PLC通信基础学习PLC通信课件

《PLC通信基础学习PLC通信课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC通信基础学习PLC通信课件（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、6.1 S7-300/400的通信方式与接口 6.2 通信标准 6.3 S7-300/400的通信功能 6.4 MPI网络与全局数据通信 6.5 PROFIBUS网络的数据通信 6.6 PROFIBUS通信的应用,6.1 S7-300/400的通信方式与接口 1 通信方式 并行通信与串行通信 并行通信是以字（16位）或字节（8位）为单位的数据传输方式。 串行通信是以二进制的位（Bit 即1位） 为单位的数据传输方式。 在控制中计算机之间一般采用串行通信方式。 同步通信与异步通信 串行通信可分为同步通信和异步通信。 异步通信的格式： 同步通信的格式： 同步通信以字节为单位，每次传送12个同步字符

2、，多个数据字节和校验字符。用同步字符通知接收方开始接收。, 单工与双工通信 单工通信：只能沿单一方向传送数据。 双工通信：可以沿两个方向传送数据。 双工方式又可以分为全双工和半双工方式。 传输速率（波特率）30038400 Bit /S,2 串行通信接口 RS-232C 广泛地用于计算机与终端或外设之间的近距离通信。 RS-232C采用共地传送方式，容易引起共模干扰。, RS-422 全双工操作，两对平衡差分信号线分别用于发送和接收。 最大传输速率10M Bit /S。 最大距离1200M。 一台驱动器可以连接10台接收器。 广泛地用于计算机与终端或外设之间的远距离通信。, RS-485 RS

3、-485是RS-422的变形。 半双工四线操作，一对平衡差分信号线不能同时发送和接收。 使用RS-485接口和双绞线可以组成串行通信网络，构成分布式系统。 系统中可以有32个站。 新的接口器件已允许连接多达128个站。,6.2 通信标准 1 开放系统互连模型 国际化标准组织ISO提出的开放系统互连模型OSI。 作为通信网络国际标准化的参考模型。它详细描述了软件功能的7个层次。 一类为面向用户的第57层，另一类为面向网络的第14层。, 物理层 为用户提供建立 保持和断开 物理连接的功能。 （如RS-232C RS-422 RS-485） 数据链路层 数据是以帧为单位传送。数据 链路层负责在两个相

4、邻节点间 的链路上，实现差错控制 数 据成帧 同步控制等。 网络层 网络层的功能是报文包的分段 报文包的阻塞处理和通信子网 络的选择。 传输层 传输层的单位是报文。它的功能是流量控制 差错控制 连接支持 向上一层提供端到端的数据传送服务。, 会话层 支持通信管理和实现最终用户 应用进程的同步，按正确的顺 序收发数据。 表示层 表示层用于应用层信息内容的 形式变换。例如数据的加密/解 密，信息的压缩/解压和数据兼 容。把应用层提供的信息变成 能够共同理解的形式。 应用层 应用层作为OSI的最高层，为 用户的应用服务提供信息交换，为应用接口提供操作标准。 注意：不是所有的通信协议都需要OSI参考模

5、型中的全部7层。 例如有的现场总线通信协议只采用了7层协议中的第1，第2和第7层。,2 IEEE 802 通信标准 IEEE（国际电工与电子工程师学 会）于1982年颁布了计算机局部网 分层通信协议标准草案， IEEE 802 通信标准。它把OSI参考模型的底部 两层分解为逻辑链路控制层（LLC） ，媒体访问层（MAC）和物理传送层。 数据链路层是一条链路（LINK）两端的两台设备进行通信时所共 同遵守的规则和约定。IEEE 802 的媒体访问控制层对应于三种已建 立的标准。（CSMA/CD，令牌总线，令牌环） CSMA/CD协议 CSMA/CD协议是带冲突检测的载波偵听多路访问技术。允许各站

