《SIEMENS S7 PLC通信精编版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SIEMENS S7 PLC通信精编版（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、SIEMENS S7 PLC通信,近年来，工厂自动化网络得到了迅速的发展，相当多的企业已经在大量地使用可编程设备，如PLC、工业控制计算机、变频器、机器人、柔性制造系统等。将不同厂家生产的这些设备连在一个网络上，相互之间进行数据通信，由企业集中管理，已经是很多企业必须考虑的问题。,通信：当任意两台设备之间有信息交换时，它们 之间就产生了通信。 PLC通信：是指PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与现场设备或远程I/O之间的信息交换。 PLC通信的任务：就是将地理位置不同的PLC、计算机、各种现场设备等，通过通信介质连接起来，按照规定的通信协议，以某种特定的通信方式高效率地完成数据的传送、交换
2、和处理。,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。 在控制中一般采用串行通信方式。, 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,串行通信接口 RS-232C RS-232C采用负逻辑，用-5-15V表示逻辑“1”，用+5+15V表示逻辑“0”。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。,
3、 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-485是RS-422的变形。 RS-485的逻辑“1”以两线间的电压差为+（26）V表示，逻辑“0”以两线间的电压差为-（26）V表示。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。,基带传输与频带传输 基带传输：按照数字信号原有的波形（以脉
4、冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。 基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码再进行传输。,基带传输与频带传输 频带传输：是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；接收端通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。 常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem。 PLC通信中，基带传输和频带传输两种传输形式都有采用，但多采用基带传输。,通信介质：是在通信系统中位于发送端与接收端
5、之间的物理通路。 通信介质一般可分为：导向性介质、非导向性介质 导向性介质：这种介质将引导信号的传播方向，如：双绞线、同轴电缆和光纤等； 非导向性介质：一般通过空气传播信号，它不为信号引导传播方向，如短波、微波和红外线通信等。,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。,应用层 应用层作为OSI的最高层，定义用户 及应用程序接口与协议对网络访问的 切入点，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。 表示层 表示层提供多种编码用于应用层
6、的数 据转化服务例如数据的加密/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。 会话层 负责建立、管理和终止表示层的实体间通信会话，处理不同设 备应用程序间的服务请求和响应。 注意：不是所有的通信协议都需要OSI参考模型中的全部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。,传送层 建立会话连接。分配服务访问点 （SAP-Service Access Point， 服务器访问点）。允许数据进行 可靠（TCP-Transmission Control Protocol，传输控制协 议）或不可靠（UDP-User Datagram P
7、rotocol，用户数据 报协议）的传输。 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。定义设备间通过逻辑地址（IP-Internal Protocol , 因特 网协议）传输数据，连接位于不同广播域的设备，常用来组织路 由。,数据链路层 确定传输站点物理地址以及将消 息传送到协议栈，提供顺序控制 和数据流控制。 物理层 为用户提供建立 保持和断开物理连接的功能。定义了传输介 质、连接器和发生器的类型。规定了物理连接的电气、机械功 能特性如电压、传输速率、传输距离等特性。（如RS-232C RS-422 RS-485）。,星形拓扑：每个节点都通过点-点连接到中央节
8、点，任意两站之间通信都要通过中央节点进行，所有通信均由中央节点控制，属于集中式通信控制。其缺点是对中央节点依赖性过强。星形拓扑主要适用于低数据率设备。,几种网络结构,总线拓扑：在总线拓扑中，传输介质是一条总线，所有节点都连接到总线上。利用中继器可延长总线的长度。一个站发送数据，所有其他站都能接收，因此所有节点共享一条传输链路。PLC网络较多采用总线结构形式。,树形拓扑：树形拓扑是总线拓扑的扩展形式。它适应性强，非常适合于分主次、分等级的层次型管理系统。,环形拓扑：环形拓扑指网络中的中继器进行点-点链路连接，构成一个封闭的环路，该链路是单向的，数据沿一个方向(顺时针或逆时针)在网上环行。,其特点
