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1、第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案 掌握S7-200系列PLC网络通信协议及网络通信的实现方法。学习目标学习目标 理解计算机、文本显示器、人机界面在S7-200系列PLC网络中的作用及PLC与变频器通信的实现方法； 理解S7-200系列PLC自由端口通信协议的含义及实现方法；第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案1自由端口通信模式自由端口通信模式81 S7-200系列系列PLC的通信协议及通信指令的通信协议及通信指令811 S7-200系列系列PLC的自由端口通信的自由端口通信 S7-200系列PL
2、C的串行通信口可以由用户程序来控制，这种由用户程序控制的通信方式称为自由端口通信模式。利用自由口模式，可以实现用户定义的通信协议，可以同多种智能设备进行通信。当选择自由端口通信模式时，用户程序可通过发送接收中断、发送接收指令来控制串行通信口的操作。通讯所使用的波特率、奇偶校验以及数据位数等由特殊存储器位SMB30（对应端口0）和SMBl30（对应端口1）来设定。特殊存储器位SMB30和SMB130的具体内容如表8-1所示。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案 在对
3、SMB30赋值之后，通信模式就被确定。要发送数据则使用XMT指令；要接收数据则可在相应的中断程序中直接从特殊存储区中的SMB2（自由口通信模式的接收寄存）读取。若是采用有奇偶校验的自由口通信模式，还需在接收数据之前检查特殊存储区中的SMB3.0（自由口通信模式奇偶校验错误标志位，置位时表示出错）。 注意：只有PLC处于RUN模式时，才能进行自由端口通讯。处于自由端口通讯模式时，不能与可编程设备通讯，比如编程器、计算机等。若要修改PLC程序，则需将PLC处于STOP方式。此时，所有的自由口通信被禁止，通信协议自动切换到PPI通信模式。1自由端口通信模式自由端口通信模式第8章 PLC的通信功能及应
4、用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案 发送指令发送指令XMT把把TABLE指定的数据缓冲区的内指定的数据缓冲区的内容通过容通过PORT指定的串行口发送出去。数据缓冲区内指定的串行口发送出去。数据缓冲区内最多可容纳最多可容纳255个字符，其中缓冲区中第一个字节用个字符，其中缓冲区中第一个字节用于设定发送的字节数。如果指定发送结束事件与某于设定发送的字节数。如果指定发送结束事件与某个中断服务程序相关联，则在缓冲区内最后一个字个中断服务程序相关联，则在缓冲区内最后一个字符发送后会产生中断。通过监控发送结束标志符发送后会产生中断。通过监控发送结束标志SM4.5可以不用中断方式而将信
5、息发送出去。可以不用中断方式而将信息发送出去。 (1)数据数据的发送的发送 XMTENTABLEPORTXMT TABLE，PORT XMT为发送指令操作为发送指令操作码；码；ABLE和和PORT为上述为上述指令的操作数。指令的操作数。 TABLE指定数据缓冲指定数据缓冲区中第一个字节区中第一个字节(设定应发设定应发送的字节数送的字节数)，；，；PORT指指定通讯端口，可取定通讯端口，可取0或或1。 2. 自由口通信发送自由口通信发送接收指令接收指令第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案 接收指令接收指令RCV通过通过PORT指定的串行通信口把接收
6、到的指定的串行通信口把接收到的信息存入信息存入TABLE指定的数据缓冲区，并且在接收信息开始或指定的数据缓冲区，并且在接收信息开始或结束时产生变化。用结束时产生变化。用RCV指令可接收含有一个或多个字符的指令可接收含有一个或多个字符的缓冲区的内容，该缓冲区内最多可容纳缓冲区的内容，该缓冲区内最多可容纳255个字符。若为接个字符。若为接收结束事件指定某个中断服务程序，则在接收到最后一个字收结束事件指定某个中断服务程序，则在接收到最后一个字符后会产生中断。通过监控符后会产生中断。通过监控SMB86可以不用中断方式就能接可以不用中断方式就能接收信息。收信息。RCV指令允许选择指令允许选择(接收接收)
