第七章 可編程序控制器的網(wǎng)絡(luò)及通訊

第七章可編程序控制器的網(wǎng)絡(luò)及通訊第一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四SIEMENSS7-200系列的通訊及網(wǎng)絡(luò)一、通訊方式的選擇

為了支持網(wǎng)絡(luò)通訊，可以用不同的組態(tài)安排S7-200CPU?？梢栽谟蠾indows95、Windows98或WindowsNT操作系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)上安裝STEP7-Micro/WIN32軟件，或在SIMATIC編程器上安裝。在下面的通訊組態(tài)中可以把計(jì)算機(jī)和編程器作為主站：?jiǎn)沃髡荆簡(jiǎn)沃髡具B到一個(gè)或多個(gè)從站。見下圖多主站：?jiǎn)沃髡具B到一個(gè)或多個(gè)從站和一個(gè)或多個(gè)主站。見下圖對(duì)11-位調(diào)制解調(diào)制用戶：?jiǎn)沃髡具B到一個(gè)或多個(gè)從站。該主站通過11-位調(diào)制解調(diào)制連到一個(gè)作為從站的S7-200CPU或S7-200CPU作為從站的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)10-位調(diào)制解調(diào)制用戶：?jiǎn)沃髡具B到僅僅一個(gè)通過10-位調(diào)制解調(diào)制作為從站的S7-200CPU。第二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四利用PC/PPI電纜和幾個(gè)S7-200CPU通訊第三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四主站從站卡帶有主站和從站的CP卡通訊方式第四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四二、通訊組態(tài)的選擇STEP-Micro/WIN32支持的硬件組態(tài)S7-200和EM-277模塊的性能第五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四三、通訊的設(shè)置1、在Windows95、Windows98下設(shè)置通訊；選擇菜單命令View＞Communciations。在STEP-200的編程軟件中單擊通訊圖標(biāo)。2、在WindowsNT4.0下設(shè)置通訊；第六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四四、參數(shù)選擇與修改1、選擇正確的接口參數(shù)并設(shè)置它（梯形圖編程軟件上設(shè)置）2、設(shè)定PC/PPI電纜（PPI）參數(shù)當(dāng)與S7-200CPU通訊時(shí)，STEP7-Micro/WIN32缺省設(shè)置為多主站PPI協(xié)議。這個(gè)協(xié)議允許STEP7-Micro/WIN32與網(wǎng)絡(luò)中的其它主站設(shè)備（文本顯示器和操作面板）共存。通過檢查PG/PC接口中PC/PPI電纜屬性對(duì)話框的“MultipleMasterNetwork”可以允許該工作方式。WindowsNT4.0不支持多主站選項(xiàng)。STEP7-Micro/WIN32也支持單主站PPI協(xié)議。當(dāng)使用單主站協(xié)議時(shí)，STEP7-Micro/WIN32假設(shè)它是網(wǎng)絡(luò)中的唯一主站，并且不能與其它主站共享網(wǎng)絡(luò)。第七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四當(dāng)通過調(diào)制解調(diào)器或噪聲嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)，應(yīng)該采用單主站協(xié)議。在PG/PC接口的PC/PPI電纜屬性對(duì)話框中，通過清除的“MultipleMasterNetwork”選項(xiàng)可以選擇單主站方式。按照下面的步驟設(shè)置PPI參數(shù)：①在PPI標(biāo)示簽的站參數(shù)區(qū)的地址框中，選擇一個(gè)號(hào)。這個(gè)號(hào)標(biāo)明在PLC網(wǎng)絡(luò)中STEP7-Micro/WIN32位于何處。站號(hào)0是運(yùn)行STEP7-Micro/WIN32的個(gè)人計(jì)算機(jī)的缺省站地址。在網(wǎng)絡(luò)中，第一個(gè)PLC的缺省地址是站號(hào)2。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備必須具有唯一的站地址。②在超時(shí)框中選擇一個(gè)值。這個(gè)值代表使通訊處理器建立連接需要花費(fèi)的時(shí)間長度。缺省值應(yīng)該足夠長。③設(shè)定STEP7-Micro/WIN32在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通訊的傳輸速率。④選擇最高的站地址。⑤單擊本機(jī)連接標(biāo)簽，選擇PC/PPI所連接的通信口。第八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四3、用MPI或CP卡組態(tài)：多主網(wǎng)絡(luò)當(dāng)使用多主接口抗戰(zhàn)或通過處理器卡時(shí)，可以有多種組態(tài)。MPI電纜可以把卡提供的單-RS485接口連接到網(wǎng)絡(luò)。在包含多個(gè)主站的網(wǎng)絡(luò)中，可以選擇一個(gè)站運(yùn)行STEP7-Micro/WIN32編程軟件。這些主站包括操作員面板和文本顯示器。如下圖在這個(gè)組態(tài)中，給出了可能的通訊：STEP7-Micro/WIN32（0號(hào)站）可以監(jiān)視2號(hào)站的狀態(tài)，同時(shí)文本顯示器（TD200）（5號(hào)站和1號(hào)站）和CPU224模塊（3號(hào)站河號(hào)站）通訊。通過網(wǎng)絡(luò)指令（NETR和NETW）兩個(gè)CPU224模塊可以發(fā)送信息。3號(hào)站可以從2號(hào)站（CPU222）和4號(hào)站（CPU224）讀寫數(shù)據(jù)。4號(hào)站可以從2號(hào)站（CPU222）和3號(hào)站（CPU224）讀寫數(shù)據(jù)。第九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四利用MPI或CP卡和S7-200CPU通訊可以把多個(gè)主站和從站連到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，但當(dāng)加入多個(gè)站時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的性能會(huì)受到不利的影響。4、設(shè)置CP或MPI卡（PPI）參數(shù)與PC/PPI參數(shù)設(shè)置相似。第十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四PC/PPI電纜PC/PPI電纜尺寸調(diào)制解調(diào)器的選擇第十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四RS485與RS232的引腳調(diào)制解調(diào)器用位表示的數(shù)據(jù)格式10位8數(shù)據(jù)位1起始位1停止位無校驗(yàn)調(diào)制解調(diào)器用位表示的數(shù)據(jù)格式11位8數(shù)據(jù)位1起始位1停止位1校驗(yàn)位（偶）第十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四五、網(wǎng)絡(luò)概述1、網(wǎng)絡(luò)主站；利用PC/PPI電纜和幾個(gè)S7-200CPU主站通訊主站主站或從站第十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四EM277PROFUBUS-DP模塊和CPU224構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)上圖為多主站設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。使用EM277PROFUBUS-DP模塊可以提高通訊速率和連接數(shù)量。第十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四2、網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議S7-200CPU支持多樣的通訊能力。根據(jù)所使用的S7-200CPU，網(wǎng)絡(luò)可以支持一個(gè)或多個(gè)以下協(xié)議：●點(diǎn)到點(diǎn)（Point-to-Point）接口（PPI）●多點(diǎn)接口（Multi-Point）（MPI）●PROFIBUS

