西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信精選

1、第1章 緒論v 1.1 PLC控制網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)和通信功能v 1.2 數(shù)據(jù)通信v 1.3 工業(yè)局域網(wǎng)概述v 1.4 S7-300/400 PLC的通信網(wǎng)絡(luò)概述1.1 PLC控制網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)和通信功能v 1.PLC控制網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)1）傳輸介質(zhì)和鏈接組件標(biāo)準(zhǔn)化 2）傳輸高可靠性 3）良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性 4）良好的覆蓋面積5）較高的數(shù)據(jù)傳輸速率v 2.PLC的通信功能 1）遠(yuǎn)程控制 2）PLC局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 3）PLC與上位機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信 1.2 數(shù)據(jù)通信v 具有一定的編碼、格式和位長要求的數(shù)字信號成為數(shù)據(jù)信息。v 數(shù)據(jù)通信是將數(shù)據(jù)信息通過適當(dāng)?shù)膫魉途€路從一臺機(jī)器傳送到另一臺機(jī)器。v 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

2、的任務(wù)是把地理位置不同的計(jì)算機(jī)和PLC及其他數(shù)字設(shè)備連接起來，高效率地完成數(shù)據(jù)的傳送、信息交換和通信處理三項(xiàng)任務(wù)。v 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成 傳送設(shè)備 傳送控制設(shè)備 傳送協(xié)議 通信軟件1.2.1 數(shù)據(jù)傳輸方式的分類v 1.串行傳輸與并行傳輸 1）串行傳輸 數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位順序傳輸?shù)姆绞健?特點(diǎn)：一或兩根傳輸線 遠(yuǎn)距離傳輸成本低 速度慢 2）并行傳輸 數(shù)據(jù)在多個(gè)信道同時(shí)傳輸?shù)姆绞健?特點(diǎn)：傳輸速度快 傳輸線多，成本高 2.頻帶傳輸與基帶傳輸1）頻帶傳輸 把信號調(diào)制到某一頻帶上的傳輸方式。 三種調(diào)制方式： 調(diào)幅 調(diào)頻 調(diào)相2）基帶傳輸 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對信號不做任何調(diào)制，直接傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方式。 PLC

3、網(wǎng)絡(luò)大多采用基帶傳輸。 基帶傳輸方式使整個(gè)頻帶范圍都用來傳輸某一數(shù)字信號，常用于半雙工通信。頻帶傳輸時(shí)，在同一傳輸線路上可用頻帶分割的方法將頻帶劃分為幾個(gè)信道，同時(shí)傳輸多路信號，常用于全雙工通信。3.異步傳輸和同步傳輸1）異步傳輸 異步傳輸也稱為起止式傳輸，它是利用起止法來達(dá)到收發(fā)同步的。在異步傳輸中，被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編碼為一串脈沖，每一個(gè)傳輸?shù)淖址加幸粋€(gè)附加的起始位和多個(gè)停止位。字節(jié)傳輸由起始位“0”開始，然后是被編碼的字節(jié)。通常低位在前，高位在后，接下來是校驗(yàn)位（可省略），最后是停止位“1”（可以是1位、1.5位或2位，用以表示字符的結(jié)束）。2）同步傳輸 同步傳輸是把每個(gè)完整的數(shù)據(jù)塊（幀）作

4、為整體來傳輸，而不是按異步傳輸時(shí)每個(gè)字符都附加起始位和停止位的方式傳輸，因此在需要傳輸大量數(shù)據(jù)塊的場合用同步傳輸可以克服異步傳輸效率低的缺點(diǎn)。 為了使接收設(shè)備能夠準(zhǔn)確地接收數(shù)據(jù)塊的消息，同步傳輸在數(shù)據(jù)開始處用同步字符“SYN”來指示，由定時(shí)信號（同步時(shí)鐘）來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，一旦檢測到與規(guī)定的字符相符合，接下去就是按順序傳輸數(shù)據(jù)。但同步傳輸所需要的軟件、硬件的價(jià)格比異步傳輸?shù)母?，因此常在?shù)據(jù)傳輸速率高的系統(tǒng)中才采用同步傳輸。1.2.2 傳輸速率和線路通信方式v 1.傳輸速率 1）調(diào)制速率 也稱碼元速率，是脈沖信號經(jīng)過調(diào)制后的速率。單位是波特，通常用于表示調(diào)制解調(diào)器之間傳輸信號的速率。 2

5、）數(shù)據(jù)信號速率 單位時(shí)間內(nèi)通過信道的信息量，單位是比特/秒（bit/s）。調(diào)制速率和數(shù)據(jù)信號速率在串行傳輸二進(jìn)制調(diào)制信號時(shí)，兩者的速率在數(shù)值上是相同的。 通常，并不嚴(yán)格區(qū)分調(diào)制速率和數(shù)據(jù)信號速率，而是籠統(tǒng)地將它們稱為傳輸速率，其單位是波特，即每秒傳送二進(jìn)制位數(shù)，用bit/s表示。3）數(shù)據(jù)傳輸速率 單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)量的單位可以是比特、字符等，通常以字符/分鐘為單位。v 2.線路通信方式 1）單工通信方式 信息的傳輸始終保持同一方向而不能進(jìn)行反向的傳輸。 2）半雙工通信方式 信息流可以在兩個(gè)方向上傳輸，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸。 3）全雙工通信方式 在同一個(gè)方向上同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)

6、。1.2.3 差錯(cuò)控制方式和檢錯(cuò)碼v 1.差錯(cuò)控制方式 1)自動檢錯(cuò)重發(fā)（ARQ） 2）前向糾錯(cuò)（FEC） 3）混合糾錯(cuò) 4）不用編碼的差錯(cuò)控制v 2.檢錯(cuò)碼 奇偶校驗(yàn)碼 循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）碼1.2.4 傳輸介質(zhì)工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可采用無線傳輸介質(zhì)，如電磁波、紅外線等。也可采用雙絞線、電纜、電力線、光纜等有線介質(zhì)。 傳輸介質(zhì)的特性主要有：1）物理特性：傳輸介質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)；2）傳輸特性：介質(zhì)對數(shù)據(jù)傳送所允許的速率、頻率 容量3）連通特性：點(diǎn)對點(diǎn)或一對多點(diǎn)的連接方式；4）地理范圍：傳輸介質(zhì)的最大傳輸范圍；5）抗干擾性：傳輸介質(zhì)防止電磁干擾等噪聲對傳輸數(shù)據(jù)的影響能力；6）性能價(jià)格比1.2.4 串行

