S7-200plc网络通讯课件

S7-200plc網路通訊

7.1理解S7--200網路通訊的基本概念為網路選擇通訊介面S7--200可以支持各種類型的通訊網絡。在SETPG/PC介面屬性對話框中進行網路選擇。一個選定的網路將被作為一個介面來使用。能夠訪問這些通訊網絡的各類介面包括：多主站PPI電纜

CP通訊卡以太網通訊卡通過下列步驟，可以為STEP7--Micro/WIN選擇通訊介面。參見圖7-1。1.在通訊設置窗口中雙擊圖示。2.為STEP7--Micro/WIN選擇介面參數。多主站PPI電纜S7--200可以通過兩種不同類型的PPI多主站電纜進行通訊。這些電纜允許通過RS--232或USB介面進行通訊。如圖7-2所示，選擇PPI多主站電纜的方法很簡單。只需執行以下步驟即可：1.在SetPG/PCInterface屬性頁中，點擊屬性按鈕。2.在屬性頁中，點擊本地連接標籤。3.選中USB或所需的COM端口。在PROFIBUS網路上使用主站和從站器件。S7--200支持主--從網路，並能在PROFIBUS網路中充當主站或從站，而STEP7--Micro/WIN只能作為主站。主站網路上的主站器件可以向網路上的其他器件發出要求。主站也可以對網路上其他主站的要求作出回應。典型的主站器件包括：STEP7--Micro/WIN、TD200等HMI產品和S7--300或S7--400PLC。在向其他S7--200發出請求以獲取資訊（點對點通訊）時，S7--200是作為主站的。從站配置為從站的器件只能對其他主站的要求作出回應，自己不能發出要求。對於多數情況，S7--200被配置為從站。作為從站，S7--200回應主站的要求。作為從站時，S7--200將負責回應來自某網路主站器件（如操作員面板或STEP7--Micro/WIN）的請求。設置串列傳輸速率和站地址數據通過網路傳輸的速度是串列傳輸速率。其單位通常為Kbaud或者Mbaud。串列傳輸速率用於量度在給定時間內傳輸數據的多少。比如，19.2k的串列傳輸速率即表示傳輸速率為每秒19200比特。表7-1中列出了S7--200支持的串列傳輸速率。在網路中要為每個設備指定唯一的站地址。唯一的站地址可以確保數據發送到正確的設備或者來自正確的設備。S7--200支持的網路地址為從0到126。如果某S7--200帶有兩個端口，那麼每個端口都會有一個網路地址。表7-2列出了S7--200設備的缺省（工廠）設置。為STEP7--Micro/WIN設置串列傳輸速率和站地址必須為STEP7--Micro/WIN配置串列傳輸速率和站地址。其串列傳輸速率必須與網路上其他設備的串列傳輸速率一致，而且站地址必須唯一。通常，不需要改變STEP7--Micro/WIN的缺省站地址0。如果網路上還含有其他編程工具包，那麼可能需要改動STEP7--Micro/WIN的站地址。如圖7-3所示，為STEP7--Micro/WIN配置串列傳輸速率和站地址非常簡單。在操作欄中點擊通訊圖示，然後執行以下步驟：1.在通訊設置窗口中雙擊圖示。2.在SetPG/PCInterface對話框中點擊屬性按鈕。3.為STEP7--Micro/WIN選擇站地址。4.為STEP7--Micro/WIN選擇串列傳輸速率。為S7--200設置串列傳輸速率和站地址必須為S7--200配置串列傳輸速率和站地址。S7--200的串列傳輸速率和站地址存儲在系統塊中。在為S7--200設置了參數之後，必須將系統塊下載至S7--200中。每一個S7--200通訊口的串列傳輸速率缺省設置為9.6k，站地址的缺省設置為2。如圖7-4所示，使用STEP7--Micro/WIN為S7--200設置串列傳輸速率和站地址。可以在操作欄中點擊系統塊圖示或者在命令菜單中選擇View>Component>SystemBlock，然後執行以下步驟：1.為S7--200選擇站地址。2.為S7--200選擇串列傳輸速率。3.下載系統塊到S7--200。設置遠端地址在將新設置下載到S7--200之前，必須為STEP7--Micro/WIN（本地）的通訊（COM）口和S7--200（遠端）的地址作配置，使它與遠端的S7--200的當前設置相匹配。