以上這些是基于開放系統(tǒng)內(nèi)連接（OSI）7層通訊結(jié)構(gòu)模型。PPI和MPI協(xié)議通過令牌環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，令牌環(huán)網(wǎng)遵守歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中的過程現(xiàn)場(chǎng)總線（PEOFUBUS）。這些都是基于異步、基于字符的協(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據(jù)、偶校驗(yàn)和1個(gè)停止位。通訊幀有特殊的起始和結(jié)束字符、源和目的站地址、幀長度和數(shù)據(jù)完整性檢查和組成。只要相互的波特率相同，三個(gè)協(xié)議可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)運(yùn)行，而不會(huì)相互影響。第十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四PEOFUBUS網(wǎng)絡(luò)使用RS-485標(biāo)準(zhǔn)雙絞線。它允許在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多連接32臺(tái)設(shè)備。根據(jù)波特率不同，網(wǎng)絡(luò)段的長度可以達(dá)到1200米。采用中繼器連接網(wǎng)絡(luò)段可以在網(wǎng)絡(luò)上連接更多的設(shè)備，延長網(wǎng)絡(luò)的長度。根據(jù)不同的波特率，采用中繼器可以把網(wǎng)絡(luò)延長到9600米，如下表7-7。協(xié)議定義了兩類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：主站和從站。主站可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上另一個(gè)設(shè)備初始化申請(qǐng)。從站只響應(yīng)來自主站的申請(qǐng)。從站不初始化本身的申請(qǐng)。第十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四協(xié)議支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的127個(gè)地址（從0到126），網(wǎng)絡(luò)上最多由32個(gè)主站。為了通訊，網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備必須具有不同的地址?！襁\(yùn)行STEP7-Micro/WIN32的SIMATIC編程器和計(jì)算機(jī)的缺省地址是0；●操作面板（TD200、OP3和OP7）的缺省缺省地址是1；●可編程序控制器的缺省地址是2。第十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四PPI協(xié)議

