第8章S7-200通信及網(wǎng)絡(luò)課件

第8章S7-200的通信與網(wǎng)絡(luò)

8.1通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識8.2S7-200PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)8.3S7-200PLC的通信指令8.1通信及網(wǎng)絡(luò)概述

8.1.1通信方式

8.1.2網(wǎng)絡(luò)概述

8.1.3

S7-200通信及網(wǎng)絡(luò)

返回本章首頁8.1.1數(shù)據(jù)通信方式

1.數(shù)據(jù)傳輸方式2.數(shù)據(jù)傳送方向3.串行通信接口4.通信介質(zhì)

1.數(shù)據(jù)傳輸方式

（1）并行通信與串行通信

（2）異步傳輸和同步傳輸（3）基帶傳輸和頻帶傳輸（1）并行通信與串行通信并行通信：并行通信時數(shù)據(jù)的各個位同時傳送或接收，可以以字或者字節(jié)為單位進(jìn)行通信。并行通信速度塊，但所用的數(shù)據(jù)線多、成本高，不宜進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。計算機(jī)或PLC各種內(nèi)部總線就是以并行方式傳送數(shù)據(jù)的。另外，PLC底版上，通過底版總線交換數(shù)據(jù)的各種模塊之間也是用并行通信方式。串行通信：串行通信時數(shù)據(jù)是按一位一位順序傳送或接收的。串行通信只需要很少幾根通信線，但傳送的速度低，因此串行通信一般適用于長距離而速度要求不高的場合。在PLC網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)絕大多數(shù)采用串行方式。（2）異步傳輸和同步傳輸異步傳輸：異步傳輸時，把被傳送的數(shù)據(jù)編碼成一串脈沖，傳送一個ASCII字符（每個字符有7位）的格式如圖8-1所示，首先發(fā)送起始位，接著是數(shù)據(jù)位、奇或偶校驗位，最后未停止位。

同步傳輸：同步傳輸時，用1~2個同步字符表示傳送過程的開始，接著使N個字符位的數(shù)據(jù)塊，字符之間不允許由間隙。發(fā)送端發(fā)送時，首先對欲發(fā)送的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，如采用曼徹斯特編碼或者差動曼徹斯特編碼，形成編碼數(shù)據(jù)后再向后發(fā)送。由于發(fā)送端發(fā)出的編碼自帶時鐘，實現(xiàn)了收、發(fā)雙雙的自同步功能。接受端經(jīng)過解碼，便可得到原始數(shù)據(jù)。（3）基帶傳輸和頻帶傳輸通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸形式基本上可以分為兩種：基帶傳輸和頻帶傳輸基帶傳輸：是按照數(shù)字信號原有的波形在信道上直接傳輸，它要求信道具有較寬的通頻帶。基帶傳輸不需要調(diào)制解調(diào)器，設(shè)備花費少，適用于較小范圍的數(shù)據(jù)傳輸。

頻帶傳輸：頻帶傳輸使一種采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)的傳輸形式。在發(fā)送端采用調(diào)制手段，對數(shù)字信號進(jìn)行某種變換，將代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制“0”和“1”，變換成具有一定頻帶范圍的模擬信號，以適應(yīng)再模擬信道上傳輸；在接收端，通過解調(diào)手段進(jìn)行相反的變換，把模擬的信號復(fù)原為“0”或“1”。常用的調(diào)制方法有：頻率調(diào)制、振幅調(diào)制和相位調(diào)制。

2.數(shù)據(jù)傳送方向（1）單工通信方式單工通信就是指數(shù)據(jù)的傳送始終保持同一個方向，而不能進(jìn)行反向傳送。如圖8-2（a）所示，其中A端只能作為發(fā)射端發(fā)送數(shù)據(jù)，B端只能作為接受端接受數(shù)據(jù)。（2）半雙工通信方式半雙工通信方式就是指通信雙方都可以同時發(fā)送和接受信息，但不能同時雙向發(fā)送。半雙工通信線路簡單，有兩條通信線就可以了，這種方式得到了廣泛應(yīng)用。如圖8-2（b）所示，其中A端和B端都具有發(fā)射和接受的功能，但傳送線路只有一條，或者A端發(fā)送B端接受，或者B端發(fā)送A端接受。（3）全雙工通信方式全雙工通信方式的通信雙方都可以同時發(fā)送和接受信息，雙方的發(fā)送與接受裝置同時工作。全雙工通信的效率最高，但控制起來相對復(fù)雜一些，系統(tǒng)造價也較高。如圖8-2（c）所示，A端和B端雙方都可以一方面發(fā)送數(shù)據(jù)，一方面接受數(shù)據(jù)。3.串行通信接口（1）RS-232C串行通信接口（2）RS422/RS485串行通信接口（1）RS-232C串行通信接口

RS-232C接口是1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（ElectronicIndrstriesAssociation）所公布的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”一詞的縮寫，232是標(biāo)識號，C是修改的次數(shù)。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)定了終端設(shè)備和通信設(shè)備之間的信息交換的方式和功能，當(dāng)今幾乎所有的計算機(jī)和終端設(shè)備都配備RS232C接口。

PLC上的RS232C口由三種形式：●PLC的CPU單元內(nèi)置RS232C口，通信由CPU管理?！馪LC的CPU外設(shè)口經(jīng)通信適配器轉(zhuǎn)換而形成RS232C口?！馪LC的通信板或通信單元上，設(shè)置RS232C口。

