11s7200电气技术及plc控制课件-16 -通讯与网络

电气控制及PLC技术制作：电气学院杨霞2014年6月修订26PLC通信与网络知识点：

掌握S7-200的通信方式及自由口通信网络的概念以及通信设备的使用

S7-200通信实现

学习重点：本讲是学习PLC通信与网络。重点掌握：

1掌握S7-200的通信方式及自由口通信

2S7-200通信实现36PLC通信与网络

一、通信方式

二、网络概述

三、S7-200通信及网络

6.1通信及网络概述41.基本通信方式

2.异步串行通信

3.通信接口

一、通信方式（1）并行通信

（2）串行通信

（3）串行通信分类

（1）RS232接口

（2）RS485接口

（3）RS422接口

波特率：在串行通信中，数据是按位进行传送的，因此传送速率用每秒传送格位的数目表示，称为波特率。1波特=1bps(位/秒)波特率与时钟频率有关，时钟频率越高，波特率越大。

异步方式又称为起止方式。它在发送字符时，要先发送起始位，然后才是字符本身，最后是停止位。字符之后还可以加入奇偶校验位。异步传送较为简单，但要增加传送位，将影响传输速率。异步传送是靠起始位和波特率来保持同步的。PLC网络多采用异步方式传送数据。5图并行通信6图串行通信串行通信数据的传送是一位一位分时进行的！7图异步串行传送8图单工、半双工和双工91.网络结构概述

（1）简单网络

（2）多级网络

2.通信协议

（1）通用协议

（2）公司专用协议

二、网络概述101.网络结构概述

（1）简单网络图简单网络11图ISO企业自动化系统模型

（2）多级网络12图通用协议模型2.通信协议

（1）通用协议

13（2）公司专用协议

低层子网和中层子网一般采用公司专用协议，尤其是最底层子网，由于传送的是过程数据及控制命令，这种信息较短，但实时性要求高。公司专用协议的层次一般只有物理层、链路层及应用层，而省略了通用协议所必须的其他层，信息传送速率快。

要实现PLC的联网控制，就必须遵循一些网络协议。不同公司的机型，通信软件各不相同。软件一般分为两类，一类是系统编程软件，用以实现计算机编程，并把程序下载到PLC，且监控PLC工作状态。141.字符数据格式

2.网络层次结构

3.通信类型及协议分类

4.通信设备

三、S7-200通信及网络

151.字符数据格式

（1）10位字符数据

传送数据由1个起始位、8个数据位、无校验位、一个停止位组成。传送速率一般为9600波特。（2）11位字符数据

传送数据由1个起始位、8个数据位、1个偶校验位、一个停止位组成。传送速率一般为9600波特或19200波特。16图西门子生产金字塔2.网络层次结构

17管理层计算机集合工业以太网（Ethernet）S7－300S7－200及远程I/OS7－200及远程I/O智能模块AS－1总线现场设备现场设备S7－300S7－200S7－200现场总线多点MPI网图SIEMENS公司S7系列PLC网络层次结构183.通信类型及协议分类

两种连接方式：单主站和多主站19S7系列的通信协议（1）PPI协议PPI(Point-to-point-Interface)协议，即点对点接口，是一个主/从协议。协议规定主站向从站发出申请，从站进行响应。从站不能初始化信息。但当主站发出申请或查询时，从站才对其响应。（2）MPI协议MPI（Multi-PointInterface）即多点接口，可以是主/主协议或主/从协议，协议如何操作有赖于设备的类型。20PROFIBUS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、远距离通信。PROFIBUS网络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中的匹配情况。如果网络中有第三个主站，则它只能访问第一个主站的从站。（3）PROFIBUS协议（4）自由口协议在自由口模式下，主机只有在RUN方式时，用户才可以用相关的通信指令编写用户控制通信口的程序。当主机处于STOP方式时，自由口通信被禁止，通信口自动切换到正常的PPI协议操作。214.通信设备

