LC的通信及网络.ppt

第8章 PLC的通信及网络,8.1SIEMENS工业自动化控制网络8.2S7-200串行通信网络及应用8.3通信指令及应用,8.1 SIEMENS工业自动化控制网络,8.1.1SIEMENS PLC网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议,8.1.1SIEMENS PLC网络的层次结构,自动化网络的特点：上层负责生产管理，中间层负责生产过程的监控和优化，底层负责现场的检测和控制。,S7系列PLC自动化网络金字塔4级：公司管理级、工厂过程管理级、过程监控级、过程测量与控制级；通过3层工业控制总线将4级子网连接起来：工业以太网：开放式网络，使用通用协议，用来传送生产管理信息、实现管理控制网络的一体化，通过广域网可以实现全球联网通信；工业现场总线PROFIBUS：完成现场管理。过程控制和监控的通信。开放式的现场总线，各种设备都可以通过同样的接口交换信息；底层执行级总线ASi：执行器传感器通信的国际标准，也可负责PLC主机和远程分布式I/O模块之间的通信。,8.1.2 网络通信设备,1.通信口2.网络连接器3.通信电缆4.CP通信卡5.网络中继器6.PROFIBUS-DP通信模块7.工业以太网CP243-1通信处理器8.工业以太网CP243-2通信处理器,与S7-200 PLC相关的通信设备：通信口 网络连接器 通信电缆,1.通信口,端口0、端口1 RS-485引脚与PROFIBUS对应关系表,S7-200CPU226有两个串行通信口（端口0、1）,通信口RS-485,2.网络连接器,连接器将PLC的所有信号传到接口，在不影响现有网络连接的情况下，再连接一个编程器或操作面板到网络中.,3.通信电缆,(1)PROFIBUS网络电缆(2)PC/PPI电缆(3)PPI多主站电缆,（1）Profibus网络电缆,现场Profibus总线，使用双绞线屏蔽电缆。电缆允许最大长度：取决于通信波特率和电缆类型如：波特率为9.6Kbps时，网络电缆最大长度为1200米。,（2）PC/PPI电缆,计算机/编程器/调制解调器,电缆：发送模式 接收模式,当检测到RS-232的发送线有字符时，电缆：接收模式发送模式当RS-232发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时，电缆：发送模式接收模式,（3）PPI多主站电缆,把S7200PLC连接到计算机及其他通信设备一端是RS485接口，另一端是RS232C接口或USB接口；因此有RS232C/PPI和USB/PPI两种电缆；RS232C/PPI经过设置，可以和PC/PPI电缆一样使用；USB/PPI不支持自由口通信。,4.CP通信卡,STEP7-Micro/WIN支持的CP通信卡和协议,西门子CP5611通讯卡,5.网络中继器,作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信,6.PROFIBUS-DP通信模块,EM277 PROFIBUS-DP通信模块用来将S7-200 PLC连接到PROFIBUS-DP网络；PROFIBUS-DP网络通常由一个主站和多个从站组成；,7.工业以太网CP243-1通信处理器,利用CP243-1通信处理器可将S7-200 PLC连接到工业以太网（IE）中。S7-200 PLC通过以太网与其他S7-200 交换数据。,8.工业以太网CP243-2通信处理器,CP243-2是专门为S7-200 CPU22*设计的用于与AS-i连接的连接部件。CP243-2作为AS-i的主站，最多可以连接31个AS-i从站。每个S7-200 CPU最多可以同时处理两个CP243-2，每个CP243-2的AS-i网络上最多能有124个数字量输入和124个数字量输出，因此通过CP243-2和AS-i网络可以增加S7-200 CPU处理的输入/输出数字量。,8.1.3通信协议,1.通用协议 主要是Ethernet协议，用于管理级的信息交换。2.公司专用协议,2.公司专用协议,(1)PPI协议(2)MPI协议(3)PROIBUS协议(4)自由口协议,（1）PPI协议,PPI（Point-to-Point Interface）协议用于点对点接口，它是一个主/从协议。