数据结构电子教案课件.ppt

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1、项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系8.2 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识2.8.3西门子工业网络结构西门子工业网络结构38.4 PPI通信通信4.8. 5 PLC的通信指令反应用举例的通信指令反应用举例5.8.6通信网络设计注意事项通信网络设计注意事项68.1工业网络结构工业网络结构1.项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 工业网络是指应用于工业领域的计算机网络。具体地说，工业网络是工业网络是指应用于工业领域的计算机网络。具体地说，工业网络是在一个企业范围内在一个企业范围内 将信号检测和数据传输、处理、存储、计算、控制等设

2、将信号检测和数据传输、处理、存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现企业内部的备或系统连接在一起，以实现企业内部的 资源共享、信息管理、过程控制、资源共享、信息管理、过程控制、经营决策，并能够访问企业外部资源和提供有限的外部访问，经营决策，并能够访问企业外部资源和提供有限的外部访问， 使得企业的使得企业的生产、管理和经营能够高效率地协调运作，从而实行企业集成管理和控制生产、管理和经营能够高效率地协调运作，从而实行企业集成管理和控制的一种网的一种网 络环境。络环境。 工业网络是一种应用技术，它涉及到局域网、广域网、现场总线以及工业网络是一种应用技术，它涉及到局域网、广域网、现场总线以及网络

3、互联等技术，是计网络互联等技术，是计 算机技术、信息技术和控制技术在工业企业管理和算机技术、信息技术和控制技术在工业企业管理和控制中的有机统一。工业网络具有确定性、控制中的有机统一。工业网络具有确定性、 集成性、安全性、限制性、可集成性、安全性、限制性、可靠性和实时性的特点。靠性和实时性的特点。 按网络连接结构，一般可将企业的网络系统划分为按网络连接结构，一般可将企业的网络系统划分为 三层，它以底层控三层，它以底层控制网为基础，中间为企业内部网，通过它延伸到外部世界的互联网制网为基础，中间为企业内部网，通过它延伸到外部世界的互联网.如果按如果按网络的功能结构，一般又将工业网络系统划分为以下三层

4、网络的功能结构，一般又将工业网络系统划分为以下三层:企业资企业资 源规划源规划层层,制造执行层以及现场控制层制造执行层以及现场控制层 8.1工业网络结构工业网络结构项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系8.2 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 1 数据编码数据编码 数据分数字数据和模拟数据，它们都可以用模拟信号或数字信号来数据分数字数据和模拟数据，它们都可以用模拟信号或数字信号来发送和传递发送和传递 曼彻斯特编码曼彻斯特编码(Manchester Code)是在工业数据通信中最常用的一种基是在

5、工业数据通信中最常用的一种基带信号编码，这种编码也叫相位编码。它具有内在的时钟信息。它的特带信号编码，这种编码也叫相位编码。它具有内在的时钟信息。它的特点是在每一个码元中间都产生一个跳点是在每一个码元中间都产生一个跳 变，这个跳变沿既可以作为时钟，变，这个跳变沿既可以作为时钟，也可以代表数字信号的取值。在曼彻斯特编码中，可以用由也可以代表数字信号的取值。在曼彻斯特编码中，可以用由 低电平跳变低电平跳变至高电平代表至高电平代表1，由高电平跳变至低电平代表，由高电平跳变至低电平代表0;也可以用相反的跳变，也可以用相反的跳变，即由高即由高 电平跳变至低电平代表电平跳变至低电平代表I，由低电平跳变至高

6、电平代表，由低电平跳变至高电平代表0。曼。曼彻斯特编码的优点是不需要彻斯特编码的优点是不需要 外同步信号，不存在直流分量外同步信号，不存在直流分量;缺点是需要双缺点是需要双倍的传输带宽倍的传输带宽(即信号速率是数据速率的即信号速率是数据速率的2倍倍)。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 8.2.2数据通信方式数据通信方式(数据流动方向数据流动方向) 在通信线路上，按照传送的方向可以分为单工、半双工和全双工在通信线路上，按照传送的方向可以分为单工、半双工和全双工通信方式。通信方式。 1. 单工通信方式单工通信方式 单工通信就是指数据的传送始终保持同一个方向，而不

