plc講義 第八章 PLC的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用

1、 第八章第八章 PLC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò) 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是在一個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)將信號(hào)檢測、數(shù)據(jù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是在一個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)將信號(hào)檢測、數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲(chǔ)、計(jì)算、控制等設(shè)備或系統(tǒng)連接傳輸、處理、存儲(chǔ)、計(jì)算、控制等設(shè)備或系統(tǒng)連接在一起，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享、信息管理、在一起，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享、信息管理、過程控制、經(jīng)營決策，并能夠訪問企業(yè)外部資源和過程控制、經(jīng)營決策，并能夠訪問企業(yè)外部資源和提供有限的外部訪問，使得企業(yè)的生產(chǎn)、管理和經(jīng)提供有限的外部訪問，使得企業(yè)的生產(chǎn)、管理和經(jīng)營能夠高效率地協(xié)調(diào)運(yùn)作，從而實(shí)行企業(yè)集成管理營能夠高效率地協(xié)調(diào)運(yùn)作，從而實(shí)行企業(yè)集成管

2、理和控制的一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。和控制的一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ：是以字節(jié)或字為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，除了8根或16根數(shù)據(jù)線、一根公共線外，還需要數(shù)據(jù)通信聯(lián)絡(luò)用的控制線。并行通信的傳送速度快，但是傳輸線的根數(shù)多，成本高，一般用于近距離的數(shù)據(jù)傳送。并行通信一般用于PLC的內(nèi)部，如PLC內(nèi)部元件之間、PLC主機(jī)與擴(kuò)展模塊之間或近距離智能模塊之間的數(shù)據(jù)通信。 ：以二進(jìn)制位（bit）為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，每次傳送一位，除了地線外，在一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸方向上只需要一根數(shù)據(jù)線，這根線既作為數(shù)據(jù)線又作為通信聯(lián)絡(luò)控制線串行通信需要的信號(hào)線少，最少的只需要兩三根線，適用于距離較遠(yuǎn)的場合。串行通信多用于PLC與計(jì)算機(jī)、多臺(tái)

3、PLC之間的數(shù)據(jù)通信。是評(píng)價(jià)通信速度的重要指標(biāo)。在串行通信中，傳輸速率常用比特率來表示，其單位是比特/秒（bit/s）或bps ：只能沿單一方向發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。：其信息可沿兩個(gè)方向傳送，每一個(gè)站既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)。：數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別由兩根或兩組不同的數(shù)據(jù)線傳送，通信的雙方都能在同一時(shí)刻接收和發(fā)送信息：用同一根線或同一組線接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，通信的雙方在同一時(shí)刻只能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)在PLC通信中常采用半雙工和全雙工通信。 按同步方式的不同，串行通信分為異步通信和同步通信通信雙方需要對所采用的信息格式和數(shù)據(jù)的傳輸速率作相同的約定。 異步通信傳送附加的非有效信息較多，它的傳輸效率較低，

4、一般用于低速通信，PLC一般使用異步通信。 ：以字節(jié)為單位。每次傳送l2個(gè)同步字符、若干個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗(yàn)字符。 同步字符起聯(lián)絡(luò)作用，用它來通知接收方開始接收數(shù)據(jù)。在同步通信中，發(fā)送方和接收方要保持完全的同步。 在近距離通信時(shí)，可以在傳輸線中設(shè)置一根時(shí)鐘信號(hào)線。在遠(yuǎn)距離通信時(shí)，可以在數(shù)據(jù)流中提取出同步信號(hào)，使接收方得到與發(fā)送方完全相同的接收時(shí)鐘信號(hào)。 同步通信方式傳輸效率高，但是對硬件的要求較高，一般用于高速通信。 基帶傳輸：基帶傳輸：按照數(shù)字信號(hào)原有的波形（以脈沖形式）在信道上直接傳輸，它要求信道具有較寬的通頻帶?；鶐鬏敃r(shí)，通常對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一定的編碼，常用數(shù)據(jù)編碼方法有非歸零碼NRZ、曼徹