7、通信接口標(biāo)準(zhǔn)v 1.RS-232C 標(biāo)準(zhǔn) 是1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）所公布的穿行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是recommend standard,232是標(biāo)識號。它既是一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，又是一種電氣標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了終端和通信設(shè)備之間信息交換的方式和功能。 RS-232C一般使用9針或25針的D型連接器，工業(yè)控制中9針連接器用得較多。 當(dāng)通信距離較近時(shí)，通信雙方可以直接連接，最簡單的情況在通信中不需要控制聯(lián)絡(luò)信號，只需要三根線便可以實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信。v 2.RS-422A/485 422A為全雙工通信，485為半雙工通信。S7-200PLC接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其端口一般是作為端口1出現(xiàn)的，其各引腳

8、的名稱及其表示的意義如下表所示。端口0為所連接的調(diào)試設(shè)備的端口。引腳名稱端口0/端口1引腳名稱端口0/端口11屏蔽機(jī)殼地6+5v+5v，100歐串聯(lián)電阻224v返回邏輯地7+24v+24v3RS-485信號BRS-485信號B8RS-485信號ARS-485信號A4發(fā)送申請RTS(TTL)9不用10位協(xié)議選擇（輸入）55v返回邏輯地連接器外殼屏蔽機(jī)殼接地1.3 工業(yè)局域網(wǎng)概述v 1.3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡介 1.遠(yuǎn)程網(wǎng) 2.局域網(wǎng) 3.分布式多處理器v 1.3.2 局域網(wǎng)的基礎(chǔ)知識 1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型網(wǎng)絡(luò) 總線型網(wǎng)絡(luò) 環(huán)形網(wǎng)絡(luò) 2.節(jié)點(diǎn)訪問控制 令牌傳輸方式 爭用方式 3.通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議v 1

9、.3.3 現(xiàn)場總線概述 1.現(xiàn)場總線的特點(diǎn) 1）信息集成度高 2）系統(tǒng)的可靠性高、維護(hù)性能好 3）開放性、互操作性、互換性、可靠性 4）實(shí)時(shí)性好、成本低 2.現(xiàn)場總線的發(fā)展 通過現(xiàn)場總線將控制設(shè)備相互連接起來，即通過把每臺設(shè)備的功能建立模型，使之成為相對獨(dú)立的功能模塊?，F(xiàn)場中的控制功能由這些功能塊完成，而設(shè)備間的參數(shù)傳遞由這些功能塊的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)。1.4 S7-300/400PLC的通信網(wǎng)絡(luò)概述v 1.4.1 工廠自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 金字塔結(jié)構(gòu)，上層負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理，底層負(fù)責(zé)現(xiàn)場檢測和控制，中間層負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控和優(yōu)化。 ISO企業(yè)自動化模型如圖1.4.2 S7-300/400 PLC的通信網(wǎng)絡(luò)1.工業(yè)

10、以太網(wǎng) 用于工廠管理層和車間監(jiān)督層的通信系統(tǒng)，符合IEEE802.3國際標(biāo)準(zhǔn)，用于對時(shí)間要求不太嚴(yán)格、需要傳輸大量數(shù)據(jù)的通信場合，可以通過網(wǎng)關(guān)來連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。 西門子公司的工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸速率為10/100Mbit/s，最多有1024個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的最大范圍為150km。2.多點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò) S7-300/400 PLC CPU都集成了MPI通信協(xié)議，MPI網(wǎng)絡(luò)的物理層是RS-485，最大傳輸速率為12Mbit/s。PLC通過MPI能同時(shí)連接運(yùn)行STEP7的編程軟件、計(jì)算機(jī)、HMI及其他SIMATIC S7、C7和M7 PLC等。 STEP7的用戶界面提供了通信組態(tài)功能，使得通信的組態(tài)非常簡單。

11、每個(gè)CPU可以使用的MPI連接總數(shù)與CPU的型號有關(guān)，為664個(gè)。3.PROFIBUS網(wǎng)絡(luò) PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)是用于車間級監(jiān)控和現(xiàn)場層的通信系統(tǒng)它符合IEC61158標(biāo)準(zhǔn)，具有開放性，符合該標(biāo)準(zhǔn)的各廠商 生產(chǎn)的設(shè)備都可以接入同一網(wǎng)絡(luò)中。S7-300/400 PLC可以通過通信處理器或集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)上。 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的物理層是RS-485，最大傳輸速率為12Mbit/s，最多可以與127個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)中最多可以串接10個(gè)中繼器來延長通信距離。使用光纖作為通信介質(zhì)，通信距離可達(dá)90km。 可以通過CP 342/3

12、43將SIMATIC S7-300 PLC與PROFIBUS-DP或工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)相連，可以連接的設(shè)備包括S7-300/400 PLC、S5-115U/H、編程器(PG)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、SIMATIC人機(jī)界面、數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、工業(yè)PC、變頻器和非西門子公司裝置等。4.執(zhí)行器-傳感器接口網(wǎng)絡(luò) AS-i網(wǎng)絡(luò)是位于自動控制系統(tǒng)最底層的網(wǎng)絡(luò)，用來連接有AS-i接口的現(xiàn)場二進(jìn)制設(shè)備，只能傳輸少量的數(shù)據(jù)。5.點(diǎn)對點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò) 使用西門子公司的PRODAVE通信軟件和編程用的PC/PM適配器，通過PLC的MPI編程，可以方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與S7-300/400 PLC的通信。第二章 MPI 通信2.

13、1 MPI概述 MPI（MultiPoint Interface)通信是當(dāng)通信速率要求不高、通信數(shù)據(jù)量不大時(shí)，可以采用的一種簡單經(jīng)濟(jì)的通信方式。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位機(jī)MPI/PROFIBUS通信卡，如CP5512/CP5611/CP5613等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 MPI網(wǎng)絡(luò)的通信速率為19.2kbit/s12Mbit/s,通常默認(rèn)設(shè)置為187.5kbit/s，只有設(shè)置為PROFIBUS接口的MPI網(wǎng)絡(luò)才支持12Mbit/s的通信速率。 MPI網(wǎng)絡(luò)最多可以連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大通信距離為50m,但是可以通過中繼器來擴(kuò)展長度。2.2 MPI網(wǎng)絡(luò) 1

