《S7-200 PLC基础教程 第3版 教学课件 ppt 作者廖常初 课件200基础第7、8章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《S7-200 PLC基础教程 第3版 教学课件 ppt 作者廖常初 课件200基础第7、8章（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 PLC的通信与自动化通信网络,7.1 计算机通信概述 7.1.1 串行通信的基本概念 1并行通信与串行通信 并行数据通信以字节或字为单位传输数据，已很少使用。串行数据通信每次只传送二进制数的一位。最少只需要两根线就可以组成通信网络。 2异步通信与同步通信 接收方和发送方的传输速率的微小差异产生的积累误差，可能使发送和接收的数据错位。异步通信采用字符同步方式（见图7-1），通信双方需要对采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方将停止位和起始位之间的下降沿作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。,奇偶校验用硬件保证发送方发送的每一个字符的数据位和奇偶校验位中“1”的个数为偶数或
2、奇数。接收方用硬件对接收到的每一个字符的奇偶性进行校验，如果奇偶校验出错，SM3.0为ON。可以设置为无奇偶校验。 同步通信的发送方和接收方使用同一个时钟脉冲。接收方可以通过调制解调方式得到与发送方同步的接收时钟信号。 3单工通信与双工通信 单工通信只能沿单一方向传输数据，双工通信每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。 全双工方式通信的双方都能在同一时刻接收和发送数据。 半双工方式通信的双方在同一时刻只能发送数据或只能接收数据。 传输速率的单位为bit/s或bps 。,7.1.2 串行通信的端口标准 1RS-232C RS-232C的最大通信距离为15m，最高传输速率为20kbit/s，只能
3、进行一对一的通信。RS-232C使用单端驱动、单端接收电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响。 2RS-422与RS-485 RS-422A采用平衡驱动、差分接收电路，因为接收器是差分输入，两根线上的共模干扰信号互相抵消。在最大传输速率10Mbit/s时，允许的最大通信距离为12m。传输速率为100kbit/s时，最大通信距离为1200m，一台驱动器可以连接10台接收器。 RS-422A是全双工，用4根导线传送数据。RS-485是RS-422A的变形，为半双工，使用双绞线可以组成串行通信网络，构成分布式系统。,7.2 计算机通信的国际标准 7.2.1 开放系统互连模型 物理
4、层的下面是物理媒体，例如双绞线、同轴电缆和光纤等。物理层定义了传输媒体端口的机械、电气功能和规程的特性。 数据链路层的数据以帧为单位传送，每一帧包含数据和同步信息、地址信息和流量控制信息等。通过校验、确认和要求重发等方法实现差错控制。 应用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。,7.2.2 IEEE 802通信标准 如果站点比较少，要求不是太高，可以采用主从通信方式。主从通信网络有一个主站和若干个从站。主站向某个从站发送请求帧，该从站接收到后才能向主站返回响应帧。主站按事先设置好的轮询表的排列顺序对从站进行周期性的查询。 （1）CSMA/CD （带冲突检测的载波侦听多路访问
5、）的基础是以太网。 每个站都是平等的，采用竞争方式发送信息到传输线上，“先听后讲”和“边听边讲”。其控制策略是竞争发送、广播式传送、载体监听、冲突检测、冲突后退和再试发送。以太网越来越多地在底层网络使用。,（2）令牌总线 令牌绕逻辑环周而复始地传送。要发送报文的站等到令牌传给自己，判断为空令牌时才能发送报文。令牌沿环网循环一周后返回发送站时，如果报文已被接收站复制，发送站将令牌置为“空”，送上环网继续传送，以供其他站使用。 （3）令牌环用得少 7.2.3 现场总线及其国际标准 1现场总线的定义 IEC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、
