《LC的通信及网络》PPT课件.ppt

第8章 PLC的通信及网络,8.1 SIEMENS工业自动化控制网络 8.2 S7-200串行通信网络及应用 8.3 通信指令及应用,8.1 SIEMENS工业自动化控制网络,8.1.1 SIEMENS PLC网络的层次结构 8.1.2 网络通信设备 8.1.3 通信协议,8.1.1 SIEMENS PLC网络的层次结构,自动化网络的特点：上层负责生产管理，中间层负责生产过程的监控和优化，底层负责现场的检测和控制。,S7系列PLC自动化网络金字塔4级：公司管理级、工厂过程管理级、过程监控级、过程测量与控制级； 通过3层工业控制总线将4级子网连接起来： 工业以太网：开放式网络，使用通用协议，用来传送生产管理信息、实现管理控制网络的一体化，通过广域网可以实现全球联网通信； 工业现场总线PROFIBUS：完成现场管理。过程控制和监控的通信。开放式的现场总线，各种设备都可以通过同样的接口交换信息； 底层执行级总线ASi：执行器传感器通信的国际标准，也可负责PLC主机和远程分布式I/O模块之间的通信。,8.1.2 网络通信设备,1.通信口 2.网络连接器 3.通信电缆 4.CP通信卡 5.网络中继器 6.PROFIBUS-DP通信模块 7.工业以太网CP243-1通信处理器 8.工业以太网CP243-2通信处理器,与S7-200 PLC相关的通信设备： 通信口 网络连接器 通信电缆,1.通信口,端口0、端口1 RS-485引脚与PROFIBUS对应关系表,S7-200CPU226有两个串行通信口（端口0、1）,通信口 RS-485,2.网络连接器,连接器将PLC的所有信号传到接口，在不影响现有网络连接的情况下，再连接一个编程器或操作面板到网络中.,3.通信电缆,(1) PROFIBUS网络电缆 (2) PC/ PPI电缆 (3) PPI多主站电缆,（1）Profibus网络电缆,现场Profibus总线，使用双绞线屏蔽电缆。 电缆允许最大长度：取决于通信波特率和电缆类型 如： 波特率为9.6Kbps时，网络电缆最大长度为1200米。,（2）PC/PPI电缆,计算机/编程器/调制解调器,电缆：发送模式 接收模式,当检测到RS-232的发送线有字符时， 电缆：接收模式发送模式 当RS-232发送线处于闲置的时间超过电缆切换时间时， 电缆：发送模式接收模式,（3）PPI多主站电缆,把S7200PLC连接到计算机及其他通信设备 一端是RS485接口，另一端是RS232C接口或USB接口； 因此有RS232C/PPI和USB/PPI两种电缆； RS232C/PPI经过设置，可以和PC/PPI电缆一样使用； USB/PPI不支持自由口通信。,4.CP通信卡,STEP7-Micro/WIN支持的CP通信卡和协议,西门子CP5611通讯卡,5.网络中继器,作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信,6.PROFIBUS-DP通信模块,EM277 PROFIBUS-DP通信模块用来将S7-200 PLC连接到PROFIBUS-DP网络； PROFIBUS-DP网络通常由一个主站和多个从站组成；,7.工业以太网CP243-1通信处理器,利用CP243-1通信处理器可将S7-200 PLC连接到工业以太网（IE）中。 S7-200 PLC通过以太网与其他S7-200 交换数据。,8.工业以太网CP243-2通信处理器,CP243-2是专门为S7-200 CPU22*设计的用于与AS-i连接的连接部件。 CP243-2作为AS-i的主站，最多可以连接31个AS-i从站。 每个S7-200 CPU最多可以同时处理两个CP243-2，每个CP243-2的AS-i网络上最多能有124个数字量输入和124个数字量输出，因此通过CP243-2和AS-i网络可以增加S7-200 CPU处理的输入/输出数字量。