PLC課件講義：S7-200的通信

任務(wù)一、網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)在工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC與PLC，PLC與計算機或其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送是通過網(wǎng)絡(luò)通信完成的。一．?dāng)?shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（一）數(shù)據(jù)傳送方向1．單工通信方式單工通信是指在通信線路上數(shù)據(jù)的傳送方向只能是固定方向的傳送，發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都是固定的。2．半雙工通信方式半雙工通信方式是指在一條通信線路上相互進(jìn)行通信的兩臺設(shè)備，既可以作為發(fā)送設(shè)備也可以作為接收設(shè)備，數(shù)據(jù)的傳送方向可以在兩個方向上進(jìn)行，但是同一個時刻只能是一個方向的數(shù)據(jù)傳送。3．全雙工通信方式全雙工通信有兩條傳輸線，相互進(jìn)行通信的兩臺設(shè)備可以同時進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。單工的通信方向半雙工的通信方向全雙工的通信方向（二）數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)在PLC網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳送的介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纜，如果傳送距離較遠(yuǎn)，還可以利用電話線，其他介質(zhì)如電磁波、紅外線、微波等應(yīng)用較少。1．雙絞線雙絞線是將兩根線扭絞在一起，這樣可以減少外部電磁波的干擾，如果再加上屏蔽套，則抗干擾效果更好。雙絞線的成本低，安裝簡單，RS-485多用雙絞線實現(xiàn)通信連接。2．同軸電纜同軸電纜由中心導(dǎo)體、電介質(zhì)絕緣層、外屏蔽導(dǎo)體及外絕緣層組成?？梢杂糜诨鶐魉停部梢杂糜趯拵魉?。同軸電纜的傳送速率高，傳送距離遠(yuǎn)，成本比雙絞線高。3．光纜光纜的尺寸小，重量輕，傳送速率及傳送距離比同軸電纜更好，但是成本高，安裝需要專門設(shè)備。二．工業(yè)局域網(wǎng)基礎(chǔ)1、計算機網(wǎng)絡(luò)的種類在計算機網(wǎng)絡(luò)中每個計算機或交換信息的智能數(shù)字設(shè)備稱為網(wǎng)絡(luò)的站或結(jié)點，根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)的站間距離分為：全域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，局域網(wǎng)。全域網(wǎng)：通過衛(wèi)星通信覆蓋世界的各地。廣域網(wǎng)：又稱遠(yuǎn)程網(wǎng)，站點分布從幾公里到幾千公里，一般借用公共電話網(wǎng)和電報網(wǎng)進(jìn)行通信，各種規(guī)程限制很嚴(yán)。局域網(wǎng)：地理分布有限，站間距離一般在幾十米到幾千米，數(shù)據(jù)傳送速率高，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)則。PLC網(wǎng)絡(luò)采用局域網(wǎng)進(jìn)行通信。2．工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)工業(yè)局域網(wǎng)可分為3種結(jié)構(gòu)形式：星型、環(huán)型和總線型。（a）星型結(jié)構(gòu)（b）環(huán)型結(jié)構(gòu)（c）總線結(jié)構(gòu)任務(wù)二、S7-200通信S7-200具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它可與PLC、人機界面、計算機以及打印機等智能設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)和通信。一、通信協(xié)議S7-200采用異步串行通信方式，傳送數(shù)據(jù)格式為10位或11位。使用的協(xié)議有PPI、MPI、ProfibusDP、ASI和自由口等。1、PPI協(xié)議PPI是一個主/從協(xié)議。主站可以向網(wǎng)絡(luò)的其它設(shè)備發(fā)出初始化申請，從站只能響應(yīng)主站的申請，不能對網(wǎng)絡(luò)的其它設(shè)備發(fā)出初始化申請。主站可以是其它主機（如S7-300）、計算機或TD200文本顯示器。2、MPI協(xié)議MPI允許主/主通信和主/從通信協(xié)議，組成多主站網(wǎng)絡(luò)。主站可以是計算和S7-300等，S7-200只能做MPI從站，即S7-200之間不能通過MPI網(wǎng)絡(luò)互相通信。3、ProfibusDP協(xié)議：ProfibusDP協(xié)議用于現(xiàn)場級控制系統(tǒng)與分布式I/O及其它現(xiàn)場級設(shè)備之間的高速通信。最高傳送速率可達(dá)12Mbps。S7-200可以通過EM277通信模塊連入PROFIBUS-DP網(wǎng)，主站通過EM277對S7-200進(jìn)行讀/寫數(shù)據(jù)。4、ASI協(xié)議ASI是用在控制器（主站）和傳感器/執(zhí)行器（從站）之間雙向交換信息的總線網(wǎng)絡(luò)。5、自由口通信協(xié)議用戶通過PLC指令自定義通信協(xié)議，從而與任何公開通信協(xié)議的RS-422或RS-232C接口設(shè)備進(jìn)行通訊。當(dāng)S7-200處于STOP模式時，自由口模式被禁止；處于RUN模式時，才能進(jìn)行自由口通訊。處于自由口通訊模式時，S7-200不能與編程設(shè)備通信。二、通信設(shè)置1、通信協(xié)議選擇在計算機控制面板，單擊“設(shè)置PG/PC接口”圖標(biāo)。在Add/Remove區(qū)，單擊“Select”按鈕，彈出安裝/刪除對話框。選擇PC/PPIcable，單擊“Install”按鈕，將PC/PPIcable選進(jìn)右側(cè)的安裝框中。單擊“Uninstall”按鈕，可將右側(cè)選中的網(wǎng)絡(luò)接口刪除。2、STEP7-Micro/WIN通信參數(shù)設(shè)置單擊“Properties”按鈕，彈出屬性設(shè)置對話框。