RS232C的電氣接口是單端、雙極性電源供電電路。它有許多不足之處：數(shù)據(jù)傳輸速率低；傳輸距離短，最遠(yuǎn)為15M；容易產(chǎn)生干擾。因此，它在通信距離近、傳輸速率和環(huán)境要求不高的場合應(yīng)用較廣泛。（2）RS422/RS485串行通信接口

RS422和RS485電氣接口電路，采用的是平衡驅(qū)動差分接收電路，其收和發(fā)不共地，這樣可以大大減小共地所帶來的共模干擾。RS422和RS485的區(qū)別是前者為全雙工型（接受數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)可同時進(jìn)行），后者為半雙工型（接受數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)分時進(jìn)行）。普通微機(jī)一般不配備RS422、RS485口，但工業(yè)控制微機(jī)多有配置是。這種接口抗干擾能力比較強(qiáng)，通信速率較高，適合遠(yuǎn)距離傳輸，在工業(yè)設(shè)備的通信中應(yīng)用得較多。4.通信介質(zhì)目前普遍采用的通信介質(zhì)有：同軸電纜、雙絞線、光纖電纜，其他介質(zhì)如無線電、紅外微波等在PLC網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用很少。8.1.2網(wǎng)絡(luò)概述1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.通信協(xié)議1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）星形結(jié)構(gòu)圖8-3a是星形結(jié)構(gòu)示意圖。這種結(jié)構(gòu)有中心接點，網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點都與中心節(jié)點相連接。通信由中心節(jié)點管理，任何兩個節(jié)點之間通信都要通過中心節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)。這種結(jié)構(gòu)的控制方法簡單，但可靠性較低，一旦中心環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)就會癱瘓。（2）總線型結(jié)構(gòu)圖8-3b是總線型結(jié)構(gòu)示意圖。所有節(jié)點連接到一條公共通信總線上。任何節(jié)點都可以在總線上傳送數(shù)據(jù)，并且能被總線上任一節(jié)點所接收。這種結(jié)構(gòu)簡單靈活，容易加擴(kuò)新節(jié)點，甚至可用中繼器連接多個總線。節(jié)點間通過總線直接通信，速度快、延遲小。某個節(jié)點故障不會影響其他節(jié)點的工作，可靠性高。但由于所有接點共用一條總線，總線上傳送的信息容易發(fā)生沖突和碰撞，出現(xiàn)爭用總線控制權(quán)，降低傳輸速率等問題。（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)圖8-3c是環(huán)形結(jié)構(gòu)示意圖。在環(huán)上數(shù)據(jù)按事先規(guī)定好的一個方向從源節(jié)點傳送到目的節(jié)點，路徑選擇控制方式簡單。但由于從源節(jié)點到目的節(jié)點要經(jīng)過環(huán)路上各個中間節(jié)點，某個節(jié)點故障會阻礙信息通路，可靠性差。2.通信協(xié)議（1）通用協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)金字塔的各個層次中，高層次子網(wǎng)中一般采用通用協(xié)議，如PLC網(wǎng)之間的互聯(lián)及PLC網(wǎng)與其他局域網(wǎng)的互聯(lián)，這表明工業(yè)網(wǎng)絡(luò)向標(biāo)準(zhǔn)化和通用化發(fā)展的趨勢。高層子網(wǎng)傳送的是管理信息，與普通商業(yè)網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)接近，同時要解決不同種類的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardOrganization）于1978年提出了開放式系統(tǒng)互聯(lián)OSI（OpenSystemsInterconnection）的模型，它所用的通信協(xié)議一般為7層（2）公司專用協(xié)議低層子網(wǎng)和中間層子網(wǎng)一般采用公司專用協(xié)議，尤其是最底層子網(wǎng)，由于傳送的是過程數(shù)據(jù)及控制命令，這種信息較短，但實時性要求高。公司專用協(xié)議的層次一般只有物理層，數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層，而省略了通用協(xié)議所必須的其他層，信息傳遞速率快。8.2S7-200PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)8.2.1網(wǎng)絡(luò)主站與從站8.2.2S7-200PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8.2.3網(wǎng)絡(luò)部件8.2.4網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置8.2.1網(wǎng)絡(luò)主站與從站在通信網(wǎng)絡(luò)中，上機(jī)位、編程器和各個PLC都是整個網(wǎng)點的一個成員，或者說它們在網(wǎng)絡(luò)中都是一個節(jié)點。每個節(jié)點都被分配有各自的節(jié)點地址。在網(wǎng)絡(luò)通信中，可以用節(jié)點地址去區(qū)分各個設(shè)備。但是，這些設(shè)備在整個網(wǎng)絡(luò)中所起的作用并不完全相同。有的設(shè)備如上位PC、PG編程器等設(shè)備可以讀取其他節(jié)點的數(shù)據(jù)，也可以向其他節(jié)點寫入數(shù)據(jù)，還可以對其他節(jié)點進(jìn)行初始化。這類設(shè)備掌握了通信的主動權(quán)，叫主站。還有一些設(shè)備，比如S7-200系列PLC，在有些通信中，它可以做主站使用，但是在另一些網(wǎng)絡(luò)通信中，它只能讓主站讀取數(shù)據(jù)，讓主站寫入數(shù)據(jù)，而不能讀取其他設(shè)備的數(shù)據(jù)，也無權(quán)向他設(shè)備寫入數(shù)據(jù)，這類設(shè)備在這種通信網(wǎng)絡(luò)中是被動的，被稱作從站。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不同，在一個網(wǎng)絡(luò)中主站和從站的數(shù)量也完全不相同。一般情況下，總是把PC和編程器作為主站。網(wǎng)絡(luò)中也有單主站和多主站之分，單主站就是一個主站連到多個從站夠成網(wǎng)絡(luò)；多主站就是多個主站和多個從站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)8.2.2S7-200PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議1.PPI協(xié)議2.MPI協(xié)議3.Profibus協(xié)議4.用戶自定義協(xié)議（自由口通信模式）1.PPI協(xié)議