14、.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)每個(gè)編程器都有一個(gè)MPI接口。 通過CPU的MPI接口可以訪問PLC上的所有智能模塊，例如：功能模塊。 每個(gè)MPI的連接節(jié)點(diǎn)都有自己的MPI地址 ( 0到126, 缺省設(shè)置為PG=0, OP/TD=1, CPU=2)。 在S7-300中，MPI總線在PLC中與K總線連接在一起，這意味著在S7-300機(jī)架上K總線的每個(gè)節(jié)點(diǎn)(FM 和 CP)也是MPI的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，也有自己的MPI地址。 在S7-400中， MPI (187.5 Kbps)的通訊模式被轉(zhuǎn)換為內(nèi)部K總線(10.5 Mbps)。在 S7-400的機(jī)架上，只有CPU具有自己的 MPI 地址。其它智能模塊，例如FM和CP沒有獨(dú)立的

15、MPI地址?？蛇B接的設(shè)備MPI連接的優(yōu)點(diǎn)是CPU可以同時(shí)與多個(gè)設(shè)備建立通訊聯(lián)系。也就是說，編程器、HMI設(shè)備和其它的PLC可以在連接在一起并同時(shí)運(yùn)行。 編程器通過MPI接口生成的網(wǎng)絡(luò)還可以訪問所連接硬件站上的所有智能模塊。MPI接口可同時(shí)連接的其它通訊對象的數(shù)目取決于CPU的型號。例如，CPU 314的最大連接數(shù)為4，CPU 416為64。 2.通過中繼器來擴(kuò)展MPI網(wǎng)絡(luò)長度 1）兩個(gè)站點(diǎn)之間沒有其他站，如圖示。 最多可連接10個(gè)中繼器，兩個(gè)站點(diǎn)之間的最大距離為9100m。 2）兩個(gè)中繼器間有MPI站 要用PROFIBUS總線連接器和PROFIBUS電纜。 在MPI網(wǎng)絡(luò)上最多可以有32個(gè)站，當(dāng)

16、用中繼器擴(kuò)展時(shí)，中繼器也占節(jié)點(diǎn)數(shù)。2.4 PLC-PLC之間通過MPI通信PLC-PLC的三種通信方式： 全局?jǐn)?shù)據(jù)包通信方式、無組態(tài)連接通信方式、組態(tài)連接通信方式2.4.1 全局?jǐn)?shù)據(jù)包通信方式 1.概述 對于PLC之間的通信，只需要關(guān)心數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)，在配置PLC硬件的過程中，組態(tài)所要通信的PLC站之間的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)，不需要任何程序處理。只適合S7-300/400 PLC之間相互通信。 2.網(wǎng)絡(luò)配置如圖特點(diǎn)MPI接口的主要特性為： RS 485 物理接口 傳輸率為19.2 Kbps 或 187.5 Kbps 或 1.5 Mbps 最大連接距離為50 m (2個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間)，有中繼器時(shí)

17、為1100 m ，采用光纖和星狀連接時(shí)為23.8 km 采用Profibus（工業(yè)現(xiàn)場總線）元件（電纜、連接器）連接器安裝MPI總線系統(tǒng)可選擇兩類連接器： 在下面所示的兩個(gè)連接器中左邊的是具有PG連接插口的標(biāo)準(zhǔn)連接器, 用于MPI網(wǎng)絡(luò)站之間的連接。這一連接器同時(shí)可以與一個(gè)PG設(shè)備連接。 右邊沒有PG連接插口的連接器,在不必連接PG時(shí)使用。 為避免外走的總線，則在最后一個(gè)總線節(jié)點(diǎn)處必須連接一個(gè)終端電阻。3.全局?jǐn)?shù)據(jù) 在SIMATIC S7中，利用全局?jǐn)?shù)據(jù)可以建立分布式PLC間的通訊聯(lián)系而不必在用戶程序中編寫語句。 通過全局?jǐn)?shù)據(jù)的通訊不是通過程序而是利用組態(tài)來配置的。需要交換的數(shù)據(jù)存在一個(gè)配置表中

18、。 最多可以在一個(gè)項(xiàng)目中的15個(gè)CPU之間建立全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊。它只能用來循環(huán)地交換少量數(shù)據(jù)。 S7-400 CPU還具有對全局?jǐn)?shù)據(jù)交換的程序控制功能，因此可支持事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳送方式。4.配置 使用“Define Global Data”工具可以對數(shù)據(jù)交換進(jìn)行配置。 首先打開全局?jǐn)?shù)據(jù)表，在各列分配參與數(shù)據(jù)交換的各CPU。 然后在各行中定義要傳輸?shù)淖兞?。幾乎所有CPU的地址區(qū)域（除了外部輸入、輸出和臨時(shí)數(shù)據(jù)）都可以作為交換的變量，例如：標(biāo)志位、輸入、輸出、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。5.全局?jǐn)?shù)據(jù)包 具有相同sender/receiver （發(fā)送者/接受者）的全局?jǐn)?shù)據(jù)，可以集合成一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)包（

19、GD packet）一起發(fā)送。每個(gè)數(shù)據(jù)包用數(shù)據(jù)包號碼（GD packet number）來標(biāo)識，其中的變量用變量號碼（variable number）來標(biāo)識。6.全局?jǐn)?shù)據(jù)組 參與全局?jǐn)?shù)據(jù)包交換的CPU構(gòu)成了全局?jǐn)?shù)據(jù)組（GD circle）。每個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)組用數(shù)據(jù)組號碼來標(biāo)識（GD circle number ）。一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)組是全局?jǐn)?shù)據(jù)包的一個(gè)確定的分配清單。全局?jǐn)?shù)據(jù)組中的每個(gè)CPU既可以發(fā)送也可以接收數(shù)據(jù)。 全局?jǐn)?shù)據(jù)組有以下種類： 組內(nèi)包含2個(gè)以上的CPU，其中一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包，其它的CPU接收數(shù)據(jù)。 組內(nèi)只有2個(gè)CPU，每一個(gè)CPU可以既發(fā)送數(shù)據(jù)又接受數(shù)據(jù)。GD 1.1.1 第一數(shù)據(jù)組中第一數(shù)

20、據(jù)包里的第一個(gè)變量GD 1.2.1 第一數(shù)據(jù)組中第二數(shù)據(jù)包里的第一個(gè)變量GD m.3.n 第n數(shù)據(jù)組中第3數(shù)據(jù)包里的第m個(gè)變量7.全局?jǐn)?shù)據(jù)組的數(shù)量 S7-300的每個(gè)CPU可以參與最多4個(gè)不同的數(shù)據(jù)組。 在一個(gè)MPI網(wǎng)上最多可以有15個(gè) CPU 通過全局通訊來交換數(shù)據(jù)。8.全局?jǐn)?shù)據(jù)配置步驟 生成硬件站、設(shè)定MPI地址、連接網(wǎng)絡(luò) 、生成全局?jǐn)?shù)據(jù)表數(shù)據(jù)的容量S7-300 :一個(gè)CPU可包含4個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)組。 每個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)組中一個(gè) CPU最多只能發(fā)送和接收一個(gè)數(shù)據(jù)包。 每一個(gè)數(shù)據(jù)包中最多可包含22個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。S7-400 :一個(gè)CPU可包含16個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)組。 每個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)組中一個(gè) CPU最多只能發(fā)送一