9、是：网络设备只是简单的中继器，工作站提供复杂拆包和存取控制功能。与其他网络拓扑相比，环形拓扑能提供更大的吞吐量，可适用于工业环境。,通信连接 通信连接是通信双方为了执行通信服务而进行的 逻辑资源的分配。通信连接直接与通信服务相连，例 如通信的地址、SAP (Service Access Point)等。连接 可以是直接建立也可以是在运行是建立。 连接的类型 1：需要组态的连接 2：不需要组态的连接,需要组态的连接：在通信之前使用配置软件如：STEP 7 中的Netpro, ProTool等进行组态的的连接。在CPU或CP 启动的时候建立连接并永久保持，称为静态连接。 优点：在操作中不可能中断连
10、接，保证通信的快速性。 缺点：在没有连接资源时不可以在和其他的设备通信。,建立的通信连接,不需要组态的连接：通过用户触发建立的通信连接， 通信的地址在通信块中指定。称为动态连接。 优点：在考虑同时使用最大连接数量以外，可以分批 次建立更多的连接。 缺点：在连接更多设备时，需要考虑通信的性能。,通信连接,Comm. Conf. Standards,SIMATIC 通信服务,Profibus,Ethernet,FMS,DP,MAP 3.0,Open Communic.,MPI,S7 基本通信,全局数据,S7 扩展通信,SIMATIC S7 通信,ISO 传输,TCP/ISO-on-TCP,FDL,
11、PG 和 HMI 功能,UDP,服务通信服务以特定的性能指标来表示其通信能力，如：数据交换、控制设备、监控设备和加载程序。 全局数据GD（网络中的全局数据）用于少量的数据交换（在 S7-400中附加事件驱动）。 S7 通信在 SIMATIC S7 连接中，这些通信工具都面向 S7 PLC、PG/PC 和 OP/TD 通信进行了最优化。 PG 功能；无需组态连接便可连接一个 PG。HMI 功能；无需组态连接便可连接一个 OP。 基本的通信由包含在 CPU 的操作系统中的 SFC 执行。（SFC 通信的运行无需组态连接）。借助于 SFB ，可由已组态的连接实现扩展的通信。（S7-400可作为 客户
12、机/服务器；S7-300只作为服务器）。,FDL（SDA）用于在 SIMATIC S7 和 S5 之间安全地传输中等数量的数据。对应于 Profibus 第 2 层的 Fieldbus Data Link（FDL）。 ISO-传输、TCP, ISO-on-TCP 、 UDP 用于工业以太网上从 SIMATIC S7 向 PC 或者非西门子系统安全地传输中等数量和大量的数据。使用功能 AG-SEND/RECV 或 AG-LSEND/LRECV 可在 CPU 上实现 FDL、ISO、TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 应用。 FMSFieldbus Message Specification
13、（FMS）使得智能伙伴之间面向对象的通信以及现场设备之间的通信成为可能。有关 FMS（变量、域服务等）支持的应用请参照EN 50170 Vol. 2 。 MAP该协议最初由美国汽车公司通用汽车开发，用于 PLC 系统之间面向对象的通信（MAP= Manufacturer Automation Protocol）。 DPDP（分布式 I/O）协议最适合于对时间要求严格的、面向数据的、从智能控制单元（DP 主站）到现场设备（EN 50170 Vol. 3）的通信。,程序控制 使用 MPI, K-Bus, Profibus 或 工业以太网,程序控制 使用 MPI 或K-Bus,面向 S7-300/4
14、00 的 S7 通信服务,全局数据,基本通信无需组态连接,扩展通信使用组态连接,CPU的 操作系统,CPU的 操作系统,循环或/和程序控制 使用 MPI 或者 K-Bus总线,SFC,SFC,SFB,SFB,PG 和 HMI 功能,CPU的 操作系统,由操作系统控制 使用 MPI, K-Bus, Profibus 和工业以太网,SIMATIC 中的网络,-SINUMERIK, RCM-TI 505-Other PLC,S7-300,S7-400,M7-400,OPs,SIMATIC S5,PROFIBUS-DP,ET 200B/L,ET 200C,DP/AS-I Link,ASI (执行器、传
15、感器接口),AS-I 子模块,传感器和执行器,AS-I ASIC 现场设备,AS-I 电源,工业以太网,PROFIBUS,MPI Network,点对点,PC, OS,PG,单元级,现场级,AS-I级,1. MPI概述,MPI(Multi Point Interface)是多点接口的简称，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。通过它可组成小型PLC通信网络，实现PLC之间的少量数据交换，它不需要额外的硬件和软件就可网络化。每个S7-300 CPU都集成了MPI通信协议,MPI的物理层是RS-485。通过MPI，PLC可以同时与多个设备建立通信连接，这些设备包括
16、编程器PG或运行STEP7的计算机PC、人机界面（HMI）及其它SIMATIC S7，M7和C7。同时连接的通信对象的个数与CPU的型号有关。 MPI通信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。,MPI通信,2. MPI网络组建,在一个MPI网络里，最多可以有9个中继器。,1.PROFIBUS简介,PROFIBUS通信,PROFIBUS提供三种通信协议类型：PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA。 （1）PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification，现场总线报文规范），使用了第一层、第二层和第七层。第七层（应用层）包含FMS和LLI（底层接口）主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间传输数据，处理单元级（PLC 和PC）的多主站数据通信。 （2）PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布式外部设备），使用第一层和第二层，这
