68西门子s7-200学习必备

2020/1/28机械工业出版社Page12020/1/28机械工业出版社Page1第5章S7-200系列PLC的通信与网络【学习目标】◆PLC数据通信的基础知识S7-200的通信系统与网络S7-200的网络通信MODBUS通信MODEM通信USS通信西门子MPI协议Profibus-DP通信工业以太网2020/1/28机械工业出版社Page22020/1/28机械工业出版社Page2根据传输线的数量，数据通信分为并行数据通信和串行数据通信两种。5.1PLC数据通信的基础知识5.1.1数据通信的传输方式选通线应答线数据线发送方接收方图5-1并行数据通信①并行数据通信②串行数据通信◆串行数据通信可分为单工（Simplex）通信、半双工（HalfDuplex）通信和全双工（FullDuplex）通信三种传送方式◆串行数据通信按其传输的信息格式可分为异步通信方式和同步通信方式两种。通信介质是在通信系统中位于发送端与接收端之间的物理通路。通信介质一般可分为：导向性介质、非导向性介质。5.1.2通信介质导向性介质这种介质将引导信号的传播方向，如：双绞线、同轴电缆和光纤等；非导向性介质一般通过空气传播信号，它不为信号引导传播方向，如短波、微波和红外线通信等。①双绞线②同轴电缆③光纤5.1.3串行通信接口标准串行通信接口标准包括RS-232，RS-422/RS-485，其中，RS-422/RS-485是是在RS-232标准的基础上改进形成的1、RS-232C◆机械特性RS-232C的标准接插件是25芯插头，通常插头在数据终端设备（DTE）端，插座在数据通信设备（DCE）端◆电气特性和过程特性①在RS-232C中，任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即逻辑“1”代表－5V～－15V；逻辑“0”代表＋5V～＋15V②信号线和信号地线之间的分布电容不超过2500pF③数据通信的速率为0～20000bps，数据终端设备和数据通信设备之间电缆的最大长度为15m。2、RS-485采用半双工的通信方式。通常情况下，发送驱动器之间的正电平在＋2V～＋6V之间，表示逻辑“1”，负电平在－2V～－6V，表示逻辑“0”。5.1.4PLC的通信网络结构现今的PLC具备多种数据通信接口和较为完善的数据通信能力，可以与其他PLC或者其他设备构成通信网络，实现复杂的控制要求。PLC的通信网络结构通常有3种：下位连接系统，同位连接系统和上位连接系统。5.2S7-200的通信系统与网络1.S7-200与上位机或其他PLC通信时，采用异步通信方式，通讯端口为与RS-485兼容的9针微型D型连接器，可以采用3个标准化协议和1个自由口协议。2.S7-200的通信概述3.通信连接方式4.通信协议5.3S7-200的网络通信及应用5.3.1S7-200的通信指令S7-200的通信指令包括两类：网络通信指令和自由口通信指令S7-200进行网络通信操作时，应先确定主从站，然后制定双方通信协议，最后编制用户程序。当采用PPI协议时只需编写主站程序即可。5.3.2PPI通信在S7-200的特殊继电器SM中，SMB30（SMB130）用于设定通信端口0（通信端口1）的通信方式。SMB30（SMB120）的低2位决定通信端口0（通信端口1）的通信协议：PPI从站，自由口、PPI主站。只要将SMB30（SMB130）的低2位设置为2#10，就允许PLC为PPI主站模式，可以执行网络读写指令。PPI是一种主/从协议通信，主/从站在一个令牌环网中。在CPU内用户程序调用网络读（NETR）、写（NETW）指令即可，也就是说网络读写指令是运行在PPI协议上的。因此PPI网络只在主站侧编写程序即可，从站的读写网络指令没有意义。网络读写指令可以向远程站发送或接收16个字节的信息，在CPU内同一时间最多有8条指令被激活，例如可以同时激活6条网络读指令和2条网络写指令。网络读、写指令是通过TBL参数来指定报文的。2020/1/28机械工业出版社Page112020/1/28机械工业出版社Page11S7-200可以通过选择自由口通信模式控制串口通信。最简单的情况为只用XMT指令向打印机或者变频器等第三方设备发送信息。通信协议为自由端口模式时，PORT0或PORT1完全受梯形图程序的控制，用户可以通过XMT指令、RCV指令、发送中断、接收中断来控制通信口的操作。5.3.3自由口通信自由口通信的数据发送自由口通信的数据接收自由口通信中的特殊继电器Modbus地址通常是包含数据类型和偏移量的5个或6个字符值。第一个或前两个字符决定数据类型，最后的四个字符是符合数据类型的一个适当的值。：（1）Modbus主站寻址（2）Modbus从站寻址5.4MODBUS通信及应用5.4.1Modbus报文格式5.4.2Modbus通讯协议指令1、Modbus主站协议指令西门子Modbus主站协议库包括两条主站协议指令：MBUS_CTRL指令和MBUS_MSG指令。MBUS_CTRL指令用于初始化主站通信，MBUS_MSG指令(或用于端口1的MBUS_MSG_P1)用于启动对Modbus从站的请求并处理应答。2、Modbus从站协议指令西门子Modbus从站协议库包括两条从站指令：MBUS_INIT指令和MBUS_SLAVE指令。5.5MODEM通信及应用1、配置主叫猫和被叫猫启动STEP7Micro/Win软件，选择项目树中的“向导→EM241调制解调器”进入EM241配置向导。2、MODx_XFR指令5.6USS通信及应用S7-200与西门子MicroMaster系列变频器（如MM440、MM420、MM430以及MM3系列、新的变频器SINAMICSG110）之间使用USS通信协议进行通信。通过STEP7-Micro/WIN32V3.2以上版本指令库中的USS库指令，可简单方便地实现通信，控制实际驱动器和读取／写入驱动器参数。