第七章 可编程序控制器的网络及通讯精选PPT.ppt

第七章 可编程序控制器的网络及通讯第1页，本讲稿共49页SIEMENS S7-200系列的通讯及网络系列的通讯及网络一、通讯方式的选择 为了支持网络通讯，可以用不同的组态安排S7-200 CPU。可以在有Windows95、Windows98或Windows NT操作系统的个人计算机上安装STEP 7-Micro/WIN32 软件，或在SIMATIC 编程器上安装。在下面的通讯组态中可以把计算机和编程器作为主站：单主站：单主站连到一个或多个从站。见下图 多主站：单主站连到一个或多个从站和一个或多个主站。见下图 对11-位调制解调制用户：单主站连到一个或多个从站。该主站通过11-位调制解调制连到一个作为从站的S7-200 CPU 或S7-200 CPU 作为从站的网络。对10-位调制解调制用户：单主站连到仅仅一个通过10-位调制解调制作为从站的S7-200 CPU。第2页，本讲稿共49页利用PC/PPI电缆和几个S7-200 CPU 通讯第3页，本讲稿共49页主站从站卡带有主站和从站的CP卡通讯方式第4页，本讲稿共49页二、通讯组态的选择STEP-Micro/WIN 32 支持的硬件组态S7-200 和EM-277模块的性能第5页，本讲稿共49页三、通讯的设置1、在Windows95、Windows98下设置通讯；选择菜单命令ViewCommunciations。在STEP-200的编程软件中单击通讯图标。2、在WindowsNT4.0下设置通讯；第6页，本讲稿共49页四、参数选择与修改四、参数选择与修改1、选择正确的接口参数并设置它（梯形图编程软件上设置）、选择正确的接口参数并设置它（梯形图编程软件上设置）2、设定、设定PC/PPI电缆（电缆（PPI）参数）参数 当与当与S7-200 CPU通讯时，通讯时，STEP 7-Micro/WIN32缺省设置缺省设置为多主站为多主站PPI协议。这个协议允许协议。这个协议允许STEP 7-Micro/WIN32与网络与网络中的其它主站设备（文本显示器和操作面板）共存。通过检查中的其它主站设备（文本显示器和操作面板）共存。通过检查PG/PC接口中接口中PC/PPI电缆属性对话框的电缆属性对话框的“Multiple Master Network”可以允许该工作方式。可以允许该工作方式。Windows NT 4.0不支持多主站不支持多主站选项。选项。STEP 7-Micro/WIN32也支持单主站也支持单主站PPI协议。当使用单主协议。当使用单主站协议时，站协议时，STEP 7-Micro/WIN32假设它是网络中的唯一主站，假设它是网络中的唯一主站，并且不能与其它主站共享网络。并且不能与其它主站共享网络。第7页，本讲稿共49页 当通过调制解调器或噪声严重的网络通讯时，应该采用单当通过调制解调器或噪声严重的网络通讯时，应该采用单主站协议。在主站协议。在PG/PC接口的接口的PC/PPI电缆属性对话框中，通过清电缆属性对话框中，通过清除的除的“Multiple Master Network”选项可以选择单主站方式。选项可以选择单主站方式。按照下面的步骤设置按照下面的步骤设置PPI参数：参数：在在PPI标示签的站参数区的地址框中，选择一个号。这个号标示签的站参数区的地址框中，选择一个号。这个号标明在标明在PLC 网络中网络中STEP 7-Micro/WIN32位于何处。站号位于何处。站号0是运是运行行STEP 7-Micro/WIN32的个人计算机的缺省站地址。在网络中，的个人计算机的缺省站地址。在网络中，第一个第一个PLC的缺省地址是站号的缺省地址是站号2。网络中的每个设备必须具有唯。网络中的每个设备必须具有唯一的站地址。一的站地址。在超时框中选择一个值。这个值代表使通讯处理器建立连接在超时框中选择一个值。这个值代表使通讯处理器建立连接需要花费的时间长度。