PPI是一個(gè)主/從協(xié)議。在這個(gè)協(xié)議中，主站給從站發(fā)送申請(qǐng)，從站進(jìn)行響應(yīng)。從站不初始化信息，但是當(dāng)主站發(fā)出申請(qǐng)或查詢時(shí)，從站才響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)中的所有S7-200CPU都作為從站。如果在協(xié)議中允許PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作為主站。一旦允許PPI主站模式，就可以利用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）和網(wǎng)絡(luò)寫（NETW）指令讀寫其它CPU。當(dāng)S7-200CPU作為PPI主站時(shí)，它還可以作為從站響應(yīng)來自其它主站的申請(qǐng)。對(duì)于任何一個(gè)從站有多少個(gè)主站和它通訊，PPI沒有限制，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個(gè)主站。第十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四MPI協(xié)議

MPI可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。協(xié)議如何操作有賴于設(shè)備類型。◆設(shè)備是S7-300CPU，則建立主/主，因?yàn)樗械腟7-300CPU都是網(wǎng)絡(luò)主站?！粼O(shè)備是S7-200CPU，則建立主/從，因?yàn)镾7-200CPU是從站。MPI總是在兩個(gè)相互通訊的設(shè)備之間建立連接。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)備之間已經(jīng)建立的立即餓。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。第十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四由于設(shè)備之間S7-200的連接是非公用的，并且需要CPU中的資源，每個(gè)S7-200CPU只能支持一定數(shù)目的連接，每個(gè)CPU支持四個(gè)連接，每個(gè)EM277模塊支持6個(gè)連接。每個(gè)S7-200CPU和EM277模塊保留兩個(gè)連接，其中一個(gè)給SIMATIC編程器或計(jì)算機(jī)，另一個(gè)給操作面板。這些保留的連接不能由其它類型的主站使用。通過與S7-200CPU建立一個(gè)非保留的連接，S7-300和S7-400CPU可以和S7-200CPU或EM277模塊進(jìn)行通訊。利用XGET和XPUT指令，S7-300和S7-400可以讀寫S7-200。第二十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四PROFIBUS協(xié)議

PROFIBUS協(xié)議設(shè)計(jì)用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通訊。

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)備和配置中的是否匹配。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)。當(dāng)DP主站成功地組態(tài)一個(gè)從站時(shí)，它就擁有該從站。如果網(wǎng)絡(luò)中有第二個(gè)主站，它只能很有限地訪問第一個(gè)主站的從站。用戶定義協(xié)議（自由口）

自由口通訊是通過用戶程序可以控制S7-200CPU通訊口的操作模式。利用自由口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通訊協(xié)議連接多種智能設(shè)備。

