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1、1,第6章 可编程序控制器 的通信和网络,6.1 网络通信概述 6.2 西门子S7系列PLC的网络类型及配置 6.3 S7-200 PLC 的通信指令与通信实例,大连理工大学,2,2,6.1 网络通信概述,一、数据通信的几个基本概念,1. 并行与串行通信方式 并行通信：数据在多个信道上，以字或字节为单位同时传 输的方式。 串行通信：数据在一个信道上，以位为单位按顺序发送或接收的方式。,大连理工大学,3,3,2. 异步与同步通信方式 串行通信中采用两种同步技术：异步通信和同步通信。 异步通信：数据按固定格式一帧一帧进行传送，一帧包括一个字符代码或个字节数据。每帧数据都有一个附加的起始位和多个停止
2、位作为字符的开始标志和结束标志。 特点：传送效率低，主要应用于中、低速通信场合。 PLC 一般使用串行异步通信。 同步通信：把每个完整的数据块作为整体来传输。传输时，用 12 个同步字符表示传输过程的开始，后接 n 个字符的数据块。由定时信号来实现收发端同步。 特点：传输效率高，一般用于近距离的高速通信场合。,大连理工大学,4,4,3. 数据通信的方向性 单工通信： 通信时，数据的传送始终保持同一个方向，不能反向传送。 半双工通信： 信息流可以沿两个方向传送，但同一时刻只限于一个方向传送。 全双工通信： 通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息。,大连理工大学,5,5,5. 基带与宽带传输 基带
3、传输：是指数据传输系统不对信号做任何调制的直接传输方式。 特点：简单可靠，通道利用率低，长距离传送衰减大。 PLC 网络中大多采用基带传输。 宽带传输：是把信号调制到某一频带上，以调制信号进行数据传输的方式。 特点：通道利用率高，但成本高。,4. 数据传输速率 即波特率，表示每秒传送的二进制的位数，单位是 bit/s。,大连理工大学,6,6,二、网络配置,1. 硬件配置 通信接口：PLC 网络的通信接口多为串行接口。常用串行通信接口有 RS-232C、RS-422A、RS-485。,通信介质：同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆及电磁波。,2. 软件配置 通常分两类，一类是系统编程软件，如西门子公司的
4、STEP-Micro/Win 软件；另一类是应用软件，由用户根据开发环境和具体要求，使用不同语言编写通信程序。,大连理工大学,7,7,6.2 西门子S7系列 PLC 的网络类型及配置,一、S7 系列 PLC 的网络结构,AS-I 级总线：用于连接现场传感器和执行器通信的国际标准总线。 Profibus 级总线： 用于仪表和控制器的开放、全数字化、双向、多站的通信系统。,Ethernet 级总线： 传送生产管理信息。,大连理工大学,8,8,二、网络通信协议,1. PPI 网络通信协议,特点：PPI 协议是主/从协议，所有 S7-200 CPU 都作为从站。 主站发送申请，从站进行响应。 网络中的
5、 CPU、SIMATIC 编程器或人机界面都为主站。,PPI 协议一般用于 S7-200 CPU 之间、S7-200 CPU 与编程计算机和 HMI 之间的通信。,大连理工大学,9,9,2. MPI 网络通信协议 MPI 多点接口协议是集成在 PLC、操作员界面上的通信接口使用的通信协议，用于建立小型通信网络。,特点： MPI 协议可以是主/主协议或主/从协议，取决于网络中的设备类型。 S7-200 CPU 可以通过 集成通信接口或扩展 通信模块EM227 连接 到 MPI 网上，实现作为 主站的 S7-300/400 CPU 与从站 S7-200 CPU 间的 通信，例如使用 XGET 和X
6、PUT 指令来读写 从站 S7-200 PLC 中的 数据。,大连理工大学,10,10,3. Profibus-DP 网络通信协议 Profibus-DP 协议用于分布式 I/O 设备（远程I/O）的高速通信，包括从简单的输入输出模块到电机控制器、可编程控制器等。S7-200 CPU 可以通过 EM277 Profibus-DP 扩展模块连接到 Profibus-DP 协议支持的网络中，波特率为 9600 bit/s 12 Mbit/s 之间的任何值。,大连理工大学,11,11,4. 自由口通信协议 自由口通信协议是指由用户定义通信协议，用户通过设置特殊寄存器的参数改变通信口的数据传输率、数据
7、格式（数据位数、停止位、校验），以适应不同的通信协议。 自由口通信协议可以将 CPU 与任意通信协议公开的设备联网，如：上位计算机、打印机、条形码阅读器、变频器等，也可用于两台 CPU 之间简单的数据交换。,大连理工大学,12,12,三、通信设备,1. 通信口 S7-200 CPU 上的通信口是 Profibus 标准下的 RS-485 连接器。,2. 网络连接器 一种是标准网络连接器，提供连接到主机的接口； 另一种是带编程接口的网络连接器，可把 SIMATIC 编程器或操作 面板增加到网络中，而不用改动现有的网络连接。,大连理工大学,13,13,PC/PPI 电缆在发送、接收两种模式间切换时
8、需要转换时间，转换时间与开关盒上设置的波特率有关：,3. 通信连接电缆 通信电缆主要有 Profibus 网络电缆、PC/PPI 电缆和PPI 多主站电缆。,大连理工大学,14,14,4. 网络中继器 Profibus 网络中，可使用网络中继器来延长网络的距离、加入网络设备、隔离不同网络段。 Profibus 网络上最多允许有32个设备，最长距离是 1200m。每个中继器最多可再给网络增加32个设备，并把网络再延长1200m。网络最多有9个中继器。,带中继器的网络,大连理工大学,15,15,四、S7-200 PLC 的通信方式,1. 单主站方式,2. 多主站方式,大连理工大学,16,16,3.