PPI通信協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC開發(fā)的一個通信協(xié)議。主要應(yīng)用于對S7-200的編程，S7-200之間的通信以及S7-200與HMI產(chǎn)品的通信。可以通過PC/PPI電纜或兩芯屏蔽雙絞線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。支持的波特率為9.6KB/s、19.2KB/s和187.5KB/s。PPI是一個主/從協(xié)議。在這個協(xié)議中，主站（其他CPU、編程器或TD200文本顯示器）向從站發(fā)送申請，從站進(jìn)行響應(yīng)。一般情況下，S7-200作為從站，自己不發(fā)送數(shù)據(jù)，也不初始化信息，當(dāng)主站發(fā)出申請或者查詢時，從站才響應(yīng)。2.MPI協(xié)議S7-200可以通過通信接口連接到MPI網(wǎng)上，如圖8-6所示，主要應(yīng)用于S7-300-400CPU與S7-200通信的網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用MPI協(xié)議組成的網(wǎng)絡(luò)，通信支持的波倍率為19.2KB/s或187.5KB/s。通過此協(xié)議，實現(xiàn)作為主站的S7-300/400CPU與S7-200的通信，在MPI網(wǎng)絡(luò)中，S7-200作為從站，從站之間不能通信，S7-300/400作為主站，當(dāng)然主站也可以是編程器或HM1產(chǎn)品。MPI可以是主/主協(xié)議，也可以是主/從協(xié)議，這取決于設(shè)備的類型。如果設(shè)備是S7-300CPU，MPI就建立主/主協(xié)議，因為所有的S7-300CPU都可以是網(wǎng)絡(luò)的主站，但如果設(shè)備是S7-200CPU，MPI就建立主/從協(xié)議，因為S7-200CPU是從站。3.Profibus協(xié)議在S7系列的CPU中，CPU222、CPU224、CPU226都可以通過增加EM277Profibus-DP擴(kuò)展模塊的方法增加DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。Profibus協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通信、。許多廠家在生產(chǎn)類型眾多的Profibus設(shè)備。這些設(shè)備包括從簡單的輸入或輸出模塊到復(fù)雜的電機(jī)控制器和PLC。協(xié)議支持的波特率為9600KB/s到12MB/s。4.用戶自定義協(xié)議（自由口通信模式）自由通信口(FreeportMode)模式是S7-200PLC一個很有特色的功能。S7-200PLC的自由口通信，即用戶可以通過用戶程序?qū)νㄐ趴谶M(jìn)行操作，自己定義通信協(xié)議（例如ASCII協(xié)議）。應(yīng)用此種通信方式，使S7-200PLC可以與任何通信協(xié)議、具有串口的智能設(shè)備和控制器（例如打印機(jī)、條形碼閱讀器、調(diào)制解調(diào)器、變頻器、上位PC機(jī)等）進(jìn)行通信，當(dāng)然也可以用于兩個CPU之間簡單的數(shù)據(jù)交換。該通信方式可以使可通信的范圍大大增大，使控制系統(tǒng)配置更加靈活、方便。當(dāng)連接的智能設(shè)備具有RS-485接口時，可以通過雙絞線進(jìn)行連接；如果連接的智能設(shè)備具有RS-232接口時，可以通過PC/PPI電纜連接起來進(jìn)行自由口通信。此時通信支持的波倍率為1.2~115.2KB/s。8.2.3網(wǎng)絡(luò)部件1.通信口S7-200CPU上的通信口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的RS-485兼容9針D型連接器。圖8-8是通信接口的物理連接口，表8-3給出了通信口插針對應(yīng)關(guān)系的分配表。2.網(wǎng)絡(luò)連接器利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個設(shè)備很容易連到網(wǎng)絡(luò)中，兩種連接器都有兩種螺絲端子，可以連接到網(wǎng)絡(luò)的輸出和輸入。兩種網(wǎng)絡(luò)連接器還有網(wǎng)絡(luò)終端匹配（電阻）選擇開關(guān)。一種連接器僅提供連接到CPU的接口，而另一種連接器則增加了一個編程接口。帶有編程接口的連接器可以把西門子編程器或操作面板增加到網(wǎng)絡(luò)中，而不用改動現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接。帶編程口的連接器把CPU來的信號傳到編程口，這個連接器對于連接從CPU取電源的設(shè)備（例如TD200或OP37）很有用。編程口連接器上的電源引針到編程口，而不用另加電源。3.PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的最大長度與傳輸?shù)牟ㄌ芈屎碗娎|類型有關(guān)。當(dāng)電纜導(dǎo)體截面積為0.22mm2或更粗，電纜電容小于60pF/m，電纜阻抗在100~120Ω之間，傳輸速率為9.6~19.2kbit/s，網(wǎng)絡(luò)的最大長度為1200m；當(dāng)傳輸速率為187.5kbit/s時，網(wǎng)絡(luò)的最大長度為1000m。4.網(wǎng)絡(luò)中繼器當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)的長度小于1200m時，為了使通信準(zhǔn)確，需要加入中繼器對信號濾波、放大和整形。加一級中繼器以后可以把網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目增加32個，傳輸距離增加1200m。每個中繼器都提供了網(wǎng)絡(luò)偏置和中端匹配。整個網(wǎng)絡(luò)中最多可以使用9個中繼器。8.2.4網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置1.通信接口的安裝和刪除2.通信參數(shù)的選擇和修改1.通信接口的安裝和刪除（1）使用STEP7-Micro/WIN32設(shè)置通信（2）進(jìn)入通信接口的安裝和刪除（Install/RemoveInterface）窗口（3）WindowsNT用戶的特殊硬件安裝信息2.通信參數(shù)的選擇和修改（1）選擇正確的接口參數(shù)（2）選擇Properties-PC/PPIcable（PPI）窗口選擇和修改通信參數(shù)（3）設(shè)定站參數(shù)（4）設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（5）設(shè)定通信口（6）用MPI或者PC卡組態(tài)多主網(wǎng)絡(luò)8.3S7-200PLC的通信指令8.3.1網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令8.3.2發(fā)送和接受指令8.3.3USS通信指令8.3.1網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）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)存儲在指定的緩沖區(qū)表（TBL）中。