模塊八S7200的網(wǎng)絡(luò)

1、模塊八模塊八 S7-200的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解S7-200系列PLC的通訊方式； 了解S7-200系列PLC支持的通訊協(xié)議，理解通訊協(xié)議的含義及實(shí)現(xiàn)方法； 掌握編程計(jì)算機(jī)與PLC的通訊連接方式及設(shè)置方法； 掌握S7-200 CPU的網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令的格式功能及其編程， 理解S7-200系列PLC自由端口通訊協(xié)議的含義,掌握使用自由端口通訊的編程。任務(wù)一：任務(wù)一： 認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)S7-200的通訊方式和通訊協(xié)議的通訊方式和通訊協(xié)議 1任務(wù)提出S7-200可與哪些設(shè)備進(jìn)行通訊？S7-200 系列PLC的通訊方式有哪些？S7-200 系列PLC的通訊口支持哪些通訊協(xié)議？（1）S7-200 CPU的通訊

2、S7-200系統(tǒng)主要可以實(shí)現(xiàn)以下通訊：1）安裝了編程軟件Micro/WIN的編程電腦可以對(duì)PLC編程；2）可以連接其他S7-200 CPU的通訊口組成網(wǎng)絡(luò) ；3）可以與S7- 300/400的MPI通訊口通訊 ；4）可以連接西門(mén)子的人機(jī)界面（HMI）設(shè)備（如TD 200、TP170micro、TP170、TP270等） ；5）可以通過(guò)OPC Server（PC Access V1.0）進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布 ；6）可以連接其他串行通訊設(shè)備 ；7）可以與第三方HMI通訊。 （2）S7-200 系列PLC的通訊方式要對(duì)S7-200 CPU進(jìn)行實(shí)際的編程和調(diào)試，需要在運(yùn)行編程軟件的計(jì)算機(jī)和S7-200 CPU

3、建立通訊連接，S7-200系列PLC的通訊端口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170中PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的RS-485兼容9針D型連接器。S7-200 CPU上的兩個(gè)通訊口基本一樣，沒(méi)有什么特殊的區(qū)別。它們可以各自在不同的模式、通訊速率下工作；它們的口地址甚至也可相同。分別連接到PLC上兩個(gè)通訊口上的設(shè)備，不屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。S7-200 CPU不能充當(dāng)網(wǎng)橋的作用。PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串口為RS-232，西門(mén)子公司提供的PC/PPI電纜帶有RS232/RS485電平轉(zhuǎn)換器，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和PC機(jī)互聯(lián)。不能擴(kuò)展出與PLC通訊口功能完全一樣的通訊口，在PLC上的通訊口不夠的情況

4、下，可以考慮購(gòu)買(mǎi)具有更多通訊口的PLC 。 常用的編程通訊方式有：1）PC/PPI電纜（USB/PPT電纜），連接PG/PC的USB端口和PLC通訊口。2）PC/PPI電纜（RS-232/PPI電纜），連接PG/PC的串行通訊口（COM口）和PLC通訊口。3）CP（通訊處理卡）安裝在PG/PC上，通過(guò)MPI電纜連接PLC通訊口。（3）S7-200 系列PLC支持的通訊協(xié)議S7-200支持多種通訊協(xié)議，主要有：1） 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口協(xié)議（PPI） 2） 多點(diǎn)接口協(xié)議（MPI）3） Profibus協(xié)議4）TCP/IP協(xié)議5）用戶(hù)自定義協(xié)議（自由口通訊模式） （1） 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口協(xié)議（PPI）單主站的PP

5、I網(wǎng)絡(luò)如圖8-1所示，用PPI協(xié)議進(jìn)行通訊網(wǎng)絡(luò)連接中，采用一根PC/PPI電纜，將計(jì)算機(jī)與PLC連接在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，PLC之間的連接則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接器來(lái)完成，也可將人機(jī)界面（HMI）設(shè)備（如TD200、TP或OP）與PLC相連，PC機(jī)或HMI設(shè)備是主站。在這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，S7-200 CPU是從站，響應(yīng)來(lái)自主站的要求。 2） 多點(diǎn)接口協(xié)議（MPI）MPI是集成在西門(mén)子公司的PLC、操作員界面和編程器上的集成通訊接口，用于建立小型的通訊網(wǎng)絡(luò)，是一種比較簡(jiǎn)單的通訊方式。MPI協(xié)議可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。協(xié)議如何操作有賴(lài)于設(shè)備類(lèi)型。在計(jì)算機(jī)或編程設(shè)備中插入一塊MPI（多點(diǎn)接口卡）卡或CP（通訊處理卡