21、個(gè)數(shù)據(jù)包和接收兩個(gè)數(shù)據(jù)包。 每一個(gè)數(shù)據(jù)包中最多可包含54個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。9.編譯全局?jǐn)?shù)據(jù)表 第一次編譯后，生成了全局?jǐn)?shù)據(jù)組和數(shù)據(jù)包。接著可以為每個(gè)數(shù)據(jù)包定義不同 的掃描率（ scan rates ）以及存儲狀態(tài)信息的地址。 然后必須再次編譯，使掃描率及狀態(tài)信息存儲地址等包含在配置數(shù)據(jù)中。S7-300/400MPI通信實(shí)例2.4.2 無組態(tài)連接通信方式 P202.4.3 組態(tài)連接通信方式 P272.5 S7 PLC與HMI產(chǎn)品之間的MPI通信 P30第三章 工業(yè)以太網(wǎng)3.1 工業(yè)以太網(wǎng)簡介3.1.1 工業(yè)以太網(wǎng)的特點(diǎn)Industrial Ethernet是為工業(yè)應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的，遵循國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE8

22、02.3的開放式、多供應(yīng)商的高性能的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。 企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)（Intranet)、外部互聯(lián)網(wǎng)（Extranet)、國際互聯(lián)網(wǎng) 以太網(wǎng)特點(diǎn): 西門子公司的工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸速率為10Mbit/s或100Mbit/s，最多為1024個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的最大范圍為150km。3.1.2 工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)成 1）連接部件 FC快速鏈接插座、電氣連接模塊（ELM）、電氣交換模塊（ESM)、光纖交換模塊（OSM）、光纖電氣轉(zhuǎn)換模塊（MC TP11）； 2）通信媒體 普通雙絞線、工業(yè)屏蔽雙絞線、光纖； 3）SIMATIC PLC的工業(yè)以太網(wǎng)通信處理器； 4）PG/PC的工業(yè)以太網(wǎng)通信處理器。3.1.3 工

23、業(yè)以太網(wǎng)的特性 1.與IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP通信協(xié)議； 2. 10Mbit/s或100Mbit/s自適應(yīng)傳輸速率； 3.DC 24v冗余供電； 4.簡單的機(jī)柜導(dǎo)軌安裝； 5.能方便地組成星型、總線型和環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 6.高速冗余的安全網(wǎng)絡(luò)，最大網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)間為0.3s； 7.用于嚴(yán)酷環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)元件，通過EMC（電磁兼容性）測試； 8.通過RJ-45接口、工業(yè)級的Sub-D連接技術(shù)和安裝專用屏蔽電纜的Fast Connect技術(shù)，確?，F(xiàn)場電纜安裝工作快速進(jìn)行； 9.簡單高效的信號裝置不斷地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)元件； 10.符合SNMP網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議； 11.可以使用基于W

24、WW的網(wǎng)絡(luò)管理器； 12.使用VB/VC或組態(tài)軟件即可監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)。3.1.4 工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢 應(yīng)用廣泛、成本低廉、通信速率高、軟硬件資源豐富、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?.1.5 工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展趨勢與前景 1.工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相結(jié)合； 2.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間的通信已成大趨勢。 在國家“863”計(jì)劃的支持下，國內(nèi)許多大學(xué)開展了EPA（Ethernet for Automation)技術(shù)的研究，重點(diǎn)是研究以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)。3.2 工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)部件3.2.1 S7-300、400的工業(yè)以太網(wǎng)通信處理器 S7-300/400工業(yè)以太網(wǎng)通信處理

25、器有以下特點(diǎn)： 1.通過UDP連接或群播功能可向多用戶發(fā)送數(shù)據(jù)； 2.CP443-1和CP443-1 IT可用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議提供時(shí)鐘同步；3.可以選擇Keep Alive功能；4.使用TCP/IP的WAP功能，通過電話網(wǎng)絡(luò)，CP可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離編程和對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試；5.可以實(shí)現(xiàn)OP通信的多路轉(zhuǎn)換，最多連接16個(gè)OP；6.使用集成在STEP7中的NCM7軟件，提供范圍廣泛的診斷功能，包括現(xiàn)實(shí)CP的操作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)通用診斷和統(tǒng)計(jì)功能，提供鏈接診斷和LAN控制器統(tǒng)計(jì)及診斷緩沖區(qū)。一。CP343-1/CP443-1 CP343-1/CP443-1 通信處理器是分別用于S7-300和S7-400的全雙工以太網(wǎng)

26、通信處理器，通信速率為10Mbit/s或100Mbit/s。新CP 343-1 Lean提供以下功能和性能特性：· 連接SIMATIC S7-300到Industrial Ethernet- 使用ERTEC200實(shí)時(shí)ASIC - 集成的2口實(shí)時(shí)交換機(jī) - 帶用于自動切換的Autosensing和Autocrossover功能的10/100 Mbit/s 全/半雙工連接 - 2 個(gè)RJ45連接 - 使用TCP和UDP傳輸協(xié)議和PROFINET IO的多協(xié)議運(yùn)行 - Keep Alive功能 · 通訊服務(wù)- 開放的IE通訊 (TCP/IP和UDP) - PG/OP通訊 - S7

27、 通訊 (Server) - S5 兼容的通訊 (通過 TCP/IP) - PROFINET IO Device · 使用UDP多播 · 完全通過Industrial Ethernet 進(jìn)行遠(yuǎn)程編程和初始化運(yùn)行 · 通過SNMP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理 · 使用Industrial Ethernet NCM S7配置CP 343-1 Lean (集成在STEP 7中) · 通過S7 Routing Trans-network PG/OP通訊CP 343-1 Lean是用來將SIMATIC S7-300 PLC連接到Industrial Ethernet的通