7、能进行反单工通信就是指数据的传送始终保持同一个方向，而不能进行反向传送，如图向传送，如图8-4(a) 示。其中示。其中A端只能作为发送端发送数据，端只能作为发送端发送数据，B端只端只能作为接收端接收数据。能作为接收端接收数据。 2. 半双工通信方式半双工通信方式 半双工通信就是指信息流可以在两个方向上传送，但同一时刻只半双工通信就是指信息流可以在两个方向上传送，但同一时刻只限于一个方向传送，限于一个方向传送， 图图8-4(b)所示。其中所示。其中A端和端和B端都具有发送和接收端都具有发送和接收的功能，但传送线路只有一条，或者的功能，但传送线路只有一条，或者t 端发送端发送B端接收，或者端接收，

8、或者B端发送端发送A端接收。端接收。项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 3.全双工通信方式全双工通信方式 全双工通信方式量两个方向上同时发送和接收，如图全双工通信方式量两个方向上同时发送和接收，如图8 - 4(e)所示。所示。A端和端和B双双方都可以一边发送数据，一边接收数据。方都可以一边发送数据，一边接收数据。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 8.2.3数据传输方式数据传输方式 数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输时的同步方式数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输时的同步方式.数据传输有串行数据传输有串

9、行 传输和并行传输。为了保证数据发送端发出的信号被接传输和并行传输。为了保证数据发送端发出的信号被接收端准确无误地接收，通信的两端必收端准确无误地接收，通信的两端必 须保证同步，在串行传输中，为了须保证同步，在串行传输中，为了实现同步可采取同步传输和异步传输。实现同步可采取同步传输和异步传输。 1. 并行传输和串行传输并行传输和串行传输 并行传输并行传输(Parallel Transmission)是将数据以成组的形式在多条并行的是将数据以成组的形式在多条并行的通道上同时传输。通道上同时传输。 串行传输串行传输(Serial Transmission)是指在数据传输时，数据流是以串行是指在数据

10、传输时，数据流是以串行方式逐位地在一条信方式逐位地在一条信 道上传输。在串行传输中，所需要的数据线大大减道上传输。在串行传输中，所需要的数据线大大减少，所需要解决的问题是判断传输字节的首字符位置等。串行传输具有少，所需要解决的问题是判断传输字节的首字符位置等。串行传输具有成本低、实现容易、控制简单、在长距离通信中可靠性高等优点，所以成本低、实现容易、控制简单、在长距离通信中可靠性高等优点，所以在工业通信系统中，一般都采用串行传输。在工业通信系统中，一般都采用串行传输。 工业通信网络中一般使用串行传输方式。工业通信网络中一般使用串行传输方式。项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学

11、院建筑工程系 2、异步传输和同步传输、异步传输和同步传输 (1)异步传输异步传输 异步传输使用的是字符同步方式。异步传输方式下的每一个字符的发异步传输使用的是字符同步方式。异步传输方式下的每一个字符的发送是独立和随机的，它以不均匀的传输速率发送，字符间距是任意的，送是独立和随机的，它以不均匀的传输速率发送，字符间距是任意的，所以这种方式被称做异步传输。所以这种方式被称做异步传输。 (2)同步传输同步传输 该方法是以数据块该方法是以数据块(帧帧)为单位进行传输的，数据块的组成可以是字为单位进行传输的，数据块的组成可以是字符块，也可以是位块。符块，也可以是位块。 很明显同步传输的效率要比异步传输高

12、。很明显同步传输的效率要比异步传输高。 在同步传输中，发送端和接收端的时钟必须同步。实现同步的方在同步传输中，发送端和接收端的时钟必须同步。实现同步的方法有外同步法和自同步法。法有外同步法和自同步法。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 8.2.4差错控制差错控制 数据在通信线路上传输时，由于各种各样的干扰和噪声的影响，往数据在通信线路上传输时，由于各种各样的干扰和噪声的影响，往往会使接收端不能收到正确的数据，这就产生了差错，即误码。产生误往会使接收端不能收到正确的数据，这就产生了差错，即误码。产生误码是不可避免的，但要尽量减小误码带来的影码是不可避免的，但要尽

13、量减小误码带来的影 响。为了提高通信质量，响。为了提高通信质量，就必须检测差错并纠正差错，把差错控制在能允许的尽可能小的范围就必须检测差错并纠正差错，把差错控制在能允许的尽可能小的范围 内，内，这就是通信过程中的差错控制。这就是通信过程中的差错控制。 提高通信质量，可以采取两种方法提高通信质量，可以采取两种方法;首先可以提高通信线路的质量，首先可以提高通信线路的质量，但使用高质量的但使用高质量的 电缆只是降低了内部噪声，而对外部的干扰无能为力，电缆只是降低了内部噪声，而对外部的干扰无能为力，并且明显地增加了硬件成本并且明显地增加了硬件成本;另外一种另外一种 最可行的方法是进行差错控制。最可行的