缺省值应该足够长。需要花费的时间长度。缺省值应该足够长。设定设定STEP 7-Micro/WIN32在网络中进行通讯的传输速率。在网络中进行通讯的传输速率。选择最高的站地址。选择最高的站地址。单击本机连接标签，选择单击本机连接标签，选择PC/PPI所连接的通信口。所连接的通信口。第8页，本讲稿共49页3、用MPI或CP卡组态：多主网络 当使用多主接口抗战或通过处理器卡时，可以有多种组态。MPI电缆可以把卡提供的单-RS485接口连接到网络。在包含多个主站的网络中，可以选择一个站运行STEP 7-Micro/WIN32 编程软件。这些主站包括操作员面板和文本显示器。如下图在这个组态中，给出了可能的通讯：STEP 7-Micro/WIN32（0号站）可以监视2号站的状态，同时文本显示器（TD 200）（5号站和1号站）和CPU 224模块（3号站河号站）通讯。通过网络指令（NETR和NETW）两个CPU224模块可以发送信息。3号站可以从2号站（CPU222）和4号站（CPU224）读写数据。4号站可以从2号站（CPU222）和3号站（CPU224）读写数据。第9页，本讲稿共49页利用MPI或CP卡和S7-200 CPU 通讯 可以把多个主站和从站连到同一个网络，但当加入多个站可以把多个主站和从站连到同一个网络，但当加入多个站时，网络的性能会受到不利的影响。时，网络的性能会受到不利的影响。4、设置CP或MPI卡（PPI）参数 与PC/PPI参数设置相似。第10页，本讲稿共49页PC/PPI电缆PC/PPI电缆尺寸调制解调器调制解调器的选择的选择第11页，本讲稿共49页RS485与RS232的引脚调制解调器 用位表示的数据格式10位8数据位1起始位1停止位无校验调制解调器用位表示的数据格式11位8数据位1起始位1停止位1校验位（偶）第12页，本讲稿共49页五、网络概述1、网络主站；利用PC/PPI电缆和几个S7-200 CPU 主站通讯主站主站主站或从站主站或从站第13页，本讲稿共49页EM 277 PROFUBUS-DP 模块和CPU224 构成的网络 上图为多主站设备构成的网络。使用EM 277 PROFUBUS-DP 模块可以提高通讯速率和连接数量。第14页，本讲稿共49页2、网络通讯协议、网络通讯协议 S7-200 CPU 支持多样的通讯能力。根据所使用的支持多样的通讯能力。根据所使用的S7-200 CPU，网络可以支持一个或多个以下协议：，网络可以支持一个或多个以下协议：点到点（点到点（Point-to-Point）接口（）接口（PPI）多点接口（多点接口（Multi-Point）（）（MPI）PROFIBUS 以上这些是基于开放系统内连接（以上这些是基于开放系统内连接（OSI）7层通讯结构模型。层通讯结构模型。PPI 和和MPI 协议通过令牌环网实现，令牌环网遵守欧洲标准协议通过令牌环网实现，令牌环网遵守欧洲标准 EN 50170中的过程现中的过程现场总线（场总线（PEOFUBUS）。）。这些都是基于异步、基于字符的协议，带有起始位、这些都是基于异步、基于字符的协议，带有起始位、8位数据、偶校位数据、偶校验和验和1个停止位。通讯帧有特殊的起始和结束字符、源和目的站地址、帧个停止位。通讯帧有特殊的起始和结束字符、源和目的站地址、帧长度和数据完整性检查和组成。只要相互的波特率相同，三个协议可以长度和数据完整性检查和组成。只要相互的波特率相同，三个协议可以在同一个网络中同时运行，而不会相互影响。在同一个网络中同时运行，而不会相互影响。第15页，本讲稿共49页 PEOFUBUS网络使用RS-485标准双绞线。它允许在一个网络上最多连接32台设备。根据波特率不同，网络段的长度可以达到1200米。采用中继器连接网络段可以在网络上连接更多的设备，延长网络的长度。根据不同的波特率，采用中继器可以把网络延长到9600米，如下表7-7。