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀寫（NETW）通信操作指令，可以通過指令指定的通信端口（PORT）向另外的S7-200寫指令到指定的緩沖區(qū)表（TBL）中。8.3.2發(fā)送和接受指令1.發(fā)送和接受指令XMT（Transmit）/RCV（Receive）2.自由端口模式3用RCV指令接收數(shù)據(jù)4.利用字符中斷控制接收數(shù)據(jù)5.利用XMT指令發(fā)送數(shù)據(jù)1.發(fā)送和接受指令XMT（Transmit）/RCV（Receive）XMT/RCV指令格式如圖8-16所示，XMT/RCV指令用于自由端口通信模式，由通信端口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。發(fā)送指令（XMT）激活時，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)送完成時將產(chǎn)生一個中斷事件，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個數(shù)據(jù)指明了要發(fā)送的字節(jié)數(shù)。接收指令（RCV）激活時，通過指令指定的通信端口（PORT）接收信息，并存儲于接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）中，發(fā)送完成時將產(chǎn)生一個中斷事件，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個數(shù)據(jù)指明了接收的字節(jié)數(shù)。2.自由端口模式CPU的串行通信口可由用戶程序控制，這種操作方式稱為自由端口模式。當(dāng)選擇自由端口模式，用戶程序即通過發(fā)送接收中斷、發(fā)送接收指令來控制串行通信口的運(yùn)作。在自由端口模式下，通信協(xié)議完全由用戶程序來控制。對PORT0及PORT1，分別通過SMB30和SMB130來設(shè)置波特率及奇偶校驗。CPU在STOP狀態(tài)下自由端口模式被禁止，而普通的通信（例如編程器的訪問）得以重新建立。在最簡單的情況下，只用發(fā)送指令XMT就可以把信息送到打印機(jī)及顯示器。其他例子包括連接到條碼閱讀器、稱重器和焊接設(shè)備。在每種連接下，均需編制用戶程序，以支持與CPU在自由端口模式通信的設(shè)備所用的協(xié)議。只有在CPU處于RUN狀態(tài)下才能實現(xiàn)自由端口通信，在SMB30（對PROT0）或SMB130（對PORT1）的通信協(xié)議選擇位中置01，就完成了自由端口模式的使能，在自由端口模式下CPU不可與編程設(shè)備通信。注意：可以通過特殊標(biāo)志位SM0.7來控制進(jìn)入自由端口模式。SM0.7的狀態(tài)對應(yīng)模式開關(guān)的位置，模式開關(guān)在TERM位置時，SM0.7=0；模式開關(guān)在RUN位置時，SM0.7=1。若僅在模式開關(guān)處于RUN位置（SM0.7=1）時才允許自由端口模式，只要開關(guān)在其他位置，編程設(shè)備就可與CPU通信。自由端口的初始化：通過SMB30和SMB130可分別對PORT0和PORT1的自由端口通信組態(tài)，即對自由端口通信選擇波特率、奇偶校驗和數(shù)據(jù)位數(shù)。3.用RCV指令接收數(shù)據(jù)用RCV指令可接收含有一個或多個字符的緩沖區(qū)的內(nèi)容，該緩沖區(qū)最多可容納255個字符。若為接收結(jié)束事件指定某個中斷程序，則在接收到最后一個字符后會產(chǎn)生中斷。通過監(jiān)控SMB86可以不用中斷方式就能接收信息。RCV指令允許選擇（接收）信息開始或信息結(jié)束條件。4.利用字符中斷控制接收數(shù)據(jù)通信協(xié)議非常靈活，也可以用字符中斷控制接收數(shù)據(jù)。若預(yù)先為接收字符事件指定相關(guān)聯(lián)的中斷程序，則每接收到一個字符都會產(chǎn)生一次中斷，接收到的字符存在SMB2中，奇偶校驗狀態(tài)（如果使能）存在SMB3中。SMB2是自由端口接收字符緩沖器，在自由端口模式下接收的每個字符都存在SMB2中，以便用戶程序訪問。SMB3在自由端口模式下若接收到的字符奇偶校驗出錯，則SM3置1，其余各位保留。可利用SM3.0控制丟掉該出錯字符或產(chǎn)生對本信息的否定確認(rèn)。5.利用XMT指令發(fā)送數(shù)據(jù)用XMT指令發(fā)送數(shù)據(jù)：用XMT指令可將含有一個或多個字符的緩沖區(qū)的內(nèi)容發(fā)送出去。緩沖區(qū)內(nèi)最多可容納255個字節(jié)。計數(shù)MESSAGE其中：計數(shù)為對要發(fā)送的字節(jié)進(jìn)行計數(shù)（字節(jié)區(qū)）；M、E、S、S、A、G、E為信息字符。如果指定發(fā)送結(jié)束事件與某個中斷程序相關(guān)聯(lián)（ATCH指令），則在緩沖區(qū)內(nèi)最后一個字符發(fā)送后會產(chǎn)生中斷。通過監(jiān)控發(fā)送結(jié)束標(biāo)志SM4.5可以不用中斷方式而將信息發(fā)送出去（例如將信息發(fā)送給打印機(jī)）。如果把發(fā)送字符數(shù)設(shè)置為0，然后執(zhí)行XMT指令，則產(chǎn)生一個中斷（BREAK）事件，發(fā)送任何其他信息時，一樣發(fā)送BREAK。當(dāng)發(fā)送BREAK完成時，產(chǎn)生一個XMT中斷。SM4.5或SM4.6反映當(dāng)前XMT的狀態(tài)。8.3.3USS通信指令USS通信指令用于PLC與變頻器等驅(qū)動設(shè)備的通信及控制。將USS通信指令置于用戶程序中，經(jīng)編譯后自動地將一個或多個子程序和3個中斷程序添加到用戶程序中。另外用戶需要將一個V存儲器地址分配給USS全局變量表的第一個存儲單元，從這個地址開始，以后連續(xù)的400個字節(jié)的V存儲器將被USS指令使用，不能用作它用。當(dāng)使用USS指令進(jìn)行通信時，只能使用通信口0，而且0口不能用作它用，包括與編程設(shè)備的通信或自由通信。使用USS指令對變頻器進(jìn)行控制時，變頻器的參數(shù)應(yīng)做適當(dāng)?shù)脑O(shè)定。USS通信指令包括：●USS_INIT初始化指令；●USS_CTRL控制變頻器指令；●USS_RPM_W(D、R)讀無符號字類型（雙字類型、實數(shù)類型）參數(shù)指令；●USS_WPM_W(D、R)寫無符號字類型（雙字類型、實數(shù)類型）參數(shù)指令。第8章S7-200的通信與網(wǎng)絡(luò)

