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1、第6章 PROFIBUS网络的组态编程与故障诊断,6.1 串行通信接口 6.1.1 串行通信基础知识 异步通信的字符信息格式 单工与半双工通信 传输速率,6.1.2 串行通信接口标准 RS-232C，最大通信距离为15m，最高传输速度速率为20kbit/s，只能进行一对一的通信。 RS-422A：1对10发送，12m/10Mbps或1200m/100kbps。 RS-485：422的变形，半双工，32驱动器、32接收器。双绞线组成网络，PROFIBUS的物理层。,6.2 计算机通信的国际标准 6.2.1 开放系统互连模型,数据链路层中的数据以帧为单位传送，每一帧包含一定数量的数据和必要的控制信
2、息，例如同步信息、地址信息、差错控制和流量控制信息。数据链路层负责在两个相邻节点间的链路上，实现差错控制、数据成帧、同步控制等。,6.2.2 IEEE 802通信标准 基本问题：争用通信线造成冲突，主从方式。 数据链路层分解为逻辑链路控制层(LLC)、介质访问层(MAC)。 1CSMA/CD(以太网)， 带冲突检测的载波侦听多路访问。 竞争发送、广播式传送、载体监听、冲突检测、冲突后退和再试发送。先听后讲、边听边讲。 2令牌总线 3令牌环 6.2.3 现场总线及其国际标准 IEC对现场总线(Fieldbus)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
3、点通信的数据总线称为现场总线”。 特点：适应现场环境，接线少，高度分散，互操作性。 IEC 61158采用了8种互不兼容的协议。2007年7月出版的IEC 61158第4版采纳了经过市场考验的20种现场总线，其中10种为实时以太网。PROFIBUS为类型3，PROFINET为类型10。 IEC 62026是供低压开关设备与控制设备使用的控制器电气接口标准。执行器传感器接口AS-i由西门子公司支持。,6.3 SIMATIC通信网络与通信服务 三级网络结构 采用统一的通信技术，使用开放的国际通信标准：工业以太网、PROFINET、PROFIBUS、AS-I 和EIB。支持基于互联网的全球信息流动。
4、 S7通信：用于S7 PLC之间，S7 PLC与HMI和PC/PG之间的通信。需建立连接，调用SFB/FB来实现集成的S7通信功能。 S5兼容的通信。 基于以太网的PROFINET通信服务。 PROFIdrive、PROFIsafe通信服务。 基于AS-i网络的AS-i接口服务和ASIsafe服务。 基于MPI网络的PG/OP服务、S7通信服务、全局数据通信和S7基本通信服务。,6.4 PROFIBUS网络与通信服务 最高12Mbit/s，响应时间典型值为1ms，屏蔽双绞线电缆最长9.6km，光缆最长90km，最多127个从站。 6.4.1 PROFIBUS的物理层 网段两端的站需接入总线终端
5、电阻，中间的站点不能接终端电阻。 6.4.2 PROFIBUS的通信服务与协议结构 1PROFIBUS-DP(分布式外部设备) ：用于自动化系统中PLC与分布式I/O（例如ET 200）的通信。主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从方式。 2PROFIBUS-PA(过程自动化)：用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，可以用于防爆区域的设备与PLC的通信。使用屏蔽双绞线电缆，由总线提供电源。 3PROFIBUS-FMS (现场总线报文规范) ：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PLC和PC的多主站数据通信。被以太网代替，已用得很少。 4PROFI
6、drive用于将驱动设备集成到自动控制系统中。 5PROFIsafe用于PROFIBUS和PROFINET面向安全设备的故障安全通信。可以在同一条物理总线上传输标准数据和故障安全数据。,6.4.3 PROFIBUS-DP的功能 6.4.4 PROFIBUS-DP设备 1类DP主站：系统的中央控制器 2类DP主站：DP网络中的编程、诊断和管理设备。 DP从站：ET 200、变频器与智能从站。 ET 200S、ET 200M 用于PLC的PROFIBUS通信处理器：CP 342-5，CP 342-5 FO，CP 443-5。 用于PC/PG的PROFIBUS通信处理器：CP 5512，CP 561
