用戶

30、程序中允許PPI主站模式，主站模式，一些一些S7-200 CPU在在RUN模式下可以作為主站。模式下可以作為主站。一旦允許一旦允許PPI主站模式，就可以利用網(wǎng)絡(luò)的有主站模式，就可以利用網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)通信指令來讀寫其它關(guān)通信指令來讀寫其它CPU，并且還可以作為，并且還可以作為從站響應(yīng)來自其它主站的申請(qǐng)和查詢。從站響應(yīng)來自其它主站的申請(qǐng)和查詢。 任何一個(gè)從站可以與多個(gè)主站通信，但任何一個(gè)從站可以與多個(gè)主站通信，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個(gè)主站。個(gè)主站。 （2）MPI 協(xié)議：協(xié)議：多點(diǎn)接口多點(diǎn)接口MPI(Multi-Point Interface)協(xié)議是主協(xié)議是主/主協(xié)議或主主協(xié)議或

31、主/從協(xié)議，協(xié)議從協(xié)議，協(xié)議如何操作依賴于設(shè)備類型。如果是如何操作依賴于設(shè)備類型。如果是S7-300 CPU，就建立主就建立主/主連接，因?yàn)樗兄鬟B接，因?yàn)樗蠸7-300都是網(wǎng)絡(luò)主都是網(wǎng)絡(luò)主站。如果是站。如果是S7-200 CPU，就建立主，就建立主/從連接，因從連接，因?yàn)闉镾7-200 CPU是從站。是從站。 （3）Profibus 協(xié)議：協(xié)議：Profibus(過程現(xiàn)場(chǎng)總過程現(xiàn)場(chǎng)總線線)協(xié)議用于分布式協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速）的高速通信。通信。 （4）自由口協(xié)議（用戶定義協(xié)議）自由口協(xié)議（用戶定義協(xié)議） 自由口協(xié)議自由口協(xié)議是指通過用戶程序控制是指通過用戶程

32、序控制S7-200 CPU通信口的操作模式來進(jìn)行通信。利通信口的操作模式來進(jìn)行通信。利用自由口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通信用自由口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議連接多種智能設(shè)備。協(xié)議連接多種智能設(shè)備。 在自由口模式下，通信協(xié)議完全由用在自由口模式下，通信協(xié)議完全由用戶程序控制，用戶可以通過使用有關(guān)指令戶程序控制，用戶可以通過使用有關(guān)指令編寫程序控制通信口的操作。當(dāng)編寫程序控制通信口的操作。當(dāng)CPU處于處于RUN模式，通過模式，通過SMB30（口（口0）允許自由口）允許自由口模式。當(dāng)模式。當(dāng)CPU處于處于STOP模式時(shí)，自由口通模式時(shí)，自由口通信停止，通信口轉(zhuǎn)為正常的信停止，通信口轉(zhuǎn)為正常的P

33、PI協(xié)議操作。協(xié)議操作。 2通信類型通信類型 單主站：?jiǎn)沃髡荆阂粋€(gè)主站與一個(gè)或多個(gè)從站連一個(gè)主站與一個(gè)或多個(gè)從站連接的網(wǎng)絡(luò)。如圖接的網(wǎng)絡(luò)。如圖9-10是一個(gè)單主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一個(gè)單主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主站，示意圖。圖中一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主站，4臺(tái)臺(tái)S7-200 CPU作為從站。作為從站。 多主站：多主站：一個(gè)主站與最少一個(gè)從站及一一個(gè)主站與最少一個(gè)從站及一個(gè)主站連接的網(wǎng)絡(luò)。圖個(gè)主站連接的網(wǎng)絡(luò)。圖9-11是一個(gè)多主站網(wǎng)是一個(gè)多主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主站，絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主站，一臺(tái)一臺(tái)TD 200中文文本顯示器也是主站，另外中文文本顯示器也是主站，另外4

