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1、,江西工业职业技术学院 机电分院,任务一 配置PPI网络通信,项目五 PLC特殊功能模块应用,1.掌握PLC的通信与网络的概念2.了解TD200使用3.掌握配置PPI网络通信 学时: 4习题: 5.1 5.2,教学目的和要求,目 录 一、任务导入和分析 二、相关知识 S7-200PLC的通信与网络 三、任务实施 四、知识拓展 TD200使用,一、任务导入与分析,某条灌装黄油桶的生产线，要求将黄油桶送到四台包装机(打包机)上包装，打包机把8个黄油桶包装到一个纸箱中。用一个分流机控制着黄油桶流向各个打包机。4个CPU221用于控制打包机，一个CPU222安装了TD-200操作器人机界面，用于控制分
2、流机。分流机对打包机的控制主要是负责将纸箱、粘结剂和黄油桶分配给不同的打包机，而分配的依据就是各个打包机的工作状态，因此分流机要实时地知道各个打包机的工作状态。另外，为了统计的方便，各个打包机打包完成的数量应上传到分流机，以便记录和通过TD-200查阅。,二、相关知识 S7-200PLC的通信与网络,S7-200系列PLC内部集成的串行通信口 (PPI接口、编程口)为用户提供了强大的通信功能。PPI口的物理特性为RS-485。CPU221、CPU222、CPU224有一个RS-485口，定义为PORT0。CPU224XP、CPU226、CPU226XM有2个RS-485口，定义为PORT0及P
3、ORT1。使用不同的协议通过串行通信口与不同的设备进行通信或组成网络。网络通信通过RS-485标准的双绞线实现。,1. 字符数据格式,S7-200 PLC采用异步串行通信方式，传送字符数据的格式分10位数据和11位数据。10位数据格式：由1个起始位、8个数据位、1个停止位组成。传送速率一般为9600波特。11位数据格式：由1个起始位、8个数据位、1个偶校验位、1个停止位组成。传送速率一般为9600波特或19200波特。,西门子公司S7系列的生产金字塔由4级构成，从上到下依次为：公司管理级、工厂与过程管理级、过程监控级、过程测量与控制级。西门子生产金字塔的4级子网由3级总线复合而成。最低一级为A
4、S-I级总线，负责与现场传感器和执行器的通信，也可以是远程I/O总线（负责PLC与分布式I/O模块之间的通信）。中间一级是Profibus级总线，它采用令牌控制方式与主从轮询相结合的存取方式，可实现现场、控制和监控3级的通信。中间级也可用主从轮询存取方式的主从多点链路。最高一级为工业以太网Ethernet使用通信协议，负责传送生产管理信息。,2. 网络层次结构,在对网络中的设备进行配置时，必须对设备的类型、在网络中的地址和通信的波特率进行设置。在网络中的设备分两类：主站和从站。主站设备（如编程设备STEP7、中文文本显示器TD 200等操作面板产品和S7-300PLC、S7-400PLC）向从
5、站设备发送要求，也可对网络上的其它主站设备的请求作出响应；从站设备只是等待主站发送的要求并作出相应的响应。网络上所有S7-200 CPU都默认为从站，但在点对点通信时也可定义为主站，以便从另外的S7-200读取信息。在网络中的设备必须有惟一的地址。S7-200支持的网络地址为0126。S7-200的缺省地址是2，编程软件的缺省地址是0，操作面板的缺省地址是1。在同一网络中所有设备必须被设置成相同的波特率（数据通过网络传输的速度）。S7-200波特率的配置在编程软件的系统块中完成。,3. 网络通信协议,西门子公司S7系列的生产金字塔中的通信协议分两大类：通用协议和公司专用协议。通用协议采用工业以
6、太网（Ethernet）协议，用于管理级的信息交换。公司专用协议有：PPI协议、MPI协议、Profibus(开放式现场总线标准)协议、自由口协议和USS协议。PPI、MPI、Profibus协议都是异步、基于字符传输的协议，带有起始位、8位数据、偶校验和一个停止位。如果使用相同的波特率，这些协议可以在一个网络中同时运行而不相互影响。,点对点接口PPI（Point-to-Point Interface）协议是一种主/从协议，在这个协议中，主站（其它CPU、SIMATIC编程器、TD 200中文文本显示器）设备向从站设备发送要求，从站设备响应。从站不主动发信息，只是等待主站发送的要求并作出相应的