通過使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令（XMT）和接收指令（RCV），用戶程序控制通訊口的操作。通過SMB30（口0）允許自由口模式，而且只有在CPU處于RUN模式時(shí)才允許。當(dāng)CPU處于STOP模式時(shí)，自由口通訊停止，通訊口轉(zhuǎn)換成政策的PPI協(xié)議操作。第二十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四六、網(wǎng)絡(luò)部件1、通訊口S7-200CPU通訊口引腳分配S7-200CPU上的通訊口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)RS-485兼容9-針D型連接器第二十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四2、網(wǎng)絡(luò)連接器利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個(gè)設(shè)備很容易地連到網(wǎng)絡(luò)中。一個(gè)連接器僅提供連接CPU的接口，而另一個(gè)連接器增加了一個(gè)編程接口（如下圖所示）。兩種連接器都有：★兩組螺絲端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。★網(wǎng)絡(luò)偏置和終端匹配的選擇開關(guān)。帶有編程接口的連接器可以把SIMATIC編程器或操作面板增加到網(wǎng)絡(luò)中，而不用改動(dòng)項(xiàng)有的網(wǎng)絡(luò)連接。第二十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四內(nèi)部連接電纜的偏置和終端第二十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四3、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜總的規(guī)范PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的最大長度有賴于波特率和所有電纜的類型。表7-7列出滿足上表中列出規(guī)范的電纜時(shí)網(wǎng)絡(luò)段的最大長度。第二十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四帶有中繼器的網(wǎng)絡(luò)4、網(wǎng)絡(luò)中繼器西門子提高連接到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)段的網(wǎng)絡(luò)中繼器，如下圖。利用中繼器有以下特點(diǎn)：★延長網(wǎng)絡(luò)距離；★允許給網(wǎng)絡(luò)加入設(shè)備；★提供了一個(gè)隔離不同網(wǎng)絡(luò)段的方法。第二十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四在波特率是9600時(shí)，PROFIBUS允許在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)上最多有32個(gè)設(shè)備，最長距離是1200米；每個(gè)中繼器允許給網(wǎng)絡(luò)增加另外32個(gè)設(shè)備，而且可以把網(wǎng)絡(luò)再延長1200米。網(wǎng)絡(luò)中最多可以使用9個(gè)中繼器，網(wǎng)絡(luò)總長度可增加至9600米。每個(gè)中繼器為網(wǎng)絡(luò)段提供偏置和終端匹配。七、網(wǎng)絡(luò)性能1、影響網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素：★波特率；★主站數(shù)；★主站和從站地址選擇；★間隙刷新因子；★最高站地址。第二十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四2、令牌傳送網(wǎng)絡(luò)的重要品質(zhì)因素——令牌循環(huán)時(shí)間例：令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)舉例第二十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四用NETR和NETW指令時(shí)令派占用時(shí)間和令牌循環(huán)時(shí)間的公式第二十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四SIMATIC中斷和通訊指令中斷連接和中斷分離指令梯形圖語句表ATCHINT，EVENTDTCHEVENT第三十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四中斷返回指令梯形圖語句表CRETI（RETI）中斷允許和中斷禁止指令（ENI）（DISI）ENIDISI全局地允許所有被連接的中斷事件全局地禁止處理所有中斷事件第三十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四按優(yōu)先級(jí)排列的中斷事件串行通訊口或自由端口模式脈沖串輸出（PTO）中斷、上升沿或下降沿中斷和高速計(jì)數(shù)器中斷時(shí)基中斷第三十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四例：中斷程序指令的實(shí)例第三十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四通過設(shè)置定時(shí)中斷去讀取模擬量輸入值SMB34定義了定時(shí)中斷0的時(shí)間間隔第三十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四梯形圖網(wǎng)絡(luò)讀和網(wǎng)絡(luò)寫指令：語句表NETRTBL，PORTNETWTBL，PORT網(wǎng)絡(luò)讀指令（NETR）初始化通訊操作，通過指令端口（PORT）從遠(yuǎn)程設(shè)備上接收數(shù)據(jù)并形成表（TBL）。網(wǎng)絡(luò)寫指令（NETW）初始化通訊操作，通過指定端口（PORT）向遠(yuǎn)程設(shè)備寫表（TBL）中的數(shù)據(jù)。NETR指令可以從遠(yuǎn)程站點(diǎn)上讀最多16個(gè)字節(jié)的信息，NETW指令則可以向遠(yuǎn)程站點(diǎn)寫最多16個(gè)字節(jié)的信息。任何同一時(shí)間，只能有最多為8條NETR和NETW指令有效。第三十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四NETR和NETW指令所用TABLE的定義第三十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四網(wǎng)絡(luò)讀和網(wǎng)絡(luò)寫舉例：本示例中，考慮一條生產(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)）中的一臺(tái)上。打包機(jī)把8個(gè)黃油桶包裝到一個(gè)紙板箱中。一個(gè)分流機(jī)控制著黃油桶流向各個(gè)打包機(jī)。4個(gè)CPU221模塊用于控制打包機(jī)，一個(gè)CPU222模塊安裝了TD200操作器接口，被用來控制分流機(jī)。下圖給出了該網(wǎng)絡(luò)配置。第三十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四第三十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四下圖詳細(xì)地給出了訪問站＃2數(shù)據(jù)（分別在VB200和VB300中）的接收和發(fā)送緩沖區(qū)。CPU222用NETR指令連續(xù)地讀取每個(gè)打包機(jī)的控制和狀態(tài)信息，每當(dāng)某個(gè)打包機(jī)包裝完100箱，分流機(jī)會(huì)注意到這件事，并用NETW令發(fā)送一條信息清除狀態(tài)字。程序?qū)蝹€(gè)打包機(jī)《打包機(jī)＃1》需要讀取控制字節(jié)、包裝完的箱數(shù)和復(fù)位包裝完的箱數(shù)。第三十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四第四十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四第四十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四梯形圖發(fā)送和接收指令：語句表XMTTBL，PORTRCVTBL，PORT發(fā)送指令（XMT）激活發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個(gè)數(shù)據(jù)指明了要發(fā)送的字節(jié)。PORT指定了用于發(fā)送的喘口。XMT指令用于自由端口模式，由通訊端口發(fā)送數(shù)據(jù)。接收指令（RCV）激活初始化或結(jié)束接收信息的服務(wù)。通過指定端口（PORT）接收的信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）。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)。第四十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期四★在自由端口模式下，通訊協(xié)議完全由梯形圖程序制。SMB30用于端口