通信及网络

第8章通信及网络第8章通信及网络8.1通信及网络概述8.2通信实现8.3网络通信8.4自由口通信第8章通信及网络8.1通信及网络概述8.1.1通信方式8.1.2网络概述8.1.3S7-200通信及网络返回本章首页第8章通信及网络8.1.1通信方式1.基本通信方式2.异步串行通信3.通信接口第8章通信及网络1.基本通信方式（1）并行通信（2）串行通信（3）串行通信分类第8章通信及网络（1）并行通信并行通信方式一般发生在可编程序控制器的内部各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。并行传送时，一个数据的所有位同时传送，因此，每个数据位都需要一条单独的传输线，信息有多少二进制位组成就需要多少条传输线，如下图8.1所示。第8章通信及网络设备1设备2图8.1并行通信第8章通信及网络（2）串行通信串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间，多台可编程序控制器之间的数据传送。传送时，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，数据有多少位就需要传送多少次，如下图8.2所示。设备1设备2传送数据10110011T3T4T5T6T7T2T11111000第8章通信及网络（3）串行通信分类按时钟串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。异步传送：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的，如图8.4所示。按方向串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全双工三种方式。分别如图8.3中的（a）、（b）和（c）所示。第8章通信及网络图8.3单工、半双工和双工ABABAB（a）（b）（c）第8章通信及网络图8.4异步串行传送数据格式0/10/10/10/10/10/10/1111起始位奇偶校验位停止位低位高位数据位字符(n+1)空闲位字符n0/1第8章通信及网络2.异步串行通信（1）传送字符数据格式（2）波特率第8章通信及网络3.通信接口（1）RS232接口（2）RS485接口（3）RS422接口返回本节第8章通信及网络8.1.2网络概述1.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）公司专用协议第8章通信及网络1.网络结构概述（1）简单网络多台设备通过传输线相连，可以实现多设备间的通信，就形成网络结构。下图8.5就是一种最简单的网络结构，它由单主设备和多个从设备构成。主设备从设备1从设备2从设备3从设备n第8章通信及网络（2）多级网络现代大型工业企业中，一般采用多级网络的形式，可编程序控制器制造商经常用生产金字塔结构来描述其产品可实现的功能。这种金字塔结构的特点是：上层负责生产管理，底层负责现场检测与控制，中间层负责生产过程的监控与优化。国际标准化组织（ISO）对企业自动化系统确立了初步的模型，如图8.6所示。第8章通信及网络1级2级3级4级5级6级企业长期生产经营决策规划企业短期生产计划及业务经营车间在线作业管理过程控制与监督设备控制参数检测与执行器驱动管理控制图8.6ISO企业自动化系统模型第8章通信及网络2.通信协议（1）通用协议国际标准化组织ISO（InternationalStandardOrganization）于1978年提出了开放系统互联OSI（OpenSystemsInterconnection）的模型，它所用的通信协议一般为7层，如下图8.7所示。第8章通信及网络应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层应用层协议表示层协议会话层协议传送层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层图8.7通用协议模型第8章通信及网络（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。返回本节第8章通信及网络8.1.3S7-200通信及网络1.字符数据格式2.网络层次结构3.通信类型及协议4.通信设备第8章通信及网络1.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。第8章通信及网络2.网络层次结构西门子公司的生产金字塔由4级组成，由下到上依次是：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。S7系列的网络结构如右图8.8所示。第8章通信及网络工业以太网Ethernet现场总线Profibus多点链路MPI执行器级总线AS-i生产管理计算机2n5431传感器及执行部件智能模块S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-200图8.8西门子生产金字塔及网络第8章通信及网络3.通信类型及协议（1）通用协议（2）公司专用协议PPI协议MPI协议Profibus协议自由口协议（3）通信类型第8章通信及网络可编程序控制器常见的有以下类型：把计算机或编程器作为主站、把操作员界面作为主站和把PLC作为主站等类型，这几种类型又各有两种连接：单主站和多主站。第8章通信及网络图8.9单主站结构网络图8.10多主站结构网络计算机CPU221CPU224CPU221PC/PPI电缆计算机CPU224CPU221CPU224CPU221TD200主站MPI电缆CP卡第8章通信及网络4.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Profibus标准的RS-485兼容9针D型接口。接口引脚如图8.11所示，端口0或端口1的引脚与Profibus的名称对应关系如表8.1所示。第8章通信及网络图8.11RS-485引脚1569第8章通信及网络（2）网络连接器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。第8章通信及网络（3）通信电缆网络电缆PC/PPI电缆表8.2各开关与参数关系对应表第8章通信及网络（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。第8章通信及网络（5）调制解调器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，通信连接如下图8.12所示。返回本节计算机PLC主机调制解调器调制解调器RS232COMxRS232本地远程25针到9针适配器4开关PC/PPI电缆电话线RS232RS485第8章通信及网络8.2通信实现8.2.1确立通信方案8.2.2参数组态返回本章首页第8章通信及网络8.2.1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。这几种通信硬件的性能如表8.3所示。返回本节第8章通信及网络8.2.2参数组态1.通信设置2.安装或删除通信接口3.参数设置第8章通信及网络1.通信设置图8.13通信设置状态第8章通信及网络图8.14通信设置第8章通信及网络2.安装或删除通信接口（1）安装接口（2）删除接口图8.15安装/删除第8章通信及网络3.参数设置在图7.14所示的对话框，单击Properties按钮，将弹出参数设置对话框，如图8.16所示。其中有两个选项卡：PPI选项卡和LocalConnection选项卡。图8.16参数设置（PPI选项卡）返回本节第8章通信及网络8.3网络通信8.3.1控制寄存器和传送数据表8.3.2网络指令8.3.3应用实例返回本章首页第8章通信及网络8.3.1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8.4所示。第8章通信及网络表8.4传送数据表格式第8章通信及网络（2）状态字节传送数据表中的第一个字节为状态字节，各位及其的含义如下：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。这4位组成的错误编码及含义如表8.5所示。第8章通信及网络表8.5错误编码返回本节第8章通信及网络8.3.2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：NETRTBL,PORT例：NETRVB200,0第8章通信及网络2.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：NETWTBL,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）。返回本节第8章通信及网络8.3.3应用实例有一简单网络，结构如下图8.17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。CPU224TD200CPU221CPU221PC/PPI电缆站1站2站3站4第8章通信及网络操作要求：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，内容如表8.6所示。该网络通信用户程序如图8.18所示。第8章通信及网络表8.6缓冲区设置第8章通信及网络LDSM0.1//初次扫描MOVB16#02,SMB30////设置CPU224//允许PPI主站//模式FILL+0,VW200,30////接收和发送缓//冲区清0LDNV200.6////网络读无效ANV200.5////并且无错误MOVB2,VB201////装入站2地址MOVD&VB100,VD202////装入访问站2//数据区的指针////MOVB3,VB206////装入读数据的//字节数NETRVB200,0////网络读指令//图8.18网络程序实例（1）第8章通信及网络图8.18网络程序实例（2）返回本节LDNV200.7////网络读完成AW=VW208,+200////计数值达到200MOVB2,VB251////装入站2地址MOVD&VB101,VD252////装入发送到//站2数据区//的指针//MOVB2,VB256////装入发送数据//的字节数MOVB+0,VW257////将站2的计数//值清0NETWVB250,0////网络写指令//第8章通信及网络8.4自由口通信8.4.1相关寄存器及标志8.4.2自由口指令8.4.3应用实例返回本章首页第8章通信及网络8.4.1相关寄存器及标志1.控制寄存器2.特殊标志位及中断3.特殊存储器字节第8章通信及网络1.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