9、 远程通信方式 S7-200 PLC 扩展 Modem 通信模块 EM241 后，可借助 电话网络与本地安装 Modem的计算机实现远距离通信。 扩展以太网模块 CP243-1 后，可以组成以太网网络。 安装以太网网卡的计算机使用 STEP7-Micro/WIN 编程 软件通过以太网对 S7-200 PLC 进行组态、编程等操作。,4. 自由端口模式 由用户编写程序（自定义的协议）控制 S7-200 CPU 通信口的操作模式称为自由端口模式。 该模式下，S7-200 CPU 可以与许多具有串口的外部智能设备和控制器进行通信。 用户程序可以通过接收中断、发送中断、发送指令和接收指令来控制通信操作
10、。,大连理工大学,17,17,6.3 S7-200 PLC 的通信指令与通信实例,一、网络读与网络写指令,1. 指令格式,大连理工大学,18,18,2. 传送数据表 执行网络读写指令时，数据是以数据表的格式进行传送。数据表格式：,大连理工大学,19,19,传送数据表中的第一个字节是状态字节，各位含义如下：,D 位：操作完成位。 0：未完成 1：完成 A 位：有效位，操作已被排队。 0：无效 1：有效 E 位：错误标志位。 0：无错误 1：有错误 E1、E2、E3、E4 位：错误码。如果执行指令后 E 位为1，则该 4 位将返回一个错误码。,大连理工大学,20,20,二、单主站通信网络应用实例,
11、用 NETR 和 NETW 指令实现两台 CPU 224 之间的通信。,通信任务要求： 2 号机的 I0.0I0.7 控制 3 号机 Q0.0Q0.7 3 号机的 I0.0I0.7 控制 2 号机 Q0.0Q0.7 2 号机为主站，站地址为 2，3 号机为从站，站地址为 3 编程用计算机，站地址为 0,将通信程序下载到作为主站的2号机的 CPU 模块中， 并将两台 PLC 的工作模式开关置于RUN 状态下。 此时，分别改变2号机和3号机的输入信号状态，就可以验证通信效果。,具体实现： 用 RS-485 通信接口和网络连接器将两台 S7-200 PLC 与编程计算机相连，组成单主站通信网络，应用
12、 PPI 协议。 在编程软件中设置 PLC 站地址，并下载到 CPU 模块中。,大连理工大学,21,21,2号机的通信程序如下：,2号机的网络读和网络写缓冲区地址定义如下：,大连理工大学,22,22,大连理工大学,23,23,三、自由端口模式通信指令,1. 自由端口初始化,特殊存储器位 SM0.7 控制自由端口模式的进入： 当 CPU 模式开关处于 TERM 位置时 SM0.7 = 0； 当 CPU 模式开关处于 RUN 位置时 SM0.7 = 1； 只有 SM0.7 = 1 时， 才允许自由端口模式； 若开关处于其他位置， 自由端口模式被禁止。,大连理工大学,24,24,2. 自由端口模式通
13、信指令,数据的发送与接收可以采取以下三种方式： 1）用 XMT 指令发送数据，最多可发255个字符。 2）用RCV指令接收数据，最多可收255个字符。 3）使用字符中断控制接收数据，接收每个字符都会产生 中断。,大连理工大学,25,25,四、 PLC 与打印机的通信实例,在自由端口模式下，实现一台S7-200 PLC 向打印机发送信息。,控制要求： 输入 I0.0 为1时， 打印文字： SIMATIC S7-200 输入 I0.1 到 I0.7 为1时， 打印文字： INPUT 0.X IS SET ! 其中，X分别为 1，2，7,大连理工大学,26,26,主程序： LD SM0.1 / 第一
14、次扫描标志：SM0.1=1 CALL 0 / 调用子程序0 LD SM0.7 / 若在TERM 模式，则设置 PPI 协议 = SM30.0 / 若在 RUN 模式，则设置自由端口模式 LD I0.0 / 启动打印输入 I0.0 EU / 识别脉冲上升沿 XMT VB80, 0 / 发送 ASCII 码并打印 LD I0.1 / 输入 I0.1启动打印 EU / 识别脉冲上升沿 MOVB 16#31, VB109 / 把1的 A SCII 码31存入 VB109 XMT VB100, 0 / 发送 ASCII 码并打印 LD I0.2 / 输入 I0.2启动打印 EU / 识别脉冲上升沿 MO
15、VB 16#32, VB109 / 把2的 ASCII 码32存入 VB109,大连理工大学,27,27,XMT VB100, 0 / 发送 LD I0.3 / 输入 I0.3 启动打印 EU MOVB 16#33, VB109 XMT VB100, 0 LD I0.4 / 输入 I0.4 启动打印 EU MOVB 16#34, VB109 XMT VB100, 0 LD I0.5 / 输入 I0.5 启动打印 EU MOVB 16#35, VB109 XMT VB100, 0 LD I0.6 / 输入 I0.6 启动打印 EU,MOVB 16#36, VB109 XMT VB100, 0 L
16、D I0.7 / 输入 I0.7启动打印 EU MOVB 16#37, VB109 XMT VB100, 0 MEND / 主程序结束,大连理工大学,28,28,子程序0： SBR 0 / 设置打印信息 MOVB +9, SMB30 / 9600波特率，无奇偶校验，每字符8位 MOVB +16, VB80 / 信息长度为16个 ASCII 码字符： / SIMATIC S7-200 MOVW 16#5349, VW81 / 字符：SI MOVW 16#4D41, VW83 / 字符：MA MOVW 16#5449, VW85 / 字符：TI MOVW 16#4320, VW87 / 字符：C空格 MOVW 1