6、多点通信的数据总线”。 2IEC 61158 IEC 61158第4版采纳了经过市场考验的20种现场总线（见表7-1）。其中约一半是实时以太网。 3IEC 62026 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。,7.3 西门子的工业自动化通信网络 1工业以太网 网络规模可达1024站，距离可达1.5km(电气网络)或200km(光纤网络)，10M /100Mbit/s。S7-200使用以太网模块CP 243-1或互联网模块CP-243-1 IT。 2PROFIBUS 传输速率最高12Mbit/s，响应时间典型值为1ms，使用屏蔽双绞线电缆（最长9.6km）或光缆（最
7、长90km），最多可以接入127个从站。S7-200通过从站模块EM 277接入PROFIBUS-DP（分布式外部设备），PROFIBUS-PA（过程自动化）是用于防爆区域的现场传感器和执行器的低速数据传输。 PROFIBUS-FMS（现场总线报文规范）现在很少使用。 3AS-i网络 AS-i（执行器-传感器接口）使用屏蔽的或非屏蔽的双绞线，由总线提供电源。响应时间小于5ms， CP 243-2是S7-200的AS-i主站模块。 7.4 S7-200通信概述 7.4.1 S7-200的网络通信协议 S7-200支持点对点接口（PPI）、多点接口（MPI）和PROFIBUS协议，物理层均为RS-
8、485。一个网络中有127个地址（0126），最多32个主站。网络中各设备的地址不能重叠。,1点对点接口协议（PPI） S7-200 CPU一般为从站，编程计算机或人机界面（HMI）为主站。 2多点接口协议（MPI） S7-200 CPU为从站。S7-300/400作主站，用X_GET/X_PUT指令读写S7-200的存储区。通信数据包最大76B。S7-200不需要编写通信程序。 3PROFIBUS协议 S7-200通过EM 277 PROFIBUS-DP从站模块接入网络。 主站周期性地读写指定的从站的V存储区。 4TCP/IP 用CP 243-1或CP-243-1 IT模块接入以太网。 5用
9、户定义的协议（自由端口模式） 由用户自定义与其他设备通信的串行通信协议。 7.4.2 S7-200的通信功能 简介 1西门子PLC之间的通信 S7-200之间可用PPI网络、EM 241 Modem模块、以太网和无线电通信。 S7-200与S7-300/400之间可通过PROFIBUS-DP、MPI、以太网、Modbus RTU协议通信。,2S7-200与西门子驱动装置之间的通信 一般用USS协议，S7-200和V20之间还可以使用Modbus RTU协议。 3S7-200与第三方设备之间的通信 如果对方支持，可以采用PROFIBUS-DP或Modbus RTU协议通信，或采用自由端口模式，使
10、用自定义协议，与第三方的人机界面、PLC、变频器、串行打印机和仪表等通信。,7.4.3 S7-200的串行通信网络 1网络中继器 中继器用来将网络分段，每个网段最多32个设备，中继器可扩展网络长度。 3网络连接器和终端电阻 终端电阻可吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。网络终端的连接器上的开关应放在On位置（接入终端电阻），网络中间的连接器上的开关应放在Off位置。,7.5 S7-200 的通信功能 6.5.1 网络读写指令与S7-200 CPU之间的通信 1网络读/写指令 NETR/NETW指令最多可以读、写远程站点16B的数据。只有主站需要调用NETR/NETW指令。 2用网络读/写向
11、导生成网络读/写程序 【例7-1】 2号站为主站，3号站为从站。要求2号站将它的VB100VB103的值写入3号站的VB200VB203。2号站读取3号站的VB204VB207的值，存放到本站的VB104VB107。生成一个名为“网络读写指令通信主站”的项目。 1）双击指令树的“向导”文件夹中的“NETR/NETW”，打开网络读写指令向导，设置网络操作的项数为2。每一页的操作完成后单击“下一步”按钮。 2) 在第2页选择使用PLC的通信端口0，采用默认的子程序名称“NET_EXE”。 3）在第3页采用默认的操作“NETR”，从3号站读取4B的数据，本地和远程PLC的起始地址分别为VB104和V