5、斯特編碼和差動(dòng)曼徹斯特編碼等。：是一種采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)的傳輸形式。發(fā)送端采用調(diào)制手段，對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行某種變換，將代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制“1”和“0”，變換成具有一定頻帶范圍的模擬信號(hào)，以適應(yīng)在模擬信道上傳輸；接收端通過解調(diào)手段進(jìn)行相反變換，把模擬的調(diào)制信號(hào)復(fù)原為“1”或“0”。常用的調(diào)制方法有頻率調(diào)制、振幅調(diào)制和相位調(diào)制。具有調(diào)制、解調(diào)功能的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器，即Modem。PLC通信中，基帶傳輸和頻帶傳輸兩種傳輸形式都有采用，但多采用基帶傳輸。 ：是在通信系統(tǒng)中位于發(fā)送端與接收端之間的物理通路。通信介質(zhì)一般可分為：導(dǎo)向性介質(zhì)、非導(dǎo)向性介質(zhì)：這種介質(zhì)將引導(dǎo)信號(hào)的傳播方向，如：雙絞線、同軸電纜和光纖等

6、；：一般通過空氣傳播信號(hào)，它不為信號(hào)引導(dǎo)傳播方向，如短波、微波和紅外線通信等。 一、雙絞線一、雙絞線 雙絞線是由兩根彼此絕緣的導(dǎo)線按照一定規(guī)則以螺旋狀絞合在一起。這種結(jié)構(gòu)能在一定程度上減弱來自外部的電磁干擾及相鄰雙絞線引起的串音干擾。但在傳輸距離、帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率等方面仍有其一定的局限性。 ：價(jià)格便宜、直徑小節(jié)省空間、使用方便靈活、易于安裝美國電器工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）規(guī)定了六種質(zhì)量級(jí)別的雙絞線電纜，其中1類線檔次最低，只適于傳輸語音；6類線檔次最高，傳輸頻率可達(dá)到250MHz。3類線數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10Mbps；4類線數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)16Mbps；5類線數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)100Mbps。：抗干擾能力強(qiáng)，

7、有較高的傳輸速率，100m內(nèi)可達(dá)到155Mbps。但其價(jià)格相對較貴，需要配置相應(yīng)的連接器，使用時(shí)不是很方便。 與雙絞線相比，同軸電線抗干擾能力強(qiáng)，能夠應(yīng)用于頻率更高、數(shù)據(jù)傳輸速率更快的情況。對其性能造成影響的主要因素來自衰損和熱噪聲，采用頻分復(fù)用技術(shù)時(shí)還會(huì)受到交調(diào)噪聲的影響。雖然目前同軸電纜大量被光纖取代，但它仍廣泛應(yīng)用于有線電視和某些局域網(wǎng)中。 同軸電纜主要有：50電纜：用于基帶數(shù)字信號(hào)傳輸，又稱基帶同軸電纜。電纜中只有一個(gè)信道，數(shù)據(jù)信號(hào)采用曼徹斯特編碼方式，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Mbps，這種電纜主要用于局域網(wǎng)。75電纜：是CATV系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)，它既可用于傳輸寬帶模擬信號(hào)，也可用于傳輸數(shù)字

8、信號(hào)。對于模擬信號(hào)而言，其工作頻率可達(dá)400MHZ。若在這種電纜上使用頻分復(fù)用技術(shù)，則可以使其同時(shí)具有大量的信道，每個(gè)信道都能傳輸模擬信號(hào)。 是一種傳輸光信號(hào)的傳輸媒介光纖的結(jié)構(gòu)：處于光纖最內(nèi)層的纖芯是一種橫截面積很小、質(zhì)地脆、易斷裂的光導(dǎo)纖維，制造這種纖維的材料可以是玻璃也可以是塑料。纖芯的外層裹有一個(gè)包層，它由折射率比纖芯小的材料制成。由于在纖芯與包層之間存在著折射率的差異，光信號(hào)才得以通過全反射在纖芯中不斷向前傳播。在光纖的最外層則是起保護(hù)作用的外套。通常都是將多根光纖扎成束并裹以保護(hù)層制成多芯光纜。 根據(jù)制作材料的不同，光纖可分為：石英光纖、塑料光纖、玻璃光纖等；根據(jù)傳輸模式不同，光纖