14、方法是进行差错控制。 进行差错控制的具体方法有两种策略进行差错控制的具体方法有两种策略:一是纠错码方案，这种方案是一是纠错码方案，这种方案是让传输的报文带上足让传输的报文带上足 够的冗余信息，在接收端不仅能检测错误，而且还够的冗余信息，在接收端不仅能检测错误，而且还能自动纠正错误能自动纠正错误;二是检错码方案，这种方案二是检错码方案，这种方案 是让报文分组时包含足以是让报文分组时包含足以使接收端发现错误的冗余信息，但不能确定哪一位是错误的，而且自使接收端发现错误的冗余信息，但不能确定哪一位是错误的，而且自 己己也不能纠正传输错误。纠错码方法虽然有优越之处，但实现复杂、造价也不能纠正传输错误。纠

15、错码方法虽然有优越之处，但实现复杂、造价高高;另外它使用的冗余位多，所以编码效率低，一般情况下不会采用。检另外它使用的冗余位多，所以编码效率低，一般情况下不会采用。检错码方法虽然需要重传机制达到纠锚，但原理简单，代价小，容易实现，错码方法虽然需要重传机制达到纠锚，但原理简单，代价小，容易实现，并且编码与解码的速度快，所以得到了广泛的使用。并且编码与解码的速度快，所以得到了广泛的使用。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 几种常用的检错码几种常用的检错码: 1.奇偶检错码奇偶检错码 奇偶检验奇偶检验(Parity Check)是最为简单的一种检错码，它的编码规则是

16、是最为简单的一种检错码，它的编码规则是:首首先将要传递的信息分组，各组信息后面附加一位校验位，校验位的取值使得先将要传递的信息分组，各组信息后面附加一位校验位，校验位的取值使得整个码字整个码字(包含校验位包含校验位)中中I的个数为奇数或偶数。如果所形成的码字中的个数为奇数或偶数。如果所形成的码字中1的个数为奇数，则称做奇校验的个数为奇数，则称做奇校验;如果所形成的码字中如果所形成的码字中I的个数为偶数，则称的个数为偶数，则称做偶校验。奇偶检验有可能会漏掉大量的错误，但用起来简单。另外奇偶检做偶校验。奇偶检验有可能会漏掉大量的错误，但用起来简单。另外奇偶检验码在每一个信息字符后都要加一位校验位，

17、所以在传输大量数据时，则会验码在每一个信息字符后都要加一位校验位，所以在传输大量数据时，则会增加大量增加大量 的额外开销。这种方法一般用于简单的，并且对通信错误的要求的额外开销。这种方法一般用于简单的，并且对通信错误的要求不十分严格的场合。不十分严格的场合。 2.循环冗余校验循环冗余校验 循环冗余校验循环冗余校验(CRC， Cyclic Redundancy Check)是一种检错率高，并是一种检错率高，并且占用通信资源少的检测方法。循环冗余校验的思想是且占用通信资源少的检测方法。循环冗余校验的思想是:在发送端对传输序在发送端对传输序列进行一次除法操作，将进行除法操作的余数附加在传输信息的后边

18、。在接列进行一次除法操作，将进行除法操作的余数附加在传输信息的后边。在接收端，也进行同样的除法过程，如果接收端的除法结果不收端，也进行同样的除法过程，如果接收端的除法结果不 是零，则表明数是零，则表明数据传输出现了错误，这种方法能检测出大约据传输出现了错误，这种方法能检测出大约99.95%的错误。的错误。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 8.2.5 传送介质传送介质 目前普遍使用的传送介质有目前普遍使用的传送介质有:同轴电缆、双绞线、光缆同轴电缆、双绞线、光缆;其他介质其他介质如无线电、红外线、微波等在如无线电、红外线、微波等在PLC网络中应用很少。其中双绞