6、 平等竞争，实时性好，适用于工业自动控制计算机网络。 令牌总线 在令牌总线中，媒体访问控制是通过令牌的特殊标志来实现的。 按照逻辑顺序，令牌从一个装置传递到另一个装置。传递到最后一个 装置后，再传递给第一个装置。,令牌有“空”和“忙”两种状态。持有令牌的装置可以发送信息。 发送站首先把令牌的状态为“忙”，并写入要传送的信息（数据送 站名接收站名）送入环网传输。 令牌沿环网一周后返回发送站时，信息已被接收站拷贝，发送站 把令牌的状态为“空”，送入环网继续传输，以供其它站使用。 令牌传递总线能在重负荷下提供实时同步操作，传送效率高，适 于频繁，较短的数据传送。因此它更适合于需要进行实时通信的工业

7、控制网络系统。 令牌环 令牌环传递类似于令牌总线，在令牌环上只能有一个令牌绕环运 动，不允许两个站同时发送数据。 令牌环从本质上看是一个集中控制式的环，环上需要有一个中心 控制站负责网上的工作状态的检测和管理。 3 现场总线及其通信标准 IEC（国际电工委员会）对现场总线的定义“安装在制造和过程区域 的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式，串行，多点通 信的数据总线称为现场总线”。 PROFIBUS为德国SIEMENS公司支持的现场总线。,6.3 S7-300/400的通信功能 工厂自动化系统的 三级网络结构： 现场设备层（现场层） 其功能是连接现场设备。 这一层主要使用AS-I （执

8、行器-传感接口）网络。 车间监控层（单元层） 其功能是用来完成车间 主设备之间的连接，实 现车间级设备的监控。 这一层主要使用 Profibus 和工业以太网，这一级传输速度不是最 重要的，但是应能传送大容量信息。 工厂管理层（管理层） 其功能是用来汇集各车间管理子网，通过网桥或路由器等连接的 厂区骨干网的信息于工厂管理层。 这一层主要使用以太网，即TCP/IP通信协议标准。,1 S7-300/400的通信网络,（1）MPI的通信网络 MPI是多点接口的简称。 S7-300/400 CPU都集成 了MPI通信协议和MPI的 物理层RS-485接口。 最大传输速率为 12M Bit /S。 PL

9、C通过MPI能同时连接 运行STEP 7 的编程器 计算机 人机界面（HMI） 及其它SIMATIC S7 M7 和C7。 STEP 7用户界面提供了PLC硬件组态功能，使得PLC硬件组态很 简单。 STEP 7用户界面提供了通信组态功能，使通信组态也变得简单。 联网的CPU可以通过MPI接口实现全局数据（GD）服务，周期性 地相互进行数据交换。 每个CPU可以使用的MPI连接总数与CPU的型号有关。,（2）PROFIBUS 工业现场总线PROFIBUS 是用于车间级监控和现场层 的通信系统。 S7-300/400 PLC可以通过 通信处理器或集成在CPU上 的Profibus - DP接口连

10、接到 Profibus - DP网上。 带有Profibus DP 主站/从 站接口的CPU能够实现高速 和使用方便的分布式I/O控制。 Profibus 的物理层是RS- 485接口。最大传输速率为12M Bit/S，最多可以与127个节点进行数 据交换。网络中可以串接中继器，用光纤通信距离可达90Km。 可以通过CP342/343通讯处理器将S7-300与Profibus DP或工业 以态网系统相连。, 主站设备 带有PROFIBUS-DP接口的S7-300/400的CPU CP443-5和IM467 ；CP342-5；CP343-5；带有DP接口或DP处理器的C7；以及西门子 某些老型号

11、PLC PG和OP。 从站设备 分布式I/O设备ET200；通过通信处理器CP342-5的S7-300 带有 DP接口的S7-300 S7-400（只能通过CP443-5） 带有EM277通信 模块的S7-200 （3）工业以态网 工业以态网用于工厂管理层和单元层的通信系统。 用于对时间要求不太严格，需要传送大量数据的场合。 西门子的工业以态网的传输速率为10M /100M Bit /S， 最多可以达到1024个网络节点， 网络的最大范围为150Km。 西门子的S7和S5 PLC通过PROFIBUS（FDL协议）或工业以态网 ISO协议，可以利用S7和S5的通信服务进行数据交换。,（4）点对点