9、可分為： 多模光纖和單模光纖；根據(jù)纖芯折射率的分布不同，光纖可以分為： 突變型光纖和漸變型光纖；根據(jù)工作波長的不同，光纖可分為： 短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。在實(shí)際光纖傳輸系統(tǒng)中，還應(yīng)配置與光纖配套的光源發(fā)生器件和光檢測器件。最常見的光源發(fā)生器件是發(fā)光二極管（LED）和注入激光二極管（ILD）。光檢測器件是在接收端能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的器件，目前使用的光檢測器件有光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD），光電二極管的價(jià)格較便宜，然而雪崩光電二極管卻具有較高的靈敏度。 ： 1）光纖支持很寬的帶寬（10141015 HZ），覆蓋了紅外線和可見光的頻譜。 2）具有很快的傳輸速率，

10、當(dāng)前傳輸速率制約因素是信號(hào)生成技術(shù)。 3）光纖抗電磁干擾能力強(qiáng)，且光束本身又不向外輻射，適用于長距離的信息傳輸及安全性要求較高的場合。 4）光纖衰減較小，中繼器的間距較大。： 系統(tǒng)成本較高、不易安裝與維護(hù)、質(zhì)地脆易斷裂等。 PLC通信主要采用串行異步通信，其常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)有RS-232C、RS-422A和RS-485等。 RS-232C RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）于1969年公布的通信協(xié)議。RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)是目前計(jì)算機(jī)和PLC中最常用的一種串行通信接口。 RS-232C采用負(fù)邏輯，用-5-15V表示邏輯“l(fā)”，用+5+15V表示邏輯“0”。噪聲容限為2V，即接收器

11、能識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，高到-3V的信號(hào)作為邏輯“1” 。 RS-232C只能進(jìn)行一對一的通信，RS-232C可使用9針或25針的D型連接器，PLC一般使用9針的連接器 RS-232-C的電氣接口采用，容易受到公共地線上的電位差和外部引入的干擾信號(hào)的影響，同時(shí)還存在以下不足之處：1）傳輸速率較低，最高傳輸速度速率為20kbps。2）傳輸距離短，最大通信距離為15m3）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，與TTL電平不兼容 針對RS-232C的不足，EIA于1977年推出了串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS-499，對RS-232C的電氣特性作了改進(jìn)，RS-422A是RS-499的子集。 R

12、S-422A采用電路，從根本上取消了信號(hào)地線，大大減少了地電平所帶來的共模干擾。 RS-422在最大傳輸速率10Mbps時(shí)，允許的最大通信距離為12m。傳輸速率為100kbps時(shí)，最大通信距離為1200m。一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器可以連接10臺(tái)接收器。RS-422A是，兩對平衡差分信號(hào)線分別用于發(fā)送和接收，所以采用RS422接口通信時(shí)最少需要4根線。 RS-485是RS-422的變形，為，只有一對平衡差分信號(hào)線，不能同時(shí)發(fā)送和接收，最少只需二根連線。 RS-485的邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（26）V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（26）V表示。電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。 R

13、S-485接口具有良好的抗噪聲干擾性、高傳輸速率（10Mbps）、長的傳輸距離（1200m）和多站能力（最多128站）等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。 只有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)上其他各節(jié)點(diǎn)都分別與中心節(jié)點(diǎn)相連，通信功能由中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，并通過中心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。這種結(jié)構(gòu)的所有節(jié)點(diǎn)都通過相應(yīng)硬件連接到一條無源公共總線上，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息都可沿著總線傳輸，并被總線上其他任意節(jié)點(diǎn)接收。它的傳輸方向是從發(fā)送節(jié)點(diǎn)向兩端擴(kuò)散傳送。環(huán)形結(jié)構(gòu)中的各節(jié)點(diǎn)通過有源接口連接在一條閉合的環(huán)形通信線路中，是點(diǎn)對點(diǎn)式結(jié)構(gòu)，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)只能把數(shù)據(jù)傳送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。若下一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是數(shù)據(jù)發(fā)送的目的節(jié)點(diǎn)，則再向下傳送直到