6、）卡，由于該卡本身具有RS232/RS485信號(hào)電平轉(zhuǎn)換器，因此可以將計(jì)算機(jī)或編程設(shè)備直接通過(guò)RS-485電纜與S7-200系列PLC進(jìn)行相連。S7-200系列PLC只能作從站。 3） Profibus協(xié)議Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)，符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。Profibus協(xié)議是用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通訊，可以使用不同廠(chǎng)家的PROFIBUS設(shè)備，許多廠(chǎng)家生產(chǎn)類(lèi)型眾多的PROFIBUS設(shè)備，如簡(jiǎn)單的輸入/輸出模塊、電機(jī)控制器和PLC等。S7-200系列PLC通過(guò)EM277 Profibus-DP擴(kuò)展模塊可以方便地與 Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行連接，

7、EM 277 Profibus -DP模塊端口可運(yùn)行于9600波特到12M波特之間的任何 Profibus波特率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低檔設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。 4）TCP/IP協(xié)議通過(guò)CP-243-1 IT通訊處理器，可以將S7-200系統(tǒng)連接到工業(yè)以太網(wǎng)（IE）中。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)，一臺(tái)S7-200 CPU可以與另一臺(tái)S7-200、S7-300或S7-400 CPU進(jìn)行通訊，也可與OPC服務(wù)器及PC機(jī)進(jìn)行通訊。還可以通過(guò)CP-243-1 IT通訊處理器的IT功能，非常容易的與其它計(jì)算機(jī)以及控制器系統(tǒng)交換文件，可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)控制器和當(dāng)今辦公環(huán)境中所使用的普通計(jì)算機(jī)之間的連接。 5）用戶(hù)自定義協(xié)議（自由口通

8、訊模式）第三方設(shè)備大部分支持RS485串口通訊，S7-200 CPU可以通過(guò)選擇自由口通訊模式控制串口通訊。自由口通訊模式使S7-200可以與許多通訊協(xié)議公司的其他設(shè)備和控制器進(jìn)行通訊，通過(guò)使用接收中斷、發(fā)送中斷、字符中斷、發(fā)送指令（XMT）和接收指令（RCV），可以為所有的通訊活動(dòng)編程。通訊速率從 1.2kbps to 9.6k, 19.2k 或 115.2 Kbps。通訊協(xié)議應(yīng)符合通訊對(duì)象的要求或者由用戶(hù)決定。 （4）用戶(hù)在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮的因素S7-200系統(tǒng)手冊(cè)上給出的通訊口的通訊距離數(shù)據(jù)是一個(gè)網(wǎng)段50m，這是在符合規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)條件下，能夠保證的通訊距離。凡超出50m的距離，應(yīng)當(dāng)加中

9、繼器。加一個(gè)中繼器可以延長(zhǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)50米。如果加一對(duì)中繼器，并且它們之間沒(méi)有S7-200 CPU站存在（可以有EM277），則中繼器之間的距離可以達(dá)到1000米。符合上述要求就可以做到非?？煽康耐ㄓ?。實(shí)際上，有用戶(hù)做到了超過(guò)50m距離而不加中繼器的通訊。西門(mén)子不能保證這樣的通訊一定成功。S7-200 CPU上的通訊口在電氣上是RS-485口，RS-485支持的距離是1000m 。為保證足夠的傳輸速率，建議使用西門(mén)子公司制造的網(wǎng)絡(luò)電纜和網(wǎng)絡(luò)連接器（插頭），如圖8-7所示。安裝合適的浪涌抑制器，這樣可以避免雷擊浪涌。應(yīng)避免將低壓信號(hào)線(xiàn)和通訊電纜與交流導(dǎo)線(xiàn)和高能量、快速開(kāi)關(guān)的直流導(dǎo)線(xiàn)布置在同一線(xiàn)槽中