12、连接 点对点连接可以连接两台S7 PLC和S5 PLC 以及计算机打印机和条码阅读器等。 可通过CPU 313C-2PTP和CPU 314C-2PTP集成的通信接口建立点对点连接。 点对点连接的接口可以是20MA（TTY） RS-232C RS-422和RS-485。 全双工模式（RS-232C）最高传输速率19.2 KBIT/S，半双工模式（RS-485）最高传输速率38.4 KBIT/S。 （5）AS-I的过程通信 AS-I为执行器-传感器接口，是位于自动控制系统最底层的网络，用来连接有AS-I接口的现场二进制设备。 CP342-2通信处理器是用于S7-300和分布式I/O ET200M的

13、AS-I主站。 AS-I主站最多可以连接64个数字量或31个模拟量AS-I从站。 通过AS-I接口，每个CP最多可访问248个数字量输入和184个数字量输出。,2 S7 通信的分类 （1） 全局数据通信 全局数据（GD）通信 通过MPI接口在CPU间 循环交换数据。 用全局数据表来设置 各CPU之间需要交换的 数据存放的地址区和通信的速率，通信是自动实现的，不需要用户编 程。 S7-400的全局数据通信可以通过SFC来启动。 全局数据可以是输入 输出 标志位（M） 定时器 计数器和数据 区。 S7-300 CPU 每次最多可以交换4个含有22B的软件包，最多可以有 16个CPU参与数据交换。

14、全局数据通信用STEP 7 中的GD表进行组态，对S7 M7和C7可以 用系统功能块来建立。 MPI默认的传输速率为187.5 KBIT/S，与S7-200通信时只能指定 为19.2 KBIT/S。,（2）基本通信（非配置的连接） 这种通信可以用于所有 的S7-300/400 CPU ，通 过MPI或站内的K总线来 传递最多76B的数据。 在用户程序中用系统功 能（SFC）来传送数据。 （3）扩展通信（配置的连接） 这种通信可以用于所有 的S7-300/400 CPU ，通 过MPI，PROFIBUS和工 业以态网最多可传递64 KB的数据。 在用户程序中用系统功 能块（SFB）来传送数据，

15、支持应答的通信。在S7-300中可以用SFB15 “PUT”和SFB14 “GET” 来读写CPU近端的数据。 这种方式需要用连接表配置连接，连接在站启动时建立并保持。,6.4 MPI网络与全局数据通信 1 MPI网络 每个S7-300/400 CPU 都集成了MPI接口通信协议， MPI的物理层 是RS-485。每个 CPU 可以使用的MPI连接总数与CPU的型号有关， CPU312为6个， CPU418为64个。 联网的 CPU可以通过MPI接口实现全局数据（GD）服务，周期性 地相互交换少量的数据。可以与15个CPU建立全局数据通信。 每个MPI 节点都有自己的MPI 地址（0126），

16、PGHMI和CPU的 默认地址分别为0 1 2。 在S7-300中，MPI总线和K总线连接在一起，S7-300机架上的K总 线的每一个节点也是MPI 的一个节点，也有自己的MPI地址。 S7-400只有CPU有MPI地址。 MPI默认的传输速率为187.5 KBIT/S或多或1 .5 MBIT/S，与S7-200 通信时只能指定为19 .2 KBIT/S。两个节点间最大距离为50M，加中 继器后为1000M，使用光纤和星形连接时为避免3 . 8 KM。 通过MPI接口，CPU可以自动广播其总线参数组态。然后CPU可以 检索正确的参数，并连接至一个MPI子网。 .,2 全局数据包 参与全局数据包交换的CPU构成了全局数据环（GD DIRCLE）。 同一个GD环中的CPU可以向环中其它的CPU发送数据或接收数据。 在一个MPI网络中，可以建立多个GD环。 具有相同的发送者和接收者的全局数据可以集合成一个全局数据包 （GD PACKET）。每个数据包有数据包的编号，数据包中的变量有 变量的编号。 例如，GD 1.2.3 表示1号GD环2号GD包中的3号数据。 S7-300