7、1，CP 5613。 6.5 主站与标准DP从站通信的组态 优点：只需组态，不用编程，简单方便。 主站与ET 200通信的组态 主站通过EM 277与S7-200通信的组态，安装GDS文件。 6.6 DP主站与智能从站主从通信的组态与编程 6.6.1 DP主站与智能从站主从通信的组态 6.6.2 设计验证通信的程序 6.6.3 用SFC 14和SFC 15传输一致性数据,6.7 PLC与变频器DP通信的组态与编程 6.7.1 通信的组态 6.7.2 变频器DP通信的数据区结构 6.7.3 通信实验,6.9 使用STEP 7和中断组织块诊断故障 6.9.1 与DP通信有关的中断组织块 1诊断中断
8、（OB82） 具有诊断功能的模块启用了诊断中断，故障出现和消失各调用一次OB82。 2优先级错误中断（OB85） 由于通信的原因，模块不存在或有故障，刷新过程映像表时I/O访问出错。可设置3种调用OB85的方式。 3机架故障或分布式I/O站故障中断（OB86） 如果有扩展机架、DP从站、PROFINET IO设备、网络故障，将调用OB86。故障出现和消失各调用一次。 4I/O访问错误中断（OB122） 用PI/PQ地址区访问有故障的I/O模块、DP从站，每个扫描周期调用一次OB122。 5故障处理中断组织块的作用 出现故障时，如果没有生成和下载有关OB，CPU将切换到STOP模式。可在OB82
9、和OB86中记录调用次数，保存OB的局部变量，调用SFC 13读取诊断数据。 6.9.2 DP从站的故障诊断 1用仿真软件模拟DP从站的故障和网络故障。 2用快速视图诊断故障 3用CPU的诊断缓冲区诊断故障 4CPU模块信息的其他功能 5OB86的程序设计：记录中断次数，保存OB86的局部变量，OB86的局部变量分析。,6.9.3 DP从站中信号模块的故障诊断 1组态信号模块的诊断功能 2编写OB的程序 3用快速视图诊断故障 4用诊断缓冲区诊断故障 5用诊断视图诊断故障模块 6OB82的局部变量中的故障信息 7AO模块故障诊断的硬件实验 6.10 故障诊断的其他问题 6.10.1 用模块上的L
10、ED诊断故障 6.10.2 故障诊断自动化简介 6.10.3 编程错误的诊断 6.10.4 项目的上载,第7章 其他网络通信 7.1 工业以太网与PROFINET 7.1.1 工业以太网概述 7.1.2 以太网的地址 1MAC地址 MAC地址也叫做物理地址、硬件地址或链路地址。物理层通过MAC地址来识别主机。MAC地址用6个字节十六进制数表示，例如00-05-BA-CE-07-0C。MAC地址具有全球唯一性。 2IP地址 连接到以太网上的每台计算机的地址称为IP地址。IP地址由32位二进制数组成，通常用十进制数表示，例如192.168.0.117。同一个IP地址可以使用具有不同MAC地址的网卡
11、。 3子网掩码 32位的子网掩码（Subnet mask）用于将IP地址分为子网地址和子网内节点的地址。 子网掩码255.255.255.0的高24位二进制数为1，表示子网地址为24位；低8位二进制数为0，表示子网内节点的地址为8位。 7.1.3 工业以太网的通信服务 1S5兼容的通信服务：TCP/IP、ISO、ISO-on-TCP、UDP服务。 2IT通信服务：FTP（文件传输协议）、发送电子邮件、SNMP服务。 3OPC通信服务。 7.1.4 用普通网卡实现计算机与S7-300的通信 7.1.5 TCP连接通信的组态与编程,7.1.6 基于工业以太网的PROFINET PROFINET是基
12、于工业以太网的开放的现场总线标准。 通过代理服务器，PROFINET可以透明地集成现有的PROFIBUS设备。 PROFINET的实时(RT)通信功能典型的更新循环时间为110 ms。 同步实时(IRT)功能用于高性能的同步运动控制，响应时间为0.251ms。 7.2 MPI网络通信 7.2.1 全局数据通信的组态 最多15台PLC之间周期性交换少量数据。S7-300 CPU可建4个全局数据环，每个环中CPU只能收、发一个数据包，每个数据包最多22B数据。 S7-400 CPU可以建立1664个全局数据环，每个环中CPU只能发送一个数据包和接收两个数据包，每个数据包最多54B数据。 7.2.2 S7基本通信与S7通信 X_SEND、X_RCV需要双方编程，X_GET、X_PUT只需一个站编程。 X_ABORT断开连接，最多传输76B。 7.3 其他网络与通信服务 7.3.1 AS-i网络 AS-i是执行器-传感器接口（Actuator Sensor Interface）的简称，位于最底层。 每个网段一个主站，所有分支电路的最大总长度为100m，可以用中继器延长。两芯电缆，支持总线供电。 7.3.2 点对点通信 7.3.3 工业无线局域网 7.3.4 KNX/EIB 7.3.5 广域网,