19、线网络中应用很少。其中双绞线(带带屏蔽屏蔽)成本低、安装简单成本低、安装简单;光缆尺寸小、质量轻、传输距离远，但成本光缆尺寸小、质量轻、传输距离远，但成本高、安装维修需专用仪器高、安装维修需专用仪器.项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 8.2.6 主要拓扑结构主要拓扑结构 网络中的拓扑形式就是指网络中的通信线路和节点间的几何排列网络中的拓扑形式就是指网络中的通信线路和节点间的几何排列方式，即节点的互联形式，它用来表示网络的整体结构和外貌，同时方式，即节点的互联形式，它用来表示网络的整体结构和外貌，同时也反映了各个节点间的结构关系。常见的网络拓扑形式有总线型、环也

20、反映了各个节点间的结构关系。常见的网络拓扑形式有总线型、环形、星形和树形等，形、星形和树形等， 在底层在底层S7 - 200 PLC的网络中，一般使用总线型拓扑形式。它通过的网络中，一般使用总线型拓扑形式。它通过一条总线电缆作为传输介质，各节点通过接口接人总线，它是工业通一条总线电缆作为传输介质，各节点通过接口接人总线，它是工业通信网络中最常用的一种拓扑形式。其特点是信网络中最常用的一种拓扑形式。其特点是:通信可以是点对点方式，通信可以是点对点方式，也可以是广播方式，这也可以是广播方式，这 两种方式也是工业控制网络中常用的通信方式两种方式也是工业控制网络中常用的通信方式;接入容易，扩展方便接入

21、容易，扩展方便;节省电缆节省电缆;网络中某个节网络中某个节 点发生故障时，对整个系点发生故障时，对整个系统的影响较小，所以可靠性较高。统的影响较小，所以可靠性较高。 当信号在总线上传输时，随着距离的增加，信号会逐渐减弱。另当信号在总线上传输时，随着距离的增加，信号会逐渐减弱。另外当把一个节点连接到总线上时，由此所产生的分支电路还会引起信外当把一个节点连接到总线上时，由此所产生的分支电路还会引起信号的反射，从而对信号产生造成较大影响。所以，号的反射，从而对信号产生造成较大影响。所以， 在一定长度的总线在一定长度的总线上，所连接的从站设备的数量、分支电路的多少和长度都要进行限制。上，所连接的从站设

22、备的数量、分支电路的多少和长度都要进行限制。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 8.2. 7串行通信接口串行通信接口 工业网络中，在设备或网络之间大多采用串行通信方式传送数据，常用工业网络中，在设备或网络之间大多采用串行通信方式传送数据，常用的几种串行通信接口都是美国电子工业协会的几种串行通信接口都是美国电子工业协会(EIA， Electronic Industries Association)公布的。它们有公布的。它们有EIA- 232、 EIA - 485、EIA - 422等，它们的前身等，它们的前身是以字头是以字头RS(Recommended Stan

23、dard) (即推荐标准即推荐标准)开开 始的，虽然经过修改，始的，虽然经过修改，但差别不大，所以现在的串行通信接口标准在大多数情况下仍然使用但差别不大，所以现在的串行通信接口标准在大多数情况下仍然使用R - 232、RS - 485和和RS - 422等。等。 1. RS - 232 RS - 232接口既是一种协议标准，又是一种电气标准。它规定了终端和通接口既是一种协议标准，又是一种电气标准。它规定了终端和通信设备之间信息交换的方式和功能。信设备之间信息交换的方式和功能。RS - 232接口是工控计算机普遍配备的接接口是工控计算机普遍配备的接口，使用简单、方便。它采用按位串行的方式，单端发

24、送、单端接收，所以口，使用简单、方便。它采用按位串行的方式，单端发送、单端接收，所以数据传送速率低，抗干扰能力差，传送波特率为数据传送速率低，抗干扰能力差，传送波特率为 300、600、1 200、4 800、9 600、19 200 bit/s等。在通信距离近、传送速率和环境要求不高的场合应用较等。在通信距离近、传送速率和环境要求不高的场合应用较广泛。广泛。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 RS - 485是一种最常用的串行通信协议。它使用双绞线作为传输介质，是一种最常用的串行通信协议。它使用双绞线作为传输介质，具有设备简单、戚具有设备简单、戚 本低等特点

25、。本低等特点。RS - 485接口采用二线差分平衡传输，接口采用二线差分平衡传输，其一根导线上的电压值其一根导线上的电压值 是另一根上的电压值取反，接收端的输入电压为是另一根上的电压值取反，接收端的输入电压为这二根导线电压值的差值。差分电路的最大优点是可以抑制噪声。因为这二根导线电压值的差值。差分电路的最大优点是可以抑制噪声。因为噪声一般会出现在两根导线上，噪声一般会出现在两根导线上，RS - 485的一根导线上的噪声电压会被另的一根导线上的噪声电压会被另一根导线上出现的噪声电压抵消，因而可以极大地削弱噪声对信号的影一根导线上出现的噪声电压抵消，因而可以极大地削弱噪声对信号的影响。差分电路另一