,8.1.3 通信协议,1.通用协议 主要是Ethernet协议，用于管理级的信息交换。 2.公司专用协议,2.公司专用协议,(1) PPI协议 (2) MPI协议 (3) PROIBUS协议 (4) 自由口协议,（1） PPI协议,PPI（Point-to-Point Interface）协议用于点对点接口，它是一个主/从协议。 特点：从站不能主动发送信息，主站给从站发送申请或查询时，从站才对其进行响应。 S7-200 PLC可以作为PPI主站，此时可用相关的通信指令NETR、NETW来读写其它S7-200中的数据，同时它还可以作为从站来响应其它主站的申请或查询。,网络中的所有S7-200都默认为从站。 S7-200通过用户程序设置为PPI主站模式，也可作为主站。 主站： 其他CPU主机（如S7-300） 计算机 SIMATIC编程器 TD200文本显示器 ,（2）MPI协议,MPI（Multi-Point Interface）协议适用于多点接口，可以是主/主协议或主/从协议，协议操作有赖于设备类型。 是当通信速率要求不高，通信数据量不大时可以采用的一种简单经济的通信方式。 S7-300/400 CPU都默认为网络主站，如果网络中只有S7-300/400 CPU，则建立主/主连接。如果设备中有S7-200 CPU，则可建立主/从连接，S7-200 CPU是从站。 MPI协议不支持S7-200作主站运行 每个S7-300CPU都集成了MPI通信协议,PROFIBUS协议用于分布式I/O设备（远程I/O）的高速通信。 该协议的网络使用RS-485标准双绞线，适合多段、远距离高速通信。 PROFIBUS网络通常有一个主站和几个I/O从站。 主站初始化网络，并核对网络上的从站设备和配置是否匹配。 主站连续地把输出数据写到从站并从它们读取输入数据。 如果网络中有第二个主站，它只能很有限制地访问第一个主站的从站。,（3）PROIBUS协议,三个标准协议,三个协议可以在一个网络中同时运行，而不会相互影响。 协议支持一个网络上的127个地址（从0到126）。 为了使通信成功，网络上的所有设备必须具有不同的地址。,PPI协议,MPI协议,PROFIBUS协议,（4）自由口协议,通过用户程序控制PLC主机的通信端口的操作模式,用自定义的通信协议来进行通信； S7-200 PLC在RUN方式下通过用户程序设置SMB30/SMB130为自由通信口模式（238页表88） 当主机处于STOP方式时，自由口通信被终止，通信口自动切换到正常的PPI协议操作,8.2 S7-200串行通信网络及应用,8.2.1 S7系列PLC产品组建的几种典型网络 8.2.2 在编程软件中设置通信参数,8.2.1 S7系列PLC产品组建的几种典型网络,1.仅仅使用S7-200 2.使用S7-200、S7-300/400设备配置网络 3.PROFIBUS网络配置,1.仅仅使用S7-200,(1) 单主站单从站PPI网络 (2) 多主站单从站PPI网络 (3) 复杂的PPI网络,图8-7 单主站单从站PPI网络,主站,从站,主站,从站,人机界面,(1) 单主站单从站PPI网络,(2) 多主站单从站PPI网络,从站,主站,人机界面主站,(3) 复杂的PPI网络,从 站,从 站,主站,主站,主站,2.使用S7-200、S7-300/400设备配置网络（1）,主站,主站,主站,从 站,从 站,S7-300、400PLC可采用MPI协议，通过指令读写S7-200的数据,2.使用S7-200、S7-300/400设备配置网络（2）,从 站,从 站,EM277 PROFIBUS-DP通信模块,共有6个连接，两个保留给编程器（PG）和操作面板（OP） 将S7-200连接到PROFIBUS-DP网络 作为从站，EM277向主站发送数据和接受主站的数据和I/O配置。 