第八季-西门子plc通讯案例

PLC的通讯网络1通信及网络基本知识2通信实现3网络通信4自由口通信第一节通信及网络基本知识一.通信方式二.网络概述三.S7-200通信及网络1.1通信方式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，如下图所示。设备1设备21.1通信方式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，如下图所示。设备1设备2传送数据10110011T3T4T5T6T7T2T111110001.1通信方式(1)串行通信线路的工作方式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。分别如下图中的（a）、（b）和（c）所示。ABABAB（a）（b）（c）(2)串行通信数据的收发方式串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。同步传送：传送数据时不需要增加冗余的标志位，有利于提高传送速度，但要求有统一的时钟信号来实现发送端和接收端之间的严格同步，而且对同步时钟信号的相位一致性要求非常严格。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，如图所示。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（3）异步串性通信异步串性通信的数据格式：（由一组不定“位数”数组组成）标志位字符数据位奇偶校验位停止位波特率：衡量数据传送速度的指标。1.1通信方式3.串行通信接口（1）RS232接口（2）RS485接口（3）RS422接口1.2网络概述1.网络结构（1）简单网络多台设备通过传输线相连，可以实现多备间的通信，形成网络结构。下图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n1.2网络概述（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，如下图所示。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1.2网络概述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，如下图所示。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1.2网络概述（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。1.3S7-200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。1.3S7-200通信及网络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系列的网络结构如下图所示。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S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-2001.3S7-200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1.3S7-200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。见下图.1.3S7-200通信及网络计算机CPU221CPU224CPU221PC/PPI电缆计算机CPU224CPU221CPU224CPU221TD200主站MPI电缆CP卡右图单主站结构网络右图多主站结构网络1.3S7-200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。接口引脚如图所示，端口0或端口1的引脚与PROFIBUS的名称对应关系如表所示。15691.3S7-200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。1.3S7-200通信及网络（3）通信电缆网络电缆PC/PPI电缆下表为各开关与参数关系对应表1.3S7-200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。1.3S7-200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，通信连接如下图所示。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第二节通信实现一.确立通信方案二.参数设置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所示。2.2参数组态1.通信设置如图所示通信设置状态2.2参数组态如图通信设置2.2参数组态2.安装或删除通信接口（1）安装接口（2）删除接口2.2参数组态在通信设置图所示的对话框，单击Properties按钮，将弹出参数设置对话框，如右图所示。其中有两个选项卡：PPI选项卡和LocalConnection选项卡。第三节网络通信一.控制寄存器和传送数据表二.应用实例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下表所示.。3.1控制寄存器和传送数据表（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。3.1控制寄存器和传送数据表这4位组成的错误编码及含义如表所示。3.2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43.2应用实例操作要求：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，内容如下表所示。该网络通信用户程序如下图所示。3.2应用实例缓冲区设置表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//网络程序实例1）3.2应用实例网络程序实例2）MOVB+0,VW257////将站2的计数//值清0NETWVB250,0////网络写指令//第四节自由口通信一.相关寄存器及标志二.应用实例4.1相关寄存器1.控制寄存器SMB30控制和设置通信端口0，如果PLC主机上有通信端口1，则用SMB130来进行控制和设置。SMB30和SMB130的各位及其的含义如下：（1）PP位：奇偶选择（2）D位：有效位数（3）BBB位：自由口波特率（4）MM位：协议选择4.1相关寄存器2.特殊标志位及中断中断接收中断：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）。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.4.1相关寄存器3.特殊寄存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。各字节及内容描述如下表所示。4.2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。4.2应用实例3.程序主程序如下图所示。实现的功能是初始化通信口及缓冲区，建立中断联系，并开放全局中断。ATCHINT_0,23////接收完成时//连接到中断//程序INT_0//ATCHINT_1,9////发送完成时//连接到中断//程序INT_1ENI////全局开中断LDI0.1//外部脉冲EU//上跳沿RCVVB100,0////发送指令//缓冲区VB100//通信端口04.2应用实例中断程序INT_0，启动发送指令。如图所示:LDSM0.0////运行时有效XMTVB100,0////发送指令//缓冲区VB100//通信端口0中断程序INT_1，发结束时输出。如图所示:LDSM0.0////运行时有效=Q1.0////发送完成，//经Q1.0显示4.2应用实例结束人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我