（1）通信口S7－200CPU主机上的通信口是符合欧洲标准EN50170中的PRO-FIBUS标准的RS－485兼容9针D型连接器。22

网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到网络中。网络连接器有两种类型：一种是仅提供连接到主机的接口，另一种增加了一个编程接口。带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时，为这些设备提供电源，而不用另加电源。网络连接器可以用来把多个设备连接到网络中。网络连接器有两种类型：一种仅提供连接到主机的接口；另一种则增加了一个编程接口。两种连接器都有两组螺丝端子，可以连接网络的输入和输出。

（2）网络连接器23网络电缆和PC/PPI电缆（5个DIP开关与PC/PPI通信方式）

（3）通信电缆

（4）网络中继器网络中继器在Profibus可以用来延长网络的距离、允许给网络加入设备、隔离不同网络段，每个中继器为网络段提供偏置和终端匹配。每个网络中最多可以有9个中继器，每个中继器最多可再增加32个设备。24

用调制解调器可以实现计算机或编程器与PLC主机之间的远距离通信。以11位调制解调器为例网络中继器在PROFIBUS网络中，可以用来延长网络的距离，允许给网络加入设备，并且提供一个隔离不同网络段的方法。每个网络中最多有9个中继器，每个中继器最多可再增加32个设备。

（5）调制解调器256.2通信实现

一、确立通信方案

二、参数组态

26

一、确立通信方案

包括根据实际通信需要选择单主站或多主站，同时确定各站的编号；选择实现通信的硬件，如选择用PC/PPI电缆，还是用CP卡、MPI卡、EM277通信模块或调制解调器等。27

二、参数组态

1.通信设置

2.安装或删除通信接口

3.参数设置

286.3

网络通信

一、控制寄存器和传送数据表

二、网络指令

三、应用实例

29一、控制寄存器和传送数据表1.控制寄存器将特殊标志寄存器中的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，则可以控制将S7-200CPU设置为PPI主站模式。2.传送数据表

（1）数据表格式执行网络读写指令时，PPI主站与从站之间的数据以数据表的格式传送。传送数据表的程式描述如表所示。30图网络读写数据表D表示操作是否完成，D=1表示完成，D=0表示末完成；A表示操作是否排队，A=1表示排队有效，A=0表示排队无效；E表示操作返回是否有错误，E=1表示有错误，E=0表示无误。E1、E2、E3、E4错误编码，执行指令后E=1时，则由这4位返回一个错误码。31表

传送数据表格式32二、网络指令

网络指令有两条：NETR和NETW。1.NETR指令NETR，网络读指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT从远程设备上接收数据并形成数据表TBL。NETR指令最多可从远程站点上读16个字节的信息。指令格式：NETR TBL, PORT例：NETR VB200,02.NETW指令NETW网络读指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过端口PORT将数据表TBL中的数据发送到从远程设备。NETW指令最多可向远程站点上写16个字节的信息。指令格式：NETW TBL, PORT使能流输出ENO为0的出错条件为：SM4.3（运行时间），0006（间接寻址）。33网络运行指令34三、应用实例

有一简单网络，结构如下图所示。其中TD200为主站，在RUN模式下，CPU224在用户程序中允许PPI主站模式，可以利用NETR和NETW指令来不断读写两个CPU221模块中的数据。操作要求：站4要读写两个远程站（站2和站3）的状态字节和计数值（分别放在VB100和VW101中）。如果某个远程站中的计数值达到200，站4将发生一定动作，并将该远程站的计数值清0，重新计数。CPU224通信端口号为0，从VB200开始设置接收和发送缓冲区。接收缓冲区从VB200开始，发送缓冲区从VB250开始。353637386.4自由口通信

一、相关寄存器及标志

二、自由口指令

三、应用实例

39一、相关寄存器及标志

1.控制寄存器2.特殊标志位及中断3.特殊存储器字节

401.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。2.特殊标志位及中断

特殊标志位SM4.5和SM4.6：分别用来表示口0和口1发送空闲状态。中断接收中断：中断事件号为8（口0）和25（口1）。发送完成中断：中断事件号为9（口0）和26（口1）。接收完成中断：中断事件号为23（口0）和24（口1）。413.特殊存储器字节