28、訊模塊。 CP 343-1 Lean有自己的微處理器，分擔(dān)CPU的通訊負(fù)載并且允許附加的連接。 CP 343-1 Lean使得S7-300能夠與以下設(shè)備通訊： · 編程設(shè)備、電腦和HMI設(shè)備 · 其它SIMATIC S7系統(tǒng) · SIMATIC S5 PLC · PROFINET IO控制器二。PC/PG的工業(yè)以太網(wǎng)通信處理器 1.CP1613 CP 1613 是一種帶有微處理器的PCI 插卡，用來將PG/PC 連接到工業(yè)以太網(wǎng)。使用AUI/ITP 接口或RJ 45 接口，可將PG/PC 連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用CP 1613 可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的網(wǎng)絡(luò)范圍同步。

29、8025人民幣/臺 2.CP1612/CP1512 CP1612用于將PC/PG連接到工業(yè)以太網(wǎng)。· 10/100Mbit/s通訊速率自檢測，支持全雙工/半雙工連接· 15針I(yè)TP接口 · RJ45接口 · 基于SNMP的遠(yuǎn)程診斷 通訊服務(wù)· TCP/IP和UDP傳輸協(xié)議 · PG/OP通訊 · S7通訊 · S5兼容通訊 客戶收益· 可實(shí)現(xiàn)RJ45連接 · 很好與SOFTNET配合 · 用于小規(guī)模安裝 3.CP1515 CP1515是符合IEEE 802.11B的無線通信網(wǎng)卡，應(yīng)用于

30、RLM和可移動計(jì)算機(jī)。3.3 工業(yè)以太網(wǎng)的交換技術(shù)1.交換技術(shù) 共享局域網(wǎng) 交換局域網(wǎng)2.全雙工模式 在PROFIBUS中，SIMATIC的交換機(jī)通過“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”和“切入”滿足實(shí)時(shí)性要求。存儲轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)存儲接收到的報(bào)文，并將它們排成一個(gè)隊(duì)列。這些報(bào)文將選擇性地轉(zhuǎn)發(fā)到可以訪問的節(jié)點(diǎn)的特定端口。 在切入過程中，讀取數(shù)據(jù)包的前6B（目標(biāo)地址）后，馬上將他們傳送到目標(biāo)端口。3.電氣交換模塊（ESM)和光纖交換模塊(OSM)4.SNMP-OPC Server 通過OPC軟件對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。3.4 自適應(yīng)與冗余網(wǎng)絡(luò)1.自適應(yīng)與自協(xié)商功能 2.冗余網(wǎng)絡(luò) 3.SIMATIC NET的高速冗余 SIMAT

31、IC高速冗余網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)1）SIMATIC NET的網(wǎng)絡(luò)配置不會影響所連接的終端，在所有時(shí)間內(nèi)都保證過程或應(yīng)用的控制。2）除了在100Mbit/s光纖環(huán)中實(shí)現(xiàn)高速介質(zhì)冗余外，OSM/ESM為光纖環(huán)和網(wǎng)絡(luò)段的高速冗余提供所需要的功能。3）只要配置兩個(gè)OSM或ESM，OSM/ESM和工業(yè)以太網(wǎng)OLM環(huán)之間以及任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間都可以進(jìn)行互聯(lián)。3.5 兩套S7-300之間的以太網(wǎng)通信第四章 PROFIBUS 通信4.1 PROFIBUS 介紹 開放的通信接口 透明的通信協(xié)議 分散I/O裝置和現(xiàn)場設(shè)備 滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場級數(shù)據(jù)可存取性的重要要求，覆蓋了傳感器/執(zhí)行器領(lǐng)域的通信要求，有單元級領(lǐng)域的所有網(wǎng)

32、絡(luò)通信功能。 是國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的組成部分； 是機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10308.3-20014.1.1 PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)和類型 三種協(xié)議類型：DP、FMS和PA PROFIBUS-DP 數(shù)據(jù)處理（data processing）（DP）使用ISO第一層和第二層，特別適合PLC與現(xiàn)場分散的I/O設(shè)備之間的通信。 PROFIBUS-FMS 使用ISO第一層、第二層和第七層，處理單元級(PLC和PLC)的數(shù)據(jù)通信，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，為解決復(fù)雜的通信任務(wù)提供了很大的靈活性。 PROFIBUS-PA 使用擴(kuò)展的DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，執(zhí)行規(guī)定現(xiàn)場設(shè)備特性的PA設(shè)備行規(guī)。使用DP/PA耦合器和

33、DP/PA LINK很容易將PA設(shè)備集成到DP網(wǎng)絡(luò)中。 PROFIBUS為西門子PLC提供S7通信和S5兼容通信。 PROFIBUS-S7(PG/OP通信) PROFIBUS-FDL(與S5兼容通信) 4.1.2 PROFIBUS總線和總線終端器 PROFIBUS總線符合EIA RS4858標(biāo)準(zhǔn)，以半雙工、異步、無間隙同步為基礎(chǔ)，傳輸介質(zhì)為光纜或屏蔽雙絞線，每一個(gè)傳輸段為32個(gè)站點(diǎn)和有源網(wǎng)絡(luò)元件，總線兩端為終端電阻。 PROFIBUS總線連接器PROFIBUS D型連接器針腳定義見P38表3-1.4.2 PROFIBUS 總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.2.1 PROFIBUS 電氣接口網(wǎng)絡(luò) 1.RS485

34、 中繼器功能 西門子RS484中繼器具有信號再生和放大功能，在一條PROFIBUS總線上最多可以安裝9個(gè)中繼器。 一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)段最多可有32個(gè)站點(diǎn)。 1）RS485中繼器可以做有源總線終端 2）Active Bus Terminal有源總線終端4.2.2 PROFIBUS 光纖接口網(wǎng)絡(luò) 集成于模板上的PROFIBUS 用OLM擴(kuò)展PROFIBUS電氣接口1.利用集成于模板上的PROFIBUS 光纖接口組成的光纖網(wǎng)絡(luò) 如果普通的PROFIBUS站點(diǎn)設(shè)備沒有光纖接頭，只有電氣接口，可以通過OBT（OpticalBus Terminal)連接一個(gè)電氣接口設(shè)備到光線網(wǎng)絡(luò)上。OBT只適合連接無

35、光纖接口的站點(diǎn)（PROFIBUS)到集成光纖接口的光纖網(wǎng)絡(luò)上，OBT是一個(gè)有源網(wǎng)絡(luò)元件，占一個(gè)站點(diǎn)。 特點(diǎn)： 連接簡單，成本低。 只能連接一個(gè)RS485的PRIFIBUS站點(diǎn)； 連接光纖只能是塑料光纖和PCF光纖； 中間任一站點(diǎn)損壞或光纖斷開，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就不能工作。2.利用OLM組成的PROFIBUS光纖網(wǎng)絡(luò)利用OLM（Optical Link Module)模塊將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，再組成光纖網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸最大速率為12Mbit/s。3.OLM網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.OLM與OBT的對比 1）兩個(gè)OLM的間距可以達(dá)到15km，OBT只有300m。 2）對于網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，OLM可以組成冗余，而O