8.1通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識8.2S7-200PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)8.3S7-200PLC的通信指令8.1通信及網(wǎng)絡(luò)概述

8.1.1通信方式

8.1.2網(wǎng)絡(luò)概述

8.1.3

S7-200通信及網(wǎng)絡(luò)

返回本章首頁8.1.1數(shù)據(jù)通信方式

1.數(shù)據(jù)傳輸方式2.數(shù)據(jù)傳送方向3.串行通信接口4.通信介質(zhì)

1.數(shù)據(jù)傳輸方式

（1）并行通信與串行通信

（2）異步傳輸和同步傳輸（3）基帶傳輸和頻帶傳輸（1）并行通信與串行通信并行通信：并行通信時數(shù)據(jù)的各個位同時傳送或接收，可以以字或者字節(jié)為單位進(jìn)行通信。并行通信速度塊，但所用的數(shù)據(jù)線多、成本高，不宜進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。計算機(jī)或PLC各種內(nèi)部總線就是以并行方式傳送數(shù)據(jù)的。另外，PLC底版上，通過底版總線交換數(shù)據(jù)的各種模塊之間也是用并行通信方式。串行通信：串行通信時數(shù)據(jù)是按一位一位順序傳送或接收的。串行通信只需要很少幾根通信線，但傳送的速度低，因此串行通信一般適用于長距離而速度要求不高的場合。在PLC網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)絕大多數(shù)采用串行方式。（2）異步傳輸和同步傳輸異步傳輸：異步傳輸時，把被傳送的數(shù)據(jù)編碼成一串脈沖，傳送一個ASCII字符（每個字符有7位）的格式如圖8-1所示，首先發(fā)送起始位，接著是數(shù)據(jù)位、奇或偶校驗位，最后未停止位。

同步傳輸：同步傳輸時，用1~2個同步字符表示傳送過程的開始，接著使N個字符位的數(shù)據(jù)塊，字符之間不允許由間隙。發(fā)送端發(fā)送時，首先對欲發(fā)送的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，如采用曼徹斯特編碼或者差動曼徹斯特編碼，形成編碼數(shù)據(jù)后再向后發(fā)送。由于發(fā)送端發(fā)出的編碼自帶時鐘，實現(xiàn)了收、發(fā)雙雙的自同步功能。接受端經(jīng)過解碼，便可得到原始數(shù)據(jù)。（3）基帶傳輸和頻帶傳輸通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸形式基本上可以分為兩種：基帶傳輸和頻帶傳輸基帶傳輸：是按照數(shù)字信號原有的波形在信道上直接傳輸，它要求信道具有較寬的通頻帶?；鶐鬏敳恍枰{(diào)制解調(diào)器，設(shè)備花費少，適用于較小范圍的數(shù)據(jù)傳輸。

