第8章 S7-200网络通信.ppt

第八章S7 200PLC网络通信技术及应用 8 1工业网络结构8 2工业通信网络基础知识8 3S7 200PLC通信网络概述8 4S7 200PLC的通信与网络配置8 5S7 200PLC的通信指令与应用 本章主要内容 8 1工业网络结构 工业网络是指应用于工业领域的计算机网络 是一种应用技术 涉及到局域网 广域网 现场总线以及网络互连等技术 是计算机技术 信息技术和控制技术在工业企业管理和控制中的有机统一 工业网络具有确定性 集成性 安全性 限制性 可控性和实时性的特点 现场总线网络以及PLC组成的网络属于底层的控制网络 工业网络系统的层次结构及现场总线的位置 8 2工业通信网络基础知识 1 数据编码用高低电平的矩形脉冲信号来表示数据的1 0状态 非归零码 NRZ 用高电平表示逻辑 1 用低电平表示逻辑 0 缺点 双极性的信号中有直流分量 无法确定一位的开始和结束 不能直接保证接收和发送的同步优点 能有效地利用信道的带宽曼彻斯特编码 ManchesterCode 在每个码元中间产生跳变 跳变沿代表时钟和数据 右图 用低电平跳变高电平表示逻辑 1 用高电平跳变低电平表示逻辑 0 缺点 信号速率是数据速率的2倍 需要双倍的传输带宽优点 具有内在时钟 不需要同步信号 双极性信号中无直流分量 8 2工业通信网络基础知识 2 数据通信方式在通信线路上 按照传输的方向分 单工 半双工和全双工通信方式单工通信方式数据只能向一个方向传递半双工通信方式数据可以双向传递 但同一时刻只能单方向传递全双工通信方式数据可以在同一时刻双向传递 8 2工业通信网络基础知识 3 数据传输方式指数据代码的传输顺序和数据传输时的同步方式 并行传输和串行传输串行传输时 数据的各个不同位分时使用同一条传输线 从低位开始一位接一位按顺序传送 数据有多少位就至少需要传送多少次 需要的传输线少 抗干扰能力强 但需要判断首字节位置 使用最多并行传输时 一个数据的所有位同时传送 每个数据位都需要一条单独的传输线 还需要一条 选通 线协调双方的数据收发 通信速率高 但需要的传输线多 线间信号有干扰 传输速率受限同步传输和异步传输串行通信使用的两种同步方式异步传输以字符为单位 使用字符同步方式 实现简单 但传输效率低同步传输以数据块 帧 为单位 传输效率高 但发送端和接收端的时钟同步 曼彻斯特编码中可以提取同步信号 实现自同步 8 2工业通信网络基础知识 4 差错 误码 控制 数据校验奇偶校验将传输的数据分组 各组信息后面附加一个校验位 校验位的值使得各组信息中 1 的个数为奇数或偶数 对应奇校验或偶校验 简单 检错率低 增加通信数据量 循环冗余校验 CRC CyclicRedundancyCheck 在发送端对传输序列进行一次除法 将余数附加在传输信息的后面 在接收端进行同样的除法过程 如果接收端的除法结果不为零 数据传输错误 简单 检错率高 占用处理器资源 5 主要拓扑结构S7 200PLC的网络中 一般采用总线型拓扑形式 8 2工业通信网络基础知识 6 传输介质双绞线 带屏蔽 成本低 安装简单 光缆质量轻 传输距离远 但成本高 安装维修需要专用仪器 8 2工业通信网络基础知识 7 串行通信接口RS 232接口 按位串行传输方式 单端发送 单端接收RS 485接口 使用双绞线 差动传输 半双工RS 422接口 使用两对差分信号线 差动发送和差动接收 全双工8 通信协议通信双方就如何交换数据所建立的规定和过程通用协议高层子网采用的基于以太网的TCP IP协议 控制层和底层采用的 开放式 协议 PROFIBUS AS i Modbus等公司专用协议PPI协议 专用S7 200PLCMPI协议 用于西门子产品之间 8 3S7 200PLC通信网络概述 