34、臺(tái)臺(tái)S7-200 CPU作為從站。作為從站。主站主站計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī)S7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPUPC/PPI 電纜電纜從站從站從站從站從站從站從站從站圖圖9-10 單主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖單主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 S7-200 CPU S7-200 CPU S7-200 CPU S7-200 CPU主主 站站主主 站站從從 站站從從 站站從從 站站從從 站站CP卡卡MPI 電纜電纜 計(jì)計(jì) 算算 機(jī)機(jī) TD 200圖圖 9-11 多主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖多主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 9.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信硬件網(wǎng)絡(luò)通信硬件 1通信口通信口 S7-200 CPU上的通信

35、口上的通信口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 50170中中Profibus標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的RS-485兼容兼容9針針D型連型連接器。其引腳分配如圖。在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，將接器。其引腳分配如圖。在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，將S7-200接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該端口一般是作為端口接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，該端口一般是作為端口1出出現(xiàn)的，端口現(xiàn)的，端口0為所連接的調(diào)試設(shè)備的端口。為所連接的調(diào)試設(shè)備的端口。引針引針5引針引針9引針引針6引針引針1圖圖9-12 S7-200 CPU 通信口引腳分配通信口引腳分配引針引針號(hào)號(hào)Profibus 名稱名稱端口端口0 / 端口端口11屏蔽屏蔽邏輯地邏輯地224V返回返回邏輯地邏輯地3RS-485信號(hào)信號(hào)B

36、RS-485信號(hào)信號(hào)B4發(fā)送申請(qǐng)發(fā)送申請(qǐng)RTS（TTL）55V返回返回邏輯地邏輯地6+5V+5V，100串串聯(lián)電阻聯(lián)電阻7+24V+24V8RS-485信號(hào)信號(hào)ARS-485信號(hào)信號(hào)A9不用不用10位協(xié)議選擇位協(xié)議選擇（輸入）（輸入）端口端口外殼外殼屏蔽屏蔽機(jī)殼接地機(jī)殼接地表表9-3 RS-485接口接口 2網(wǎng)絡(luò)連接器網(wǎng)絡(luò)連接器 利用西門子公司提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器利用西門子公司提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以將多個(gè)設(shè)備很方便地連接到網(wǎng)絡(luò)中。其可以將多個(gè)設(shè)備很方便地連接到網(wǎng)絡(luò)中。其中一種連接器僅提供連接到中一種連接器僅提供連接到CPU的接口，另的接口，另一種連接器增加了一個(gè)編程接口。帶有編程一種連接器增

37、加了一個(gè)編程接口。帶有編程接口的連接器可以將接口的連接器可以將SIMATIC編程器或操作面編程器或操作面板增加到網(wǎng)絡(luò)中而不需改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接。板增加到網(wǎng)絡(luò)中而不需改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接。 3通信電纜通信電纜 主要有主要有Profibus網(wǎng)絡(luò)電纜網(wǎng)絡(luò)電纜 和和 PC/PPI電纜電纜。 Profibus網(wǎng)絡(luò)電纜總的規(guī)范見表網(wǎng)絡(luò)電纜總的規(guī)范見表9-4 表表9-4 Profibus 網(wǎng)絡(luò)電纜的總規(guī)范網(wǎng)絡(luò)電纜的總規(guī)范通通 用用 特特 性性規(guī)規(guī) 范范類型類型屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線導(dǎo)體截面積導(dǎo)體截面積24 AWG（0.22mm2）或更粗）或更粗電纜電容電纜電容 Communications，可以找，可以找到這個(gè)

38、對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。到這個(gè)對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。支支 持持 的的 硬硬 件件型型 號(hào)號(hào)支持的波特率支持的波特率 (bps)支持的協(xié)議支持的協(xié)議PC/PPI電纜電纜到到PC通信口的通信口的電纜連接器電纜連接器9600, 19200PPICP 5511(通信處理器通信處理器)II 型，型，PCMCIA-卡卡960019200187500PPIMPIProfibusCP 5611(通信處理器通信處理器)PCI卡卡MPI(多機(jī)接口卡多機(jī)接口卡)PG中集成的中集成的PCISA -卡卡表表9-6 STEP 7-Micro/WIN 32支持的硬件組態(tài)支持的硬件組態(tài) 9.3.2 PPI 網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信 1PPI 網(wǎng)絡(luò)