12、B204。 4）单击“下一项操作”按钮，在第4页设置操作为“NETW”，将4B数据写入3号站，本地和远程PLC的起始地址分别为VB100和VB200。,5）在第5页设置V存储区的起始地址为VB200。 6）单击第6页的“完成”按钮，生成子程序NET_EXE和名为NET_SYMS的符号表。 3程序设计 在主站OB1中调用自动生成的NET_EXE。 生成名为“网络读写指令通信从站”的项目，用系统块设置其通信端口的PPI站地址为3，从站和主站通信的波特率相同。采用默认的设置，两块CPU的全部V区均被设置为有断电保持功能。 将系统块和程序块下载到两个CPU，用状态表将主站要发送到从站的数据写入VB10
13、0VB103，将数据写入从站中主站要读取的VB204VB207。 连接两块CPU的RS-485端口。将两块CPU切换到RUN模式，主站读写从站的地址区后，用USB/PPI电缆读取双方状态表中接收到的数据。,7.5.2 使用Modbus RTU协议的通信 1Modbus串行链路协议 Modbus串行链路协议是主-从协议，有一个主站，1247个子站。 2Modbus的报文传输模式 Modbus协议有ASCII和RTU（远程终端单元）这两种报文传输模式，S7-200采用RTU模式。报文以字节为单位进行传输，采用循环冗余校验（CRC）进行错误检查，报文最长为256B。 Modbus协议通信需要安装ST
14、EP 7-Micro/WIN V32指令库。 3基于Modbus RTU主站协议的通信 实际中使用得最多的是PLC作Modbus RTU主站，变频器等其他设备作从站。PLC调用MBUS_MSG指令，向从站发送请求消息和处理从站返回的响应消息。 4基于Modbus RTU从站协议的通信 PLC做Modbus从站，调用MBUS_SLAVE指令，处理来自Modbus主站的请求服务。表7-5给出了S7-200支持的Modbus从站协议功能。 7.5.3 使用自由端口模式的通信 在自由端口模式，CPU的串行通信由用户程序控制，可以用接收完成中断、字符接收中断、发送完成中断、发送指令和接收指令来控制通信过
15、程。,CPU处于STOP模式时，自由端口模式被禁止，CPU可以通过PPI协议与编程设备通信。只有当CPU处于RUN模式时，才能使用自由端口模式。 发送指令XMT最多可以发送255个字符的数据缓冲区中的数据。发送结束时可以产生中断事件。接收指令RCV最多可以接收255个字符。在接收完最后一个字符（或每接收一个字符）时，可以产生一个中断。 为了避免通信中的各方争用通信线，一般采用主从方式，只有主站才有权主动发送请求报文，从站接收到后返回响应报文。 可以使用异或校验或求和校验来提高通信的可靠性。 7.5.4 使用USS协议与变频器通信 PLC通过通信来监控变频器，可以连续地对多台变频器进行监视和控制
16、。 USS通信协议用于S7 PLC与西门子变频器之间的通信。通信网络由PLC和变频器内置的RS-485通信端口和双绞线组成，一台S7-200 CPU最多可以监控31台变频器。 在通信中，PLC作为主站，变频器作为从站。在使用Modbus协议或USS协议之前，需要安装西门子的指令库。USS_INIT指令用于初始化或改变USS的通信参数，USS _CTRL指令用于控制处于激活状态的变频器。 可以用指令来读取和改写变频器的参数。,第8章 PLC应用中的一些问题 8.1 PLC控制系统的可靠性措施 8.1.1 输入/输出的抗干扰措施 1电源的抗干扰措施 干扰较强时，可以在PLC的电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器，或使用抗干扰电源和净化电源产品。 2布线的抗干扰措施 长距离数字量信号、模拟量信号、高速信号（例如旋转编码器输出的信号）和通信应使用屏蔽电缆。PLC应远离强干扰源，在开关柜内PLC应远离动力线。不同类型的导线应分别装入不同的电缆管或电缆槽中。I/O线与电源线应分开走线，交流信号与直流信号、
