第5章网络通信

1、2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司1本章内容本章内容 1. 工业网络结构工业网络结构2. 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识3. S7-200 PLC的网络通信的网络通信4. S7-200 PLC的通信与网络配置的通信与网络配置5. S7-200 PLC的通信指令及应用的通信指令及应用6. 通信网络设计注意事项通信网络设计注意事项 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司21 工业网络结构工业网络结构 1. 什么是工业网络什么是工业网络n工业网络是在一个企业范围内将信号检测、数据传输、处工业网络

2、是在一个企业范围内将信号检测、数据传输、处理、存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现理、存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现企业内部的资源共享、信息管理、过程控制、经营决策，企业内部的资源共享、信息管理、过程控制、经营决策，并能够访问企业外部资源和提供有限的外部访问，使得企并能够访问企业外部资源和提供有限的外部访问，使得企业的生产、管理和经营能够高效率地协调运作，从而实行业的生产、管理和经营能够高效率地协调运作，从而实行企业集成管理和控制的一种网络环境。企业集成管理和控制的一种网络环境。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月

3、中国二十二冶集团机电自动化分公司31 工业网络结构工业网络结构 2. 工业网络结构工业网络结构 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司42 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 1. 数据编码数据编码n为什么要进行数据编码？为什么要进行数据编码？n常用的数据编码常用的数据编码lNRZlMANCHESTER2. 数据通信方式（传输方向）数据通信方式（传输方向）l单工单工l双工双工l半双工半双工 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公

4、司52 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 3. 数据传输方式数据传输方式l并行通信并行通信l串行通信串行通信异步传输异步传输同步传输同步传输4. 差错控制差错控制n什么是差错控制？什么是差错控制？n纠错码和检错码纠错码和检错码n常用的检错码常用的检错码l奇偶校验奇偶校验l循环冗余校验循环冗余校验 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司62 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 5. 传送介质传送介质6. 主要拓扑结构主要拓扑结构n常用的是总线型结构常用的是总线型结构n注意传输速率、距离和信号反射的影响

5、注意传输速率、距离和信号反射的影响 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司72 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 7. 串行通信接口串行通信接口n工业网络中，在设备或网络之间大多采用串行通信方式传工业网络中，在设备或网络之间大多采用串行通信方式传送数据，常用的几种串行通信接口都是美国电子工业协会送数据，常用的几种串行通信接口都是美国电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）公布的，）公布的，它们有它们有EIA-232、EIA-485、EIA-422等，它们的

6、前身是以等，它们的前身是以字头字头RS（Recommended Standard）（即推荐标准）（即推荐标准）开始的，虽然经过修改，但差别不大和使用习惯，所以现开始的，虽然经过修改，但差别不大和使用习惯，所以现在的串行通信接口标准在大多数情况下仍然使用在的串行通信接口标准在大多数情况下仍然使用RS-232、RS-485和和RS-422等表示。等表示。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司82 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 7. 串行通信接口串行通信接口nRS-232l单端发送、单端接收，所以数据传送

7、速率低，抗干扰能力差，传单端发送、单端接收，所以数据传送速率低，抗干扰能力差，传送波特率（送波特率（bit/s）为）为300、600、1 200、4 800、9 600、19 200等。在通信距离近、传送速率和环境要求不高的场合应用较广泛。等。在通信距离近、传送速率和环境要求不高的场合应用较广泛。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司92 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 7. 串行通信接口串行通信接口nRS-485lRS-485接口采用二线差分平衡传输，有较高的通信速率（波特率接口采用二线差分平衡传输

8、，有较高的通信速率（波特率可达可达10 Mbit/s上）和较强的抑制共模干扰能力。这种接口适合远上）和较强的抑制共模干扰能力。这种接口适合远距离传输，是工业设备的通信中应用最多的一种接口。距离传输，是工业设备的通信中应用最多的一种接口。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司102 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 7. 串行通信接口串行通信接口nRS-422lRS-422与与RS-485的区别在于的区别在于RS-485采用的是半双工传送方式，采用的是半双工传送方式，RS-422采用的是全双工传送方式；采