西门子工业网络结构西门子公司的网络金字塔由4级组成 过程测量与控制级 过程监控级 工厂与过程管理级 公司管理级 8 3S7 200PLC通信网络概述 2 S7 200支持的通信协议PPI 点到点的通信协议 S7 200PLC专用MPI 多点通信协议 西门子产品之间通信PROFIBUS 车间设备层的底层现场总线通信协议S7协议 西门子的工业以太网协议AS i 用于底层的执行器和传感器接口的现场总线通信协议USS 运动控制中驱动装置之间的通信协议MODBUSRTU 开发的通信协议自由口 可以自主定义通信协议的一种通信方式 8 3S7 200PLC通信网络概述 3 S7 200CPU通信口9针D型连接器 支持PPI协议 MPI协议和自由口模式 8 3S7 200PLC通信网络概述 4 主站和从站主站 可以主动发起数据通信 读 写其它站点的数据 一个通信网络 可以有一个或多个主站 从站 不能主动发起通信 只能响应主站的访问 提供或接收数据 从站不能访问其它从站 5 编程通信Micro WIN默认的通信方式是使用PC PPI电缆连接PC和PLC 是最常用的编程通信方式 8 4S7 200PLC的通信与网络配置 只介绍PPI通信 点到点接口 即PPI接口 PointtoPointInterface 是西门子专门为S7 200系列PLC开发的通信协议 是令牌传递协议是一个主 从协议 S7 200一般作为从站 在用户程序通过SMB30可以将S7 200PLC设置为主站模式 此CPU在RUN模式可以作为主站 可以读 写其它S7 200PLC的数据 8 5S7 200PLC的通信指令与应用 针对PPI协议网络 首先要将应用网络读写的S7 200PLC通过通信初始化定义为PPI主站模式1 网络读指令NETR NetworkRead S7 200PLC被定义为PPI主站模式通过指定的通信端口 PORT 从另外的S7 200PLC上接收数据 并存入指定的缓冲区表 TBL 中从远程站点读最多16个字节的信息2 网络写指令NETW NetworkWrite S7 200PLC被定义为PPI主站模式通过指定的通信端口 PORT 向另外的S7 200PLC写指令指定的缓冲区表 TBL 中的数据向远程站点写最多16个字节的信息 8 5S7 200PLC的通信指令与应用 3 缓冲区 TBL 参数的定义 D 操作是否完成 A 是否有效 E 操作是否有错误 E1 E2 E3 E4错误编码 如果执行指令后E位为1 则由这4位返回一个错误码 8 5S7 200PLC的通信指令与应用 缓冲区 TBL 参数的定义 续 状态字节 8 5S7 200PLC的通信指令与应用 4 控制寄存器SMB30控制和设置通信端口0 如果PLC主机上有通信端口1 则用SMB130来进行控制和设置 SMB30和SMB130的各位及的含义 将特殊标志寄存器中SMB30和SMB130的低2位置为2 10 其他位为0 即SMB30和SMB130的值为16 2 则可以将S7 200CPU设置为PPI主站模式 8 5S7 200PLC的通信指令与应用 5 应用举例系统构成如图 4个CPU222控制四台打包机 一个带TD200人机界面的CPU224控制分流机 分流机实时查询各打包机的工作状态 将纸箱 粘结剂和黄油桶分配给不同的打包机 各个打包机打包完成的数量上传至分流机 以便记录和通过TD200查阅 TD200和CPU224作为PPI网络的主站 其他PLC作为从站 要求 打包机的工作状态和完成的打包数量分别存储在其CPU的VB100和VW101中分流机对1 打包机的接收和发送的缓冲区的起始地址分别为VB200和VB300编写程序 实现分流机读 写1 打包机的工作状态和完成的打包数量 完成包装100箱时复位1 打包机包装数量存储