26、个优点是不受节点间接地电平差异的影响响。差分电路另一个优点是不受节点间接地电平差异的影响;在非差分在非差分(即即单端单端)电路中，多个信号共用一根接地线，长距离传输时，不同节点接地电路中，多个信号共用一根接地线，长距离传输时，不同节点接地线的电平差异可能相差数伏，有时甚至会引起信号的误读，但差分电路线的电平差异可能相差数伏，有时甚至会引起信号的误读，但差分电路则完全不会受到接地电平差异的影响。由于采用差动接收和平衡发送的则完全不会受到接地电平差异的影响。由于采用差动接收和平衡发送的方式传送数据，方式传送数据，RS - 485接口的传输有较高的通信速率接口的传输有较高的通信速率(波特率可达波特率

27、可达10 Mbit/s上上)和较强的抑制共模干扰能力。这种接口适合远距离传输，是工和较强的抑制共模干扰能力。这种接口适合远距离传输，是工业设备的通信中应用最多的一种接口。业设备的通信中应用最多的一种接口。 2. RS - 485项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 RS- 422接口传输线采用差动接收和差动发送的方式传送数据，接口传输线采用差动接收和差动发送的方式传送数据，也有较高的通信速率也有较高的通信速率(波特率可达波特率可达10 Mbit/s以上以上)和较强的抗干扰能和较强的抗干扰能力，适合远距离传输，工厂应用较多。力，适合远距离传输，工厂应用较多。 RS

28、- 422与与RS - 485的区别在于的区别在于RS - 485采用的是半双工传送方采用的是半双工传送方式，式，RS - 422采用的是全双工传送方式采用的是全双工传送方式;RS - 422用两对差分信号线，用两对差分信号线，RS - 485只用一对差分信号线。只用一对差分信号线。 3. RS -422项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，称作通通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，称作通信协议。在可编程序控制器网络中配置的通信协议分为两大类信协议。在可编程序控制器网络中配置的通信协议分为两大类:一一类是通用

29、协议，一类是公司专用协议。类是通用协议，一类是公司专用协议。 在工业通信网络的各个层次中，高层管理网络中一般采用通用在工业通信网络的各个层次中，高层管理网络中一般采用通用协议，如协议，如PLC网之间的互联及网之间的互联及PLC网与其他局域网的互联，这表明网与其他局域网的互联，这表明工业网络向标准化和通用化发展的趋势。高层子网传送的是管理信工业网络向标准化和通用化发展的趋势。高层子网传送的是管理信息，与普通商业网络性质接近，同时要解决不同种类的网络互联。息，与普通商业网络性质接近，同时要解决不同种类的网络互联。常用的通用协议一般是基于以太网的常用的通用协议一般是基于以太网的TCP/IP。现在。现

30、在开放开放已成为了已成为了一种趋势，所以控制层和底层的多数网络也采用开放的通用协议，一种趋势，所以控制层和底层的多数网络也采用开放的通用协议，如如PROFIBUS、AS-i、Modbus等。有些协议是公司专用的，特别等。有些协议是公司专用的，特别 是是在独立的小型网络中，如在独立的小型网络中，如SIEMENS公司专为公司专为S7 - 200 PLC开发的开发的PPI协议，以及在协议，以及在SIE-MENS产品之间通信使用的产品之间通信使用的MPI协议等，它们只协议等，它们只能在能在SIEMENS公司的特定产品中间使用。公司的特定产品中间使用。 8.2.8通信协议通信协议项目八 PLC的通信与自

31、动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 车间级是指针对制造业自动化和过程自动化的控制级。中使用车间级是指针对制造业自动化和过程自动化的控制级。中使用PROFIBUS现场总线，完成整个工业自动化中最关键的控制任务现场总线，完成整个工业自动化中最关键的控制任务。 管理层使用工业以太网管理层使用工业以太网(Ethernet)通用协议或最新的通用协议或最新的PROFINET，负责传送生产管理信息，进行生产调度，完成对工业自动化设备信息负责传送生产管理信息，进行生产调度，完成对工业自动化设备信息和各种生产信息的处理和管理，提高生产和管和各种生产信息的处理和管理，提高生产和管 理效能。理效能。 在在P