頻帶傳輸：頻帶傳輸使一種采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)的傳輸形式。在發(fā)送端采用調(diào)制手段，對數(shù)字信號進(jìn)行某種變換，將代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制“0”和“1”，變換成具有一定頻帶范圍的模擬信號，以適應(yīng)再模擬信道上傳輸；在接收端，通過解調(diào)手段進(jìn)行相反的變換，把模擬的信號復(fù)原為“0”或“1”。常用的調(diào)制方法有：頻率調(diào)制、振幅調(diào)制和相位調(diào)制。

2.數(shù)據(jù)傳送方向（1）單工通信方式單工通信就是指數(shù)據(jù)的傳送始終保持同一個方向，而不能進(jìn)行反向傳送。如圖8-2（a）所示，其中A端只能作為發(fā)射端發(fā)送數(shù)據(jù)，B端只能作為接受端接受數(shù)據(jù)。（2）半雙工通信方式半雙工通信方式就是指通信雙方都可以同時發(fā)送和接受信息，但不能同時雙向發(fā)送。半雙工通信線路簡單，有兩條通信線就可以了，這種方式得到了廣泛應(yīng)用。如圖8-2（b）所示，其中A端和B端都具有發(fā)射和接受的功能，但傳送線路只有一條，或者A端發(fā)送B端接受，或者B端發(fā)送A端接受。（3）全雙工通信方式全雙工通信方式的通信雙方都可以同時發(fā)送和接受信息，雙方的發(fā)送與接受裝置同時工作。全雙工通信的效率最高，但控制起來相對復(fù)雜一些，系統(tǒng)造價也較高。如圖8-2（c）所示，A端和B端雙方都可以一方面發(fā)送數(shù)據(jù)，一方面接受數(shù)據(jù)。3.串行通信接口（1）RS-232C串行通信接口（2）RS422/RS485串行通信接口（1）RS-232C串行通信接口

RS-232C接口是1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（ElectronicIndrstriesAssociation）所公布的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”一詞的縮寫，232是標(biāo)識號，C是修改的次數(shù)。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)定了終端設(shè)備和通信設(shè)備之間的信息交換的方式和功能，當(dāng)今幾乎所有的計算機(jī)和終端設(shè)備都配備RS232C接口。

PLC上的RS232C口由三種形式：●PLC的CPU單元內(nèi)置RS232C口，通信由CPU管理?！馪LC的CPU外設(shè)口經(jīng)通信適配器轉(zhuǎn)換而形成RS232C口?！馪LC的通信板或通信單元上，設(shè)置RS232C口。

RS232C的電氣接口是單端、雙極性電源供電電路。它有許多不足之處：數(shù)據(jù)傳輸速率低；傳輸距離短，最遠(yuǎn)為15M；容易產(chǎn)生干擾。因此，它在通信距離近、傳輸速率和環(huán)境要求不高的場合應(yīng)用較廣泛。（2）RS422/RS485串行通信接口

