PLC通信指令编程及应用.

PLC通信指令的应用任务一S7-200之间的PPI通信任务二S7-200与S7-300通信任务三S7-200与变频器通信任务四S7-200PLC的自由口通信任务一S7-200之间的PPI通信知识点：了解通信基本知识。了解S7-200PLC支持的通信协议。掌握网络读写指令的使用。技能点：会构建两台S7-200通信网络。会对PPI通信参数进行设置。任务提出PPI通信协议是西门子专门为S7-200系列PLC开发的通信协议，如何实现两台S7-200系列PLC之间的PPI通信？一、通信的基本知识数据通信就是将数据信息通过适当的传送电路从一台机器传送到另一台机器。这里的机器可以是计算机、PLC或具有数据通信功能的其他数字设备。数据通信系统一般由传送设备、传送控制设备和传送协议及通信软件等组成。1.基本概念和术语2.传输介质知识点剖析（1）并行传输和串行传输并行传输是指通信中同时传送构成一个字或字节的多位二进制数据。串行传输是指通信中构成一个字或字节的多位二进制数据是一位一位被传送的。并行通行的通信速度高，不用过多考虑同步问题，适用于距离较近时的数据通信，一般用于PLC的内部通信中，如PLC内部元件之间、PLC与扩展模块之间的数据通信。串行通信易于实现，比较便宜，在长距离连接中比并行通信更可靠，但传输速度较慢，一般用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。知识点剖析知识点剖析（1）并行传输和串行传输（2）异步传输和同步传输在异步传输中，信息以字符为单位进行传输。每个字符由一个起始位、7~8个数据位、一个奇偶校验位（可有可无）和停止位（1位、1.5或2位）组成。异步传输的优点就是收、发双方不需要严格的位同步，所谓“异步”是指字符与字符之间的异步，字符内部仍为同步。在同步传输中，不仅字符内部为同步，字符与字符之间也要保持同步。同步传输的特点是可获得较高的传输速度，但实现起来较复杂。知识点剖析（3）基带传输和频带传输基带传输就是在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号，即按照数据波的原样进行传输，不包含有任何调制，它是最基本的数据传输方式。在进行远距离的数据传输时，通常将基带信号进行调制，再通过带通型模拟信道传输调制后的信号，接收方通过解调器得到原来的基带信号，这种传输方式称为频带传输。在PLC网络中，大多采用基带传输，一般不采用频带传输的方式。远距离传输时，为降低成本，传输线频带不够宽，使信号严重失真、衰减，常采用的方法是调制解调技术。知识点剖析（4）传输速率传输速率是指单位时间内传输的信息量，它是衡量系统传输性能的主要指标，其单位为，表示每秒传送的二进制位数。常用波特率19200bit/s、9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s等。知识点剖析知识点剖析（5）信息交互方式常用的信息交互方式有单工通信、半双工和全双工通信三种。其中单工通信是指信息始终保持一个方向传输，发送端和接收端是固定的，如图5-3a所示。例如无线电广播、电视广播等就属于这种类型。半双工通信是指数据可以在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输，如图5-3b所示。例如对讲机就属于这种类型。全双工通信是指通信双方能够同时进行数据的发送和接收，如图5-3c所示。RS-232、RS-422采用的都是全双工通信方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。a）单工通信示意图b）半双工通信示意图c）全双工通信示意图2.传输介质传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。传输介质大致可分为有线介质和无线介质。常用的有线介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。无线介质是指在空间传播的电磁波、红外线、微波等。PLC网络中，普遍使用的是有线介质。