9、用的是全双工传送方式；RS-422用两对差分信号线，用两对差分信号线，RS-485只用一对差分信号线。只用一对差分信号线。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司112 工业通信网络基础知识工业通信网络基础知识 8.通信协议通信协议n基本概念基本概念 通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程n种类种类 l通用协议通用协议l公司专用协议公司专用协议n应用场合应用场合l高层管理网络中一般采用通用协议，这表明工业网络向标准化和通用化高层管理网络中一般采用通用协议，这表明工

10、业网络向标准化和通用化发展的趋势。常用的通用协议一般是基于以太网的发展的趋势。常用的通用协议一般是基于以太网的TCP/IP。现在的开放。现在的开放已成为了一种趋势，所以控制层和底层的网络许多也采样开放的通用协已成为了一种趋势，所以控制层和底层的网络许多也采样开放的通用协议，如议，如PROFIBUS、AS-i、Modbus等等。等等。l有些协议是公司专用性质的，特别是在独立的小型网络中，如有些协议是公司专用性质的，特别是在独立的小型网络中，如Siemens公司专为公司专为S7-200 PLC开发的开发的PPI协议，以及在协议，以及在Siemens产品之间通信使产品之间通信使用的用的MPI协议等，

11、它们只能在协议等，它们只能在Siemens公司的特定产品中间使用。公司的特定产品中间使用。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司123 S7-200 PLC通信网络概述通信网络概述 1.SIEMENS工业网络结构工业网络结构 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司133 S7-200 PLC通信网络概述通信网络概述 2.S7-200 PLC支持的通信协议支持的通信协议n通信协议及几个基本概念通信协议及几个基本概念l通信协议通信协议

12、PPIMPI自由口通信协议自由口通信协议USS协议协议ModbusPROFIBUSAS-iIT S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司143 S7-200 PLC通信网络概述通信网络概述 2.S7-200 PLC支持的通信协议支持的通信协议n通信协议及几个基本概念通信协议及几个基本概念l主站和从站主站和从站l单主站网络和多主站网络单主站网络和多主站网络l服务器和客户端服务器和客户端l编程通信和数据通信编程通信和数据通信 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二

13、十二冶集团机电自动化分公司153 S7-200 PLC通信网络概述通信网络概述 2.S7-200 PLC支持的通信协议支持的通信协议n编程通信编程通信l几种编程通信方式几种编程通信方式lMicro/WIN 缺省的编程通信方式是使用缺省的编程通信方式是使用 PC/PPI 电缆连接电缆连接PC和和PLC进行进行通信，这也是最常用的编程通信方式。通信，这也是最常用的编程通信方式。n数据通信数据通信lS7-200 PLC之间通信之间通信 lS7-200 PLC与与S7-300/400 PLC之间的通信之间的通信 lS7-200 PLC与西门子变频器间的通信与西门子变频器间的通信 lS7-200 PLC

14、与其他上位机软件间的通信与其他上位机软件间的通信lS7-200 PLC与第三方与第三方PLC之间的通信之间的通信 lS7-200 PLC与第三方与第三方HMI之间的通信之间的通信 lS7-200 PLC与第三方变频器之间的通信与第三方变频器之间的通信 lS7-200 PLC与其他串行通信设备之间的通信与其他串行通信设备之间的通信 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司163 S7-200 PLC通信网络概述通信网络概述 3.S7-200 PLC的通信接口及网络部件的通信接口及网络部件n通信口通信口lS7-200

15、CPU上的通信口是符合国际标准上的通信口是符合国际标准IEC61158-3和欧洲标准和欧洲标准EN 50170中中PROFIBUS标准的标准的RS-485兼容兼容9针针D型连型连接器。接器。 lS7-200 CPU上的通信口是非隔离型的，上的通信口是非隔离型的，最高通信速率最高通信速率187.5K波特波特数据通信数据通信lS7-200 CPU上的通信口支持的通信协议上的通信口支持的通信协议有：有：PPI协议协议MPI协议：不完全支持，只能作从站协议：不完全支持，只能作从站 自由口模式自由口模式： S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二