RS422和RS485電氣接口電路，采用的是平衡驅(qū)動差分接收電路，其收和發(fā)不共地，這樣可以大大減小共地所帶來的共模干擾。RS422和RS485的區(qū)別是前者為全雙工型（接受數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)可同時進(jìn)行），后者為半雙工型（接受數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)分時進(jìn)行）。普通微機(jī)一般不配備RS422、RS485口，但工業(yè)控制微機(jī)多有配置是。這種接口抗干擾能力比較強(qiáng)，通信速率較高，適合遠(yuǎn)距離傳輸，在工業(yè)設(shè)備的通信中應(yīng)用得較多。4.通信介質(zhì)目前普遍采用的通信介質(zhì)有：同軸電纜、雙絞線、光纖電纜，其他介質(zhì)如無線電、紅外微波等在PLC網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用很少。8.1.2網(wǎng)絡(luò)概述1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.通信協(xié)議1.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）星形結(jié)構(gòu)圖8-3a是星形結(jié)構(gòu)示意圖。這種結(jié)構(gòu)有中心接點，網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點都與中心節(jié)點相連接。通信由中心節(jié)點管理，任何兩個節(jié)點之間通信都要通過中心節(jié)點中繼轉(zhuǎn)發(fā)。這種結(jié)構(gòu)的控制方法簡單，但可靠性較低，一旦中心環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)就會癱瘓。（2）總線型結(jié)構(gòu)圖8-3b是總線型結(jié)構(gòu)示意圖。所有節(jié)點連接到一條公共通信總線上。任何節(jié)點都可以在總線上傳送數(shù)據(jù)，并且能被總線上任一節(jié)點所接收。這種結(jié)構(gòu)簡單靈活，容易加擴(kuò)新節(jié)點，甚至可用中繼器連接多個總線。節(jié)點間通過總線直接通信，速度快、延遲小。某個節(jié)點故障不會影響其他節(jié)點的工作，可靠性高。但由于所有接點共用一條總線，總線上傳送的信息容易發(fā)生沖突和碰撞，出現(xiàn)爭用總線控制權(quán)，降低傳輸速率等問題。（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)圖8-3c是環(huán)形結(jié)構(gòu)示意圖。在環(huán)上數(shù)據(jù)按事先規(guī)定好的一個方向從源節(jié)點傳送到目的節(jié)點，路徑選擇控制方式簡單。但由于從源節(jié)點到目的節(jié)點要經(jīng)過環(huán)路上各個中間節(jié)點，某個節(jié)點故障會阻礙信息通路，可靠性差。2.通信協(xié)議（1）通用協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)金字塔的各個層次中，高層次子網(wǎng)中一般采用通用協(xié)議，如PLC網(wǎng)之間的互聯(lián)及PLC網(wǎng)與其他局域網(wǎng)的互聯(lián)，這表明工業(yè)網(wǎng)絡(luò)向標(biāo)準(zhǔn)化和通用化發(fā)展的趨勢。高層子網(wǎng)傳送的是管理信息，與普通商業(yè)網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)接近，同時要解決不同種類的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardOrganization）于1978年提出了開放式系統(tǒng)互聯(lián)OSI（OpenSystemsInterconnection）的模型，它所用的通信協(xié)議一般為7層（2）公司專用協(xié)議低層子網(wǎng)和中間層子網(wǎng)一般采用公司專用協(xié)議，尤其是最底層子網(wǎng)，由于傳送的是過程數(shù)據(jù)及控制命令，這種信息較短，但實時性要求高。公司專用協(xié)議的層次一般只有物理層，數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層，而省略了通用協(xié)議所必須的其他層，信息傳遞速率快。8.2S7-200PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)8.2.1網(wǎng)絡(luò)主站與從站8.2.2S7-200PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議8.2.3網(wǎng)絡(luò)部件8.2.4網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置8.2.1網(wǎng)絡(luò)主站與從站在通信網(wǎng)絡(luò)中，上機(jī)位、編程器和各個PLC都是整個網(wǎng)點的一個成員，或者說它們在網(wǎng)絡(luò)中都是一個節(jié)點。每個節(jié)點都被分配有各自的節(jié)點地址。在網(wǎng)絡(luò)通信中，可以用節(jié)點地址去區(qū)分各個設(shè)備。但是，這些設(shè)備在整個網(wǎng)絡(luò)中所起的作用并不完全相同。有的設(shè)備如上位PC、PG編程器等設(shè)備可以讀取其他節(jié)點的數(shù)據(jù)，也可以向其他節(jié)點寫入數(shù)據(jù)，還可以對其他節(jié)點進(jìn)行初始化。這類設(shè)備掌握了通信的主動權(quán)，叫主站。還有一些設(shè)備，比如S7-200系列PLC，在有些通信中，它可以做主站使用，但是在另一些網(wǎng)絡(luò)通信中，它只能讓主站讀取數(shù)據(jù)，讓主站寫入數(shù)據(jù)，而不能讀取其他設(shè)備的數(shù)據(jù)，也無權(quán)向他設(shè)備寫入數(shù)據(jù)，這類設(shè)備在這種通信網(wǎng)絡(luò)中是被動的，被稱作從站。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不同，在一個網(wǎng)絡(luò)中主站和從站的數(shù)量也完全不相同。一般情況下，總是把PC和編程器作為主站。網(wǎng)絡(luò)中也有單主站和多主站之分，單主站就是一個主站連到多個從站夠成網(wǎng)絡(luò)；多主站就是多個主站和多個從站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)8.2.2S7-200PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議1.PPI協(xié)議2.MPI協(xié)議3.Profibus協(xié)議4.用戶自定義協(xié)議（自由口通信模式）1.PPI協(xié)議

