第八章通信PPT课件.ppt

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1、 PLC的通信技术及应用 第八章 1 工业网络结构 什么是工业网络工业网络是在一个企业范围内将信号检测 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 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的一种网络环境 2 工业网络结构 工业网络结构 3 西门子工业网络 4 第一节通信及网络基本知识 数据通信网络通信协议 5 通信 信息交换 PLC主机扩展模块PLC主机其他主机PLC主机计算机PLC主机触摸屏等 6 1 并行通信并行通信方式一般发生在可编程序控制器的

2、内部各元件之间 主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间 并行传送时 一个数据的所有位同时传送 因此 每个数据位都需要一条单独的传输线 信息有多少二进制位组成就需要多少条传输线 如下图所示 一 通信网络基础知识 并行通信 7 2 串行通信串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间 多台可编程序控制器之间的数据传送 传送时 数据的各个不同位分时使用同一条传输线 从低位开始一位接一位按顺序传送 数据有多少位就需要传送多少次 8 3 串行通信分类按时钟串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式 异步传送 允许传输线上的各个部件有各自的时钟 在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准 相邻两个字符传

3、送数据之间的停顿时间长短是不一样的 它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的 按方向串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工 半双工和全双工三种方式 分别如图中的 a b 和 c 所示 9 单工 半双工和双工 10 目前RS 232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口 RS 232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准 RS 232全双工传输 1 RS232接口 典型的RS 232信号在正负电平之间摆动 在发送数据时 发送端驱动器输出正电平在 5 15V 负电平在 5 15V电平 接收器典型的工作电平在 3 12V与 3 12V 由于发送电平与接收电平的

4、差仅为2V至3V左右 所以其共模抑制能力差 再加上双绞线上的分布电容 其传送距离最大为约15米 最高速率为20kb s RS 232是为点对点 即只用一对收 发设备 通讯而设计的 4 通信接口 11 2 RS422接口 采用4线接口 允许在相同传输线上连接多个接收节点 最多可接10个节点 即一个主设备 Master 其余为从设备 Salve 从设备之间不能通信 所以RS 422支持点对多的双向通信 全双工 RS 422的最大传输距离为4000英尺 约1219米 最大传输速率为10Mb s 其平衡双绞线的长度与传输速率成反比 在100kb s速率以下 才可能达到最大传输距离 4 通信接口 12

5、3 RS485接口 RS 485是从RS 422基础上发展而来的 所以RS 485许多电气规定与RS 422相仿 RS 485可以采用二线与四线方式 实现半双工通讯 RS 485与RS 422一样 其最大传输距离约为1219米 最大传输速率为10Mb s 4 通信接口 13 5 数据编码和差错控制 数据编码常用的数据编码NRZ 非归零码 MANCHESTER 曼彻斯特编码 差错控制纠错码和检错码常用的检错码奇偶校验循环冗余校验 14 二 数据通信 PLC采用异步串行通信方式PLC采用RS 485串行通信接口 15 三 网络 可编程控制器与计算机可直接或通过通信处理器相连构成网络 以实现信息交换

6、各可编程控制器或远程I O模块按功能各自放置在生产现场进行分散控制 再用网络连接起来 组成集中管理的分布式网络优点 分布式网络以其适应性强 扩展性好及维护简单等优势而得到广泛应用 16 四 通信协议 通用协议 高层子网 公司专用协议 中低层子网 17 1 通用协议 MAP协议 电信移动网络协议 thernet协议 18 高层子网 高层子网 传送管理信息采用通用协议来解决不同种类的网络互联PLC网PLC网PLC网局域网工业网络向标准化和通用化的方向发展 19 2 公司专用协议 PPI协议MPI协议PROFIBUS协议自由口协议 20 底层子网和中层子网 底层子网和中层子网采用公司专用协议最底层子

7、网传送过程数据及控制命令 信息较短 实时性要求高公司专用协议的层次一般只有物理层 链路层及应用层三层信息传送速率快 21 主站从站 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 SIMATIC编程器TD200文本显示器 22 PPI协议 Point to PointInterface 主站向从站发送申请 从站进行响应 从站不初始化信息 当主站发出申请或查询时 从站才对其响应 PPI协议限制网络中主站数不可超过32个 是主 从协议 用于点对点接口 单主站结构 23 PPI协议 Point to PointI

8、nterface 一个主站可以同多个从站通信一个从站可以和多个主站通信多个主站间不能通讯一个时刻介质只能被一个设备占用 多主站结构 24 PPI协议 Point to PointInterface 一般情况下200PLC作为从站 加上扩展通讯模块或者使用自由口协议时可做主站 复杂PPI网络 25 2 MPI协议 Multi PointInterface MPI协议适用于多点接口 可以是主 主协议或主 从协议S7 300CPU默认为网络主站协议操作有赖于设备类型 网络中只有S7 300CPU 则建立主 主连接设备中有S7 200CPU 则可建立主 从连接MPI协议不支持S7 200作主站运行 2