10、。要成對(duì)使用導(dǎo)線(xiàn)，用中性線(xiàn)或公共線(xiàn)與能量線(xiàn)或信號(hào)線(xiàn)配對(duì)。S7-200 CPU上的通訊口是非隔離的，需要注意保證網(wǎng)絡(luò)上的各通訊口電位相等 ，具有不同參考電位的互聯(lián)設(shè)備有可能導(dǎo)致不希望的電流流過(guò)連接電纜，這種不希望的電流有可能導(dǎo)致通訊錯(cuò)誤或者設(shè)備損壞，如果想使網(wǎng)絡(luò)隔離，應(yīng)考慮使用RS-485中繼器或者EM277。信號(hào)傳輸條件（網(wǎng)絡(luò)硬件如電纜、連接器，以及外部的電磁環(huán)境）對(duì)通訊成功與否的影響很大。為保證足夠的傳輸距離和傳輸速率，建議使用SIEMENS制造的網(wǎng)絡(luò)電纜和網(wǎng)絡(luò)連接器。帶中繼器的網(wǎng)絡(luò)如圖8-8所示。（5）編程計(jì)算機(jī)與PLC的通訊最簡(jiǎn)單的編程通訊配置為：帶串行通訊口（RS-232C即COM口，

11、或USB口）的PG/PC，并已正確安裝了STEP8-Micro/WIN的有效版本；RS-232C/PPI電纜（PC/PPI）連接計(jì)算機(jī)的COM口和PLC通訊口，USB/PPI電纜連接計(jì)算機(jī)的USB口和PLC。任務(wù)二任務(wù)二: 學(xué)會(huì)使用學(xué)會(huì)使用S7-200 CPU網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令編程網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令編程 1任務(wù)提出將 CPU 226和CPU 224連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中CPU 226是主站，CPU 224為從站。如果想把CPU 226內(nèi)V存儲(chǔ)器保存的時(shí)鐘信息用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令寫(xiě)入CPU 224的V存儲(chǔ)區(qū)；把CPU 224內(nèi)V存儲(chǔ)區(qū)保存的時(shí)鐘信息讀取到CPU 226的V存儲(chǔ)區(qū)。在兩個(gè)PLC中，分別編程把對(duì)方實(shí)時(shí)時(shí)鐘

12、的秒信息以BCD格式，傳送到自身開(kāi)關(guān)量輸出字節(jié)QB0顯示。 S7-200 CPU提供網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令，用于S7-200 CPU之間的聯(lián)網(wǎng)通訊， 網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令只能由在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)主站的PLC執(zhí)行；從站PLC不必做通訊編程，只需準(zhǔn)備通訊數(shù)據(jù)。主站可以對(duì)PPI網(wǎng)絡(luò)中的其他任何PLC（包括主站）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)。 網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令格式及功能如表8-1所示。 說(shuō)明：1）TBL指定被讀/寫(xiě)的網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)表，其尋址的寄存器為VB、MB、*VD、*AC；2）PORT指定通訊端口0或1；3）可以使用編程軟件STEP 7 Micro/Win中的網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)向?qū)?lái)生成網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)程序；4）同一個(gè)PLC的用戶(hù)程序中可以有任意條網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令

13、，但同一時(shí)刻只能有最多8條網(wǎng)絡(luò)讀指令或?qū)懼噶罴せ睿?）在SIMATIC S7的網(wǎng)絡(luò)中，S7-200 CPU被默認(rèn)為PPI從站。要執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令，必須用程序把PLC設(shè)置為PPI主站模式。 通過(guò)設(shè)置SMB30或SMB130低兩位，使其取值2#10，將PLC的通訊端口0或通訊端口1設(shè)定工作于PPI主站模式，就可以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令了。S7-200 CPU特殊寄存器字節(jié)SMB30（Port0，端口0）或SM130（Port1，端口1）中各位的定義如表8-2所示。 NETR和NETW所用的TBL參數(shù)定義如表8-3所示 說(shuō)明：D表示操作完成狀態(tài)：0=未完成；1=完成A表示操作是否有效：0=無(wú)效；1=有效E

14、表示錯(cuò)誤信息：0=無(wú)錯(cuò)；1=有錯(cuò)字節(jié)7字節(jié)22，對(duì)NETR指令，執(zhí)行指令后，從遠(yuǎn)程站讀到的數(shù)據(jù)放在這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)；對(duì)NETW指令，執(zhí)行指令前，要發(fā)送到過(guò)程站的數(shù)據(jù)放在這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)。說(shuō)明：第一個(gè)字節(jié)后四位組成的錯(cuò)誤編碼含義如表8-4所示。 3任務(wù)解決方案在組成PPI網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將CPU 226的Port1和CPU 224的Port0用網(wǎng)絡(luò)連接器與PROFIBUS電纜連接起來(lái)，分別設(shè)置CPU 226和CPU 224的系統(tǒng)塊，設(shè)置它們的PPI網(wǎng)絡(luò)地址，CPU 226的兩個(gè)通訊口地址設(shè)為2，CPU 224的地址設(shè)為3。CPU 226/ CPU 224的兩個(gè)通訊口可以各自定義其功能，在此網(wǎng)絡(luò)中，Port1用于PP