PPI通信協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC開發(fā)的一個通信協(xié)議。主要應(yīng)用于對S7-200的編程，S7-200之間的通信以及S7-200與HMI產(chǎn)品的通信?？梢酝ㄟ^PC/PPI電纜或兩芯屏蔽雙絞線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。支持的波特率為9.6KB/s、19.2KB/s和187.5KB/s。PPI是一個主/從協(xié)議。在這個協(xié)議中，主站（其他CPU、編程器或TD200文本顯示器）向從站發(fā)送申請，從站進(jìn)行響應(yīng)。一般情況下，S7-200作為從站，自己不發(fā)送數(shù)據(jù)，也不初始化信息，當(dāng)主站發(fā)出申請或者查詢時，從站才響應(yīng)。2.MPI協(xié)議S7-200可以通過通信接口連接到MPI網(wǎng)上，如圖8-6所示，主要應(yīng)用于S7-300-400CPU與S7-200通信的網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用MPI協(xié)議組成的網(wǎng)絡(luò)，通信支持的波倍率為19.2KB/s或187.5KB/s。通過此協(xié)議，實現(xiàn)作為主站的S7-300/400CPU與S7-200的通信，在MPI網(wǎng)絡(luò)中，S7-200作為從站，從站之間不能通信，S7-300/400作為主站，當(dāng)然主站也可以是編程器或HM1產(chǎn)品。MPI可以是主/主協(xié)議，也可以是主/從協(xié)議，這取決于設(shè)備的類型。如果設(shè)備是S7-300CPU，MPI就建立主/主協(xié)議，因為所有的S7-300CPU都可以是網(wǎng)絡(luò)的主站，但如果設(shè)備是S7-200CPU，MPI就建立主/從協(xié)議，因為S7-200CPU是從站。3.Profibus協(xié)議在S7系列的CPU中，CPU222、CPU224、CPU226都可以通過增加EM277Profibus-DP擴(kuò)展模塊的方法增加DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。Profibus協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通信、。許多廠家在生產(chǎn)類型眾多的Profibus設(shè)備。這些設(shè)備包括從簡單的輸入或輸出模塊到復(fù)雜的電機(jī)控制器和PLC。協(xié)議支持的波特率為9600KB/s到12MB/s。4.用戶自定義協(xié)議（自由口通信模式）自由通信口(FreeportMode)模式是S7-200PLC一個很有特色的功能。S7-200PLC的自由口通信，即用戶可以通過用戶程序?qū)νㄐ趴谶M(jìn)行操作，自己定義通信協(xié)議（例如ASCII協(xié)議）。應(yīng)用此種通信方式，使S7-200PLC可以與任何通信協(xié)議、具有串口的智能設(shè)備和控制器（例如打印機(jī)、條形碼閱讀器、調(diào)制解調(diào)器、變頻器、上位PC機(jī)等）進(jìn)行通信，當(dāng)然也可以用于兩個CPU之間簡單的數(shù)據(jù)交換。該通信方式可以使可通信的范圍大大增大，使控制系統(tǒng)配置更加靈活、方便。當(dāng)連接的智能設(shè)備具有RS-485接口時，可以通過雙絞線進(jìn)行連接；如果連接的智能設(shè)備具有RS-232接口時，可以通過PC/PPI電纜連接起來進(jìn)行自由口通信。此時通信支持的波倍率為1.2~115.2KB/s。8.2.3網(wǎng)絡(luò)部件1.通信口S7-200CPU上的通信口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的RS-485兼容9針D型連接器。圖8-8是通信接口的物理連接口，表8-3給出了通信口插針對應(yīng)關(guān)系的分配表。2.網(wǎng)絡(luò)連接器利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個設(shè)備很容易連到網(wǎng)絡(luò)中，兩種連接器都有兩種螺絲端子，可以連接到網(wǎng)絡(luò)的輸出和輸入。兩種網(wǎng)絡(luò)連接器還有網(wǎng)絡(luò)終端匹配（電阻）選擇開關(guān)。一種連接器僅提供連接到CPU的接口，而另一種連接器則增加了一個編程接口。帶有編程接口的連接器可以把西門子編程器或操作面板增加到網(wǎng)絡(luò)中，而不用改動現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接。帶編程口的連接器把CPU來的信號傳到編程口，這個連接器對于連接從CPU取電源的設(shè)備（例如TD200或OP37）很有用。編程口連接器上的電源引針到編程口，而不用另加電源。3.PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的最大長度與傳輸?shù)牟ㄌ芈屎碗娎|類型有關(guān)。當(dāng)電纜導(dǎo)體截面積為0.22mm2或更粗，電纜電容小于60pF/m，電纜阻抗在100~120Ω之間，傳輸速率為9.6~19.2kbit/s，網(wǎng)絡(luò)的最大長度為1200m；當(dāng)傳輸速率為187.5kbit/s時，網(wǎng)絡(luò)的最大長度為1000m。4.網(wǎng)絡(luò)中繼器當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)的長度小于1200m時，為了使通信準(zhǔn)確，需要加入中繼器對信號濾波、放大和整形。加一級中繼器以后可以把網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目增加32個，傳輸距離增加1200m。每個中繼器都提供了網(wǎng)絡(luò)偏置和中端匹配。整個網(wǎng)絡(luò)中最多可以使用9個中繼器。8.2.4網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置1.通信接口的安裝和刪除2.通信參數(shù)的選擇和修改1.通信接口的安裝和刪除（1）使用STEP7-Micro/WIN32設(shè)置通信（2）進(jìn)入通信接口的安裝和刪除（Install/RemoveInterface）窗口（3）WindowsNT用戶的特殊硬件安裝信息2.通信參數(shù)的選擇和修改（1）選擇正確的接口參數(shù)（2）選擇Properties-PC/PPIcable（PPI）窗口選擇和修改通信參數(shù)（3）設(shè)定站參數(shù)（4）設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（5）設(shè)定通信口（6）用MPI或者PC卡組態(tài)多主網(wǎng)絡(luò)8.3S7-200PLC的通信指令8.3.1網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令8.3.2發(fā)送和接受指令8.3.3USS通信指令8.3.1網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）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)存儲在指定的緩沖區(qū)表（TBL）中。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀寫（NETW）通信操作指令，可以通過指令指定的通信端口（PORT）向另外的S7-200寫指令到指定的緩沖區(qū)表（TBL）中。8.3.2發(fā)送和接受指令1.發(fā)送和接受指令XMT（Transmit）/RCV（Receive）2.自由端口模式3用RCV指令接收數(shù)據(jù)4.利用字符中斷控制接收數(shù)據(jù)5.利用XMT指令發(fā)送數(shù)據(jù)1.發(fā)送和接受指令XMT（Transmit）/RCV（Receive）XMT/RCV指令格式如圖8-16所示，XMT/RCV指令用于自由端口通信模式，由通信端口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。發(fā)送指令（XMT）激活時，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)送完成時將產(chǎn)生一個中斷事件，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個數(shù)據(jù)指明了要發(fā)送的字節(jié)數(shù)。接收指令（RCV）激活時，通過指令指定的通信端口（PORT）接收信息，并存儲于接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（TBL）中，發(fā)送完成時將產(chǎn)生一個中斷事件，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的第一個數(shù)據(jù)指明了接收的字節(jié)數(shù)。2.自由端口模式CPU的串行通信口可由用戶程序控制，這種操作方式稱為自由端口模式。當(dāng)選擇自由端口模式，用戶程序即通過發(fā)送接收中斷、發(fā)送接收指令來控制串行通信口的運(yùn)作。在自由端口模式下，通信協(xié)議完全由用戶程序來控制。對PORT0及PORT1，分別通過SMB30和SMB130來設(shè)置波特率及奇偶校驗。CPU在STOP狀態(tài)下自由端口模式被禁止，而普通的通信（例如編程器的