32、ROFIBUS网络中，网络中，S7 - 200 PLC作为从站使用作为从站使用;在在AS-i网络网络中，中，S7 - 200 PLC作为作为 主站使用主站使用;在单独的小型独立网络中，当在单独的小型独立网络中，当S7 - 200 PLC需要从另外的需要从另外的S7 - 200 PLC中读取信息时，它也可以定义中读取信息时，它也可以定义为主站为主站(点对点通信点对点通信)8.3 西门子工业网络结构西门子工业网络结构项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 （1） 通信协议通信协议 S7 - 200 PLC拥有出色的通信能力，支持多种通信协议、兼容多种拥有出色的通信能力，

33、支持多种通信协议、兼容多种硬件，适应多种应用场硬件，适应多种应用场 合。用户使用时可根据实际需要选择合适的通合。用户使用时可根据实际需要选择合适的通信方式，可以事半功倍，做到既节省硬件投资信方式，可以事半功倍，做到既节省硬件投资 软件编程又易于实现软件编程又易于实现PPI协议协议:点到点的通信协议，是点到点的通信协议，是S7 - 200 PLC的专用通信协议。的专用通信协议。 MPI协议协议:多点通信协议，是多点通信协议，是SIEMENS公司产品之间进行通信的一种协公司产品之间进行通信的一种协议。议。PROFIBUS协议协议:是一种现场总线国际标准，即是一种现场总线国际标准，即IEC61158

34、 - 3，属于工厂，属于工厂控制层的一种现场总统通信协议。控制层的一种现场总统通信协议。 工业以太网协议工业以太网协议:基于基于IEEE802.3和和TCP/IP的通信协议，的通信协议，SIEMENS工业工业以太网协议的应用层采用自己的以太网协议的应用层采用自己的S7协议。协议。S7 - 200 PLC支持的通信协议支持的通信协议项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 AS- Interface协议协议:是一种关于是一种关于低压开关装置和控制装置用控低压开关装置和控制装置用控制电路装置制电路装置l和开关元和开关元 件件现场总线的国际标准，即现场总线的国际标准，即IE

35、C62026 - 2，属于底层传感器和执行器级的现场总线通信协议。属于底层传感器和执行器级的现场总线通信协议。 USS:是运动控制中的驱动装置之间使用的通是运动控制中的驱动装置之间使用的通f言协议。言协议。 自由口自由口:是是S7 - 200 PLC独特的一种通信方式。独特的一种通信方式。 在波特率一致、各站地址不同的情况下，在波特率一致、各站地址不同的情况下，PPI、MPI和和PROFIBUS可可以同时在一个网络上运行，并且互不干扰。这就是说，如果一个网以同时在一个网络上运行，并且互不干扰。这就是说，如果一个网络上有络上有S7 - 200和和S7 - 300的的PLC，它们之间可，它们之间可

36、 以通过以通过MPI或或PROFIBUS通信，而同时在同一个网络上的通信，而同时在同一个网络上的TP170 micro触摸屏可以触摸屏可以与一个与一个 S7-200 PLC通过通过PPI进行通信。进行通信。 MODBUS RTU:是一种开放的通信协议。是一种开放的通信协议。项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 (3)单主站网络和多主站网络单主站网络和多主站网络 单主站网络单主站网络:只有一个主站，其他通信设备都处于从站通信模式的只有一个主站，其他通信设备都处于从站通信模式的网络就是单主站网络。网络就是单主站网络。 例如例如: 一个一个S7-200 PLC和和Mic

37、ro/WIN(编程计算机编程计算机)的通信的通信 一个一个S7-200 PLC和一个和一个HMI(如如TD200)的通信的通信; 多个多个S7 - 200 PLC联网联网(但它们都处于但它们都处于PPI从站模式从站模式)Micro/WIN 的通信的通信; 多个多个S7 - 200 PLC联网，网络上只有一个联网，网络上只有一个HMI(如如TP170B等等) ; 一个一个S7 - 200 PLC使用使用USS协议与一个或多个西门子驱动装置通信协议与一个或多个西门子驱动装置通信; 一个一个Modbus RTU主站与从站的通信。主站与从站的通信。 多主站网络多主站网络:如果一个通信网络中有多个通信主