7、响应。网络上所有S7-200 CPU都默认为从站。如果在用户程序中允许PPI主站模式，一些S7-200 CPU在RUN模式下可以作为主站。一旦允许PPI主站模式，就可以利用网络的有关通信指令来读写其它CPU，并且还可以作为从站响应来自其它主站的申请和查询。任何一个从站可以与多个主站通信，但是在网络中最多只能有32个主站。,（1）PPI协议,（2）MPI协议,多点接口MPI（Multi-Point Interface）协议是主/主协议或主/从协议，协议如何操作依赖于设备类型。如果是S7-300 CPU，就建立主/主连接，因为所有S7-300都是网络主站。如果是S7-200 CPU，就建立主/从连
8、接，因为S7-200 CPU是从站。（3）Profibus协议Profibus协议用于分布式I/O设备（远程I/O）的高速通信。Profibus是世界上第一个开放式现场总线标准，于1995年成为欧洲工业标准（EN50170），1999年成为国际标准（1EC61158-3）。采用Profibus协议的系统，对于不同厂家所生产的设备不需要对接口进行特别的处理和转换，就可以通信。最高传输速率可达12Mbit/s。,（4）自由口协议（用户定义协议）,自由口协议指通过用户程序控制S7-200 CPU通信口的操作模式来进行通信。利用自由口模式，可以实现用户定义的通信协议连接多种智能设备。（5）USS协议U
9、SS协议是西门子传动产品（如变频器等）通信的一种协议，S7-200提供USS协议的指令，用户使用这些指令可方便实现对变频器的控制。,4. 网络通信类型,SIMATIC网络的通信类型分为单主站和多主站。单主站：一个主站与一个或多个从站连接的网络。如图5-2是一个单主站网络结构示意图。图中一台计算机作为主站，4台S7-200 CPU作为从站。多主站：一个主站与最少一个从站及一个主站连接的网络。图5-3是一个多主站网络结构示意图。图中一台计算机作为主站，一台TD 200中文文本显示器也是主站，另外4台S7-200 CPU作为从站。,5. S7-200PLC通信指令,当S7-200 PLC被定义为PP
10、I主站模式时，可以应用网络读写指令对另外的S7-200 PLC进行读写操作。,NETW TBL，PORT NETR TBL，PORT 网络写(发送) 网络读(接收) 图5-4 网络读/网络写指令的格式,TBL： 缓冲区首址，操作数为字节。 PORT：操作端口，CPU224XP及CPU226为0或1，其他型号只能为0。,网络读NETR指令是通过端口（PORT）接收远程设备的数据并保存在表（TBL）中。可从远方站点最多读取16字节的信息。网络写NETW指令是通过端口（PORT）向远程设备写入在表（TBL）中的数据。可向远方站点最多写入16字节的信息。在程序中可以有任意多NETR/NETW指令，但在
11、任意时刻最多只能有8个NETR及NETW指令有效。TBL表的参数定义见表5-1所示。,使用网络读写指令对另外的S7-200 PLC进行读写操作时，首先要将使用网络读写指令的S7-200 PLC定义为PPI模式，即通信初始化。与PPI和自由口通信均有密切关系的特殊寄存器SMB30（PORT0）及SMB130（PORT1）中规定了PPI通信的方式，如后面补充表所示。,自由口控制寄存器SMB30和SMB130,首字节 第2字节 第3字节 第4字节 第5字节 第6字节 第7字节 第8字节 第9字节 第10字节 ,5-1 TBL表的参数含义(设VB100为首字节),表中VB100首字节的含义：,D：操作