如圖7-5所示。在下載了新設置後，可能需要重新配置PG/PC介面串列傳輸速率設置（如果新設置與遠端S7--200的設置不同）。關於串列傳輸速率的配置，可參考圖7-3。在網路上尋找S7--200CPU可以尋找並且識別連接在網路上的S7--200。在搜索S7--200s時，也可以尋找特定串列傳輸速率上的網路或所有串列傳輸速率上的網路。只有在使用PPI多主站電纜時，才能實現全串列傳輸速率搜索。若在使用CP卡進行通訊的情況下，該功能將無法實現。搜尋從當前選擇的串列傳輸速率開始。1.打開通訊對話框並雙擊刷新圖示開始搜尋。2.要使用所有串列傳輸速率搜尋，選中在所有串列傳輸速率下搜尋複選框。7.2為網路選擇通訊協議下麵是S7--200CPU所支持的協議的總覽。點對點介面（PPI）多點介面（MPI）

PROFIBUS在開放系統互聯（OSI）七層模式通訊結構的基礎上，這些通訊協議在一個令牌環網路上實現。令牌環網路符合歐洲標準EN50170中定義的PROFIBUS標準。這些協議是非同步的字元協議，有1位起始位、8位數據位、偶校驗位和1位停止位。通訊結構依賴於特定的起始字元和停止字元、源和目地站地址，報文長度和數據校驗和。在串列傳輸速率一致的情況下，這些協議可以同時在一個網路上運行，並且互不干擾。如果帶有擴展模組CP243--1和CP243--1IT，那麼S7--200也能運行在以太網上。PPI協議PPI是一種主--從協議：主站器件發送要求到從站器件，從站器件回應，參見圖7-7。從站器件不發信息，只是等待主站的要求並對要求作出回應。主站靠一個PPI協議管理的共用連接來與從站通訊。PPI並不限制與任意一個從站通訊的主站數量，但是在一個網路中，主站的個數不能超過32。MPI協議MPI允許主--主通訊和主--從通訊，參見圖7-8。與一個S7--200CPU通訊，STEP7--Micro/WIN建立主--從連接。MPI協議不能與作為主站的S7--200CPU通訊。網路設備通過任意兩個設備之間的連接通訊（由MPI協議管理）。設備之間通訊連接的個數受S7--200CPU或者EM277模組所支持的連接個數的限制。S7--200支持的連接個數如表7-3所示。PROFIBUS協議PROFIBUS協議通常用於實現與分佈式I/O（遠程I/O）的高速通訊。可以使用不同廠家的PROFIBUS設備。這些設備包括簡單的輸入或輸出模組、電機控制器和PLC。PROFIBUS網路通常有一個主站和若干個I/O從站，參見圖7-9。主站器件通過配置可以知道I/O從站的類型和站號。主站初始化網路使網路上的從站器件與配置相匹配。主站不斷地讀寫從站的數據。CP/IP協議通過以太網擴展模組（CP243--1）或互聯網擴展模組（CP243--1IT），S7--200將能支持TCP/IP以太網通訊。表7-4列出了這些模組所支持的串列傳輸速率和連接數。若需更多資訊，可參考SIMATICNETCP243--1工業以太網通訊處理器手冊或SIMATICNETCP243--1IT工業以太網及資訊技術通訊處理器手冊。僅僅使用S7--200設備的網路配置實例單主站PPI網路對於簡單的單主站網路來說，編程站可以通過PPI多主站電纜或編程站上的通訊處理器（CP）卡與S7--200CPU進行通訊。在圖7-10上面的網路實例中，編程站（STEP7--Micro/WIN）是網路的主站。在圖7-10下麵的網路實例中，人機介面（HMI）設備（例如：TD200、TP或者OP）是網路的主站。在兩個網路中，S7--200CPU都是從站回應來自主站的要求。多主站PPI網路圖7-11中給出了有一個從站的多主站網路示例。編程站（STEP7--Micro/WIN）可以選用CP卡或PPI多主站電纜。STEP7--Micro/WIN和HMI共用網路。STEP7--Micro/WIN和HMI設備都是網路的主站，它們必須有不同的網路地址。如果使用PPI多主站電纜，那麼該電纜將作為主站，並且使用STEP7--Micro/WIN提供給它的網路地址。S7--200CPU將作為從站。圖7-12中給出了多個主站和多個從站進行通訊的PPI網路實例。