第8章S7-200PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用

第8章S7-200PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用主要內(nèi)容

S7-200的通信與網(wǎng)絡(luò)

S7-200通信指令

TD200組態(tài)掌握內(nèi)容：

S7-200通信協(xié)議與通信指令了解內(nèi)容：

網(wǎng)絡(luò)部件難點(diǎn)內(nèi)容：

S7-200通信配置本章學(xué)習(xí)要求8.1S7-200的通信與網(wǎng)絡(luò)8.1.1S7-200系列網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)西門子公司的生產(chǎn)金字塔由4級(jí)組成，由下到上依次是：過程測(cè)量與控制級(jí)、過程監(jiān)控級(jí)、工廠與過程管理級(jí)、公司管理級(jí)。最低一級(jí)為AS-I級(jí)總線，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器的通信，也可以是遠(yuǎn)程I/O總線（負(fù)責(zé)PLC與分布式I/O模塊之間的通信）。中間一級(jí)是Profibus級(jí)總線，它是一種新型總線，采用令牌控制方式與主從輪詢相結(jié)合的存取控制方式，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、控制和監(jiān)控3級(jí)的通信。中間級(jí)也可采用主從輪詢存取方式的主從多點(diǎn)鏈路。最高一級(jí)為工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）使用通信協(xié)議，負(fù)責(zé)傳送生產(chǎn)管理信息。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行配置時(shí)，必須對(duì)設(shè)備的類型、在網(wǎng)絡(luò)中的地址和通信的波特率進(jìn)行設(shè)置。EXIT8.1.2S7-200PLC網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

PPI協(xié)議MPI協(xié)議Profibus協(xié)議自由口協(xié)議USS協(xié)議EXITPPI協(xié)議主站向從站發(fā)送申請(qǐng)，從站進(jìn)行響應(yīng)，從站不初始化信息。當(dāng)主站發(fā)出申請(qǐng)或查詢時(shí)，從站才對(duì)其響應(yīng)。PPI協(xié)議限制網(wǎng)絡(luò)中主站數(shù)不可超過32個(gè)一個(gè)從站可以和多個(gè)主站通信主/從協(xié)議，用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口（Point-to-PointInterface）EXITPPI是一個(gè)主／從協(xié)議。在這個(gè)協(xié)議中，S7-200一般作為從站，自己不發(fā)送信息，只有當(dāng)主站，如西門子編程器、TD200等HMI，給從站發(fā)送申請(qǐng)時(shí)，從站才進(jìn)行響應(yīng)。

如果在用戶程序中將S7-200設(shè)置（由SMB30設(shè)置）為PPI主站模式，則這個(gè)S7-200CPU在RUN模式下可以作為主站。一旦被設(shè)置為PPI主站模式，就可以利用網(wǎng)絡(luò)讀(NETR）指令和網(wǎng)絡(luò)寫（NETW）指令來讀寫另外一個(gè)S7-200中的數(shù)據(jù)。有關(guān)這些指令的詳細(xì)描述，請(qǐng)參閱8.2節(jié)的通信指令。當(dāng)S7-200CPU作為PPI主站時(shí)，它還可以作為從站響應(yīng)來自其他主站的申請(qǐng)。EXITMPI協(xié)議

MPI協(xié)議適用于多點(diǎn)接口，可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議S7-300CPU默認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)主站協(xié)議操作有賴于設(shè)備類型：網(wǎng)絡(luò)中只有S7-300CPU，則建立主/主連接設(shè)備中有S7-200CPU，則可建立主/從連接MPI協(xié)議不支持S7-200作主站運(yùn)行

（Multi-PointInterface）EXITEXITPROFIBUS協(xié)議

用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通信。使用RS-485標(biāo)準(zhǔn)雙絞線，適合多段、遠(yuǎn)距離高速通信。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通常有一個(gè)主站和幾個(gè)I/O從站。主站初始化網(wǎng)絡(luò)，并核對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的從站設(shè)備和配置是否匹配。主站連續(xù)地把輸出數(shù)據(jù)寫到從站并從它們讀取輸入數(shù)據(jù)。EXIT當(dāng)DP主站成功地配置一個(gè)從站時(shí)，它就擁有了該從站。如有另外一個(gè)主站，它只能很有限制地訪問屬于第一個(gè)主站的從站數(shù)據(jù)。PROFIBUS包括3個(gè)相互兼容的部分：①PROFIBUS-DP（DistributedPeriphery）它可以用于PLC與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信②PROFIBUS-PA（ProcessAutomation）它是專為過程自動(dòng)化所設(shè)計(jì)的協(xié)議，可用于安全性要求較高的場(chǎng)合③PROFIBUS-FMS（FieldbusMessageSpecification）?？梢杂糜谲囬g級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于FMS而言，它考慮的主要是系統(tǒng)功能而不是響應(yīng)時(shí)間，F(xiàn)MS通常用于大范圍、復(fù)雜的通信系統(tǒng)EXIT三個(gè)協(xié)議可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)運(yùn)行，而不會(huì)相互影響。協(xié)議支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的127個(gè)地址（從0到126）。為了使通信成功，網(wǎng)絡(luò)上的所以設(shè)備必須具有不同的地址。