协议定义了两类网络设备：主站和从站。主站可以对网络上另一个设备初始化申请。从站只响应来自主站的申请。从站不初始化本身的申请。第16页，本讲稿共49页 协议支持一个网络上的协议支持一个网络上的127个地址（从个地址（从0到到126），网络上），网络上最多由最多由32个主站。为了通讯，网络上所有设备必须具有不同的个主站。为了通讯，网络上所有设备必须具有不同的地址。地址。运行运行STEP 7-Micro/WIN 32 的的SIMATIC编程器和计算机编程器和计算机 的缺省的缺省 地址是地址是0；操作面板（操作面板（TD200、OP3和和OP7）的缺省缺省地址是）的缺省缺省地址是1；可编程序控制器的缺省地址是可编程序控制器的缺省地址是2。第17页，本讲稿共49页PPI协议 PPI是一个主/从协议。在这个协议中，主站给从站发送申请，从站进行响应。从站不初始化信息，但是当主站发出申请或查询时，从站才响应。网络中的所有S7-200 CPU 都作为从站。如果在协议中允许PPI主站模式，一些S7-200 CPU 在RUN 模式下可以作为主站。一旦允许PPI主站模式，就可以利用网络读（NETR）和网络写（NETW）指令读写其它CPU。当S7-200 CPU 作为PPI主站时，它还可以作为从站响应来自其它主站的申请。对于任何一个从站有多少个主站和它通讯，PPI没有限制，但是在网络中最多只能有32个主站。第18页，本讲稿共49页MPI协议协议 MPI可以是主可以是主/主协议或主主协议或主/从协议。协议如何操作有赖从协议。协议如何操作有赖于设备类型。于设备类型。设备是设备是S7-300 CPU，则建立主，则建立主/主，因为所有的主，因为所有的S7-300 CPU 都是网络主站。都是网络主站。设备是设备是S7-200 CPU，则建立主，则建立主/从，因为从，因为S7-200 CPU是是 从站。从站。MPI总是在两个相互通讯的设备之间建立连接。一个连总是在两个相互通讯的设备之间建立连接。一个连接可能是两个设备之间的非公用连接。另一个主站不能干涉接可能是两个设备之间的非公用连接。另一个主站不能干涉两个设备之间已经建立的立即饿。主站为了应用可以短时间两个设备之间已经建立的立即饿。主站为了应用可以短时间建立一个连接，或无限地保持连接断开。建立一个连接，或无限地保持连接断开。第19页，本讲稿共49页 由于设备之间S7-200的连接是非公用的，并且需要CPU中的资源，每个S7-200 CPU 只能支持一定数目的连接，每个CPU 支持四个连接，每个EM277模块支持6个连接。每个S7-200 CPU和 EM277模块保留两个连接，其中一个给SIMATIC编程器或计算机，另一个给操作面板。这些保留的连接不能由其它类型的主站使用。通过与S7-200 CPU建立一个非保留的连接，S7-300和S7-400 CPU可以和S7-200 CPU 或EM277模块进行通讯。利用XGET和XPUT指令，S7-300和S7-400 可以读写S7-200。第20页，本讲稿共49页PROFIBUS协议 PROFIBUS协议设计用于分布式I/O设备（远程I/O）的高速通讯。PROFIBUS网络通常有一个主站和几个I/O从站。主站初始化网络并核对网络上的从站设备和配置中的是否匹配。主站连续地把输出数据写到从站并从它们读取输入数据。当DP主站成功地组态一个从站时，它就拥有该从站。如果网络中有第二个主站，它只能很有限地访问第一个主站的从站。用户定义协议（自由口）自由口通讯是通过用户程序可以控制S7-200 CPU 通讯口的操作模式。利用自由口模式，可以实现用户定义的通讯协议连接多种智能设备。通过使用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV），用户程序控制通讯口的操作。