7、信息开始或信息结束条件。信息开始或信息结束条件。 可利用字符中断控制接收数据。 (2)数据数据的接收的接收 RCVENTABLEPORTRCV TABLE，PORT RCV为接收指令操作码；为接收指令操作码；TABLE和和PORT为上述指令的操为上述指令的操作数。作数。 TABLE指定数据缓冲区中指定数据缓冲区中第一个字节第一个字节(设定应发送的字节设定应发送的字节数数)，；，；PORT指定通讯端口，指定通讯端口，可取可取0或或1。 2. 自由口通信发送自由口通信发送接收指令接收指令第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案3指令举例指令举例例例1 当
8、输入信号I0.0接通并发送空闲状态时，将数据缓冲区VB200中的数据信息发送到打印机或显示器。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案例例2 用本地CPU224的输入信号I0.0上升沿控制接收来自远程CPU224的20个字符，接收完成后，又将信息发送回远程PLC；当发送任务完成后用本地CPU224的输出信号Q0.1进行提示。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案 例例3 两个PLC之间的自由口通信。已知有两台S7-224型
9、号PLC甲和乙。要求甲机和乙机采用可编程通信模式进行数据交换。乙机的IB0控制甲机的QB0。对发送和接收的时间配合关系无特殊要求。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案图8-4 甲机接收梯形图程序 例例3 两个PLC之间的自由口通信。已知有两台S7-224型号PLC甲和乙。要求甲机和乙机采用可编程通信模式进行数据交换。乙机的IB0控制甲机的QB0。对发送和接收的时间配合关系无特殊要求。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案1S7-200系列系列PLC的网络连接形式的网络连接形式8 81 12 S7-20
10、02 S7-200系列系列PLCPLC的网络通信的网络通信1）点对点通信网络第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案2）多点网络第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案3）PROFIBUS网络第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案4）IT网络第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案2网络读网络读/写通信指令写通信指令NETRENTBLPORTNETWENTBLPORTNETRTBL，PORTNETWTBL，PORT 当
11、使能输入EN有效时，通过PORT指定的通信口，根据TBL指定的表中的定义读取远程装置的数据 当使能输入EN有效时，通过PORT指定的通信口，根据TBL指定的表中的定义将数据写入远程设备中去 第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案在执行网络读写指令时，PPI主站与从站之间传送数据的网络通信数据表（TBL）的格式如表8-6所示。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案例例4 要求A机用网络读指令读取B机的IB0的值后，将它写入本机的QB0，A机同时用网络写指令将它的IB0的值写入B机的QB0中。在这一网络通信
12、过程中，B机是被动的，它不需要编写通信程序。所以只要求设计A机的通信程序。假定A机的网络地址是2，B机的网络地址是3。对应的网络通信数据表如表8-8所示，对应的梯形图程序如图8-9和图8-10所示。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案8 82 PLC2 PLC与变频器之间的通讯与变频器之间的通讯 P
13、LC与变频器之间的通讯在西门子产品中是分以下几个步骤来完成的：首先要在STEP7-MicroWIN编程软件上对变频器的控制通过USS协议指令进行各种设定，然后将其设定下载到PLC，最后连接变频器与PLC。当PLC进入运行状态后，就会根据USS协议指令的要求与变频器进行通信，实现对变频器的控制。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案2. 变频器的设置变频器的设置 在将变频器与PLC连接
14、之前，需用变频器的小键盘对变频器的参数进行设置。具体操作内容如下：将变频器复位到工厂设定值，即将P944设置为1；将P009设置为3，允许读/写所有参数；使用P081、P082、P083、P084、P085设定电动机的额定值；将变频器设定为远程工作方式，使P910=1；设定RS-485串行接口的波特率。可使P092选择3、4、5、6、7，它们对应的波特率分别为：3-1200波特；4-2400波特；5-4800波特；6-9600波特；7-19200波特；设置变频器的站地址，使P091=0至31；增速时间设定。可使P002=0650.00。它是以秒表示的电动机加速到最大频率所需的时间；第8章 PL