38、站称做多主站网络如果一个通信网络中有多个通信主站称做多主站网络 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系(4)服务器和客户端服务器和客户端 在工业通信网络中，服务器在工业通信网络中，服务器(Server)与客户端与客户端(Client)的关系有的关系有些像从站与主站的关系些像从站与主站的关系e 服务器提供智能设备的相关数据，客户端服务器提供智能设备的相关数据，客户端则作为数据使用方从服务器请求服务，即服务器总是等待客户端则作为数据使用方从服务器请求服务，即服务器总是等待客户端发起数据访问。在发起数据访问。在OPC( OLE for Process Contra!)技术

39、在工业控制技术在工业控制l领域得到广泛应用的今天，这个概念在解决不同的通信协议设备领域得到广泛应用的今天，这个概念在解决不同的通信协议设备或软件之间的通信中经常使用。或软件之间的通信中经常使用。 西门子最新推出的西门子最新推出的PC Access软件是专用于软件是专用于S7 - 200 PLC的的OPC Server(服务器服务器)软件，软件， 它向它向OPC客户端提供数据信息，可以与任何客户端提供数据信息，可以与任何标准的标准的OPC Client(客户端客户端)通信。在某些情况通信。在某些情况 下，下，PC Access也作为也作为客户端使用。客户端使用。 项目八 PLC的通信与自动化通信

40、网络广西机电职业技术学院建筑工程系 (5)编程通信和数据通信编程通信和数据通信 数据通信数据通信S7-200 PLC之间，或与其他通信对象之间，进行数据之间，或与其他通信对象之间，进行数据读读/写、交换。数据可以写、交换。数据可以 是二进制位的状态、数值数据或者字符串等。是二进制位的状态、数值数据或者字符串等。 一般来说，一般来说，S7 - 200 PLC的通信分两大类的通信分两大类: 编程通信使用编程软件编程通信使用编程软件STEP 7 - Micro/WIN，通过各种网络，最终对，通过各种网络，最终对S7一一200的的CPU 进行各种编程操作，如上传、下载程序，监视数据变量，进行各种编程操

41、作，如上传、下载程序，监视数据变量，进行诊断等进行诊断等; 一些通信方式既支持编程通信，又支持数据通信一些通信方式既支持编程通信，又支持数据通信;但能进行数但能进行数据通信的，不一定支持编程据通信的，不一定支持编程 通信方式。通信方式。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 S7 - 200 PLC系统支持多种编程通信方式。安装在系统支持多种编程通信方式。安装在PC机中的编机中的编程软件程软件STEP 7 - Mi- era/WIN可以通过如下几种常见方式与可以通过如下几种常见方式与S7 - 200 CPU通信通信。 (1)通过通过PC/PPI电缆，与单个或者网络

42、中的电缆，与单个或者网络中的CPU通信口通信口(或或EM277通信口通信口)通信。通信。 (2)通过通过CP(通信处理器通信处理器)卡，与单个或者网络中的卡，与单个或者网络中的CPU通信口通信口(或或EM277通信口通信口)通信。通信。2. 编程通信编程通信项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 (3)通过本地计算机上安装的通过本地计算机上安装的Modem(调制解调器调制解调器) ，经过公用或者内，经过公用或者内部电话网，与安装部电话网，与安装 了了EM 241模块的模块的CPU通信。通信。 (4)通过本地计算机上的以太网卡，经过以太网与安装了通过本地计算机上的以太

43、网卡，经过以太网与安装了CP243 -1以以太网模块的太网模块的CPU 通信。通信。 (5)通过通过PC Adapter USB (S7 - 300/400 USB口串行编程电缆口串行编程电缆)与与CPU通信口通信口(EM 277通信口通信口)通信。通信。 Micro/WIN默认的编程通信方式是使用默认的编程通信方式是使用PC/PPI电缆连接电缆连接PC和和PLC进行进行通信，这也是通信，这也是 最常用的编程通信方式。最常用的编程通信方式。 2. 编程通信编程通信项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 (1) S7 - 200 PLC之间通信之间通信 最常用和最好的

44、方式是通过最常用和最好的方式是通过PPI实现，也有通过实现，也有通过Modem和工业以太和工业以太网实现网实现(远程通信时远程通信时 使用使用)的。的。 (2) S7 - 200 PLC与与S7一一300/400 PLC之间的通信之间的通信 最常用和最好的方式是通过最常用和最好的方式是通过PROFIBUS实现，或者通过工业以太实现，或者通过工业以太网实现，其他的方式不网实现，其他的方式不 常用。常用。 (3) S7 - 200 PLC与西门子变频器间的通信与西门子变频器间的通信 通过通过USS协议和协议和Micro/WIN中提供的中提供的USS库指令实现。库指令实现。 (4) S7 - 200