在例子中，STEP7--Micro/WIN和HMI可以對任意S7--200CPU從站讀寫數據。STEP7--Micro/WIN和HMI共用網路。所有設備（主站和從站）有不同的網路地址。如果使用PPI多主站電纜，那麼該電纜將作為主站，並且使用STEP7--Micro/WIN提供給它的網路地址。S7--200CPU將作為從站。複雜的PPI網路圖7-13給出了一個帶點對點通訊的多主網路。STEP7--Micro/WIN和HMI通過網路讀寫S7--200CPU，同時S7--200CPU之間使用網路讀寫指令相互讀寫數據（點對點通訊）。使用S7--200、S7--300和S7--400設備的網路配置實例網路串列傳輸速率可以達到187.5k在圖7-15所示的網路實例中，S7--200用XGET和XPUT指令與S7--200CPU通訊。如果S7--200處於主站模式，那麼S7--300將無法與之通訊。若要與S7CPU通訊，則最好在配置STEP7--Micro/WIN使用PPI協議時，使能多主站，並選中PPI高級選框。如果使用的電纜是PPI多主站電纜，那麼多主網路和PPI高級選框便可以忽略。網路串列傳輸速率高於187.5k對於串列傳輸速率高於187.5k的情況，S7--200CPU必須使用EM277模組連接網路，參見圖7-16。STEP7--Micro/WIN必須通過通訊處理器（CP）卡與網路連接。在這個配置中，S7--300可以用XGET和XPUT指令與S7--200通訊，並且HMI可以監控S7--200或者S7--300。EM277只能作從站。通過S7--200附帶的EM277，STEP7--Micro/WIN將能夠編程或監視S7--200。若要以高於187.5k的串列傳輸速率與EM277通訊，則需配置STEP7--Micro/WIN通過CP卡使用MPI協議。因為PPI多主站電纜的最高串列傳輸速率為187.5k。7.3通訊介面的安裝和刪除在SetPG/PCInterface對話框中，您可以使用安裝/刪除介面對話框來安裝或者刪除電腦上的通訊介面。1.在SetPG/PCInterface對話框中，點擊Select，彈出安裝/刪除介面對話框。選擇框中列出了可以使用的介面，安裝框中顯示電腦上已經安裝了的介面。2.要添加一個介面：選擇電腦上已經安裝了的通訊硬體並點擊安裝。當關閉安裝/刪除介面對話框後，SetPG/PCInterface對話框中會在InterfaceParameterAssignmentUsed框中顯示介面。3.要刪除一個介面：選擇要刪除的介面並點擊刪除。當關閉安裝/刪除介面對話框後，SetPG/PCInterface對話框中會在InterfaceParameterAssignmentUsed框中刪除該介面。7.4網路的建立基本原則導線必須安裝合適的浪湧抑制器，這樣可以避免雷擊浪湧。應避免將低壓信號線和通訊電纜與交流導線和高能量、快速開關的直流導線佈置在同一線槽中。要成對使用導線，用中性線或公共線與能量線或信號線配對。S7--200CPU的端口是不隔離的。如果想使網路隔離，應考慮使用RS--485中繼器或者EM277。為網路確定通訊距離、通訊速率和電纜類型如表7-5所示，網段的最大長度取決於兩個因素：隔離（使用RS--485中繼器）和串列傳輸速率。當連接具有不同地電位的設備時需要隔離。當接地點之間的距離很遠時，有可能具有不同的地電位。即使距離較近，大型機械的負載電流也能導致地電位不同。在網路中使用中繼器RS--485中繼器為網段提供偏壓電阻和終端電阻。中繼器有以下用途：增加網路的長度：在網路中使用一個中繼器可以使網路的通訊距離擴展50米。如圖7-21所示，如果在已連接的兩個中繼器之間沒有其他節點，那麼網路的長度將能達到串列傳輸速率允許的最大值。在一個串聯網路中，最多可以使用9個中繼器，但是網路的總長度不能超過9600米。為網路增加設備：在9600的串列傳輸速率下，50米距離之內，一個網段最多可以連接32個設備。使用一個中繼器允許您在網路上再增加32個設備。實現不同網段的電氣隔離：如果不同的網段具有不同的地電位，將它們隔離會提高網路的通訊品質。一個中繼器在網路中被算作網段的一個節點，儘管如此，它沒有被指定站地址。