15、I網(wǎng)絡(luò)通訊，Port 0用于STEP 7-Micro/Win監(jiān)控。向特殊寄存器SM30（Port0，端口0）或SM130（Port1，端口1）中寫(xiě)入數(shù)值2（二進(jìn)制10），就可以將通訊口設(shè)置為PPI主站模式。PPI通訊速率在“系統(tǒng)塊”中設(shè)置。 3任務(wù)解決方案CPU 226數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的設(shè)置如表8-5所示。 CPU 224數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的設(shè)置如表8-6所示。（1）CPU 226主站編程主程序主要用來(lái)調(diào)用初始化子程序，讀取本PLC的實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令，程序如圖8-14所示。CPU 226的子程序用來(lái)初始化通訊口，為網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令準(zhǔn)備數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，程序如圖8-15所示。圖8-15 CPU 226主站

16、子程序 3任務(wù)解決方案（2）CPU 224（從站）編程CPU 224 的主程序如圖8-16所示。 說(shuō)明：能且只能使用SM0.0來(lái)調(diào)用NETR/NETW子程序，以保證它的正常運(yùn)行。 4應(yīng)用實(shí)例例例1 將2個(gè) CPU 226連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，要求A機(jī)用網(wǎng)絡(luò)讀指令讀取B機(jī)的IB0的值后，將它寫(xiě)入本機(jī)的QB0，A機(jī)同時(shí)用網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)指令將它的IB0的值寫(xiě)入B機(jī)的QB0中。分析：兩臺(tái)S7-200系統(tǒng)PLC與裝有編程軟件的計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-485通信接口和網(wǎng)絡(luò)連接器，組成一個(gè)使用PPI協(xié)議的單主站通信網(wǎng)絡(luò)，在這一網(wǎng)絡(luò)通訊過(guò)程中，A機(jī)是主動(dòng)的，設(shè)置成主站，需要設(shè)計(jì)A機(jī)的通訊程序，B機(jī)是被動(dòng)的，設(shè)置成從站，它不需要編寫(xiě)通

17、訊程序。假定編程用的計(jì)算機(jī)站地址為0，A機(jī)（主站）的網(wǎng)絡(luò)地址是2，B機(jī)（從站）的網(wǎng)絡(luò)地址是3。 對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)緩沖區(qū)內(nèi)的地址安排如表8-7所示。 對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖8-17所示。 4應(yīng)用實(shí)例例例2 有一個(gè)結(jié)構(gòu)如圖8-18所示的網(wǎng)絡(luò)。其中TD200為主站，在RUN模式下，CPU 224在用戶(hù)程序中允許PPI主站模式，站4要讀寫(xiě)兩個(gè)遠(yuǎn)程站（站2和站3）的狀態(tài)字節(jié)和計(jì)數(shù)值（分別放在VB100和VW101中）。如果某個(gè)遠(yuǎn)程站中的計(jì)數(shù)值達(dá)到200，站4將發(fā)生一定動(dòng)作，并將該遠(yuǎn)程站的計(jì)數(shù)值清0，重新計(jì)數(shù)。分析：可以利用NETR和NETW指令來(lái)不斷讀寫(xiě)兩個(gè)CPU 221模塊中的數(shù)據(jù)。CPU 224通信端口

18、號(hào)為0，從VB200開(kāi)始設(shè)置接收和發(fā)送緩沖區(qū)。接收緩沖區(qū)從VB200開(kāi)始，發(fā)送緩沖區(qū)從VB250開(kāi)始，內(nèi)容如表8-8所示。對(duì)于站2的讀寫(xiě)程序如圖8-19所示。任務(wù)三任務(wù)三: S7-200 CPU自由端口模式自由端口模式 1任務(wù)提出任務(wù)提出用本地CPU 224的輸入信號(hào)I0.0上升沿控制接收來(lái)自遠(yuǎn)程CPU 224的20個(gè)字符，接收完成后，又將信息發(fā)送回遠(yuǎn)程CPU；當(dāng)發(fā)送任務(wù)完成后用本地CPU的輸出信號(hào)Q0.1進(jìn)行提示。S7-200 CPU擁有自由口通訊能力，自由口通訊可由用戶(hù)控制串行通訊接口，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)自定義的各種通訊協(xié)議。處于自由口通訊模式時(shí)，通訊功能完全由用戶(hù)程序控制，所有的通訊任務(wù)必須由用戶(hù)