特点：从站不能主动发送信息，主站给从站发送申请或查询时，从站才对其进行响应。S7-200 PLC可以作为PPI主站，此时可用相关的通信指令NETR、NETW来读写其它S7-200中的数据，同时它还可以作为从站来响应其它主站的申请或查询。,网络中的所有S7-200都默认为从站。S7-200通过用户程序设置为PPI主站模式，也可作为主站。主站：其他CPU主机（如S7-300）计算机 SIMATIC编程器 TD200文本显示器,（2）MPI协议,MPI（Multi-Point Interface）协议适用于多点接口，可以是主/主协议或主/从协议，协议操作有赖于设备类型。是当通信速率要求不高，通信数据量不大时可以采用的一种简单经济的通信方式。S7-300/400 CPU都默认为网络主站，如果网络中只有S7-300/400 CPU，则建立主/主连接。如果设备中有S7-200 CPU，则可建立主/从连接，S7-200 CPU是从站。MPI协议不支持S7-200作主站运行 每个S7-300CPU都集成了MPI通信协议,PROFIBUS协议用于分布式I/O设备（远程I/O）的高速通信。该协议的网络使用RS-485标准双绞线，适合多段、远距离高速通信。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。如果网络中有第二个主站，它只能很有限制地访问第一个主站的从站。,（3）PROIBUS协议,三个标准协议,三个协议可以在一个网络中同时运行，而不会相互影响。协议支持一个网络上的127个地址（从0到126）。为了使通信成功，网络上的所有设备必须具有不同的地址。,PPI协议,MPI协议,PROFIBUS协议,（4）自由口协议,通过用户程序控制PLC主机的通信端口的操作模式,用自定义的通信协议来进行通信；S7-200 PLC在RUN方式下通过用户程序设置SMB30/SMB130为自由通信口模式（238页表88）当主机处于STOP方式时，自由口通信被终止，通信口自动切换到正常的PPI协议操作,8.2S7-200串行通信网络及应用,8.2.1S7系列PLC产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数,8.2.1S7系列PLC产品组建的几种典型网络,1.仅仅使用S7-2002.使用S7-200、S7-300/400设备配置网络3.PROFIBUS网络配置,1.仅仅使用S7-200,(1)单主站单从站PPI网络(2)多主站单从站PPI网络(3)复杂的PPI网络,图8-7 单主站单从站PPI网络,主站,从站,主站,从站,人机界面,(1)单主站单从站PPI网络,(2)多主站单从站PPI网络,从站,主站,人机界面主站,(3)复杂的PPI网络,从站,从站,主站,主站,主站,2.使用S7-200、S7-300/400设备配置网络（1）,主站,主站,主站,从站,从站,S7-300、400PLC可采用MPI协议，通过指令读写S7-200的数据,2.使用S7-200、S7-300/400设备配置网络（2）,从站,从站,EM277 PROFIBUS-DP通信模块,共有6个连接，两个保留给编程器（PG）和操作面板（OP）将S7-200连接到PROFIBUS-DP网络作为从站，EM277向主站发送数据和接受主站的数据和I/O配置。EM277可以读写S7-200CPU中定义变量存储区的数据块，使用户能与主站交换各种类型的数据。,3.PROFIBUS网络配置,S7-315-2DP，S7-300plc，具有一个MPI通信口和一个PROFIBUS-DP通信口，作为主站,从站,从站,ET200,ET200是一个远程I/O站，它主要是收集现场的I/O信号，一般安装在现场；其实就是一个没有CPU的PLC，不过在特殊情况下，ET200也是可以插CPU的，它直接处理现场I/O信号，再输出信号给设备，用于实时性要求很高的情况；就是PLC的一个远程接口，用PROFIBUS总线与PLC相连。,8.2.2在编程软件中设置通信参数,1.STEP7-Micro/WIN参数的设置2.