14、目的節(jié)點(diǎn)接收為止。 從站：被動(dòng)性主站：主動(dòng)性令牌: 持有令牌的主站對總線相有控制性S7系列PLC通常有四種組網(wǎng)方式：點(diǎn)對點(diǎn)、MPI多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)?；靖拍罨靖拍?PPI、MPI、PROFIBUS都是異步基于字符傳輸?shù)膮f(xié)議（帶起始位、 8位字符、偶校驗(yàn)和一位停止位）。通訊幀由特殊的起始和結(jié)束字符、源和目的站地址、幀長度和數(shù)據(jù)完成性檢查組成。 MPIMPI（Multi-Point InterfaceMulti-Point Interface）即多點(diǎn)接口，可以是主）即多點(diǎn)接口，可以是主/ /主協(xié)議或主主協(xié)議或主/ /從協(xié)議，協(xié)議如何操作有賴于設(shè)備的類型。從協(xié)議，協(xié)議如何操作

15、有賴于設(shè)備的類型。（1 1）STEP7-Micro/WIN32(STEP7-Micro/WIN32(在在0 0號(hào)站號(hào)站) )可以監(jiān)視可以監(jiān)視2 2號(hào)站號(hào)站的狀態(tài)，同時(shí)的狀態(tài)，同時(shí)TD 200(5TD 200(5號(hào)和號(hào)和1 1號(hào)站號(hào)站) )和和CPU 224CPU 224模塊模塊（3 3號(hào)站和號(hào)站和4 4號(hào)站）可以實(shí)現(xiàn)通信。號(hào)站）可以實(shí)現(xiàn)通信。 PROFIBUS是世界上第一個(gè)開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，目前技術(shù)已成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了從機(jī)械加工、過程控制、電力、交通到樓宇自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。PROFIBUS于1995年成為歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（EN50170），1999年成為國際標(biāo)準(zhǔn)（1EC61158-3）。1P

16、ROFIBUS的組成 PROFIBUS由三個(gè)相互兼容的部分組成，即PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP及PROFIBUS-PA。（1）PROFIBUS-DP（Distributed Periphery 分布I/O系統(tǒng)） PROFIBUS-DP是一種優(yōu)化模板，是制造業(yè)自動(dòng)化主要應(yīng)用的協(xié)議內(nèi)容，是滿足用戶快速通信的最佳方案，每秒可傳輸12兆位。掃描1000個(gè)I/O點(diǎn)的時(shí)間少于lms。它可以用于設(shè)備級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)尤為適用。位于這一級(jí)的PLC或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可以通過PROFIBUSEDP同分散的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通。 （2）PROFIBUS-PA（Process Automat

17、ion 過程自動(dòng)化） 是為PA主要用于過程自動(dòng)化的信號(hào)采集及控制，它是專為過程自動(dòng)化所設(shè)計(jì)的協(xié)，可用于安全性要求較高的場合及總線集中供電的站點(diǎn)。響應(yīng)時(shí)間（100ms) （3）PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification 現(xiàn)場總線信息規(guī)范） 是為現(xiàn)場的通用通信功能所設(shè)計(jì)，主要用于非控制信息的傳輸，傳輸速度中等(60ms)，可以用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。FMS提供了大量的通信服務(wù)，用以完成以中等級(jí)傳輸速度進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信服務(wù)。對于FMS而言，它考慮的主要是系統(tǒng)功能而不是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)用過程中通常要求的是隨機(jī)的信息交換，如改變設(shè)定參數(shù)。FMS服務(wù)向用戶提