19、編程完成。只有PLC處于RUN模式時(shí)，才能進(jìn)行自由端口通訊。處于自由端口通訊模式時(shí)，不能與可編程設(shè)備通訊，比如編程器、計(jì)算機(jī)等。若要修改PLC程序，則需將PLC處于STOP方式。此時(shí)，所有的自由口通訊被禁止，通訊協(xié)議自動(dòng)切換到PPI通訊模式?？梢杂梅从砅LC模塊上的工作方式的特殊存儲(chǔ)器位SM0.7來(lái)控制自由口方式的進(jìn)入。當(dāng)SM0.7為1 時(shí)，PLC處于RUN模式，可選擇自由口通訊。 通訊所使用的波特率、奇偶校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)位數(shù)等由特殊存儲(chǔ)器位SMB30（對(duì)應(yīng)端口0）和SMBl30（對(duì)應(yīng)端口1）來(lái)設(shè)定。比如：通過(guò)設(shè)置SMB30或SMB130低兩位，使其取值2#01，可以將通訊口設(shè)為自由端口模式。在對(duì)

20、SMB30或SMB130賦值之后，通訊模式就被確定。 要發(fā)送數(shù)據(jù)則使用XMT指令；要接收數(shù)據(jù)則可在相應(yīng)的中斷程序中直接從特殊存儲(chǔ)區(qū)中的SMB2（自由口通訊模式的接收寄存器）讀取。若是采用有奇偶校驗(yàn)的自由口通訊模式，還需在接收數(shù)據(jù)之前檢查特殊存儲(chǔ)區(qū)中的SMB3.0（自由口通訊模式奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤標(biāo)志位，置位時(shí)表示出錯(cuò)）。 通訊所使用的波特率、奇偶校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)位數(shù)等由特殊自由口通訊發(fā)送接收指令格式與功能如表8-9所示。 說(shuō)明：1）TBL指定接收/發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址T，BL數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的第一個(gè)字節(jié)用于設(shè)定應(yīng)發(fā)送/應(yīng)接收的字節(jié)數(shù)，發(fā)送指令允許S7-200的通訊口上發(fā)送最多255個(gè)字節(jié)，所以緩沖區(qū)的大小

21、在255個(gè)字符以?xún)?nèi)。可尋址的寄存器地址為VB、IB、QB、MB、SMB、SB、*VD、*AC；PORT指定通訊端口，可取0或1。2）特殊標(biāo)志位及中斷檢測(cè)發(fā)送完成有兩種方法：通過(guò)發(fā)送中斷程序；通過(guò)發(fā)送完成標(biāo)志位。SM4.5（通訊端口0）或SM4.6（通訊端口1）用于監(jiān)視通訊口的發(fā)送空閑狀態(tài)，當(dāng)發(fā)送空閑時(shí)，SM4.5或SM4.6將置1。利用該位，可在通訊口處空閑狀態(tài)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。在緩沖區(qū)內(nèi)的最后一個(gè)字符發(fā)送后會(huì)產(chǎn)生中斷事件9（通訊端口0）或中斷事件26（通訊端口1），利用這一事件可進(jìn)行相應(yīng)的操作。每接收完成1個(gè)字符，通訊端口0就產(chǎn)生一個(gè)中斷事件8（或通訊端口1產(chǎn)生一個(gè)中斷事件25）。接收到的字符會(huì)自動(dòng)的存放在特殊存儲(chǔ)器SMB2中。利用接收字符完成中斷事件8（或25），可方便地將存儲(chǔ)在SMB2中的字符及時(shí)取出。當(dāng)由TABLE指定的多個(gè)字符接收完成時(shí)，將產(chǎn)生接收結(jié)束中斷事件23（通訊端口0）或接收結(jié)束中斷事件24（通訊端口1），利用這個(gè)中斷事件可在接收到最后一個(gè)字符后，通過(guò)中斷子程序迅速處理接收到緩沖區(qū)的字符。說(shuō)明：接收信息時(shí)用到一系列特殊功能存儲(chǔ)器。對(duì)端口0用SMB86到SMB94；對(duì)端口1用SMB186到SMB194。各特殊存儲(chǔ)器位內(nèi)容描述