EM277可以读写S7-200CPU中定义变量存储区的数据块，使用户能与主站交换各种类型的数据。,3.PROFIBUS网络配置,S7-315-2DP，S7-300plc，具有一个MPI通信口和一个PROFIBUS-DP通信口，作为主站,从 站,从 站,ET200,ET200是一个远程I/O站，它主要是收集现场的I/O信号，一般安装在现场； 其实就是一个没有CPU的PLC，不过在特殊情况下，ET200也是可以插CPU的，它直接处理现场I/O信号，再输出信号给设备，用于实时性要求很高的情况； 就是PLC的一个远程接口，用PROFIBUS总线与PLC相连。,8.2.2 在编程软件中设置通信参数,1.STEP7-Micro/WIN参数的设置 2.安装或删除通信接口 3.S7-200通信参数的设置,1.STEP7-Micro/WIN参数的设置,进入“通信”对话框,1.STEP7-Micro/WIN参数的设置,配置STEP7-Micro/WIN通信参数,2.安装或删除通信接口,3.S7-200通信参数的设置,1) 在STEP7-Micro/WIN界面上单击STEP7-Micro/WIN屏幕上左侧导引条中的“系统块”图标，或双击指令树的“通信”文件夹中的“通信端口”图标，将弹出“系统块”对话框。 2) 为S7-200 PLC设置站地址、网络最高站地址、波特率、间隙刷新因子等参数。 3) 下载系统块到S7-200 PLC。,3.S7-200通信参数的设置,8.3 通信指令及应用,8.3.1 网络读、写指令及应用 8.3.2 自由口通信指令及应用,8.3.1 网络读、写指令及应用,1.网络读、写指令 2.控制寄存器和传送数据表 3.NETR/NETW指令应用举例,1.网络指令,网络读指令 梯形图： 语句表：NETR TBL, PORT 功能：当EN=1时，初始化通信操作，通过指定端口PORT从远程设备上读取数据并保存在数据表TBL中。,网络写指令 梯形图： 语句表：NETW TBL, PORT 功能：当EN=1时，初始化通信操作，通过指定端口PORT向远程设备发送数据表TBL中的数据。,NETR 指令最多可以从远程站点上读取16个字节的信息； NETW 指令最多可以向远程站点写16个字节的信息 任何同一时刻，最多有8条NETR或NETW指令有效； 操作数TBL是传送数据表的首地址,数据类型是字节，可以是VB/MB/*VD/*AC/*LD; PORT可以是0或1,2.控制寄存器和传送数据表,(1) 控制寄存器 (2) 传送数据表,(1) 控制寄存器,将特殊标志寄存器SMB30和SMB130的低2位设置为2#10，其他位为0，即SMB30和SMB130的值为16#2，则可将S7-200 CPU设置为PPI主站模式。,(2) 传送数据表,1) 数据表(TBL)格式 2) 状态字节,数据表格式,VB200 VB201 VB202 VB203 VB204 VB205 VB206 VB207 VB208 -,缺省地址,可通过运行STEP 7-Micro/WIN32来修改地址,开始,状态字节,状态字节各位含义：,D位：操作完成位。0：未完成；1：已完成。 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为错误码。,3.NETR/NETW指令应用举例,网络结构格式,主站,从 站,1.控制要求,站3 对I0.0的通断不断计数，并存放在VB300中 站2 作为主站，通过通信端口0不断读取站3中VB300的计数值 当计数值达到5时，通过通信端口0对站3清0,I0.0 VB300,主站2：接收和发送缓冲区设置,主站2的程序：,初始化程序,FILL_N 填充的是字！,控制字节SMB30,接受信息程序,发送信息程序,从站3的程序,8.3.2 自由口通信指令及应用,1.自由口通信指令 2.相关寄存器及标志 3.用XMT指令发送数据 4.