知识点剖析知识点剖析（1）双绞线一对相互绝缘的线以螺旋形式绞合在一起就构成了双绞线，它是一种使用广泛且价格低廉的传输介质，分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两种。知识点剖析（2）同轴电缆同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、铝箔、屏蔽层和塑料保护层5部分构成，如图5-5所示。与双绞线相比，同轴电缆抗干扰能力强，能够应用于频率更高、数据传输速率更快的场合。知识点剖析（3）光纤光纤是一种传输光信号的传输媒介，其从中心到外层分别为光纤芯、包层、保护层，如图5-6所示。光纤芯是一种横截面积很小．质地脆、易断裂的光导纤维，制造这种纤维的材料可以是玻璃也可以是塑料。光纤芯的外层裹有一个包层，它由折射率比光纤芯小的材料制成。正是由于在光纤芯与包层之间存在着折射率的差异，光信号到达包层的界面上发生全反射，从而保证了光纤的低衰减、长距离传输。知识点剖析二、S7-200PLC通信部件介绍1.通信端口S7-200系列PLC内部集成的PPI接口的物理特性为RS-485串行接口，为9针D型连接器，该端口也符合欧洲标准EN50170中PROFIBUS标准。RS-485只有一对平衡差分信号线用于发送和接收数据，使用RS-485通信接口和连接电路可以组成串行通信网络，实现分布式控制系统。网络中最多可以由32个子站组成。为提高网络的抗干扰能力，在网络的两端要并联两个电阻，阻值一般为120Ω。RS-485的通信距离可以达到1200m。在RS-485通信网络中，每个设备都有一个编号用以区分其他设备，这个编号称为地址，地址必须是唯一的，否则会引起通信混乱。知识点剖析二、S7-200PLC通信部件介绍1.通信端口表5-1S7-200端口各引脚的名称及表示的意义知识点剖析二、S7-200PLC通信部件介绍2.网络连接器为了把多个设备连接到网络中，西门子公司提供了两种网络连接器：标准网络连接器和带编程接口的连接器。a）标准网络连接器b）带编程接口的连接器知识点剖析二、S7-200PLC通信部件介绍2.网络连接器两种连接器也都有选择开关，可以对网络进行偏置和终端匹配，当开关在ON位置时，有偏置电阻和终端电阻，在OFF位置时未接偏置电阻和终端电阻，如图5-8所示，图中A、B线之间的终端电阻是220Ω，可以吸收网络上的反射波，增强信号强度。偏置电阻390Ω，用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证0、1信号的可靠性。图5-8典型网络连接器使用知识点剖析三、S7-200PLC的通信协议西门子S7-200PLC支持多种通信协议，根据所使用的机型，网络可以支持一个或多个协议。如点到点（Point-to-Point）接口协议（PPI）、多点（Multi-Point）接口协议（MPI）、自由口通信协议、现场总线协议和工业以太网协议。1．PPI协议PPI是一种主-从协议：主站设备发送请求到从站设备，从站设备响应这个请求。从站设备不发信息，只能等待主站的请求并对请求做出响应。主站靠一个由PPI协议管理的共享连接来与从站通信。PPI并不限制与任意一个从站通信的主站数量，但是在一个网络中，主站的个数不能超过32。PPI通信协议用于S7-200与编程计算机之间、S7-200PLC之间、S7-200PLC与HMI（人机界面）之间的通信。在此模式下可以使用网络读、写指令来读写其他设备中的数据。知识点剖析三、S7-200PLC的通信协议2．MPI协议MPI允许主-主通信和主-从通信，选择何种方式依赖于设备类型。如果是S7-300PLC，由于所有的S7-300PLC都必须是网络主站，所以应进行主-主通信方式。如果设备是S7-200PLC，那么就进行主-从通信方式，因为S7-200PLC只能做MPI从站。3．PROFIBUS协议PROFIBUS是世界上第一个开放式现场总线标准，是用于车间级和现场级的国际标准，其传输速率最大为12Mbit/s，响应时间的典型值为1ms，最多可接127个从站。在S7-200PLC中，CPU22X都可以通过增加EM277PROFIBUS-DP扩展模块的方法接入PROFIBUS网络。