接收信息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。42二、自由口指令

1.XMT指令XMT，发送指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT将数据表TBL中的数据发送到远程设备。发送缓冲区（数据表）2.RCV指令RCV，接收指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT从远程设备上接收数据并放到缓冲区（数据表）TBL。43三、应用实例

1.控制要求本程序实现的功能是，一台CPU224作为本地PLC，用另一台CPU224作为远程PLC，本地PLC接收来自远程PLC的20个字符，接收完成后，信息又发回对方。要求有一外部脉冲控制接收任务的开始，并且任务完成后用显示灯显示。2.参数设置自由口通信模式。通信协议为：波特率9600，无奇偶校验，每字符8位。接收和发送用同一缓冲区，首地址为VB100。不设立超时时间。443.程序主程序45

中断程序46个人计算机PC与S7－200CPU之间的联网通信1、链接

图利用PC/PPI电缆和几个S7－200CPU通信2、PC/PPI网络473．多主机网络（MPI网络）

图利用MPI或CP卡和S7－200CPU通信（1）STEP7-Micro/WIN32(在0号站)可以监视2号站的状态，同时TD200(5号和1号站)和CPU224模块（3号站和4号站）可以实现通信。48（2）两个CPU224模块可以通过网络指令NETR和NETW相互发送信息。（3）3号站可以从2号站（CPU222）和4号站（CPU224）读写数据。（4）4号站可以从2号站（CPU222）和3号站（CPU224）读写数据。49S7－200系列PLC自由口通信自由口模式通信是指用户程序在自定义的协议下，通过端口0控制PLC主机与其他的带编程口的智能设备（如打印机、条形码阅读器、显示器等）进行通信。（一）相关的特殊功能寄存器1．自由端口的初始化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的对应数据位功能相同，每位的含义如下：PPDBBBMM50（1）PP位：奇偶选择

00和10表示无奇偶校验；01表示奇校验；11表示偶校验。（2）D位：有效位数0表示每个字符有效数据位为8位；1表示每个字符有效数据位为7位。

（3）BBB位：自由口波特率

000表示38.4kb/s；001表示19.2kb/s；010表示9.6kb/s；011表示4.8kb/s；100表示2.4kb/s；101表示1.2kb/s；110表示600b/s；111表示300b/s。（4）MM位：协议选择

00表示点到点接口PPI协议从站模式；01表示自由口协议；10表示点到点接口PPI协议主站模式；11表示保留（默认设置为PPI从站模式）。512．特殊标志位及中断事件

（1）特殊标志位SM4.5和SM4.6分别表示口0和口1处于发送空闲状态。

（2）中断事件

字符接收中断：中断事件8（端口0）和25（端口1）；发送完成中断：中断事件9（端口0）和26（端口1）；接收完成中断：中断事件23（端口0）和24（端口1）。3．特殊存储器字节

接收信息时用到一系列特殊功能存储器。端口0用SMB86到SMB94；端口1用SMB186到SMB194。

52（1）接收信息状态字节状态字节SMB86和SMB186的位数据含义：

NRE00TCPN=1表示用户通过禁止命令结束接收信息操作。R=1表示因输入参数错误或缺少起始结束条件引起的接收信息结束。E=1表示接收到字符。T=1表示超时，接收信息结束。C=1表示字符数超长，接收信息结束。P=1表示奇偶校验错误，接收信息结束。53（2）接收信息控制字节接收信息控制字节SMB97和SMB187主要用于定义和识别信息的判据，各数据位的含义：ENSCECILC/MTMRBK0EN表示接收允许。＝0，禁止接收信息；＝1，允许接收信息。SC表示是否使用SMB88或SMB188的值检测起始信息。＝0忽略；＝1，使用。EC表示是否使用SMB89或SMB189的值检测结束信息。＝0忽略；＝1，使用。IL表示是否使用SMB90或SMB190的值检测空闲信息。＝0忽略；＝1，使用。54C/M表示定时器定时性质。＝0，内部字符定时器；＝1，信息定时器。T