安装或删除通信接口3.S7-200通信参数的设置,1.STEP7-Micro/WIN参数的设置,进入“通信”对话框,1.STEP7-Micro/WIN参数的设置,配置STEP7-Micro/WIN通信参数,2.安装或删除通信接口,3.S7-200通信参数的设置,1)在STEP7-Micro/WIN界面上单击STEP7-Micro/WIN屏幕上左侧导引条中的“系统块”图标，或双击指令树的“通信”文件夹中的“通信端口”图标，将弹出“系统块”对话框。2)为S7-200 PLC设置站地址、网络最高站地址、波特率、间隙刷新因子等参数。3)下载系统块到S7-200 PLC。,3.S7-200通信参数的设置,8.3 通信指令及应用,8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用,8.3.1网络读、写指令及应用,1.网络读、写指令2.控制寄存器和传送数据表3.NETR/NETW指令应用举例,1.网络指令,网络读指令梯形图：语句表：NETR TBL,PORT 功能：当EN=1时，初始化通信操作，通过指定端口PORT从远程设备上读取数据并保存在数据表TBL中。,网络写指令梯形图：语句表：NETW TBL,PORT 功能：当EN=1时，初始化通信操作，通过指定端口PORT向远程设备发送数据表TBL中的数据。,NETR 指令最多可以从远程站点上读取16个字节的信息；NETW 指令最多可以向远程站点写16个字节的信息任何同一时刻，最多有8条NETR或NETW指令有效；操作数TBL是传送数据表的首地址,数据类型是字节，可以是VB/MB/*VD/*AC/*LD;PORT可以是0或1,2.控制寄存器和传送数据表,(1)控制寄存器(2)传送数据表,(1)控制寄存器,将特殊标志寄存器SMB30和SMB130的低2位设置为2#10，其他位为0，即SMB30和SMB130的值为16#2，则可将S7-200 CPU设置为PPI主站模式。,(2)传送数据表,1)数据表(TBL)格式2)状态字节,数据表格式,VB200VB201VB202VB203VB204VB205VB206VB207VB208-,缺省地址,可通过运行STEP 7-Micro/WIN32来修改地址,开始,状态字节,状态字节各位含义：,D位：操作完成位。0：未完成；1：已完成。A位；有效位，操作已被排队。0：无效；1：有效E位；错误标志位。0：无错误；1：有错误。E1、E2、E3、E4为错误码。,3.NETR/NETW指令应用举例,网络结构格式,主站,从站,1.控制要求,站3 对I0.0的通断不断计数，并存放在VB300中站2 作为主站，通过通信端口0不断读取站3中VB300的计数值 当计数值达到5时，通过通信端口0对站3清0,I0.0 VB300,主站2：接收和发送缓冲区设置,主站2的程序：,初始化程序,FILL_N 填充的是字！,控制字节SMB30,接受信息程序,发送信息程序,从站3的程序,8.3.2 自由口通信指令及应用,1.自由口通信指令2.相关寄存器及标志3.用XMT指令发送数据4.用RCV指令接收数据5.用接收字符中断接收数据6.自由口通信举例一7.自由口通信举例二,自由口通信指令,初始化通信操作：选择自由口通信协议,设置SMB30/SMB130为16#1(表9-10)数据接收缓冲区清零；设置数据接收缓冲区、数据发送缓冲区。,适用于自由口模式,PLC处于RUN方式时 才能使用自由口模式,当PLC的方式开关处于RUN位置时，SM0.7=1，可选择自由口模式当方式开关处于TERM位置时，SM0.7=0，应选择PPI协议模式 处于STOP方式时，自由口模式被禁止，通信口自动切换到PPI协议模式,1.自由口通信指令,发送指令梯形图：语句表：XMT TBL,PORT 功能：当EN=1时，在自由口通信模式下通过指定端口PORT将数据缓冲区TBL发送到远程设备。,接收指令梯形图：语句表：RCV TBL,PORT 功能：当EN=1时，在自由口通信模式下通过指定端口PORT从远程设备上读取数据存储于数据缓冲区TBL。,2.相关寄存器及标志,(1)控制寄存器(2)特殊标志位及中断(3)特殊功能存储器,(1)控制寄存器,用特殊标志寄存器中的SMB30和SMB130的各个位分别配置通信口0和通信口1，为自由通信口选择通信参数，如波特率、奇偶校验和数据位等。