39、通信網(wǎng)絡(luò)通信 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI（Point-to-Point Interface）協(xié)議）協(xié)議是西門子公司為是西門子公司為S7-200系統(tǒng)開發(fā)的一種主系統(tǒng)開發(fā)的一種主/從通信協(xié)從通信協(xié)議。議。PPI網(wǎng)絡(luò)中可以有多個(gè)主站，網(wǎng)絡(luò)中可以有多個(gè)主站， 如圖如圖9-15，網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中使用了使用了CP5611等通信卡。等通信卡。 圖圖9-15 PPI 多主站網(wǎng)絡(luò)舉例多主站網(wǎng)絡(luò)舉例 當(dāng)用戶編程設(shè)置主站通信端口的工作模式后，當(dāng)用戶編程設(shè)置主站通信端口的工作模式后，就可以用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令（就可以用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令（NetR / NetW）讀寫從站的數(shù)）讀寫從站的數(shù)據(jù)。據(jù)。NETR / NETW 格式如下：格

40、式如下： NETR TBL ， PORT NETW TBL ， PORT TBL：緩沖區(qū)首址，操作數(shù)為字節(jié)。：緩沖區(qū)首址，操作數(shù)為字節(jié)。 PROT：操作端口，：操作端口，CPU226為為0或或1，其他只能為，其他只能為0。 網(wǎng)絡(luò)讀網(wǎng)絡(luò)讀NETR指令是通過端口（指令是通過端口（PROT）接收遠(yuǎn)）接收遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)并保存在表（程設(shè)備的數(shù)據(jù)并保存在表（TBL）中?？蓮倪h(yuǎn)方站點(diǎn)）中。可從遠(yuǎn)方站點(diǎn)最多讀取最多讀取16字節(jié)的信息。字節(jié)的信息。 網(wǎng)絡(luò)寫網(wǎng)絡(luò)寫NETW指令是通過端口（指令是通過端口（PROT）向遠(yuǎn)程）向遠(yuǎn)程設(shè)備寫入在表（設(shè)備寫入在表（TBL）中的數(shù)據(jù)?？上蜻h(yuǎn)方站點(diǎn)最多）中的數(shù)據(jù)?？上蜻h(yuǎn)方站點(diǎn)最

41、多寫入寫入16字節(jié)的信息。字節(jié)的信息。 2 PC / PPI電纜通信設(shè)置電纜通信設(shè)置 在在STEP7-Micro/WIN 32的菜單中選擇的菜單中選擇“查查看看通信通信”選項(xiàng)，在出現(xiàn)通信設(shè)置對(duì)話框中選項(xiàng)，在出現(xiàn)通信設(shè)置對(duì)話框中雙擊雙擊PC/PPI電纜的圖標(biāo)，在出現(xiàn)的電纜的圖標(biāo)，在出現(xiàn)的PC/PG接口接口屬性的對(duì)話框中單擊屬性的對(duì)話框中單擊 “屬性（屬性（Properties）”按鈕，出現(xiàn)按鈕，出現(xiàn) PC/PPI電纜屬性對(duì)話框。初學(xué)者電纜屬性對(duì)話框。初學(xué)者可以使用默認(rèn)的通信參數(shù)?？梢允褂媚J(rèn)的通信參數(shù)。（1）計(jì)算機(jī)和可編程序控制器在線連接的建立）計(jì)算機(jī)和可編程序控制器在線連接的建立（2）可編程序

42、控制器通信參數(shù)的修改）可編程序控制器通信參數(shù)的修改（3）可編程序控制器信息的讀?。┛删幊绦蚩刂破餍畔⒌淖x取 9.3.3 M PI 網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信 多點(diǎn)接口多點(diǎn)接口MPI 協(xié)議允許主主和主從兩協(xié)議允許主主和主從兩種通信方式。選擇何種方式依賴于設(shè)備類型。種通信方式。選擇何種方式依賴于設(shè)備類型。如果設(shè)備是如果設(shè)備是S7-300CPU，由于所有的，由于所有的S7-300CPU都必須是網(wǎng)絡(luò)主站，所以進(jìn)行主主通信方都必須是網(wǎng)絡(luò)主站，所以進(jìn)行主主通信方式。如果設(shè)備是式。如果設(shè)備是S7-200CPU，那么就進(jìn)行主，那么就進(jìn)行主從通信方式，因?yàn)閺耐ㄐ欧绞?，因?yàn)镾7-200CPU是從站。是從站。S7-200 可