36、BT不能。 3）OLM有雙路電源接入端子，OBT沒有。 4）OLM可以連接玻璃光纖、塑料光纖和PCF光纖，而OBT只能連接塑料光纖、PCF光纖。 5）OLM使用的光纖帶有BFOC接頭，與OBT得光纖接頭不一樣，更為通用。4.2.3 其他PROFIBUS接口網(wǎng)絡(luò) 紅外線接口 激光接口 P444.3 PROFIBUS 總線設(shè)置和屬性 最高站地址、 總線行規(guī)、 主站固定的掃描時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)數(shù)4.4 PROFIBUS-DP 的應(yīng)用 4.4.1 CPU集成PROFIBUS-DP接口連接遠(yuǎn)程站ET200M 1.ET200系列是遠(yuǎn)程I/O站，為減少信號電纜的敷設(shè)，可以再設(shè)備附近根據(jù)不同的要求放置不同類型

37、的I/O站點(diǎn)。ET200M適合在遠(yuǎn)程站點(diǎn)I/O點(diǎn)數(shù)較多的情況下使用。 2.網(wǎng)絡(luò)配置圖3.網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置 1）在“Set PG/PC Interface”中將CP5611的MPI改為PROFIBUS接口，并設(shè)置CP5611的傳輸速率與已組態(tài)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率一致。 2.硬件組態(tài) 3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)類型 4.添加接口模塊IM153-2到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上。5.建立組織塊4.4.2 通過PROFIBUS-DP連接智能從站 在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，某些型號的CPU可以作為DP從站。在SIMATIC S7系列中，稱這些現(xiàn)場設(shè)備為“智能（Intelligent)從站”，簡

38、稱“I從站”。DP主站不是直接訪問智能從站的物理I/O區(qū)，而是通過從站組態(tài)時(shí)指定的通信雙方的I/O區(qū)來交換數(shù)據(jù)。該I/O區(qū)不能占用分配給I/O物理模塊的物理I/O地址區(qū)。 主站與從站的數(shù)據(jù)交換是由PLC的操作系統(tǒng)周期性地自動完成的無需用戶編程，但是用戶必須對主站與智能從站之間的通信連接和數(shù)據(jù)交換區(qū)組態(tài)。這種通信方式稱為主/從通信（Master/Slave)方式，簡稱MS通信。4.4.3 SFC14/SFC15的應(yīng)用 在組態(tài)PROFIBUS-DP通信時(shí)常常會見到參數(shù)“Consistency”(數(shù)據(jù)的一致性），在配置從站輸入輸出接口區(qū)時(shí)，若Consistency選擇“Unit”，數(shù)據(jù)的通信將以在參

39、數(shù)“Unit”中定義的格式字或字節(jié)來發(fā)送和接收，比如，主站以字節(jié)格式發(fā)送20字節(jié)，從站將一字節(jié)一字節(jié)地接收和處理這20字節(jié)。若數(shù)據(jù)到達(dá)從站接收區(qū)不在同一時(shí)刻，從站可能不在一個(gè)循環(huán)周期處理接收區(qū)的數(shù)據(jù)，如果想要保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，在一個(gè)周期處理這些數(shù)據(jù)就要選擇參數(shù)“All”，通信數(shù)據(jù)3字節(jié)或大于4字節(jié)時(shí)，要調(diào)用SFC15給數(shù)據(jù)打包，調(diào)用SFC14給數(shù)據(jù)解包。 組網(wǎng)實(shí)例同上例，只是在從站設(shè)置時(shí)，一致性區(qū)中選“All”。4.4.4 通過PROFIBUS-DP 連接的DX方式通信 基于PROFIBUS-DP協(xié)議的DX通信方式是在主站輪詢從站時(shí)，從站除了將數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，同時(shí)還將數(shù)據(jù)發(fā)送給在STEP 7中

40、組態(tài)的其他從站。如圖示。4.4.5 基于PROFIBUS-DP 協(xié)議DX的多主通信 圖中，3號從站的一類主站為2號站，4號站為在同一PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上其他從站的主站。當(dāng)2號站輪詢3號站時(shí)，3號從站的數(shù)據(jù)發(fā)送到2號站的同時(shí)，還可以發(fā)送給4號主站，4號主站可以選擇接收數(shù)據(jù)的長度。4.4.6 PROFIBUS-DP的等時(shí)模式（Isochrone Mode） 分布式自動化體系中小的循環(huán)執(zhí)行時(shí)間是不一致的，每個(gè)循環(huán)周期不能保持同步。 如圖示，圖中過程分用戶循環(huán)、DP循環(huán)、I/O循環(huán)。 等時(shí)模式的實(shí)現(xiàn)是由DP主站發(fā)送給從站一個(gè)時(shí)鐘脈沖作為一個(gè)全局控制幀（GC），由它來同步接收和發(fā)送從站數(shù)據(jù)。系統(tǒng)時(shí)鐘貫

41、穿整個(gè)系統(tǒng)，使其有一個(gè)恒定的時(shí)間間隔，總線循環(huán)時(shí)間的固定和各個(gè)循環(huán)的同步保證了過程響應(yīng)時(shí)間是恒定的。由于不存在數(shù)據(jù)讀取或發(fā)生的周期等待，響應(yīng)時(shí)間更加迅速。4.4.7 PROFIBUS-DP主站與TP/OP的連接 利用S7協(xié)議，通過CP擴(kuò)展的PROFIBUS-DP的接口連接TP/OP。4.5 PROFIBUS-DP診斷 1. 用BT200進(jìn)行硬件測試與診斷BT200如圖示 2. 用STEP7軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)診斷3.STEP7中用中繼器Diagnostics Reperter進(jìn)行診斷4.使用FB125程序診斷5.使用CP342-5的程序診斷6.使用通信處理器CP進(jìn)行診斷7.使用CP5611/CP551