三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議PPI協(xié)議

MPI協(xié)議PROFIBUS協(xié)議EXIT自由口協(xié)議

通過用戶程序控制PLC主機(jī)的通信端口的操作模式來進(jìn)行通信S7-200PLC在RUN方式下通過用戶程序設(shè)置為自由通信口模式當(dāng)主機(jī)處于STOP方式時(shí)，自由口通信被終止，通信口自動(dòng)切換到正常的PPI協(xié)議操作EXIT

USS協(xié)議

USS協(xié)議是西門子傳動(dòng)產(chǎn)品（變頻器等）通信的一種協(xié)議

通過串行USS總線最多可接30臺(tái)變頻器（從站）主站依靠此從站號(hào)識(shí)別每個(gè)傳動(dòng)裝置。

USS協(xié)議是一種主從總線結(jié)構(gòu)，從站只是對(duì)主站發(fā)來的報(bào)文做出回應(yīng)并發(fā)送報(bào)文。另外也可以是一種廣播通信方式，一個(gè)報(bào)文同時(shí)發(fā)給所有USS總線傳動(dòng)設(shè)備。EXIT8.1.3網(wǎng)絡(luò)部件

通信口

S7-200CPU主機(jī)上的通信口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中Profibus標(biāo)準(zhǔn)的RS-485兼容9針D型接口。RS-485引腳EXITS7-200CPU通信口引腳分配針Profibus名稱端口0/端口11屏蔽邏輯地224V返回邏輯地3RS-485信號(hào)BRS-485信號(hào)B4發(fā)送申請(qǐng)RTS（TTL）55V返回邏輯地6＋5V＋5V，100Ω串連電阻7＋24V＋24V8RS-485信號(hào)ARS-485信號(hào)A9不用10-位協(xié)議選擇（輸入）連接器外殼屏蔽機(jī)殼接地EXIT接在網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)末端的連接器必須有終端匹配和偏置電阻將開關(guān)應(yīng)放在ON位置。

終端匹配偏置電阻無

網(wǎng)絡(luò)連接器網(wǎng)絡(luò)連接器可以用來把多個(gè)設(shè)備很容易地連接到網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)連接器有兩種類型：

一種是僅提供連接到主機(jī)的接口;另一種增加了一個(gè)編程接口帶有編程口的連接器可以把編程器或操作員面板直接增加到網(wǎng)絡(luò)中，編程口傳遞主機(jī)信號(hào)的同時(shí)，為這些設(shè)備提供電源，而不用另加電源。EXIT3．通信電纜

Profibus網(wǎng)絡(luò)電纜PC/PPI電纜Profibus網(wǎng)絡(luò)電纜用途：用于現(xiàn)場(chǎng)Profibus總線，使用雙絞線屏蔽電纜。電纜允許最大長(zhǎng)度：取決于通信波特率和電纜類型如：波特率為9.6Kbps時(shí)，網(wǎng)絡(luò)電纜最大長(zhǎng)度為1200米。

？EXIT計(jì)算機(jī)/編程器/調(diào)制解調(diào)器

PC/PPI電纜EXIT電纜：發(fā)送模式接收模式當(dāng)檢測(cè)到RS-232的發(fā)送線有字符時(shí)，

電纜：接收模式→發(fā)送模式當(dāng)RS-232發(fā)送線處于閑置的時(shí)間超過電纜切換時(shí)間時(shí)，

電纜：發(fā)送模式→接收模式RS-232發(fā)送模式接收模式電纜切換時(shí)間與電纜上的DIP開關(guān)設(shè)定的波特率選擇有關(guān)EXIT網(wǎng)絡(luò)中繼器網(wǎng)絡(luò)中繼器在Profibus可以用來延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的距離、允許給網(wǎng)絡(luò)加入設(shè)備、隔離不同網(wǎng)絡(luò)段，每個(gè)中繼器為網(wǎng)絡(luò)段提供偏置和終端匹配。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最多可以有9個(gè)中繼器，每個(gè)中繼器最多可再增加32個(gè)設(shè)備。EXIT6.1.4網(wǎng)絡(luò)配置實(shí)例