16、冶集团机电自动化分公司173 S7-200 PLC通信网络概述通信网络概述 3.S7-200 PLC的通信接口及网络部件的通信接口及网络部件n网络连接器网络连接器l标准标准9针连接器针连接器带编程口带编程口不带编程口不带编程口 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司183 S7-200 PLC通信网络概述通信网络概述 3.S7-200 PLC的通信接口及网络部件的通信接口及网络部件n中继器中继器n电缆电缆 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电

17、自动化分公司194 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 1.PPI通信（通信（Point to Point Interface，PPI） n单主站单主站PPI网络网络 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司204 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 1.PPI通信（通信（Point to Point Interface，PPI） n多主站多主站PPI网络网络lPPI协议是一种主从通信协议，在网络中的多个主站之间不能相协议是一种主从通信协议，在网络中的多个主站之间不能相互通信互通

18、信 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司214 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 1.PPI通信（通信（Point to Point Interface，PPI） n复杂复杂PPI网络网络 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司224 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 2.自由通信口（自由通信口（Freeport Mode）模式）模式n一个很有特色的功能一个很有特色的功能 S7-200 S7

19、-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司234 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 3.MPI （Multi-Point Interface）nSIEMENS公司公司S7系列产品之间的一种专用通信协议。系列产品之间的一种专用通信协议。MPI协议可以协议可以是主是主/主协议或主主协议或主/从协议，协议如何操作有赖于通信设备的类型。从协议，协议如何操作有赖于通信设备的类型。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司244 S7-200 PL

20、C的的通信与网络配置通信与网络配置 4.PROFIBUSn什么是什么是PROFIBUS?nEM277n举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司254 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 5.AS-in什么是什么是AS-i?nCP243-2n举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司264 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 6.工业以太网工业以太网n什么是工业以太网什么是工业以太网?

21、nCP243-1和和CP243-1 ITn举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司274 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 7.ModbusnModbus是是Modicon公司在公司在1979年开发出来的一种通信协议。它被用于在年开发出来的一种通信协议。它被用于在智能设备间建立主智能设备间建立主从或客户端从或客户端服务器方式的通信。服务器方式的通信。nModbus 是一种单主站的主是一种单主站的主/从通信模式。从通信模式。n通过通过 S7-200 CPU 通信口的自由口模式实现通信口的

22、自由口模式实现 Modbus 通信协议，通信协议， S7-200 PLC可使用可使用STEP 7-Micro/WIN提供的提供的Modbus库，使用用户程序模仿一个库，使用用户程序模仿一个Modbus从站。从而完成数据通信。从站。从而完成数据通信。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司284 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 8.电话线通信电话线通信nModem（MOdulator/DEModulator ）nEM241n举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信

23、技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司294 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 9.USS协议协议nS7-200 PLC和变频器的连接和变频器的连接l通过数字量（通过数字量（DI/DO）信号控制驱动装置的运行状态和速度；）信号控制驱动装置的运行状态和速度；l通过数字量信号控制驱动装置的运行状态，通过模拟量（通过数字量信号控制驱动装置的运行状态，通过模拟量（AI/AO）信号）信号控制转速等参数；控制转速等参数； l通过串行通信控制驱动装置的运行和各种参数通过串行通信控制驱动装置的运行和各种参数。nUSS(Universal Serial Interfac

24、e) l是西门子专为驱动装置开发的通信协议，是西门子专为驱动装置开发的通信协议， USS 因其协议简单、硬件要因其协议简单、硬件要求较低，越来越多地用于和控制器（如求较低，越来越多地用于和控制器（如 PLC）的通信，实现一般水平的）的通信，实现一般水平的通信控制。通信控制。l通过串行通过串行USS总线最多可接总线最多可接30台变频器（从站），然后用一个主站台变频器（从站），然后用一个主站（PLC）进行控制，包括变频器的启）进行控制，包括变频器的启/停、频率设定、参数修改等操作。停、频率设定、参数修改等操作。lS7200 PLC提供提供USS协议库指令，用户使用这些指令可以方便地实现对协议库指令

25、，用户使用这些指令可以方便地实现对变频器的控制。变频器的控制。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司304 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 9.USS协议协议n举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司314 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 10. OPCn什么是什么是OPC技术？技术？lOPC是是OLE for Process Control的缩写，这里的的缩写，这里的OLE（O