43、以通過內(nèi)置接口，連接到可以通過內(nèi)置接口，連接到MPI 網(wǎng)絡(luò)上，波特網(wǎng)絡(luò)上，波特率為率為19.2k/187.5k bit/s 。它可與。它可與S7-300CPU或者或者是是S7-400CPU 進(jìn)行通訊。進(jìn)行通訊。S7-200CPU 在在MPI 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中作為從站，它們彼此間不能通信。中作為從站，它們彼此間不能通信。 MPI 協(xié)議總是在兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間協(xié)議總是在兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間建立邏輯連接。一個(gè)連接可能是兩個(gè)設(shè)備之間建立邏輯連接。一個(gè)連接可能是兩個(gè)設(shè)備之間的非公用連接。另一個(gè)主站不能干涉兩個(gè)設(shè)備的非公用連接。另一個(gè)主站不能干涉兩個(gè)設(shè)備之間已經(jīng)建立的連接。主站為了應(yīng)用可以短時(shí)之間已經(jīng)建立

44、的連接。主站為了應(yīng)用可以短時(shí)間建立一個(gè)連接，或無限地保持連接斷開。間建立一個(gè)連接，或無限地保持連接斷開。 9.3.4 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信 PROFIBUS是世界上第一個(gè)開放式現(xiàn)場(chǎng)總是世界上第一個(gè)開放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，于線標(biāo)準(zhǔn)，于1995年成為歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)年成為歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(EN50170), 1999年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（1EC61158-3）。）。 在在S7-200 系列系列PLC的的CPU中，中，CPU22X都可都可以通過增加以通過增加EM277 PROFIBUS-DP 擴(kuò)展模塊的方擴(kuò)展模塊的方法支持法支持PROFIBUS DP （PROFIBUS表示過程現(xiàn)場(chǎng)表示過

45、程現(xiàn)場(chǎng)總線；總線；DP表示分布式外圍設(shè)備，即遠(yuǎn)程表示分布式外圍設(shè)備，即遠(yuǎn)程I/O）網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。最高傳輸速率可達(dá)絡(luò)協(xié)議。最高傳輸速率可達(dá)12Mbit/s。 采用采用PROFIBUS的系統(tǒng)，對(duì)于不同廠家所的系統(tǒng)，對(duì)于不同廠家所生產(chǎn)的設(shè)備不需要對(duì)接口進(jìn)行特別的處理和生產(chǎn)的設(shè)備不需要對(duì)接口進(jìn)行特別的處理和轉(zhuǎn)換，就可以通信。轉(zhuǎn)換，就可以通信。PROFIBUS連接的系統(tǒng)由連接的系統(tǒng)由主站和從站組成，主站能夠控制總線，當(dāng)主主站和從站組成，主站能夠控制總線，當(dāng)主站獲得總線控制權(quán)后，可以主動(dòng)發(fā)送信息。站獲得總線控制權(quán)后，可以主動(dòng)發(fā)送信息。從站通常為傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和變送從站通常為傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和

46、變送器。它們可以接收信號(hào)并給予響應(yīng)，但沒有器。它們可以接收信號(hào)并給予響應(yīng)，但沒有控制總線的權(quán)力。當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，從站控制總線的權(quán)力。當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，從站回送給主站相應(yīng)的信息?；厮徒o主站相應(yīng)的信息。PRORFIBUS除了支除了支持主從模式，還支持多主多從的模式。持主從模式，還支持多主多從的模式。 9.3.5 自由口通信自由口通信 自由端口模式自由端口模式: CPU的串行通信口由用戶的串行通信口由用戶程序來控制的操作模式。程序來控制的操作模式。 當(dāng)選擇了自由端口模式，梯形圖程序可以當(dāng)選擇了自由端口模式，梯形圖程序可以使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令（使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令（XMT）和