3、S7-200通信參數(shù)設(shè)置S7-200的波特率和站地址存儲在系統(tǒng)塊中，在STEP7-Micro/WIN的菜單欄中單擊“查看＼組件＼系統(tǒng)塊”，顯示如圖所示。選擇站地址2的PLC，波特率設(shè)為9.6K。任務(wù)三S7-200通信應(yīng)用實例S7-200通信比較經(jīng)濟的方式是采用PPI協(xié)議和自由口通信協(xié)議。對于S7-200之間進(jìn)行通信，PPI協(xié)議更適合。一、PPI通信實例S7-200中的特殊輔助繼電器SMB30（SMB130）用于設(shè)定通信端口0（端口1）的通信方式。其中它的低2位決定通信協(xié)議，當(dāng)SMB30（SMB130）的低2位為2#10，則該PLC為主站模式。（一）通信指令1、S7-200在PPI主站模式下可以通過網(wǎng)絡(luò)讀指令NETR和網(wǎng)絡(luò)寫指令NETW，讀寫其它PLC的數(shù)據(jù)。1．端口控制字節(jié)2．?dāng)?shù)據(jù)傳送表LADSTL功能描述NETRTBL,PORT當(dāng)允許輸入EN有效時，初始化通信操作，通過指定端口PORT（0、1）從遠(yuǎn)程設(shè)備接收數(shù)據(jù)，并形成數(shù)據(jù)表TBL。網(wǎng)絡(luò)讀指令可以從遠(yuǎn)程站點讀取最多16個字節(jié)的信息。NETWTBL,PORT當(dāng)允許輸入EN有效時，初始化通信操作，通過指定端口PORT（0、1），將數(shù)據(jù)表TBL中數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)寫指令可以向遠(yuǎn)程站點寫最多16個字節(jié)的信息。（二）包裝流水線通信實例1、控制系統(tǒng)要求一條包裝生產(chǎn)線由一臺灌裝機和兩臺打包機組成。三臺設(shè)備除了完成各自的工作外，灌裝機還負(fù)責(zé)三臺設(shè)備之間網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)：（1）實時檢測兩臺打包機的包裝數(shù)量，當(dāng)某臺打包機包裝完1000件時，灌裝機發(fā)出計數(shù)清零命令，該臺打包機重新計數(shù)。（2）當(dāng)某臺打包機檢測到錯誤信號時，灌裝機自動停止。2、程序設(shè)計（1）設(shè)計思路灌裝機由一臺CPU224控制，打包機分別由兩臺CPU222。1）灌裝機設(shè)為PPI主站模式。通過NETR讀取兩臺打包機的信息，通過NETW發(fā)出命令信息。灌裝機接收和發(fā)送緩沖區(qū)地址分配表接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)用途VB200DAE0錯誤代碼VB300DAE0錯誤代碼用于1#打包機VB2013（1#打包機站地址）VB3013（1#打包機站地址）VD202&VB100（指向1#打包機數(shù)據(jù)）VD302&VB200（指向1#打包機數(shù)據(jù)的指針）VB2063（接收數(shù)據(jù)長度=3字節(jié)）VB3061（發(fā)送數(shù)據(jù)長度=1字節(jié)）VB207存放1#打包機狀態(tài)信息數(shù)據(jù)VB307b7……b1b0VW208存放1#打包機計數(shù)器當(dāng)前值未用1：清零VB210DAE0錯誤代碼VB310DAE0錯誤代碼用于2#打包機VB2114（2#打包機站地址）VB3114（2#打包機站地址）VD212&VB100（指向2#打包機數(shù)據(jù)）VD312&VB200（指向2#打包機數(shù)據(jù)的指針）VB2163（接收數(shù)據(jù)長度=3字節(jié)）VB3161（發(fā)送數(shù)據(jù)長度=1字節(jié)）VB217存放2#打包機狀態(tài)信息數(shù)據(jù)VB317b7……b1b0VW218存放2#打包機計數(shù)器當(dāng)前值未用1：清零2）兩臺打包機設(shè)為從站，每臺打包機都將工作狀態(tài)信息、計數(shù)器當(dāng)前值和接收到的灌裝機命令存放在各自指定的數(shù)據(jù)區(qū)中。