單主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)多主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)S7-200、S7-300PLC配置的網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)配置EXIT單主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)主站從站主站從站單主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)EXIT多主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)多主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)主站主站從站EXITS7-200、S7-300PLC配置的網(wǎng)絡(luò)主站主站主站從站從站使用S7-300組成的網(wǎng)絡(luò)EXITPROFIBUS網(wǎng)絡(luò)配置PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)EXIT8.2S7-200通信指令8.2.1網(wǎng)絡(luò)讀／寫指令

功能：應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀（NETW）通信操作指令，可以通過指令指定的通信端口（PORT）從另外的S7-200上接收數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在指定的緩沖區(qū)表（TBL）中。當(dāng)S7-200被定義為PPI主站模式時(shí)，就可以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令對(duì)另外的S7-200進(jìn)行讀寫操作。

數(shù)據(jù)類型：TBL為緩沖區(qū)首地址，操作數(shù)為字節(jié)；PORT為操作端口，CPU226可為0或1，其他CPU只能為0。緩沖區(qū)（TBL）參數(shù)的定義如圖6-14所示。EXITEXIT使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令對(duì)另外的S7-200讀寫操作時(shí)，首先要將應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令的S7-200定義為PPI模式（SMB30），即通信初始化，然后就可以使用該指令進(jìn)行讀寫操作。和PPI及自由口通信均有密切聯(lián)系的特殊標(biāo)志位SMB30（PORT0）及SMB130（PORT1）中規(guī)定了PPI通信的設(shè)定方式。SMB30和SMB130的格式PORT0PORT1說明SMB30格式SMB130格式SMB30.3和SMB30.7SMB130.6和SMB130.7pp：校驗(yàn)選擇00=無檢驗(yàn)01＝偶校驗(yàn)

10＝無校驗(yàn)11＝奇校驗(yàn)SMB30.5SMB130.5d：每個(gè)字符占用位數(shù)，0＝每字符8位；1＝每字符7位SMB30.2～SMB30.4SMB130.2～SMB130.4bbb：自由口波特率000＝38400bps001＝19200bps010＝9600bps011＝4800bps100＝2400bps101＝1200bps110＝600bps111＝300bpsSMB30.0和SMB30.1SMB130.0和SMB130.1mm：通信協(xié)議選擇00＝PPI協(xié)議（PPI/從站模式）01＝自由口協(xié)議10＝PPI/主站模式11＝保留（缺省PPI/從站模式）當(dāng)選擇mm＝10，PLC成為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主站，可以執(zhí)行NETR及NETW指令。在PPI模式下忽略2～7位ppdbbbmmMSB7LSB0自由口模式控制字

8.2.2．配置PPI網(wǎng)絡(luò)通信舉例STEP7-Micro/WIN32參數(shù)的設(shè)置步驟：運(yùn)行STEP7-Micro/WIN32軟件單擊“導(dǎo)引條”中的通訊圖標(biāo)進(jìn)入“通訊設(shè)定”對(duì)話框EXIT“通訊設(shè)定”對(duì)話框設(shè)置通訊參數(shù)：遠(yuǎn)程設(shè)備地址本地設(shè)備地址通信模式通信協(xié)議傳送波特率傳送字符數(shù)據(jù)格式缺省設(shè)置EXIT更改通訊參數(shù)雙擊PC/PPI電纜圖標(biāo)出現(xiàn)“設(shè)置PG/PC接口點(diǎn)擊“屬性”按鈕，出現(xiàn)“PC/PPI電纜屬性”對(duì)話框地址（缺省設(shè)置為0)通信超時(shí)PPI高級(jí)多主站網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率網(wǎng)絡(luò)最高站址EXIT更改通訊參數(shù)（續(xù)）點(diǎn)擊“本地連接”選項(xiàng)選擇:計(jì)算機(jī)的通信口是否使用調(diào)制解調(diào)器本地連接EXIT安裝/刪除通信接口

⑤選擇要安裝的接口硬件⑥按安裝向?qū)нM(jìn)行安裝①設(shè)置PG/PC接口②增加/刪除③選擇④“安裝/刪除”對(duì)話框⑤選擇⑥安裝⑦已安裝硬件⑧刪除安裝/刪除接口步驟：進(jìn)入“設(shè)置PG/PC接口（SetPG/PCInterface）”對(duì)話框點(diǎn)擊“增加/刪除(Add/Remove)”選擇(Select)”按鈕彈出“安裝/刪除”對(duì)話框在“選擇”窗口中選擇要安裝的接口硬件點(diǎn)擊“安裝”按鈕按安裝向?qū)нM(jìn)行安裝對(duì)話框“已安裝”窗口中出現(xiàn)安裝的硬件點(diǎn)擊“刪除”按鈕，可刪除已選硬件。EXIT設(shè)置：站地址網(wǎng)絡(luò)最高站地址波特率間隔更新系數(shù)······下載：系統(tǒng)塊PLCS7-200PLC參數(shù)的設(shè)置EXIT系統(tǒng)塊