知识点剖析三、S7-200PLC的通信协议PROFIBUS协议通常用于实现与分布式I/O的高速通信。PROFIBUS网络通常有一个主站和若干个I/O从站，主站能够控制总线，并通过配置可以知道I/O从站的类型和站号。当主站获得总线控制权后，可以主动发送信息，从站可以接收信号并给予响应，但没有控制总线的权力。PROFIBUS除了支持主/从模式，还支持多主/多从的模式。4．TCP/IP协议为了实现企业管理自动化与工业控制自动化的无缝接合，工业以太网成为了工业控制系统中一种新的工业通信网络。通过工业以太网扩展模块（CP243-1）或互联网扩展模块（CP243-1IT），S7-200将能支持TCP/IP以太网通信。知识点剖析三、S7-200PLC的通信协议5．自由口通信协议自由口通信协议方式（FreeportMode）是S7-200PLC的一个很有特色的功能。自由口通信协议的应用，使可通信的范围大大增加，控制系统配置更加灵活、方便。应用此种方式，使S7-200PLC可以使用任何公开的通信协议，并能与具有串口的外设智能设备和控制器进行通信：如打印机、条码阅读器、调制解调器、变频器和上位PC等。也可以用于两个CPU之间简单的数据交换。与外部设备连接后，用户程序可以通过使用发送中断、接收中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）对通信口操作。在自由通信口模式下，通信协议完全由用户程序控制。另外，自由口通信模式只有在CPU处于RUN模式时才允许。当CPU处于STOP模式时，自由通信口停止，通信口转换成正常的PPI协议操作。知识点剖析四、网络读/写指令1．网络读指令网络读指令（NetworkRead）如图5-9a所示，当EN为ON时，执行网络通信命令，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存储在数据表（TBL）中。NETR指令最多可以从远程站点上读取16个字节。PORT指定通信端口，如果只有一个通信端口，那么此值为0。有两个通信端口时，此值可以是0或1，分别对应使用的通信端口。2．网络写指令网络写指令（NetworkWrite）如图5-9b所示，当EN为ON时，执行网络通信命令，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。知识点剖析四、网络读/写指令使用注意事项：1）网络读写指令只能由在网络中充当主站的PLC执行，从站PLC不必作通信编程，只需准备通信数据和简单设置。2）同一个PLC的用户程序中可以有任意多条网络读写指令，但同一时刻最多只能有8条网络读/写指令被激活。3）在SIMATICS7的网络中，S7-200PLC被默认为PPI的从站。要执行网络读写指令，必须用程序把PLC设置为PPI主站模式。4）通过设置SMB30（端口0）或SMB130（端口1）低两位，使其取值为2，将PLC的通信端口0或通信端口1设定工作于PPI主站模式，就可以执行网络读写指令。表5-3SMB30和SMB130控制字各位的意义知识点剖析四、网络读/写指令3．TBL表的参数定义TBL：缓冲区的首地址，操作数为字节。TBL表的参数定义见表5-2。状态字节各位的含义：D位：表示操作完成位。0=未完成，1=已完成。A位：表示操作是否激活。0=无效，l=有效。E位：表示错误信息。0=无错误；l=有错误。El、E2、E3、E4位：表示错误码，如执行读写指令后E位为1，则由这4位返回一个错误码。知识点剖析四、网络读/写指令3．TBL表的参数——错误码错误代码定义0无错误1远程站响应超时2接受错误：奇偶校验错，响应时帧或校验出错3离线错误：相同的站地址或无效的硬件引发冲突4队列溢出错误：激活超过8个的NETR/TREW指令5通信协议错误：没有使用PPI协议（SMB30）而调用NETR/NETW指令6非法参数：NETR/NETW表中包含非法或无效的值7没有资源：远程站点正在忙中（上装或下载程序）8第7层错误：违反应用协议9信息错误：错误的数据地址或数据长度10保留任务实施一、工具、材料准备控制柜两台、计算机两台、网络连接器两个、PROFIBUS电缆2m和导