SMB30控制和设置通信端口0，如果S7-200 PLC上有通信端口1，则用SMB130来进行控制和设置。,(2)特殊标志位及中断,接收字符中断：中断事件号为8(端口0)和25(端口1)。发送信息完成中断：中断事件号为9(端口0)和26(端口1)。接收信息完成中断：中断事件号为23(端口0)和24(端口1)。发送结束标志位SM4.5和SM4.6：分别用来标志端口0和端口1发送空闲状态，发送空闲时置1。,(3)特殊功能存储器,执行接收指令（RCV）时用到一系列特殊功能存储器。对端口0用SMB86到SMB94；对端口1用SMB186到SMB194。（表89）注意：当选择MM=10（PPI/主站模式），PLC将成为网络的一个主站，可以执行NETR和NETW指令。在 PPI模式下忽略27位（SMB30=2)。,3.用XMT指令发送数据,用XMT指令可以方便地发送1255个字符，如果有一个中断服务程序连接到发送结束事件上，在发送完缓冲区的最后一个字符时，会产生一个发送中断(对端口0为中断事件9，对端口1为中断事件26)。可以通过检测发送完成状态位SM4.5或 SM4.6的变化，判断发送是否完成。,用RCV指令最多可接收255个字符；在接收完最后一个字符时，会产生一个接收信息完成中断事件（中断事件23/24）将接收信息完成事件与某个中断程序建立连接，当出现接收信息完成中断事件时，程序转向中断程序SMB86反映执行RCV指令的当前状态，当接收正在进行时为0，当RCV未被激活或已被终止时，不为0；使用RCV指令时，应为信息接收功能定义一个信息起始条件和结束条件（SMB87设置),4.用RCV指令接收数据,89,1)空闲线检测：il=1，sc=0，bk=0，SMW90(或SMW190)0。2)起始字符检测：il=0，sc=1，bk=0，忽略SMW90(或SMW190)。3)break检测：il=0，sc=0，bk=1，忽略SMW90(或SMW190)。4)对一个信息的响应：il=1，sc=0，bk=0，SMW90(或SMW190)=0。5)break和一个起始字符：il=0，sc=1，bk=1，忽略SMW90(或SMW190)。6)空闲和一个起始字符：il=1，sc=1，bk=0，SMW90(或SMW190)0。,RCV指令支持的几种起始条件如下：,如：空闲线检测,执行RCV指令时，启动空闲线定时器，信息接收功能会自动忽略定时时间到之前的任何字符，并按SMW90中的设定值重新启动空闲线定时器空闲线定时时间到之后接收到的第一个字符作为接收信息的第一个字符存入信息缓冲区定时时间的典型值为指定波特率下传输3个字符的时间。,1）结束字符检测：ec=1，SMB89/SMB189=结束字符。2）字符间超时定时器超时：c/m=0，tmr=1，SMW92/SMW192=字符间超时时间。3）信息定时器超时：c/m=1，tmr=1，SMW92/SMW192=信息超时时间。4）最大字符计数：当信息接收功能接收到的字符数大于SMB94(或SMB194)时，信息接收功能结束。5）校验错误：当接收字符出现奇偶校验错误时，信息接收功能自动结束。6）用户结束：用户可以通过将SM87.7(或SM187.7)设置为0来终止信息接收功能。,RCV指令支持的几种结束信息的方式如下：,5.用接收字符中断接收数据,自由口协议支持用接收字符中断控制来接收数据。端口每接收一个字符会产生一个中断：端口0产生中断事件8，端口1产生中断事件25。在执行连接到接收字符中断事件上的中断程序前，接收到的字符存储在SMB2中，奇偶校验状态(如果允许奇偶校验)存储在SMB3中，用户可以通过中断访问SMB2和SMB3来接收数据。端口0和端口1共用SMB2和SMB3。,6.自由口通信举例一,网络结构,控制要求:,站A中的程序,站甲 站乙,发送,站B中的程序,接收信息控制字节SMB87,本章介绍了网络通信的基本概念及所采用的数据传送方式，着重介绍S7-200 PLC通信功能及协议，通过举例说明S7-200 PLC通信网络的构成与实现，并结合实例讲解了通信指令的使用。通过对本章的学习，应能根据需要架构和配置S7-200 PLC通信网络，通过网络读写指令或自由口指令实现其通信。,小结:,