選擇網路電纜S7--200網路使用RS--485標準，使用雙絞線電纜。表7-6中列出了網路電纜的技術指標。每個網段中最多只能連接32個設備。引腳分配S7--200CPU上的通訊端口是符合歐洲標準EN50170中PROFIBUS標準的RS--485相容9針D型連接器。表7-7列出了為通訊端口提供物理連接的連接器，並描述了通訊端口的針腳分配。網路電纜的偏壓電阻和終端電阻為了能夠把多個設備很容易地連接到網路中，西門子公司提供兩種網路連接器：一種標準網路連接器（引腳分配如表7-7所示）和一種帶編程介面的連接器，後者允許您在不影響現有網路連接的情況下，再連接一個編程站或者一個HMI設備到網路中。帶編程介面的連接器將S7--200的所有信號（包括電源引腳）傳到編程介面。這種連接器對於那些從S7--200取電源的設備（例如TD200）尤為有用。兩種連接器都有兩組螺釘連接端子，可以用來連接輸入連接電纜和輸出連接電纜。兩種連接器也都有網路偏置和終端匹配的選擇開關。典型的網路連接器偏置和終端如圖7-22所示。7.5用自由口模式創建用戶定義的協議自由口模式允許應用程式控制S7--200CPU的通訊端口。可以在自由口模式下使用用戶定義的通訊協議來實現與多種類型的智能設備的通訊。自由口模式支持ASCII和二進位協議。要使能自由口模式，需要使用特殊記憶體位元組SMB30（端口0）和SMB130（端口1）。應用程式中使用以下步驟控制通訊端口的操作：

發送指令（XMT）和發送中斷：發送指令允許S7--200的通訊口上發送最多255個位元組。發送中斷通知程式發送完成。接收字元中斷：接收字元中斷通知程式通訊口上接收到了一個字元。應用程式就可以根據所用的協議對該字元進行相關的操作。接收指令（RCV）：接收指令從通訊口接收整條資訊，當接收完成後產生中斷通知應用程式。需要在SM記憶體中定義條件來控制接收指令開始和停止接收資訊。接收指令可以根據特定的字元或時間間隔來啟動和停止接收資訊。接收指令可以實現多數通訊協議。自由口模式只有在S7--200處於RUN模式時才能被啟動。如果將S7--200設置為STOP模式，那麼所有的自由口通訊都將中斷，而且通訊端口會按照S7--200系統塊中的配置轉換到PPI協議。使用RS--232/PPI多主站電纜和自由口模式連接RS--232設備使用RS--232/PPI多主站電纜和自由口通訊功能，可以將S7--200CPU連接到多種相容RS--232標準的設備上。但電纜必須必須設為PPI/自由口模式（開關5=0）才能進行自由口通訊。開關6用於選擇本地模式（DCE）（開關6=0）或遠端模式（開關6=1）。當數據從RS--232端口傳輸到RS--485端口時，RS--232/PPI多主站電纜將處於發送模式。當空閒或者數據從RS--485介面傳輸到RS--232介面時，電纜則處於接收模式。當電纜檢測到RS--232傳送線上的字元時，會馬上由接收模式轉入發送模式。RS--232/PPI多主站電纜支持1200b至115.2k的串列傳輸速率。通過RS--232/PPI多主站電纜護套上的DIP開關，可以配置合適的串列傳輸速率。表7-10列出了串列傳輸速率和開關位置的對應關係。當RS--232傳輸線從空閒狀態切換到接收模式時，需要一個時間週期，這個時間週期被定義為電纜的轉換時間。如表7-10中所示，電纜的轉換時間取決於所選擇的串列傳輸速率。如果在應用自由口通訊的系統中使用RS--232/PPI多主站電纜，那麼在以下情況下，必須考慮轉換時間：S7--200回應RS--232設備發送的資訊。在S7--200接收到RS--232設備發送的要求資訊之後，S7--200必須延時一段時間才能發送數據。延時時間應該大於或者等於電纜的轉換時間。