42、1/CP5512/CP5613診斷4.6 PROFIBUS-DP連接從站設(shè)備的應(yīng)用 S7-300與變頻器MM440的鏈接 1.網(wǎng)絡(luò)配置圖2.軟硬件要求 S7-300 CPU316-2DP 變頻器MM440 PROFIBUS-DP接口模塊帶有CP5611的編程器 STEP V5.2 SP13.網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置 組網(wǎng)實(shí)例見P-MM4404.7 FDL通信方式1.FDL通信簡介 FDL工作在PROFIBUS的第二層數(shù)據(jù)鏈路層，可以提供高等級的傳輸安全保證，能有效地檢測出錯(cuò)位、雙向數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送方和接收方可以同時(shí)觸發(fā)發(fā)送和接收響應(yīng)。 PROFIBUS FDL的每一個(gè)通信站點(diǎn)都具有令牌功能，通信以令牌

43、環(huán)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，每一個(gè)FDL站點(diǎn)都可以和多個(gè)站點(diǎn)建立通信連接。 FDL服務(wù)允許發(fā)送和接收240字節(jié)的數(shù)據(jù)。2.支持FDL的通信處理器 S7-300 CP342-5/CP342-5 S7-400 CP443-5 網(wǎng)卡：CP5512/CP5611/CP5613 最大連接數(shù)一班為16個(gè)。3.FDL通信應(yīng)用 1）同一個(gè)項(xiàng)目下的FDL通信 2）不同項(xiàng)目下的FDL通信3）自由第二層的FDL通信 4）FDL的廣播通信方式 5）FDL的多點(diǎn)傳送通信方式6）FDL與HMI/Application的鏈接4.8 PROFIBUS-S7通信1.PROFIBUS-S7通信概述 S7通信是S7系列PLC基于MPI、

44、PROFIBUS、ETHERNET網(wǎng)絡(luò)的一種優(yōu)化的通信協(xié)議，主要用于S7-400、S7-300/400 PLC之間主-主通信、S7 PLC與HMI通信。2.支持PROFIBUS-S7通信的通信處理器和網(wǎng)絡(luò)接口 1).S7-300系列、S7-400系列、C7系列集成的DP接口 2).通信處理器CP342-5、CP343-5、CP443-5Basic、CP443-5Extend 3).PC通信卡CP5511/CP5512、CP5611、CP5613/CP56143.CPU的S7鏈接資源 CPU的連接數(shù)量指標(biāo)4.S7通信所需的功能模塊5.S7的通信數(shù)據(jù)量6.PROFIBUS-S7通信實(shí)例第五章 AS

45、-i 通信5.1 AS-i概述1.AS-i是執(zhí)行器-傳感器接口（Actuator Sensor Interface,AS-i）的英語縮寫，符合EN 50295標(biāo)準(zhǔn)。 用于現(xiàn)場自動化設(shè)備(傳感器和執(zhí)行器）的雙向數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，位于工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的最底層。特別適用于連接需要傳送開關(guān)量的傳感器和執(zhí)行器。 AS-i屬于單主從式網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能有一個(gè)主站。主站是網(wǎng)絡(luò)通信的中心，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的初始化、設(shè)置從站的地址和參數(shù)等，具有錯(cuò)誤校驗(yàn)功能（檢錯(cuò)重發(fā)）。 AS-i從站僅在被主站訪問時(shí)才被激活。 AS-i所有分支電路的最大長度為100m，可以用中繼器延長。傳輸介質(zhì)可以是屏蔽或非屏蔽的兩芯電纜，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以

46、是總線型、星型或樹型。2.優(yōu)點(diǎn) 簡單：主站和從站的內(nèi)部程序都是生產(chǎn)廠商預(yù)先在設(shè)備中寫好的用戶只需要按照要求做好基本的設(shè)置即可。 成本低：與傳統(tǒng)的底層接線和設(shè)備維護(hù)相比，可節(jié)約40%的成本 可靠性高：采用交變脈沖和差錯(cuò)控制技術(shù) 速度快：AS-i對整個(gè)系統(tǒng)的最大掃描時(shí)間不超過5ms,甚至超過了很多控制器的最小響應(yīng)時(shí)間。5.2 AS-i總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 拓?fù)漕愋?總線連接方式 模塊化技術(shù)：從站由底部的安裝盤和上部的模塊本體組成 絕緣穿刺技術(shù)：觸點(diǎn)插針會穿透電纜的絕緣層并與銅導(dǎo)線緊緊的接觸。如果移走從站時(shí)，抽出插針，電纜的自封特性可以保證完整的絕緣。由于電纜具有特殊的幾何形狀，實(shí)際安裝中不會將極性接反，也

47、不必考慮屏蔽的問題。5.3 AS-i網(wǎng)絡(luò)部件 1.連接SIMATIC5，SIMATIC7，分布式I/O ET200/M/X或PC/PG中央控制單元的接口； 2.AS-i異形電纜；3.中繼器/擴(kuò)展器網(wǎng)絡(luò)部件； 4.對從站供電的供電單元； 5.連接標(biāo)準(zhǔn)傳感器/執(zhí)行器的模塊； 6.用于設(shè)定從站地址的編輯器。5.4 AS-i的工作模式1.初始化 初始化為AS-i的離線階段。模塊上電后或被重新啟動后被初始化 在此階段設(shè)置主站的基本狀態(tài)，而所有從站的輸入輸入出數(shù)據(jù)映像被設(shè)置為0。 上電后，組態(tài)數(shù)據(jù)被復(fù)制到參數(shù)區(qū)，后面的激活操作可以使用預(yù)置的參數(shù)。如果主站在運(yùn)行中被重新初始化，參數(shù)區(qū)中可能已經(jīng)變化的值被保持

48、。2.啟動 在啟動階段，主站檢測AS-i電纜上連接有哪些從站以及它們的型號。廠家在制造AS-i從站時(shí)通過組態(tài)數(shù)據(jù)，將從站的型號永久性的保存在從站中，主站可以請求上傳這些數(shù)據(jù)。組態(tài)文件中包含了AS-i從站的I/O分配情況和從站的類型，主站將檢測到得從站信息放在從站表中。3.激活 在激活階段，主站檢測到AS-i從站后，通過發(fā)送特殊的呼叫，激活這些從站。 主站處于組態(tài)模式時(shí)，所有被檢測到的地址不為0的從站被激活。在這一模式下，可以讀取實(shí)際的值并將它們作為組態(tài)數(shù)據(jù)保存起來主站處于保護(hù)模式時(shí)，只有存儲在主站組態(tài)中的從站被激活。如果在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)現(xiàn)的實(shí)際組態(tài)不同于期望的組態(tài)，主站將顯示出來。主站被激活的從站存