通过SMB30（口0）允许自由口模式，而且只有在CPU处于RUN模式时才允许。当CPU处于STOP模式时，自由口通讯停止，通讯口转换成政策的PPI协议操作。第21页，本讲稿共49页六、网络部件1、通讯口S7-200 CPU 通讯口引脚分配 S7-200 CPU 上的通讯口是符合欧洲标准 EN 50170 中PROFIBUS 标准RS-485兼容9-针 D 型连接器第22页，本讲稿共49页2、网络连接器、网络连接器 利用西门子提供的两种网络连接器可以把多个设备很容易利用西门子提供的两种网络连接器可以把多个设备很容易地连到网络中。一个连接器仅提供连接地连到网络中。一个连接器仅提供连接CPU的接口，而另一的接口，而另一个连接器增加了一个编程接口（如下图所示）。两种连接器个连接器增加了一个编程接口（如下图所示）。两种连接器都有：都有：两组螺丝端子，可以连接网络的输入和输出。两组螺丝端子，可以连接网络的输入和输出。网络偏置和终端匹配的选择开关。网络偏置和终端匹配的选择开关。带有编程接口的连接器可以把带有编程接口的连接器可以把SIMATIC编程器或操作面编程器或操作面板增加到网络中，而不用改动项有的网络连接。板增加到网络中，而不用改动项有的网络连接。第23页，本讲稿共49页内部连接电缆的偏置和终端第24页，本讲稿共49页3、PROFIBUS 网络电缆PROFIBUS 网络电缆总的规范 PROFIBUS 网络的最大长度有赖于波特率和所有电缆的类型。表7-7列出满足上表中列出规范的电缆时网络段的最大长度。第25页，本讲稿共49页带有中继器的网络4、网络中继器西门子提高连接到PROFIBUS网络段的网络中继器，如下图。利用中继器有以下特点：利用中继器有以下特点：延长网络距离；延长网络距离；允许给网络加入设备；允许给网络加入设备；提供了一个隔离不同网络段的方法。提供了一个隔离不同网络段的方法。第26页，本讲稿共49页 在波特率是9600时，PROFIBUS允许在一个网络环上最多有32个设备，最长距离是1200米；每个中继器允许给网络增加另外32个设备，而且可以把网络再延长1200米。网络中最多可以使用9个中继器，网络总长度可增加至9600米。每个中继器为网络段提供偏置和终端匹配。七、网络性能1、影响网络性能的主要因素：、影响网络性能的主要因素：波特率；波特率；主站数；主站数；主站和从站地址选择；主站和从站地址选择；间隙刷新因子；间隙刷新因子；最高站地址。最高站地址。第27页，本讲稿共49页2、令牌传送网络的重要品质因素、令牌传送网络的重要品质因素令牌循环时间令牌循环时间例：令牌传递网络举例 第28页，本讲稿共49页用NETR和NETW指令时令派占用时间和令牌循环时间的公式第29页，本讲稿共49页SIMATIC 中断和通讯指令中断和通讯指令中断连接和中断分离指令梯梯形形图图语句表ATCH INT，EVENTDTCH EVENT第30页，本讲稿共49页中断返回指令梯梯形形图图语句表CRETI（RETI ）中断允许和中断禁止指令（ENI）（DISI）ENIDISI全局地允许所有被连接的中断事件全局地禁止处理所有中断事件第31页，本讲稿共49页按按优优先先级级排排列列的的中中断断事事件件串行通讯口或自由端口模式脉冲串输出（PTO）中断、上升沿或下降沿中断和高速计数器中断时基中断第32页，本讲稿共49页例：中断程序指令的实例第33页，本讲稿共49页通过设置定时中断去读取模拟量输入值SMB34定义了定时中断定义了定时中断0的时间间隔的时间间隔第34页，本讲稿共49页梯梯形形图图网络读和网络写指令：语语句句表表NETR TBL，PORTNETW TBL，PORT 网络读指令（NETR）初始化通讯操作，通过指令端口（PORT）从远程设备上接收数据并形成表（TBL）。网络写指令（NETW）初始化通讯操作，通过指定端口（PORT）向远程设备写表（TBL）中的数据。