9、6 2 MPI协议 Multi PointInterface MPI协议适用于多点接口 可以是主 主协议或主 从协议S7 300CPU默认为网络主站协议操作有赖于设备类型 网络中只有S7 300CPU 则建立主 主连接设备中有S7 200CPU 则可建立主 从连接MPI协议不支持S7 200作主站运行 27 2 MPI协议 Multi PointInterface S7 115U H S5 135US5 155U H SIMATIC505S5 95U S7 400M7 400 S7 300M7 300 MPI OP PG PC 19 2或187 5Kb 28 3 PROFIBUS协议 用于分布

10、式I O设备 远程I O 的高速通信 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 29 3 PROFIBUS协议 CPU222 CPU224 CPU226都可以通过增加EM277Profibus DP扩展模块的方法增加DP网络协议 在许多厂家在生产类型众多的Profibus设备 S7 115U H S5 135US5 155U H SIMATIC505S5 95U S7 400M7 400 S7 300M7 300 主站 S5 9

11、5U ET200 OP 现场设备 驱动 主站 PG PC 主站 主站 PROFIBUS DP S7 200 S7 200DP从站模块EM277 30 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 基于令牌环 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 网络上的所以设备必须具有不同的地址 PPI协议 MPI协议 PROFIBUS协议 31 缺省地址 可通过运行STEP7 Micro WIN32来修改地址 32 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来进行通信S7 200PLC在RUN方式下通过用户程序设置为自由通信口模式当主机处于ST

12、OP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 33 4 自由口协议 Modbus协议和USS协议S7200通过自由口通讯实现Step7 microwin提供modbus和uss协议库 调制解调器 监控端软件 第三方PLC S7 200 打印机 条码阅读 34 6 Profibus TCPIP协议 用于西门子的工业以太网200PLC通过以太网模块CP243 1或者CP243 1IT接入 35 确立通信方案 传送字符数据格式通信协议 通讯参数的设置 PPI协议MPI协议PROFIBUS协议自由口协议 10bit11bit 通用协议公司专用协议 36 第二节S7系列PLC网络类

13、型及配置 通信设备 系列PLC的几种典型网络通讯参数的设置 37 一 通信设备 与S7 200PLC相关的通信设备 通信口网络连接器通信电缆 必备 38 可选设备 网络中继器调制解调器PROFIBUS DP通信模块工业以太网CP243 1通信处理器工业以太网CP243 2通信处理器 自学 39 1 通信口 S7 200CPU226有两个串行通信口 端口0 1 通信口RS 485 40 2 网络连接器 接在网络两个末端的连接器必须有终端匹配和偏置电阻将开关应放在ON位置 终端匹配偏置电阻 无 41 网络连接器 42 网络中继器 一个网段一个网段一个网段 50米电中继最多1000米50米 中继器

14、中继器 RS485电中继器 RS485光电中继器 43 3 通信电缆 Profibus网络电缆PC PPI电缆 44 1 Profibus网络电缆 用途 用于现场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 45 2 PC PPI电缆 计算机 编程器 调制解调器 46 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 电缆切换时间与电缆上的DIP开关设定的波特率选择有关 47 电缆

15、的切换时间 当电缆的发送与接收模式处于切换状态时 编制用户程序时 应考虑电缆的切换时间 PLC在接收到RS 232设备的发送请求后 用户程序必须延时一段时间后 才能发送数据 延时时间须大于或等于电缆的切换时间PLC在接收到RS 232设备的应答信息后 PLC的下一次信息的发出必须延迟 且大于或等于电缆的切换时间 延迟的时间应使PC PPI电缆有足够的时间完成发送模式与接收模式的切换 以实现数据的准确传送 48 二 系列PLC的几种典型网络 1 S7 200PLC配置的网络2 S7 200 S7 300PLC配置的网络3 PROFIBUS网络配置 49 1 S7 200PLC配置的网络 单主站单

16、从站PPI网络 多主站单从站PPI网络 复杂的PPI网络 50 单主站单从站PPI网络 主站 从站 主站 从站 51 多主站单从站PPI网络 主站 主站 从站 52 复杂的PPI网络 图9 20复杂的PPI网络 主站 主站 从站 从站 主站 由多从站多主站构成 53 复杂的PPI网络 54 2 S7 200 S7 300PLC配置的网络 使用S7 300组成的网络 主站 主站 主站 从站 从站 55 3 PROFIBUS网络配置 图9 23PROFIBUS网络 56 4 PLC接多个网络 57 三 通讯参数的设置 STEP7 Micro WIN32参数的设置S7 200参数的设置 58 1 STEP7 Micro WIN32参数的设置 步骤 运行STEP7 Micro WIN32软件单击 导引条 中的通讯图标进入 通讯设定 对话框 59 通讯设定 对话框 设置通讯参数 远程设备地址本地设备地址通信模式通信协议传送波特率传送字符数据格式缺省设置 60 更改通讯参数 双击PC PPI电缆图标出现 设置PG PC接口点击 属性 按钮 出现 PC PPI电缆属性 对话框地址 缺省设置为0 通信