RS--232回應S7--200發送的資訊。在S7--200接收到RS--232設備的應答資訊之後，S7--200必須延時一段時間才能發送下一條資訊。延時時間應該大於或者等於電纜的轉換時間。在以上兩種情況中，延時會使RS--232/PPI多主站電纜有足夠的時間從發送模式切換到接收模式，從而使數據能從RS--485端口傳送到RS--232端口。7.6在網路中使用Modem和STEP7--Micro/WINSTEP7--Micro/WIN3.2版或其後的版本使用標準的窗口電話和Modem選項來選擇和配置電話線Modem。電話與Modem菜單在Windows的控制面板中。使用Windows設置菜單來設置Modem使得能夠；使用Windows支持的多數內置和外置Modem。使用Windows支持的多數Modem的標準配置。對於選擇區域、國家和區域碼；選擇脈衝或者音頻撥號；是否支持電話卡使用標準的Windows撥號規則。當與EM241Modem模組通訊時，使用更高的串列傳輸速率。使用Windows控制面板可以顯示，Modem屬性對話框。這個對話框允許配置本地Modem。可以在Windows支持的Modem列表中選擇需要的Modem。如果您要的Modem類型沒有在Windows的Modem對話框中列出，您可以選擇一個最相似的型號或者與Modem銷售商聯繫，以獲得該Modem的配置檔。STEP7--Micro/WIN也支持電臺或者移動Modem。這些Modem型號不會出現在Windows的Modem屬性對話框中，但是在STEP7--Micro/WIN中配置之後可以使用。7.7高級議題優化網路性能影響網路性能的因素有以下幾個（串列傳輸速率和主站數的影響最大）：串列傳輸速率：如果網路能在所有設備都支持的最高串列傳輸速率下運行，那麼其效率是最大的。網路中的主站個數：減少網路中的主站數目可以提高網路性能。網路中的每個主站都會增加網路的負載要求，主站少可以減輕網路負載。主站和從站地址的選擇：所有主站的地址應該不帶地址間隙，順序地進行設定。當主站間存在地址間隙時，主站連續檢查間隙內的地址，確定是否有其他主站等待進入連接。這個檢查需要時間，這樣會增加網路的負載。如果主站之間沒有地址間隙，就不需要進行檢查，這樣網路的負載最小。只要從站不位於主站之間，從站地址設置成任何值不會影響網路性能。位於主站之間的從站會造成主站之間的地址間隙，因而會增加網路的負載。

間隙刷新因數（GUF）：只有在S7--200CPU作為PPI主站時才使用間隙刷新因數，它告訴S7--200檢查其他主站地址間隙的時間間隔。使用STEP7--Micro/WIN在CPU配置中為CPU通訊端口設置GUF。這個配置使S7--200週期性地檢測地址間隔。如果GUF=1，S7--200每次佔有令牌時都會檢查地址間隔；如果GUF=2，S7--200每兩次佔有令牌時，才會檢查一次地址間隔。如果主站之間有間隙，設置高的GUF可以降低網路負載。如果主站之間沒有間隙，GUF不影響網路性能。由於不頻繁檢查地址，設置大的GUF會造成其他主站無法及時進入連接。缺省的GUF設置是10。最高站地址（HSA）：只有在S7--200CPU作為PPI主站時才使用最高站地址，它定義了一個主站尋找其他主站的最高地址。使用STEP7--Micro/WIN在CPU配置中為CPU通訊端口設置HSA。設置HSA限制了最後一個主站（最高地址）必須檢查的地址間隙。限制地址間隙的長度可以最小化尋找和連接另一個主站所需要的時間。最高站地址對於從站地址沒有影響。主站仍然可以與地址大於HSA的從站通訊。總的規則是應該在所有的主站上設置相同的最高站地址。這個地址應該大於或等於系統中的最高主站地址。HSA的缺省值是31。為網路計算令牌迴圈時間在令牌傳送網路中，只有擁有令牌的站有初始化通訊的許可權。令牌迴圈時間可以體現出網路性能的高低（邏輯環中主站迴圈傳送令牌的時間）。圖7-31為計算一個多主網路的令牌迴圈時間給出了一個網路實例。在這個例子中，TD200（3號站）與CPU222（2號站）通訊；TD200（5號站）與CPU222（4號站）通訊，以此類推。兩個CPU224使用網路讀寫指令從其他S7--200採集數據：CPU224（6號站）向2號站、4號站和8號站發送數據；同時CPU224（8號站）向2號站、4號站和6號站發送數據。在該網路中，有6個主站（4個TD200和兩個CPU224）和兩個從站（兩個CPU222）。令牌迴圈時間比較表7-11中給出了在不同通訊站個數、數據量以及串列傳輸速率下的令牌迴圈時間比較。這個時間是在使用S7--200CP