15、C的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案斜坡减速时间设定。可使P003=0650.00。它是指以秒表示的电动机减速到完全停止所需时间；串行通信超时设定。用于设定两个输入数据报文之间的最大允许时间间隔。当收到了有效数据报文后开始计时，如果在规定的时间间隔内没有收到其他的数据报文，变频器将跳闸，并显示故障代码F008。可使P093在0240之间选择；串行链路额定系统设定点的设置。该点定义了相当于100%的变频器给定值。典型情况是50Hz或60H z。可使P094在0400 .00 之间选择；设定USS的兼容性。使P095为1或0。当P095=1时代表分辨率为0.01
16、Hz；当P095=0时代表分辨率为0.1Hz；EEPROM存储器控制设置。设定P971为0或1。当P971=0时，断电时不保留参数设定值；当P971=1时，断电期间仍保持更改的参数设定值。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案8.3 计算机计算机/文本显示器文本显示器/人机界面在人机界面在PLC网络中的作用网络中的作用1计算机的作用计算机的作用 在工厂自动化中，计算机的通信功能作为各级之间接口是十分必要的。PLC与计算机联网构成的综合系统，可使PLC与计算机互补功能的不足。对于控制，PLC对现场、对设备都极为方便，但打印图表、图形显示、中文输出就逊
17、色一些，而这些功能正是计算机的特长。PLC与计算机联网时，计算机通常主要用于编程、修改参数、数据显示、系统管理等方面。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案2文本显示器的作用文本显示器的作用 TD/CPU电缆图8-14 TD 200与S7-200CPU的连接TD 200的作用主要是：显示从S7-200系列CPU读出的信息；调整选定的程序变量；强制/取消强制I/O点的ON/OFF状态；设置实时时钟及日期。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案3.触摸屏的作用触摸屏的作用触摸屏主要作用是：通过组态画面实时监
18、视生产过程的各种状态；通过组态画面中的各种触摸键控制生产过程的启、停、运行等；通过组态画面设置系统所需参数；还可连接打印机设备输出系统运行报表等。触摸屏与PLC之间的连接如图8-15所示。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案1 1控制要求控制要求 用NETR与NETW指令实现3台PLC的网络通信。3台PLC甲、乙、丙与计算机通过RS-485通信接口和网络连接器（见图8-16）组成一个使用PPI协议的单主站通信网络，见图8-17所示。甲作为主站，乙与丙作为从站。要求一开机，甲PLC的Q0.0.7控制的8盏灯每隔1s依次亮，接着乙PLC的Q0.0.7
19、控制的8盏灯每隔1s依次亮，然后丙PLC的Q0.0.7控制的8盏灯每隔1s依次亮。然后再从甲PLC开始24盏灯不断循环的依次亮。通信功能举例通信功能举例第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案图8-16 网络连接器连接示意图图8-17 3台PLC网络控制系统示意图主站CPU214甲SIMENS从站CPU214乙SIMENS从站CPU214丙SIMENS计算机网络连接器PC/PPI电缆第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案2 2程序设计程序设计（1）通信数据交换表的设置用网络读/写指令实现3台PLC的通信，
20、必须首先为甲机PLC建立网络通信数据表如表8-18所示。 表8-18 甲机网络通信数据表字节意义状态字节远程站地址远程站数据区指针读写的数据长度数据字节与乙通信用NETR缓冲区VB100VB101VD102VB106VB107NETW缓冲区VB110VB111VD112VB116VB117与丙机 通信NETR缓冲区VB120VB121VD122VB126VB127NETW缓冲区VB130VB131VD132VB136VB137第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案（2） 设计思路 一开机，甲机Q0.0Q0.7控制的8盏灯在位移位寄存器指令的控制下以