12、是否完成。0=未完成，1=功能完成。 A：是否激活（操作已排队）。0=未激活，1=激活。 E：是否有错误。0=无错误，1=有错误。 后4位错误代码的说明： 0(0000)：无错误。 1(0001)：超时错误。远程站点无响应。 2(0010)：接收错误。有奇偶错误等。 3(0011)：离线错误。重复的站地址或无效的硬件引起冲突。 4(0100)：排队溢出错误。多于8条NETR/NETW指令被激活。 5(0101)：违反通信协议。没有在SMB30中允许PPI，就试图使用 NETR/NETW指令。 6(0110)：非法参数。 7(0111)：没有资源。远程站点忙（正在进行上载或下载）。 8(1000
13、)：第七层错误。违反应用协议。 9(1001)：信息错误。错误的数据地址或错误的数据长度。, 补充只能使用变量存储器(V)、局部变量存储器(L)和累加器(AC)作为指针。指针为双字值，是需被访问的存储器的物理地址。为了生成指针，必须使用双字传送指令(MOVD)，将所要访问的存储器区地址放入用来作为指针的存储器或寄存器中。如：MOVD &VB100, VD201MOVD &MB11, AC2MOVD &C6, LD6 “&”是取地址符号，&VB100表示VB100单元的32位物理地址，而VB100本身是一个直接地址编号，注意区别。指令中的第二个操作数是用来存放物理地址。,三、任务实施,1地址设置
14、 四个打包机（CPU221）的站地址分别选择2、3、4、5，分流机（CPU222）站地址为6，TD200的站地址为1，将各个站地址在系统块中设定好，随程序一起下载到PLC中，TD-200的地址在TD-200中直接设定。在网络连接中，6#站所用的网络连接器是带编程口，以便连接TD-200和其它站，其它站则用不带编程口的网络连接器。,2编制PLC程序,6#站分流机的程序包括：控制程序、与TD-200的通信程序、与其它站的通信程序，而其它站只有控制程序。 假设各个打包机的工作状态存储在各自CPU的VB100中，其中：V100.7 为打包机检测到错误；V100.6 V100.4 为打包机错误代码；V1
15、00.2 为粘结剂缺少的标志(应增加粘结剂);V100.1 为纸箱缺少的标志（应增加纸箱）；V100.0 为没有可包装黄油桶的标志。,各个打包机已经完成的打包箱数分别存储在各自CPU的VW101中。定义6#站分流机对各打包机接收(读) 的缓冲区的起始地址分别为：VB200、VB210、VB220、VB230，对各打包机发送(写)的缓冲区的起始地址分别为： VB300、VB310、VB320、VB330。分流机读/写1#打包机（2#站）的工作状态和完成打包数量的梯形图程序如图5-5所示，语句表程序如图5-6所示。对其它站的读写操作程序只需要将站地址号与缓冲区指针作相应的改变即可。,/设置允许PP
16、I/主站模式 /SMB30: 0000 0010/ 清空接收和发送缓冲区,/装载1#打包机(2#站)地址 /参考表5_1/远程站的数据指针 /&VB101是取VB101的 /32位物理地址即指向 /远程站点2#站的数据指针/待发送的数据长度/待发送的数据 /将VW307中的0发到VW101/复位1#打包机包装的箱数,图5-5 分流机读/写1#打包机的工作状态 和完成打包数量的梯形图程序,/装载1#打包机的站地址/远程站的数据指针 /打包机的工作状态在VB100 /&VB100即为 /取VB100单元的32位的地址/待读的数据长度3字节， / 即VB100及VW101/读1#打包机的控制VB10
17、0 /放于VB207和 /数据状态VW101放VW208,图5-6 分流机读/写1#打包机的工作状态和完成打包数量的语句表程序,四、知识拓展 TD200使用说明,1TD200概述TD200（Text Display 200）是专用于S7-200系列PLC的文本显示和操作界面。TD200支持中文操作和文本显示。TD200包装中提供了专用电缆（TD/CPU电缆）用以与S7-200CPU连接，电缆能从CPU通讯口上取得所需的24V DC电源。TD200作为主站在PPI网络上工作。网络上的TD200都有唯一的地址。一个S7-200CPU最多可以连接4个TD200，一个TD200只能与一个S7-200CPU建立连接。连接到同一个S7-200CPU的多个TD200可以访问同一个参数块，也可设置不同的数据块偏移地址按不同的参数块工作。不同的参数块可以分多次调用TD200向导定义。,