18、供了廣泛的應(yīng)用范圍和更大的靈活性，通常用于大范圍、復(fù)雜的通信系統(tǒng)。2PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUS協(xié)議以ISOOSI參考模型為基礎(chǔ)。第一層為物理層，定義了物理的傳輸特性；第二層為數(shù)據(jù)鏈路層；第三層至第六層PROFIBUS未使用；第七層為應(yīng)用層，定義了應(yīng)用的功能。PROFIBUS-DP是高效、快速的通信協(xié)議，它使用了第一層、第二層及用戶接口，第三七層未使用。這樣簡化了的結(jié)構(gòu)確保了DP的高速的數(shù)據(jù)傳輸。 3 3傳輸技術(shù)傳輸技術(shù) PROFIBUS對于不同的傳輸技術(shù)定義了惟一的介質(zhì)存取協(xié)議。 (1)RS-485 RS485是PROFIBUS使用最頻繁的傳輸技術(shù)。（2）IECll58-2 根據(jù)

19、IECll58-2在過程自動(dòng)化中使用固定波特率31.25kb/s的同步傳輸，它可以滿足化工和石化工業(yè)對安全的要求，采用雙線技術(shù)通過總線供電，這樣PROFIBUS就可以用于危險(xiǎn)區(qū)域了。（3）光纖 在電磁干擾強(qiáng)度很高的環(huán)境和高速、遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，PROFIBUS可使用光纖傳輸技術(shù)。使用光纖傳輸?shù)腜ROFIBUS總線段可以設(shè)計(jì)成星型或環(huán)型結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在在市面上已經(jīng)有RS-485傳輸鏈接與光纖傳輸鏈接之間的耦合器，這樣就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)RS-485和光纖傳輸之間的轉(zhuǎn)換。 （4）PROFIBUS介質(zhì)存取協(xié)議 PROFIBUS通信規(guī)程采用了統(tǒng)一的介質(zhì)存取協(xié)議，此協(xié)議由OSI參考模型的第二層來實(shí)現(xiàn)。在PROFIB

20、US協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)要求，即：在主站間通信時(shí)，必須保證在分配的時(shí)間間隔內(nèi)，每個(gè)主站都有足夠的時(shí)間來完成它的通信任務(wù)，在PLC與從站（PLC或其他設(shè)備）間通信時(shí)，必須快速、簡捷地完成循環(huán)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。為此，PROFIBUS提供了兩種基本的介質(zhì)存取控制：令牌傳遞方式和主/從方式。令牌傳遞方式可以保證每個(gè)主站在事先規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)都能獲得總線的控制權(quán)。令牌是一種特殊的報(bào)文，它在主站之間傳遞著總線控制權(quán)，每個(gè)主站均能按次序獲得一次令牌，傳遞的次序是按地址升序進(jìn)行的。 主/從方式允許主站在獲得總線控制權(quán)時(shí)，可以與從站通信，發(fā)送或獲得信息。 主站要發(fā)出信息，必須持有令牌。

21、假設(shè)有一個(gè)由3個(gè)主站和7個(gè)從站構(gòu)成的PROFIBUS系統(tǒng)。3個(gè)主站構(gòu)成了一個(gè)令牌傳遞的邏輯環(huán)，在這個(gè)環(huán)中，令牌按照系統(tǒng)預(yù)先確定的地址升序從一個(gè)主站傳遞給下一個(gè)主站。當(dāng)一個(gè)主站得到了令牌后，它就能在一定的時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行該主站的任務(wù)，可以按照主/從關(guān)系與所有從站通信，也可以按照主/主關(guān)系與所有主站通信。在總線系統(tǒng)建立的初期階段，主站的介質(zhì)存取控制(MAC)的任務(wù)是決定總線上的站點(diǎn)分配并建立令牌邏輯環(huán)。在總線的運(yùn)行期間，損壞的或斷開的主站必須從環(huán)中撤除，新接入的主站必須加入邏輯環(huán)。MAC的其他任務(wù)是檢測傳輸介質(zhì)和收發(fā)器是否損壞，檢查站點(diǎn)地址是否出錯(cuò)，以及令牌是否丟失或有多個(gè)令牌。 PROFIBUS的