S7-200PLC通信前，把系統(tǒng)塊下載到S7-200PLC確認(rèn)通信參數(shù)與當(dāng)前S7-200PLC的參數(shù)匹配下載后，在“通訊設(shè)定”對(duì)話框雙擊刷新圖標(biāo)下載EXIT應(yīng)用實(shí)例如圖6－15所示，一條生產(chǎn)線正在灌裝黃油桶并將其送到四臺(tái)包裝機(jī)（打包機(jī))上包裝，打包機(jī)把8個(gè)黃油桶包裝到一個(gè)紙箱中。一個(gè)分流機(jī)控制著黃油桶流向各個(gè)打包機(jī)。圖中4個(gè)CPU221用于控制打包機(jī)，一個(gè)CPU222安裝了TD-200操作器人機(jī)界面，用于控制分流機(jī)。EXIT四個(gè)打包機(jī)（CPU221）的站地址分別為2、3、4和5，分流機(jī)（CPU222）的站地址為6，

TD-200的站地址為1，將各個(gè)CPU的站地址在系統(tǒng)塊中設(shè)定好，隨程序一塊下載到PLC中，TD-200的地址在TD-200中直接設(shè)定。EXIT

假設(shè)各個(gè)打包機(jī)的工作狀態(tài)存儲(chǔ)在各自CPU的VB100中，其中：

V100.7為打包機(jī)檢測(cè)到錯(cuò)誤；

Vl00.6～Vl00.4為打包機(jī)錯(cuò)誤代碼；

Vl00.2為粘結(jié)劑缺的標(biāo)志，應(yīng)增加粘結(jié)劑；

VIOO.1為紙箱缺的標(biāo)志，應(yīng)增加紙箱；

Vl00.0為沒有可包裝黃油桶的標(biāo)志。各個(gè)打包機(jī)已經(jīng)完成的打包箱數(shù)分別存儲(chǔ)在各自CPU的VW101中。

我們定義6＃站分流機(jī)對(duì)各打包機(jī)接收和發(fā)送的緩沖區(qū)的起始地址分別為：

VB200、VB210、VB220、VB23O和VB30O、VB310、VB320、VB330。

EXIT分流機(jī)讀／寫1#打包機(jī)（2＃站）的工作狀態(tài)和完成打包數(shù)量的程序清單如圖6-16所示對(duì)其他站的讀寫操作程序只需將站地址號(hào)與緩沖區(qū)指針作相應(yīng)的改變即可

8.2.3發(fā)送與接收指令

1.XMT(Transmit)/RCV(Receive)發(fā)送與接收指令

功能：

發(fā)送指令（XMT)將發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）中的數(shù)據(jù)通過指令指定的通信端口(PORT)發(fā)送出去，發(fā)送完成時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)中斷事件。

接收指令（RCV）通過指令指定的通信指定端口（PORT）接收信息并存儲(chǔ)于接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）中。接收完成也將產(chǎn)生一個(gè)中斷事件。

數(shù)據(jù)類型：TBL為緩沖區(qū)首地址，操作數(shù)為字節(jié)；PORT為操作端口，CPU226/CPU226XM可為0或1，其他CPU只能為0；EXIT2.自由端口模式

當(dāng)PLC的方式開關(guān)處于RUN位置時(shí)，SM0.7=1，可選擇自由口模式當(dāng)方式開關(guān)處于TERM位置時(shí)，

SM0.7=0，應(yīng)選擇PPI協(xié)議模式

處于STOP方式時(shí)，自由口模式被禁止，通信口自動(dòng)切換到PPI協(xié)議模式EXIT控制寄存器SMB30控制和設(shè)置通信端口0，如果PLC主機(jī)上有通信端口1，則用SMB130來進(jìn)行控制和設(shè)置。SMB30和SMB130的各位及其的含義如下：

PP位：奇偶選擇

D位：有效位數(shù)

BBB位：自由口波特率

MM位：協(xié)議選擇相關(guān)寄存器及標(biāo)志EXIT特殊標(biāo)志位及中斷中斷接收中斷：中斷事件號(hào)為8（口0）和25（口1）發(fā)送完成中斷：中斷