第8章 S7-200网络通信

Harbin Institute of Technology,PAGE -,22,-,第八章,S7-200 PLC,网络通信,技术及应用,8.1,工业网络结构,8.2,工业通信网络基础知识,8.3,S7-200 PLC,通信网络概述,8.4 S7-200 PLC,的通信与网络配置,8.5 S7-200 PLC,的通信指令与应用,本章主要内容,8.1,工业网络结构,工业网络,是指应用于工业领域的计算机网络，是一种应用技术，涉及到局域网、广域网、现场总线以及网络互连等技术，是计算机技术、信息技术和控制技术在工业企业管理和控制中的有机统一。,工业网络具有确定性、集成性、安全性、限制性、可控性和实时性的特点。,现场总线网络以及,PLC,组成的网络属于底层的控制网络。,工业网络系统的层次结构及现场总线的位置,8.2,工业通信网络基础知识,1.,数据编码,用高低电平的矩形脉冲信号来表示数据的,1,、,0,状态。,非归零码（,NRZ,）,用高电平表示逻辑“,1,” ，用低电平表示逻辑“,0,”,缺点：双极性的信号中有直流分量；无法确定一位的开始和结束，不能直接保证接收和发送的同步,优点：能有效地利用信道的带宽,曼彻斯特编码（,Manchester Code,）,在每个码元中间产生跳变，跳变沿代表时钟和数据。右图，用低电平跳变高电平表示逻辑“,1,” ，用高电平跳变低电平表示逻辑“,0,”,缺点：信号速率是数据速率的,2,倍，需要双倍的传输带宽,优点：具有内在时钟，不需要同步信号；双极性信号中无直流分量,8.2,工业通信网络基础知识,2.,数据通信方式,在通信线路上，按照传输的方向分：单工、半双工和全双工通信方式,单工通信方式,数据只能向一个方向传递,半双工通信方式,数据可以双向传递，但同一时刻只能单方向传递,全双工通信方式,数据可以在同一时刻双向传递,8.2,工业通信网络基础知识,3.,数据传输方式,指数据代码的传输顺序和数据传输时的同步方式。,并行传输和串行传输,串行传输,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，数据有多少位就至少需要传送多少次。需要的传输线少，抗干扰能力强，但需要判断首字节位置；使用最多,并行传输,时，一个数据的所有位同时传送，每个数据位都需要一条单独的传输线，还需要一条“选通”线协调双方的数据收发。通信速率高，但需要的传输线多，线间信号有干扰，传输速率受限,同步传输和异步传输,串行通信使用的两种同步方式,异步传输,以字符为单位，使用字符同步,方式。实现简单，但传输效率低,同步传输,以数据块（帧）为单位。传输,效率高，但发送端和接收端的时钟同步。,曼彻斯,特编码中可以提取同步信号，实现自同步,8.2,工业通信网络基础知识,4.,差错（误码）控制,-,数据校验,奇偶校验,将传输的数据分组，各组信息后面附加一个校验位，校验位的值使得各组信息中“,1,”的个数为奇数或偶数，对应奇校验或偶校验。简单，检错率低，增加通信数据量。,循环冗余校验,（,CRC,，,Cyclic Redundancy Check,）,在发送端对传输序列进行一次除法，将余数附加在传输信息的后面。在接收端进行同样的除法过程，如果接收端的除法结果不为零，数据传输错误。简单，检错率高，占用处理器资源。,5.,主要拓扑结构,S7-200PLC,的网络中，一般采用,总线型拓扑形式。,8.2,工业通信网络基础知识,6.,传输介质,双绞线（带屏蔽）成本低，安装简单；光缆质量轻、传输距离远，但成本高，安装维修需要专用仪器,8.2,工业通信网络基础知识,7.,串行通信接口,RS-232,接口：按位串行传输方式，单端发送，单端接收,RS-485,接口：使用双绞线，差动传输，半双工,RS-422,接口：使用两对差分信号线，差动发送和差动接收，全双工,8.,通信协议,通信双方就如何交换数据所建立的规定和过程,通用协议,高层子网采用的基于以太网的,TCP/IP,协议；,控制层和底层采用的“开放式”协议，,PROFIBUS,、,AS-i,、,Modbus,等,公司专用协议,PPI,协议 ：专用,S7-200PLC,MPI,协议：用于西门子产品之间,8.3,S7-200 PLC,通信网络概述,西门子工业网络结构,西门子公司,的网络金字塔由,4,级组成，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,8.3,S7-200 PLC,通信网络概述,2. S7-200,支持的通信协议,PPI,：点到点的通信协议，,S7-200PLC,专用,MPI,：多点通信协议，西门子产品之间通信,PROFIBUS,：车间设备层的底层现场总线通信协议,S7,协议,：西门子的工业以太网协议,AS-i,：用于底层的执行器和传感器接口的现场总线通信协议,USS,：运动控制中驱动装置之间的通信协议,MODBUS RTU,：开发的通信协议,自由口,：可以自主定义通信协议的一种通信方式,8.3,S7-200 PLC,通信网络概述,3. S7-200 CPU,通信口,9,针,D,型连接器，支持,PPI,协议、,MPI,协议和自由口模式。