1、USS通信概述USS通信总是由主站发起，USS主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答：◆接收到的主站报文没有错误。◆本从站在接收到主站报文中被寻址。上述条件不满足，或者主站发出的是广播报文，从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。2、USS通信的应用实例使用USS协议实现S7-200与MM440变频器之间的通讯，通过USS指令实现PLC对变频器的控制以及读/写参数。MPI是多点接口(MultiPointInterface)的简称，是西门子公司开发的用于PLC之间通信的保密的协议。MPI通信协议没有公开，不能支持一般的现场设备，不是标准的现场总线协议。西门子PLC与PLC之间的MPI通信一般有三种通信方式：全局数据包通信方式组态连接通信方式无组态连接通信方式5.7西门子MPI协议及应用1.PROFIBUS-DP结构。2.站点类型根据不同的任务定义分为三种设备类型，分别为1类DP主站、2类DP主站和DP从站。3.系统配置4.PROFIBUS的通信方式PROFIBUS支持主从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种模式。主站与主站之间采用的是令牌的传输方式，主站在获得令牌后通过轮询的方式与从站通信。5.8Profibus-DP通信及应用5.8.1PROFIBUS通信概述5.8.2S7-300/400和S7-200PLC的PROFIBUS-DP通信应用实例S7-200只能作为S7-300PLC的从站来配置。由于S7-200本身没有DP接口，只能通过EM277接口模块连接到PROFIBUS-DP网络上。EM277模块的左上方有两个拨码开关。EM277在通电情况下修改拨码开关的数字后，必须断电，然后再上电才能使设定的地址生效。硬件网络组态时设定的EM277站地址，必须与拨码开关设定的地址一致。5.9工业以太网通信及应用西门子PLC支持各种工业以太网的通信，而PLC与PLC之间最常用的是C/S方式的通信。客户端/服务器端（Client/Server，C/S）通信就是通信双方中的一方作为客户端发起数据读写请求，另一方仅仅为数据的读写服务，不会主动发起通信。S7-200系列的部分PLC在工业以太网中既可以作为客户端，也可以作为服务器端使用。每次通信一般是由客户端发起的，服务器端只是为数据通信服务。S7-200系列的部分PLC本身并没有集成以太网接口，不过它可以通过通信处理模块CP243-1方便地连接到工业以太网上。CP243-1是为S7-200系列PLC设计的，该模块提供了一个RJ45的网络接口。5.9.1工业以太网概述以太网底层网络由物理层和MAC层（介质访问子层）构成。IEEE802.3以“以太网”为技术原形，在MAC层上采用CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路存取控制协议）的介质访问控制技术来处理通信中的冲突。在以太网模型的网络层和传输层上常采用TCP/IP协议组。其中IP（InternetProtocol)称为网际通信协议，对应网络层；TCP(TransmissionControlProtocol)称为传输控制协议，对应传输层，保证数据被可靠地传送5.9.2S7-200PLC之间的以太网通信要通过以太网与S7-200PLC通信，S7-200必须使用CP243-1（或CP243-1IT）以太网模块，PC机上也要安装以太网网卡。5.9.3S7-200PLC和S7-300PLC的以太网连接S7-200和S7-300PLC可分别通过以太网扩展模块CP243-1或CP243-1IT和CP343-1或CP343-1IT接入工业以太网，再加上功能强大的STEP7和STEP-7Micro/WIN等组态软件，使得S7-200和S7-300PLC之间的以太网通信的实现简单易行。5.9.4PC-ACCESS通过以太网访问S7-200PLCPCAccess是西门子为S7-200PLC开发的OPC服务器软件。OPC是OLEforProcessControl的缩写，即用于过程控制的OLE（ObjectLinkingandEmbedding对象链接与嵌入）PCAccess的主要技术特色如下：◆兼容OPCDA（OPC数据访问）V2.05标准；◆可与所有标准OPC客户机配合使用；◆可与Micro/WIN项目的符号(V3.x-V4.x)集成；◆支持各类S7-200通讯协议。5.10实例：PLC与远程PC的通信在自由端口模式下，实现一台本地PLC（CPU224）与一台远程PC之间的数据通信。本地PLC接收远程PC发送的一串字符，直到收到回车符为止，接收完成后，PLC再将信息发回给PC。5.11实践知识拓展自由口编程的一般原则是什么在PLC通信中常采用什么样的通信方式PLC通信中，基带传输和频带传输两种传输形式都有采用，但经常产用哪种传输方式RS-422A串行接口有哪些特点RS-485串行接口有哪些特点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什么网络中继器在Profibus的作用是什么5.12实践知识拓展网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到网络中。网络连接器有几种类型SMB30作用是什么中断是如何规定特殊标志位SM4.5和SM4.6，分别用来表示什么状态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，如何连接如何将S7-200CPU设置为PPI主站模式如何设置PLC工作方式如何进行通信模式确定如何实现点对点通信网络如何完成多点网络如何实现IT网络5.12思考与练习一、概念题1、数据通信有几种传输方式？2、串行通信接口有哪些标注？3、在S7-200的通信网络中，主站与从站之间有几种连接方式？4、S7-200的通信指令有哪些？5、什么是PPI通信？6、什么是自由口通信？二、操作题1