打包機狀態(tài)信息和接受信息緩沖區(qū)地址分配表狀態(tài)信息緩沖區(qū)接收緩沖區(qū)VB100b7……b1b0VB200b7……b1b0未用1：無產(chǎn)品1：錯誤未用1：清零VB101計數(shù)器高位字節(jié)VB102計數(shù)器低位字節(jié)（2）梯形圖灌裝機與兩臺打包機通信程序如下（這里灌裝機和打包機各自的工作程序省略）。1）灌裝機對1#打包機的網(wǎng)絡(luò)通信梯形圖程序如圖所示。灌裝機對1#打包機的網(wǎng)絡(luò)通信程序二、自由口通信實例S7-200在自由口通信模式下，用戶可以自定義通信協(xié)議，通過建立中斷事件和通信指令實現(xiàn)PLC與其它設(shè)備的通信。（一）自由口通信設(shè)置1、通信協(xié)議S7-200采用異步串行通信方式，傳送數(shù)據(jù)的格式為10位：1個起始位，8個數(shù)據(jù)位和1個停止位，或者再加1個偶校驗位組成11位數(shù)據(jù)。波特率為9.6/19.2kbps。

S7-200CPU的自由口通信的數(shù)據(jù)字節(jié)格式必須含有一個起始位、一個停止位，數(shù)據(jù)位長度為7位或8位，校驗位和校驗類型（奇、偶校驗）可選。S7-200CPU的自由口通信定義方法為將自由口通信操作數(shù)傳入特殊寄存器SMB30（端口0）和SMB130（端口1）進(jìn)行端口定義，自由口通信操作數(shù)定義如表所示。自由口通信模式主要使用XMT（發(fā)送）和RCV（接收）兩條指令及相應(yīng)的特殊寄存器。XMT指令利用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指定要發(fā)送的字符，用于向指定通信口以字節(jié)為單位發(fā)送一串?dāng)?shù)據(jù)字符，一次最多發(fā)送255個字節(jié)。XMT指令的緩沖區(qū)格式RCV指令可以接收一個或多個字符，最多有255個字符，這些字符存儲在緩沖區(qū)中。RCV指令的緩沖區(qū)格式如表10-6所示。當(dāng)超界或奇偶校驗錯時，接收信息功能自動終止。必須為接收信息功能操作定義一個啟動條件（x或z）和一個結(jié)束條件（y，t或最大字符數(shù)）。協(xié)議支持使用字符中斷控制來接收數(shù)據(jù)。RCV指令的緩沖區(qū)格式2、通信指令自由口通信模式下，可用數(shù)據(jù)接收指令RCV和數(shù)據(jù)發(fā)送指令XMT進(jìn)行通信。指令格式見下表。LADSTL功能描述RCVTBL,PORT當(dāng)允許輸入EN有效時，初始化通信操作，通過端口PORT（0、1）接收遠(yuǎn)程設(shè)備數(shù)據(jù)，并存放在首地址為TBL的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。XMTTBL,PORT當(dāng)允許輸入EN有效時，初始化通信操作，通過端口PORT（0、1）將首地址為TBL的數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）發(fā)送到遠(yuǎn)程設(shè)備。（二）單字符通信實例1、控制系統(tǒng)要求CPU224接收條碼閱讀器的數(shù)據(jù)（ASCII碼），并對接收的數(shù)據(jù)作如下處理：（1）CPU224將接收的字符存儲在VB200開始的緩沖區(qū)中。（2）當(dāng)接收到回車鍵（16#A），接收的字符重新以VB200開始存儲。2、程序設(shè)計CPU224與條碼閱讀器的連接示意圖如圖所示。（1）主程序：初始化程序。

（2）子程序0：設(shè)置通信參數(shù)、緩沖區(qū)首地址和中斷連接。（3）中斷程序0：接收條碼閱讀器數(shù)據(jù)，將接收到SMB2