47、接收指令（和接收指令（RCV）來控制通信操作。在自由）來控制通信操作。在自由端口模式下，通信協(xié)議完全由梯形圖程序來控端口模式下，通信協(xié)議完全由梯形圖程序來控制。當(dāng)制。當(dāng)CPU處于處于RUN模式，通過模式，通過SMB30（用于（用于端口端口0）和）和SMB130（如果（如果CPU有兩個(gè)端口，則有兩個(gè)端口，則用于端口用于端口1）。當(dāng)）。當(dāng)CPU處于處于STOP模式時(shí)，自由模式時(shí)，自由口通信停止，通信口轉(zhuǎn)為正常的口通信停止，通信口轉(zhuǎn)為正常的PPI協(xié)議操作。協(xié)議操作。 1. 自由端口的初始化自由端口的初始化自由口模式控制字節(jié) MSB LSB端端 口口 0端端 口口 1說說 明明SMB30格式格式SMB

48、130格格式式 自由口模式控制字節(jié)自由口模式控制字節(jié) MSB LS B SM30.6和和SM30.7SM130.6和和SM130.7pp: 奇偶選擇奇偶選擇00: 無奇偶校驗(yàn)無奇偶校驗(yàn) 01:偶校驗(yàn)偶校驗(yàn) 10: 無奇偶校驗(yàn)無奇偶校驗(yàn) 11: 奇校驗(yàn)奇校驗(yàn)SM30.5SM130.5d: 每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位0: 每個(gè)字符每個(gè)字符8位位 1: 每個(gè)字符每個(gè)字符7位位SM30.2 到到SM30.4SM130.2 到到SM130.4bbb: 自由口波特率自由口波特率000: 38,400波特波特 001: 19,200波特波特 10: 9,600波特波特 011:4,800波特波特100

49、: 2,400 波特波特 101: 1,200 波特波特 110: 600 波特波特 111: 300波特波特SM30.0和和SM30.1SM130.0和和SM130.1mm: 協(xié)議選擇協(xié)議選擇00: 點(diǎn)到點(diǎn)接口協(xié)議點(diǎn)到點(diǎn)接口協(xié)議(PPI/從站模式從站模式) 01: 自由口協(xié)議自由口協(xié)議10: PPI/主站模式主站模式 11:保留保留(缺省設(shè)置為缺省設(shè)置為PPI/從站模式從站模式) 注注: 每種配置都有一個(gè)停止位。每種配置都有一個(gè)停止位。ppdbbbmm表表9-8 自由口控制寄存器自由口控制寄存器SMB30和和SMB130 2. 自由口的發(fā)送指令自由口的發(fā)送指令(XMT)和接收指令和接收指令(

50、RCV) 發(fā)送指令格式：發(fā)送指令格式： XMT TBL， PORT 可以用可以用XMT指令方便地發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送指令方便地發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送指令（指令（XMT）激活發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（）激活發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）中）中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個(gè)數(shù)據(jù)指明了要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個(gè)數(shù)據(jù)指明了要發(fā)送的字節(jié)數(shù)，發(fā)送的字節(jié)數(shù)，PORT指定了用于發(fā)送的端口。指定了用于發(fā)送的端口。XMT指令發(fā)送一個(gè)或多個(gè)字符，最多有指令發(fā)送一個(gè)或多個(gè)字符，最多有225個(gè)個(gè)字符的緩沖區(qū)。字符的緩沖區(qū)。 接收指令格式：接收指令格式： RCV TBL， PORT 可以用可以用RCV指令方便地接收數(shù)據(jù)。接收指令方便地接收數(shù)據(jù)。接收指令