21、秒速度依次亮。 当甲机的最后一盏灯亮以后，就停止甲机MB0的位移位，并将MB0的状态通过NETW指令写进乙机的写缓冲器VB110；这时乙机的Q0.0Q0.7控制的8盏灯通过位移位指令也以秒速度依次点亮。 通过NETR指令把乙机的Q0.0Q0.7的状态读进乙机的读缓冲器VB100中，然后又通过NETW指令将VB100数据表的内容写进丙机的写缓冲器VB130，当乙机的最后一盏灯亮了以后，丙机的 Q0.0Q0.7控制的灯依次亮；第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案 通过NETR指令将丙机的QB0的状态读进丙机的读缓冲器VB120中，当丙机的最后一盏灯亮
22、，即V120.7得电，则重新启动甲灯的依次亮。这样整个网络控制的24盏灯将按顺序依次亮。 （3）甲机的通信设置及存储器初始化程序、对乙机的读写操作主程序、对丙机的读写操作主程序、彩灯移位控制主程序分别如图8-18、8-19、8-20、8-21所示。 （4）乙机（站3）及丙机（站4）彩灯移位控制主程序程序如图8-22所示。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案首次扫描设置PPI协议初始化位移位寄存器初始化网络通信数据交换表图8-18 甲机通信设置及存储器初始化程序第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案当N
23、ETR有效且无错误时：将乙机的站地址送数据表将数据表中指针指向乙机的QB0设置读取乙机字节的个数读乙机QB0的状态第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案当NETW有效且无错误时：将乙机的站地址送数据表将数据表中指针指向乙机的MB0设置写到乙机的字节个数将甲机的MB0状态存数据交换表将甲机的MB0状态写入乙机的MB0中图8-19 甲机对乙机的读写操作主程序第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案当NETR有效且无错误时：将丙机的站地址送数据表将数据表中指针指向丙机的QB0设置读取丙机的字节个数读丙机QB0的
24、状态第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案当NETW有效且无错误时：将丙机的站地址送数据表将指针指向丙机的MB0设置写到丙机的字节数将甲机的VB107状态（从乙机读出）存数据交换表将甲机的VB107状态（实际为乙机的QB0状态）写入丙机MB0中图8-20 甲机机对丙机的读写操作主程序第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案在M2.0不得电时，MB0中的8位数据每隔1s钟向高位移动一位（开机时由初始化脉冲首先启动M0.0，待M0.7移出后停止移位输出；直到丙机的Q0.7得电使V127.7得电后，又开始执行移
25、位操作）在M0.7得电的下降沿起动M2.0，停止MB0的移位将MB0的移位过程送到QB0显示图8-21 甲机彩灯移位控制主程序第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案图8-22 乙机及丙机彩灯移位控制主程序程序在其上位机的最后一位得电结束时，预置QB0每秒钟执行一次移位操作，不断进行第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案本章小结本章小结本章主要介绍S7-200系列PLC的通信协议以及通讯的实现方法。 1自由口通讯是S7-200系列PLC机的通讯模式之一。它由用户程序控制，设置通讯控制字节SMB30来实现，
26、通过设置相应的特殊存储器，进行通信参数的设定，利用建立通信中断事件的连接和自由口接收与发送指令，完成自由口的通信。一旦自由口通讯模式被允许，则PLC的点对点通讯模式便被禁止。要想恢复点对点通讯协议，必须使PLC的模式开关置于STOP侧。在这一部分主要学习了两条指令：数据发送指令XMT与数据接收指令RCV。 2网络通讯是S7-200系列PLC机的一大功能。通过网络读（NETR）/网络写（NETW）指令，可以实现PLC信息在点对点网络、多点网络及PROFIBUS网络中的传送。通过CP-242-1 IT通讯处理模块，还可实现PLC信息的更广泛处理。 3另外还简单的介绍了计算机、文本显示器、人机界面在S7-200系列PLC网络中的作用和PLC与变频器通讯的实现。第8章 PLC的通信功能及应用PLC原理与应用矿物加工工程专业可编程序控制器电子教案再见！