49、入被激活的從站表中。4.運(yùn)行 啟動階段結(jié)束后，AS-i主站切換到正常循環(huán)的運(yùn)行模式。 1）數(shù)據(jù)交換 在正常模式下，主站將周期性地發(fā)送輸出數(shù)據(jù)給各從站，并接收它們返回的應(yīng)答報(bào)文，即輸入數(shù)據(jù)。如果檢測出傳輸過程中的錯(cuò)誤，主站重復(fù)發(fā)出詢問。 2）管理 此時(shí)，處理和發(fā)送以下可能的控制應(yīng)用任務(wù)：將4個(gè)參數(shù)位發(fā)送給從站，例如設(shè)置門限值；改變從站的地址，如果從站支持這一改變的話。 3）接入 此時(shí)，新加入的AS-i從站被接入并存儲到被檢測的從站表中，如果他們的地址不為0，將被激活。主站如果處于保護(hù)模式，只有存儲在主站的期望組態(tài)中的從站被激活。5.5 AS-i的通信方式1.尋址模式 標(biāo)準(zhǔn)尋址模式 AS-i的節(jié)點(diǎn)

50、（從站）地址為5位二進(jìn)制數(shù)，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從站占一個(gè)AS-i地址，最多可連接31個(gè)從站。地址0僅供產(chǎn)品出廠時(shí)使用。每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從站可以接收或發(fā)送4位數(shù)據(jù)，所以一個(gè)AS-i總線網(wǎng)段最多可以連接124個(gè)二進(jìn)制輸入點(diǎn)和124個(gè)輸出點(diǎn)對31個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從站的典型輪詢時(shí)間為5ms，適用于工業(yè)過程開關(guān)量高速輸入/輸出的場合。 擴(kuò)展尋址模式兩個(gè)從站分別作為A從站和B從站，使用相同的地址，使可尋址的從站的最大個(gè)數(shù)增加到62個(gè)。由于地址的擴(kuò)展，使用擴(kuò)展尋址模式的每個(gè)從站的二進(jìn)制輸出減少到3個(gè)，每個(gè)從站最多為4點(diǎn)輸入和3點(diǎn)輸出，一個(gè)擴(kuò)展的AS-i主站可以操作186個(gè)輸出點(diǎn)和186個(gè)輸入點(diǎn)。對從站的最大輪詢時(shí)間為10msS7-

51、200/CP242-2 S7-300 ET200/CP342-22. AS-i通信過程 當(dāng)AS-i主站上電時(shí)，在設(shè)定階段它將輪詢訪問各個(gè)已連接的從站，如果從站有反應(yīng)，主站將對從站建立地址和行規(guī)的列表。（行規(guī)是對設(shè)備的一種描述和規(guī)定）。 當(dāng)訪問過所有從站后，AS-i主站對從站建立了完善的地址列表。開始正常工作后，主站會定期按照列表訪問各從站，當(dāng)發(fā)現(xiàn)從站實(shí)際地址和行規(guī)與列表中的信息不同時(shí)，會向PLC發(fā)送地址錯(cuò)誤或參與者不可用的故障信息。 當(dāng)AS-i主站發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)了一個(gè)在列表中未曾出現(xiàn)的地址后，在隨后的30個(gè)周期內(nèi)（最多為150ms)也同樣讀出了這個(gè)地址，便會將該地址寫入列表并報(bào)告給PLC。5.

52、6 AS-i的傳輸機(jī)制1.信號調(diào)制過程 2.數(shù)據(jù)解調(diào) 3.訪問方式和報(bào)文結(jié)構(gòu) 4.傳輸故障特征5.7 從站編址1.通過手持編址單元編址 最新推出的模塊上一般都有一個(gè)編址插孔，通過一根特殊的編址電纜可以將其與編址單元連起來。通過手持編址單元為具有編址插孔的從站編址，并且可以檢查從站的版本號等信息。2.通過AS-i主站編址 如果沒有手持編址單元，則需要一個(gè)一個(gè)地連接到主站上進(jìn)行編制，對于CP243-2，通過STEP7 Micro Win的向?qū)Чδ芾弥髡痉峙鋸恼镜刂?，對于CP342-2、CP343-2DP及DP/AS-I LINK等主站通信處理器，則需要通過STEP7調(diào)用通信功能模塊FC AS-i

53、_3422利用命令代碼0DH定義從站地址。5.8 AS-i主站的操作模式 組態(tài)模式：通過主站的按鈕讀取在AS-i總線上正常工作的從站地址，并將從站信息永久地保存到CP存儲區(qū)中。 保護(hù)模式：主站按存儲的從站信息輪詢從站，并與實(shí)際連接的從站比較進(jìn)行診斷，在這種模式下支持從站自動編址功能，但對于新連接的從站不作處理。網(wǎng)絡(luò)變化或新增加從站，首先通過組態(tài)模式使主站識別從站信息，然后切換到保護(hù)模式下進(jìn)行正常操作。第六章 點(diǎn)對點(diǎn)通信6.1 點(diǎn)對點(diǎn)通信概述 PPI(Point to Point Interface)通信協(xié)議是SIEMENS專為S7-200PLC開發(fā)的通信協(xié)議，主要用于編程軟件對S7-200 P

54、LC編程、調(diào)試和監(jiān)控，也用于S7-200PLC網(wǎng)絡(luò)通信或S7-200PLC與西門子公司相關(guān)產(chǎn)品的通信。S7-200 CPU的PPI網(wǎng)絡(luò)通信是建立在RS-485網(wǎng)絡(luò)的硬件基礎(chǔ)上，因此其連接屬性和需要的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備是與其他RS-485網(wǎng)絡(luò)一致的。 PPI是一種主從協(xié)議，主從站在一個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)中；主站發(fā)送要求到從站，從站響應(yīng)；從站不發(fā)信息，只等待主站的要求和對要求做出響應(yīng)。如果在用戶程序中允許PPI主站模式，一些S7-200 PLC在運(yùn)行模式下可以作為主站運(yùn)行，此時(shí)可以利用網(wǎng)絡(luò)讀和網(wǎng)絡(luò)寫指令讀寫其他PLC，也可以響應(yīng)來自其他主站的申請。6.2 點(diǎn)對點(diǎn)通信的硬件1.S7-300C集成的PtP通信接口 1）接口的功能 CPU 313C-2PtP/ 314C-2PtP集成的串行接口可以通過X27接口進(jìn)行通信訪問，具有以下功能： A. CPU 313C-2PtP：可使用ASCII、3964（R）通信協(xié)議； B. CPU 314C-2PtP：可使用ASCII、3964（R）和RK-512通信協(xié)議。 它們都有診斷中斷功能。通過參數(shù)賦值工具，可以組態(tài)通信模式最多可以傳輸1024B。全雙工的傳輸速率為1