22、第二層按照國際標(biāo)準(zhǔn)IEC870-5-1的規(guī)定，通過使用特殊的起始位和結(jié)束位、無間距字節(jié)異步傳輸及奇偶校驗(yàn)來保證傳輸數(shù)據(jù)的安全。PROFIBUS第二層按照非連接的模式操作，除了提供點(diǎn)對點(diǎn)通信功能外，還提供多點(diǎn)通信的功能，即廣播通信和有選擇的廣播、組播。所謂廣播通信，即主站向所有站點(diǎn)（主站和從站）發(fā)送信息，不要求回答。所謂有選擇的廣播、組播是指主站向一組站點(diǎn)（從站）。 在自由口模式下，主機(jī)只有在RUNRUN方式時(shí)，用戶才可以用相關(guān)的通信指令編寫用戶控制通信口的程序。當(dāng)主機(jī)處于STOP方式時(shí)，自由口通信被禁止，通信口自動(dòng)切換到正常的PPI協(xié)議操作。5S7-200CPU接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)S7-2

23、00CPU必須通過PROFIBUS-DP模塊EM277連接到網(wǎng)絡(luò)，不能直接接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。 自由通信口方式使S7-200 PLC 可以與任何通訊協(xié)議公開的其它設(shè)備控制器進(jìn)行通信，即S7-200 PLC 可以由用戶自己定義通信協(xié)議，例ASCII 協(xié)議，波特率最高為38.4kbit/s 可調(diào)整，因此使可通訊的范圍大大增加，使控制系統(tǒng)配置更加靈活方便。 S7-200中兩個(gè)CPU 間簡單的數(shù)據(jù)交換，用戶可通過編程來編制通信協(xié)議來交換數(shù)據(jù)，例如具有RS-232 接口的設(shè)備可用PC/PPI 電纜連接起來，進(jìn)行自由通信方式通信。利用S7-200的自由通信口及有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通信指令，可以將S7-

24、200CPU加入ModBus網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)。 Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，具有較廣泛的應(yīng)用。Modbus協(xié)議現(xiàn)在為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其他設(shè)備之間可以通信。該協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了控制器請求訪問其他設(shè)備的過程，以及怎樣檢測錯(cuò)誤并進(jìn)行記錄。它確定了消息域格式及內(nèi)容的公共格式。 西門子PLC與變頻器的通信協(xié)議STEP7 Micro/WIN指令庫包含有專門為Modbus通信設(shè)計(jì)的預(yù)先定義的專門的子程序和中斷服務(wù)程序，從而與Modbus主站通信簡單易行。使用一個(gè)

25、Modbus從站指令可以將S7-200組態(tài)為一個(gè)Modbus從站，與Modbus主站通信。當(dāng)在用戶編制的程序中加入Modbus從站指令時(shí)，相關(guān)的子程序和中斷程序自動(dòng)加入到所編寫的項(xiàng)目中。 網(wǎng)絡(luò)連接器可以用來把多個(gè)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)連接器有兩種類型：一種僅提供連接到主機(jī)的接口；另一種則增加了一個(gè)編程接口。通過網(wǎng)絡(luò)連接器上的選擇開關(guān)可以對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行偏置和終端匹配（電阻）。兩種連接器都有兩組螺絲端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。 S7-200的通信指令包括用于PPI協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)讀寫指令、用于自由通信模式的發(fā)送和接受指令以及用于控制變頻器的USS協(xié)議指令等。 將特殊標(biāo)志寄存器中的將特殊標(biāo)志寄存器中的SM

26、B30SMB30和和SMB130SMB130中的內(nèi)容設(shè)置為中的內(nèi)容設(shè)置為（2 2）1616，則可將，則可將S7S7200 CPU200 CPU設(shè)置為點(diǎn)到點(diǎn)接口設(shè)置為點(diǎn)到點(diǎn)接口PPIPPI協(xié)協(xié)議主站模式。議主站模式。執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫指令時(shí)，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫指令時(shí)，PPI主站與從站之間的數(shù)據(jù)以主站與從站之間的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表的格式傳送。數(shù)據(jù)表的格式傳送。 網(wǎng)絡(luò)讀寫數(shù)據(jù)表網(wǎng)絡(luò)讀寫數(shù)據(jù)表 D表示操作是否完成，表示操作是否完成，D=1表示完成，表示完成，D=0表示表示末完成；末完成；A表示操作是否排隊(duì)，表示操作是否排隊(duì)，A=1表示排隊(duì)有效，表示排隊(duì)有效，A=0表示排隊(duì)無效；表示排隊(duì)無效；E表示操作返回是否有表示操作