26、bject Linking and Embedding）是微软的对象链接与嵌入技术，所）是微软的对象链接与嵌入技术，所以以OPC就是应用于过程控制中的对象链接与嵌入技术。它是一套就是应用于过程控制中的对象链接与嵌入技术。它是一套组件对象模型标准接口，用于在基于组件对象模型标准接口，用于在基于Windows操作平台的工业操作平台的工业应用程序之间提供高效的信息集成和数据交换功能。应用程序之间提供高效的信息集成和数据交换功能。 n PC Access S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司324 S7-200 PLC

27、的的通信与网络配置通信与网络配置 11. SINAUT MICRO无线通信无线通信nSINAUT MICRO基于基于S7-200 PLC和和WinCC flexible，是一种简单的，是一种简单的远程控制系统，它使用移动无线通信（远程控制系统，它使用移动无线通信（GPRS）方式对分布式工厂）方式对分布式工厂进行监视和控制，在传输少量数据，利用无线技术对远程站点进行进行监视和控制，在传输少量数据，利用无线技术对远程站点进行监视和控制时，监视和控制时，SINAUT MICRO是最好的选择。是最好的选择。 n基于基于S7-200的的SINAUT MICRO包含包含MD720-3 GSM/GPRS调制

28、解调调制解调器和器和SINAUT MICRO SC软件包。软件包。 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司334 S7-200 PLC的的通信与网络配置通信与网络配置 11. SINAUT MICRO无线通信无线通信n举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司345 S7-200 PLC的的通信指令与应用举例通信指令与应用举例 1.网络读、网络写指令网络读、网络写指令n用途用途l当当S7-200 PLC被定义为被定义为PPI主

29、站模式时，就可以应用网络读写指主站模式时，就可以应用网络读写指令对另外的令对另外的S7-200 PLC进行读写操作。进行读写操作。 n指令指令 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司355 S7-200 PLC的的通信指令与应用举例通信指令与应用举例 1.网络读、网络写指令网络读、网络写指令n举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司365 S7-200 PLC的的通信指令与应用举例通信指令与应用举例 2.发送与接收指令发送与

30、接收指令n用途用途l用于当用于当S7-200 PLC被定义为自由端口通信模式时，由通信端口被定义为自由端口通信模式时，由通信端口发送或接收数据。发送或接收数据。 n指令指令 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司375 S7-200 PLC的的通信指令与应用举例通信指令与应用举例 2.发送与接收指令发送与接收指令n自由口模式自由口模式lCPU的串行通信口可由用户程序控制，的串行通信口可由用户程序控制，这种操作模式称为自由端口模式。这种操作模式称为自由端口模式。l当选择了自由端口模式时，用户程序可以使用接收中断、发

31、送中断、发当选择了自由端口模式时，用户程序可以使用接收中断、发送中断、发送指令（送指令（XMT）和接收指令（）和接收指令（RCV）来进行通信操作。）来进行通信操作。lSMB30（用于端口（用于端口0）和）和SMB130（如果（如果CPU有两个端口，则用于端口有两个端口，则用于端口1）用于选择波特率、奇偶校验、数据位数和通信协议。）用于选择波特率、奇偶校验、数据位数和通信协议。n数据接收数据接收l使用使用RCV指令指令用用RCV接收指令可以方便地接收一个或多个字节缓冲区的内容，最接收指令可以方便地接收一个或多个字节缓冲区的内容，最多为多为255个字节，个字节， 使用许多特殊字节。使用许多特殊字节

32、。l字符中断控制的方式来接收数据字符中断控制的方式来接收数据 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司385 S7-200 PLC的的通信指令与应用举例通信指令与应用举例 2.发送与接收指令发送与接收指令n举例举例 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司395 S7-200 PLC的的通信指令与应用举例通信指令与应用举例 3.USS指令指令4.Modbus指令指令 S7-200 S7-200 PLC网网络通信技术及应用络通信技术及应用 2021年11月中国二十二冶集团机电自动化分公司406 通信网络设计通信网络设计注意事项注意事项 1.使用符合要求的电缆、使用符合要求的电缆、连接器，并按规范操作连接器，并按规范操作 S7-200 S7-200 PLC网网络通信