NETR 指令可以从远程站点上读最多16个 字节的信息，NETW指令则可以向远程站点写最多16个字节的信息。任何同一时间，只能有最多为8条NETR和NETW指令有效。第35页，本讲稿共49页NETR和NETW指令所用TABLE的定义第36页，本讲稿共49页网络读和网络写举例：本示例中，考虑一条生产线正在灌装黄油桶并将其送到四台包装机（打包机）中的一台上。打包机把8个黄油桶包装到一个纸板箱中。一个分流机控制着黄油桶流向各个打包机。4个 CPU 221模块用于控制打包机，一个 CPU 222模块安装了 TD 200 操作器接口，被用来控制分流机。下图给出了该网络配置。第37页，本讲稿共49页第38页，本讲稿共49页 下图详细地给出了访问站2数据（分别在VB200和VB300中）的接收和发送缓冲区。CPU 222用NETR指令连续地读取每个打包机的控制和状态信息，每当某个打包机包装完100箱，分流机会注意到这件事，并用NETW令发送一条信息清除状态字。程序对单个打包机打包机1需要读取控制字节、包装完的箱数和复位包装完的箱数。第39页，本讲稿共49页第40页，本讲稿共49页第41页，本讲稿共49页梯梯形形图图发送和接收指令：语语句句表表XMT TBL，PORTRCV TBL，PORT 发送指令（XMT）激活发送数据缓冲区（TBL）中的数据。数据缓冲区的第一个数据指明了要发送的字节。PORT指定了用于发送的喘口。XMT指令用于自由端口模式，由通讯端口发送数据。接收指令（RCV）激活初始化或结束接收信息的服务。通过指定端口（PORT）接收的信息存储于数据缓冲区（TBL）。数据缓冲区的第一个数据指明了接收的字节数。第42页，本讲稿共49页 在自由端口模式下，通讯协议完全由梯形图程序制。在自由端口模式下，通讯协议完全由梯形图程序制。SMB30用于端口用于端口 0）和）和 SMB31（如果（如果CPU有两个端口，则有两个端口，则用于端口用于端口1）用于选择波特率和奇偶校验。）用于选择波特率和奇偶校验。当当CPU处于处于STOP 模式，自由端口模式被禁止，重新建立模式，自由端口模式被禁止，重新建立正常的通讯。正常的通讯。只有只有CPU处于处于RUN模式时，才能进行自由出口通讯。通模式时，才能进行自由出口通讯。通过向过向SMB30（端口（端口0）或）或SMB130（端口（端口 1）的协议选择区置）的协议选择区置1，可以允许自由端口模式。处于自由端口模式时，不能与可，可以允许自由端口模式。处于自由端口模式时，不能与可编程设备通讯。编程设备通讯。第43页，本讲稿共49页SMB30 和 SMB130 分别配置通讯端口0和1，为自由端口通讯选择波特率，奇偶校验和数据位数。自由端口的控制字节描述如下表：第44页，本讲稿共49页梯梯形形图图获取口地址指令：语语句句表表GPA ADDR，PORTGET ADDRENADDRPORTENO获取口地址（GPA）指令读取 PORT指定的CPU 口 的站地址，将数值放入ADDR指定的地址中。设定口地址指令：梯梯形形图图语语句句表表SPA ADDR，PORTSET ADDRENADDRPORTENO将口的站地址（PORT）设置为ADDR指定的数值。第45页，本讲稿共49页自由口通讯模式的简单应用自由口通讯模式的简单应用 自由口模式的通讯协议可自由定义，通信所需要的信息存放在特殊存储字自由口模式的通讯协议可自由定义，通信所需要的信息存放在特殊存储字节节SMB30中，用户须作如下说明：中，用户须作如下说明：奇偶校验奇偶校验 每个字符的位数每个字符的位数 波特率波特率下例用一个仿真的打印机程序来描下例用一个仿真的打印机程序来描述数据发送，再用一个条形码阅读述数据发送，再用一个条形码阅读器程序来说明数据接收。器程序来说明数据接收。第46页，本讲稿共49页打印机程序框图第47页，本讲稿共49页条形码阅读器程序框图第48页，本讲稿共49页第49页，本讲稿共49页