27、返回是否有錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，E=1表示有錯(cuò)誤，表示有錯(cuò)誤，E=0表示無誤。表示無誤。E1、E2、E3、E4錯(cuò)誤錯(cuò)誤編碼，執(zhí)行指令后編碼，執(zhí)行指令后E=1時(shí)，則由這時(shí)，則由這4位返回一個(gè)位返回一個(gè)錯(cuò)誤碼。錯(cuò)誤碼。 例8-2 一條生產(chǎn)線正在灌裝黃油桶并將其送到四臺(tái)包裝機(jī)（打包機(jī)）中的一臺(tái)上。打包機(jī)把8個(gè)黃油桶包裝到一個(gè)紙板箱中。一個(gè)分流機(jī)控制著黃油桶流向各個(gè)打包機(jī)。4個(gè)CPU221模塊用于控制打包機(jī)，一個(gè)CPU222模塊安裝了TD200操作器接口，被用來控制分流機(jī)。 2號(hào)站中S7-200使用網(wǎng)絡(luò)讀指令不斷地讀取每個(gè)打包機(jī)的控制和狀態(tài)信息。每次某個(gè)打包機(jī)包裝完100箱，分流機(jī)會(huì)注意到，并用網(wǎng)絡(luò)寫指令發(fā)送一

28、條信息清除狀態(tài)字。 00和和10表示無奇偶校驗(yàn)；表示無奇偶校驗(yàn)；01表示奇校驗(yàn)；表示奇校驗(yàn)；11表示偶校驗(yàn)。表示偶校驗(yàn)。 0表示每個(gè)字符有效數(shù)據(jù)位為表示每個(gè)字符有效數(shù)據(jù)位為8位；位；1表示每個(gè)字符有效數(shù)據(jù)位為表示每個(gè)字符有效數(shù)據(jù)位為7位。位。 例8-3接收一個(gè)字符串，直到接收到換行字符。接收完成后，信息會(huì)發(fā)送回到發(fā)送。 USS指令包括在STEP 7-Micro/WIN指令庫中。用戶可以利用USS指令控制實(shí)際變頻器，并讀取寫入變頻器參數(shù)。這些變頻器包括MicroMaster 3（MM3）和Micromaster 4（MM4）。STEP 7-Micro/WIN指令庫通過包括專門設(shè)計(jì)使用USS協(xié)議與

29、驅(qū)動(dòng)器通訊的預(yù)配置子程序和中斷例行程序的方法，使控制MicroMaster驅(qū)動(dòng)器的作業(yè)更加簡便。在STEP 7-Micro/WIN指令樹的“庫”文件夾中找到這些指令。當(dāng)選擇一條USS指令時(shí)，會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)或多個(gè)相關(guān)子程序（USS1至USS7）。 EM241調(diào)制解調(diào)器模塊EM 241調(diào)制解調(diào)器擴(kuò)充模塊是一個(gè)模擬線路調(diào)制解調(diào)器，作為S7-200擴(kuò)充模塊。 CP243-1以太網(wǎng)模塊利用該模塊可增加S7-200系列CPU的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。 CP243-2 AS-I模塊 EM277(PROFIBUS-DP)在S7-200中用于PROFIBUS和MPI的從站。EM 277 PROFIBUS DP模塊的技術(shù)

30、規(guī)范 EM 277 PROFIBUS-DP模塊前視圖 DP從站接口引腳圖 組態(tài)特性組態(tài)特性 （4）當(dāng)EM 277 PROFIBUS-DP模塊用作MPI通訊時(shí)，其MPI主站必須使用DP模塊的站址向S7-200發(fā)送信息，發(fā)送到EM 277 DP模塊的MPI信息，將會(huì)被傳送到S7-200上。 EM 277模塊是從站模塊，它不能使用NETR和NETW功能在S7-200間通訊。盡管自由口是S7-200的一個(gè)特性，但EM 277模塊不能用作自由口方式通訊。 （3）與許多DP站不同的是，EM 277模塊不僅僅是傳輸I/O數(shù)據(jù)。EM 277能讀寫S7-200 CPU中定義的變量數(shù)據(jù)塊。這樣，使用戶能與主站交換