用RCV指令接收数据 5.用接收字符中断接收数据 6.自由口通信举例一 7.自由口通信举例二,自由口通信指令,初始化通信操作： 选择自由口通信协议,设置SMB30/SMB130为16#1 (表9-10) 数据接收缓冲区清零； 设置数据接收缓冲区、数据发送缓冲区。,适用于自由口模式,PLC处于RUN方式时 才能使用自由口模式,当PLC的方式开关处于RUN位置时， SM0.7=1，可选择自由口模式 当方式开关处于TERM位置时， SM0.7=0，应选择PPI协议模式 处于STOP方式时， 自由口模式被禁止，通信口自动切换到PPI协议模式,1.自由口通信指令,发送指令 梯形图： 语句表：XMT TBL, PORT 功能：当EN=1时，在自由口通信模式下通过指定端口PORT将数据缓冲区TBL发送到远程设备。,接收指令 梯形图： 语句表：RCV TBL, PORT 功能：当EN=1时，在自由口通信模式下通过指定端口PORT从远程设备上读取数据存储于数据缓冲区TBL。,2.相关寄存器及标志,(1) 控制寄存器 (2) 特殊标志位及中断 (3) 特殊功能存储器,(1) 控制寄存器,用特殊标志寄存器中的SMB30和SMB130的各个位分别配置通信口0和通信口1，为自由通信口选择通信参数，如波特率、奇偶校验和数据位等。 SMB30控制和设置通信端口0，如果S7-200 PLC上有通信端口1，则用SMB130来进行控制和设置。,(2) 特殊标志位及中断,接收字符中断：中断事件号为8(端口0)和25(端口1)。 发送信息完成中断：中断事件号为9(端口0)和26(端口1)。 接收信息完成中断：中断事件号为23(端口0)和24(端口1)。 发送结束标志位SM4.5和SM4.6：分别用来标志端口0和端口1发送空闲状态，发送空闲时置1。,(3) 特殊功能存储器,执行接收指令（RCV）时用到一系列特殊功能存储器。对端口0用SMB86到SMB94；对端口1用SMB186到SMB194。（表89） 注意：当选择MM=10（PPI/主站模式），PLC将成为网络的一个主站，可以执行NETR和NETW指令。在 PPI模式下忽略27位（SMB30=2)。,3.用XMT指令发送数据,用XMT指令可以方便地发送1255个字符，如果有一个中断服务程序连接到发送结束事件上，在发送完缓冲区的最后一个字符时，会产生一个发送中断(对端口0为中断事件9，对端口1为中断事件26)。 可以通过检测发送完成状态位SM4.5或 SM4.6的变化，判断发送是否完成。,用RCV指令最多可接收255个字符； 在接收完最后一个字符时，会产生一个接收信息完成中断事件（中断事件23/24） 将接收信息完成事件与某个中断程序建立连接，当出现接收信息完成中断事件时，程序转向中断程序 SMB86反映执行RCV指令的当前状态，当接收正在进行时为0，当RCV未被激活或已被终止时，不为0； 使用RCV指令时，应为信息接收功能定义一个信息起始条件和结束条件（SMB87设置),4.用RCV指令接收数据,89,1)空闲线检测：il=1，sc=0，bk=0，SMW90(或SMW190)0。 2)起始字符检测：il=0，sc=1，bk=0，忽略SMW90(或SMW190)。 3)break检测：il=0，sc=0，bk=1，忽略SMW90(或SMW190)。 4)对一个信息的响应：il=1，sc=0，bk=0，SMW90(或SMW190)=0。 5)break和一个起始字符：il=0，sc=1，bk=1，忽略SMW90(或SMW190)。 6)空闲和一个起始字符：il=1，sc=1，bk=0，SMW90(或SMW190)0。,RCV指令支持的几种起始条件如下：,如：空闲线检测,执行RCV指令时，启动空闲线定时器，信息接收功能会自动忽略定时时间到之前的任何字符，并按SMW90中的设定值重新启动空闲线定时器 空闲线定时时间到之后接收到的第一个