45、 PLC与其他上位机软件间的通信与其他上位机软件间的通信 最佳的方法是通过最佳的方法是通过OPC实现，也可以通过实现，也可以通过PROFIBUS或或MODBUS RTU实现。实现。 3. 数据通信方式数据通信方式项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 (6) S7 - 200 PLC与第三方与第三方HMI之间的通信之间的通信 可以采取可以采取S7 - 200 PLC支持的协议实现。这取决于第三方支持的协议实现。这取决于第三方HMI制造商编制的驱动程序。制造商编制的驱动程序。 (7) S7 - 200 PLC与第三方变频器之间的通信与第三方变频器之间的通信 可以采取可

46、以采取S7 - 200 PLC支持的协议实现。这取决于第三方支持的协议实现。这取决于第三方HMI制造商编制的驱动程序。制造商编制的驱动程序。 (8) S7 - 200 PLC与其他串行通信设备之间的通信与其他串行通信设备之间的通信 大部分情况下可通过自由口方式实现。如果对方是大部分情况下可通过自由口方式实现。如果对方是RS - 485接口，接口，可以直接连接可以直接连接;如果如果 是是RS - 232接口，则可能需要转换。接口，则可能需要转换。 项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 要想实现可靠的通信，必须使用合适的网络部件，并且使用要想实现可靠的通信，必须使用合

47、适的网络部件，并且使用正确的方法进行网络连接。常用的网络部件有网络连接器、电缆、正确的方法进行网络连接。常用的网络部件有网络连接器、电缆、中继器和连接工具等。下面先介绍中继器和连接工具等。下面先介绍S7 - 200 PLC的通信口及其规范，的通信口及其规范，然后再介绍网络部件。然后再介绍网络部件。 1. 通信口通信口 S7 - 200 CPU上的通信口是符合国际标准上的通信口是符合国际标准IEC61158一一3和欧洲标准和欧洲标准EN50170中中PRO FIBUS标准的标准的RS - 485兼容兼容9针针D型连接器。型连接器。 在在S7 - 200系统中，系统中，CPU上的通信口上的通信口(

48、编程口编程口) ，以及，以及PROFIBUS - DP扩展模块扩展模块EM277 上的通信端口都是符合上的通信端口都是符合RS - 485电气标准的。但电气标准的。但它们也有所不同它们也有所不同:8.3.3 S7-200 PLC的通信接口及网络部件的通信接口及网络部件项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系 (1) S7 - 200 CPU上的通信口是非隔离型的，最高通信速率上的通信口是非隔离型的，最高通信速率187.5 kbit/s。 (1) PPl(包括编程通信，包括编程通信，S7 - 200 CPU之间、之间、S7 - 200 CPU与与HMI之间的通信等之间的

49、通信等)。 (2) EM277上的通信口是隔离的，最高通信速率上的通信口是隔离的，最高通信速率12 Mbit/s，并且速率自，并且速率自适应。适应。以下三种协议都可以在以下三种协议都可以在RS - 485的硬件基础上实现通信。的硬件基础上实现通信。 (2) MPl(S7 - 200 CPU与与S7 - 300/400 CPU、S7 - 200 CPU与与HMI、EM277与与HMI之间的通信等之间的通信等)。 (3) PROFIBUS - DP(E肌肌1277与其他与其他PROFIBUS - DP主站之间的通信主站之间的通信)。项目八 PLC的通信与自动化通信网络广西机电职业技术学院建筑工程系

50、 型号不同的型号不同的S7 - 200 CPU本身具有本身具有12个个RS - 485通信口。通信口。CPU221、CPU222、CPU224有一个通信口有一个通信口;CPU224 XP、CPU226有两个通信口。通信口的参数在编程软件有两个通信口。通信口的参数在编程软件Mi cra/WIN的的系统块系统块中查看、设置，新的设置在系统块下载到中查看、设置，新的设置在系统块下载到CPU中后起作用。中后起作用。S7 - 20 CPU上的通信口各自独立，每个通信口都有自己的网络地址、上的通信口各自独立，每个通信口都有自己的网络地址、通信速率等参数设置。两个通通信速率等参数设置。两个通 信口没有什么特