31、任何類型的數(shù)據(jù)。首先將數(shù)據(jù)移到S7-200 CPU中的變量存儲(chǔ)器，就可將輸入、計(jì)數(shù)值、定時(shí)器值或其它計(jì)算值傳送到主站。類似地，從主站來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在S7-200 CPU中的變量存儲(chǔ)器內(nèi)，并可移到其它數(shù)據(jù)區(qū)。EM 277 PROFIBUS-DP模塊的DP端口可連接到網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)DP主站上，但仍能作為一個(gè)MPI從站與同一網(wǎng)絡(luò)上如SIMATIC編程器或S7-300/S7-400 CPU等其它主站進(jìn)行通信。 （1）EM277經(jīng)過串行I/O總線連接到S7-200CPU。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其DP通信端口，連接到EM277模塊。這個(gè)端口支持9600b/s12Mb/s之間的任何傳輸速率。 （2）EM277

32、模塊在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中只能作為PROFIBUS從站出現(xiàn)。 使用使用EM 277將將S7-200 CPU作為作為DP從站連接到網(wǎng)絡(luò)從站連接到網(wǎng)絡(luò) 舉例：雙主站單從站的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò) 一類主站完成總線通信控制與管理通信控制與管理，完成周期性數(shù)據(jù)訪問，完成周期性數(shù)據(jù)訪問，包括PLC、PC或可做一類主站的控制器。 二類主站完成非周期性數(shù)據(jù)訪問非周期性數(shù)據(jù)訪問，如數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等，包括操作員工作站(如PC機(jī)加圖形監(jiān)控軟件)、編程器、HMI等。 (1) 硬件:帶Siemens CP5611卡的PC機(jī)兩臺(tái)，CPU224一塊，帶Siemens EM277DP通訊模塊;三個(gè)網(wǎng)絡(luò)連

33、接器;連接線為雙絞線。(2) 軟件:用于軟件編程的STEP7-MICROWIN3.2和用于實(shí)現(xiàn)PROFIBUS-DP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)配置的SIMATIC NET6.0。 PROFIBUS-DP主站和從站的組態(tài)一類主站的組態(tài)在PC1(一類主站)使用SIMATIC net 6.0軟件來組態(tài)整個(gè)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。具體步驟如下:(1) 使用SIMATIC程序組中的Configuration Console設(shè)定PROFIBUS的模式為Configured Mode，插槽號(hào)隨意，如圖所示: (2) 用PC Station Wizard進(jìn)行一系列簡單的設(shè)置后新建一個(gè)工程設(shè)置CP5611的參數(shù):網(wǎng)絡(luò)類型設(shè)為

34、 PROFIBUS，站地址為1(也可為其他值，但不能重復(fù)，其他站點(diǎn)地址的設(shè)定與此類同);加上PROFIBUS-DP總線(DP master system(1)，并把CP5611設(shè)為DP-Master(即一類主站)。導(dǎo)入EM277的GSD文件，在視窗右側(cè)的從站設(shè)備欄里面就可以找到 EM277模塊了。將EM277圖標(biāo)拖到DP總線上，站地址為設(shè)置2，V存儲(chǔ)器偏移量本例設(shè)置為4000，然后根據(jù)需要設(shè)定EM277的發(fā)送和接收緩沖區(qū)大小。最后將配置結(jié)果下載到模塊。結(jié)果如圖所示: 二類主站的組態(tài)1) 同樣還是在PC1上，在上一個(gè)圖的界面中點(diǎn)擊圖標(biāo) (Configure Network)，出現(xiàn)如下圖，添加一個(gè)SIMATIC PC Station(此時(shí)這個(gè)PC Station還沒有掛到DP網(wǎng)上)。 （2）雙擊SIMATIC PC Station它，彈出如圖的