51、（指令（RCV）激活初始化或結(jié)束接收信息的）激活初始化或結(jié)束接收信息的服務(wù)，通過指定端口（服務(wù)，通過指定端口（PORT）接收的信息）接收的信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL），數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的），數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個(gè)數(shù)據(jù)指明了接收的字節(jié)數(shù)。第一個(gè)數(shù)據(jù)指明了接收的字節(jié)數(shù)。RCV指令指令可以接收一個(gè)或多個(gè)字符，最多有可以接收一個(gè)或多個(gè)字符，最多有225個(gè)字個(gè)字符，這些字符存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。符，這些字符存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。 9.3.6 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng) S7-200 CPU 加裝加裝CP243-1擴(kuò)展模塊可以擴(kuò)展模塊可以支持工業(yè)以太網(wǎng)通信。支持工業(yè)以太網(wǎng)通信。CP243-1模塊提供了模塊提供了一

52、個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，完全支持網(wǎng)絡(luò)接口，完全支持TCP/IP協(xié)議，支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。協(xié)議，支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 人們對(duì)工業(yè)局域網(wǎng)的開放性、互聯(lián)性、人們對(duì)工業(yè)局域網(wǎng)的開放性、互聯(lián)性、帶寬等方面提出了更高的要求，應(yīng)用傳統(tǒng)帶寬等方面提出了更高的要求，應(yīng)用傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)控制網(wǎng)已無法實(shí)現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)控制網(wǎng)已無法實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理自動(dòng)化與工業(yè)控制自動(dòng)化的無縫接合，管理自動(dòng)化與工業(yè)控制自動(dòng)化的無縫接合，技術(shù)上早已成熟的管理網(wǎng)技術(shù)上早已成熟的管理網(wǎng)以太網(wǎng)正在闖以太網(wǎng)正在闖入人們的視線。入人們的視線。 工業(yè)以太網(wǎng)已成為工業(yè)控制系統(tǒng)的一種新工業(yè)以太網(wǎng)已成為工業(yè)控制系統(tǒng)的一種新的工業(yè)通信網(wǎng)。

53、工業(yè)以太網(wǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)：的工業(yè)通信網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)： 以太網(wǎng)可以滿足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的以太網(wǎng)可以滿足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的要求，使企業(yè)信息網(wǎng)與控制網(wǎng)得以統(tǒng)一。要求，使企業(yè)信息網(wǎng)與控制網(wǎng)得以統(tǒng)一。 可使設(shè)備的成本下降?？墒乖O(shè)備的成本下降。 有利于企業(yè)工程人員的學(xué)習(xí)和管理，有利于企業(yè)工程人員的學(xué)習(xí)和管理，以太網(wǎng)維護(hù)容易，工作人員無需再專門學(xué)習(xí)。以太網(wǎng)維護(hù)容易，工作人員無需再專門學(xué)習(xí)。 工業(yè)以太網(wǎng)易于與其他網(wǎng)絡(luò)（如工業(yè)以太網(wǎng)易于與其他網(wǎng)絡(luò)（如Intemet）進(jìn)行集成。進(jìn)行集成。 速度更快。速度更快。第第9章小結(jié)章小結(jié) (1) LC通信是指通信是指PLC與與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)、與計(jì)算機(jī)、PLC與

54、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或遠(yuǎn)程與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或遠(yuǎn)程I/O之間的信息交換。之間的信息交換。PLC通信的任務(wù)是將地理位置不同的通信的任務(wù)是將地理位置不同的PLC、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)、各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用通信介質(zhì)連接起來，按照規(guī)定的各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用通信介質(zhì)連接起來，按照規(guī)定的通信協(xié)議，以某種特定的通信方式高效地完成數(shù)通信協(xié)議，以某種特定的通信方式高效地完成數(shù)據(jù)的傳送、交換和處理。據(jù)的傳送、交換和處理。 (2)個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)通常由傳送設(shè)備、傳送控制個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)通常由傳送設(shè)備、傳送控制設(shè)備、通信介質(zhì)、通信協(xié)議和通信軟件等部分構(gòu)設(shè)備、通信介質(zhì)、通信協(xié)議和通信軟件等部分構(gòu)成。成。 (3)(3)通信介質(zhì)是信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ?，是通信介質(zhì)是信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ?，是PLC、計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備之間相互連接的橋梁，、計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備之間相互連接的橋梁， PLC中常用的通信介