,8.3,S7-200 PLC,通信网络概述,4.,主站和从站,主站,：可以主动发起数据通信，读,/,写其它站点的数据。一个通信网络，可以有一个或多,个主站。,从站,：不能主动发起通信，只能响应主站的访问，提供或接收数据。从站不能访问其它,从站。,5.,编程通信,Micro/WIN,默认的通信方式是使用,PC/PPI,电缆连接,PC,和,PLC,，是最常用的编程通信方式。,8.4,S7-200 PLC,的通信与网络配置,只介绍,PPI,通信。,点到点接口，即,PPI,接口（,Point to Point Interface,）,是西门子专门为,S7-200,系列,PLC,开发的通信协议，是,令牌传递协议,是一个,主,/,从协议,，,S7-200,一般作为从站。在用户程序通过,SMB30,可以将,S7-200 PLC,设置为主站模式，此,CPU,在,RUN,模式可以作为主站，可以读,/,写其它,S7-200PLC,的数据,8.5,S7-200 PLC,的通信指令与应用,针对,PPI,协议网络，首先要将应用网络读写的,S7-200 PLC,通过通信初始化定义为,PPI,主站模式,1.,网络读指令,NETR,（,Network Read,）,S7-200 PLC,被定义为,PPI,主站模式,通过指定的通信端口（,PORT,）从另外的,S7-200 PLC,上接收数据，并存入指定的缓冲区表（,TBL,）中,从远程站点读最多,16,个字节的信息,2.,网络写指令,NETW,（,Network Write,）,S7-200 PLC,被定义为,PPI,主站模式,通过指定的通信端口（,PORT,）向另外的,S7-200 PLC,写指令指定的缓冲区表（,TBL,）中的数据,向远程站点写最多,16,个字节的信息,8.5,S7-200 PLC,的通信指令与应用,3.,缓冲区（,TBL,）参数的定义,D:,操作是否完成。,A,：是否有效。,E,：操作是否有错误。,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。,8.5,S7-200 PLC,的通信指令与应用,缓冲区（,TBL,）参数的定义（续）,状态字节,8.5,S7-200 PLC,的通信指令与应用,4.,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,的各位及的含义：,将特殊标志寄存器中,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,，则可以将,S7-200 CPU,设置为,PPI,主站模式,8.5,S7-200 PLC,的通信指令与应用,5.,应用举例,系统构成如图：,4,个,CPU222,控制四台打包机，一个带,TD200,人机界面的,CPU224,控制分流机。,分流机实时查询各打包机的工作状态，将纸箱、粘结剂和黄油桶分配给不同的打包机。,各个打包机打包完成的数量上传至分流机，以便记录和通过,TD200,查阅。,TD200,和,CPU224,作为,PPI,网络的主站，其他,PLC,作为从站。,要求：,打包机的工作状态和,完成的打包数量分别,存储在其,CPU,的,VB100,和,VW101,中,分流机对,1#,打包机的接收和发送的缓冲区的起始地址分别为,VB200,和,VB300,编写程序，实现分流机读,/,写,1#,打包机的工作状态和完成的打包数量，完成包装,100,箱时复位,1#,打包机包装数量存储器,网络读写程序（,1,）,8.5,S7-200 PLC,的通信指令与应用,网络读写程序（,2,）,8.5,S7-200 PLC,的通信指令与应用,1.,了解,工业网络的特点及结构组成,2.,了解,工业通信网络基础知识,3.,了解,S7-200 PLC,通信网络的基本情况,4.,了解,S7-200 PLC,的,PPI,通信与网络配置,5.,掌握,S7-200 PLC,的,PPI,通信指令与应用,本章小结,