《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》課件第9章

9.1網(wǎng)絡(luò)通信基本知識

9.2三菱FX系列PLC的通信

9.3西門子PLC網(wǎng)絡(luò)

9.4組態(tài)軟件概念

思考與習(xí)題

9.1網(wǎng)絡(luò)通信基本知識9.1.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1．數(shù)據(jù)通信方式

(1)基本的通信方式?；镜耐ㄐ欧绞娇煞譃椴⑿型ㄐ藕痛型ㄐ拧２⑿型ㄐ攀侵竿ㄐ胖型瑫r傳送構(gòu)成一個字或字節(jié)的多位二進制數(shù)據(jù)。例如，CPU與PIO間的數(shù)據(jù)交換是八位一起傳送的，這就是并行通信。對PLC而言，并行通信一般發(fā)生在PLC內(nèi)部，它指的是多處理器PLC中處理器之間的通信，以及PLC中CPU單元和智能模塊的CPU之間的通信。前者是在協(xié)處理器的控制和管理下，通過共享存儲區(qū)實現(xiàn)多處理器之間的數(shù)據(jù)交換；后者則是經(jīng)過背板總線通過雙口RAM實現(xiàn)通信。串行通信是指通信中構(gòu)成一個字或字節(jié)的多位二進制數(shù)據(jù)是一位一位被傳送的。這種通信方式的數(shù)據(jù)傳輸只需一、兩根傳輸線，通信線路簡單，有時可以用電話線實現(xiàn)，成本低，特別適用于遠程通信；缺點是，相對并行通信傳輸速度慢。

(2)全雙工和半雙工方式。從串行通信雙方信息的交互方式來看，數(shù)據(jù)通信方式可以有單工、半雙工、全雙工。全雙工方式：數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別由兩根不同的傳輸線傳送，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，通信雙方都能在同一時刻進行發(fā)送和接收操作。半雙工方式：使用同一根傳輸線，既作接收又作發(fā)送。通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和接收器通過收/發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線上進行方向切換，收/發(fā)開關(guān)實際上是由軟件控制的電子開關(guān)。因此，雖然數(shù)據(jù)可以在兩個方向上傳送，但通信雙方不能同時收/發(fā)數(shù)據(jù)。

2．波特率和波特率因子在串行通信中，用“波特率”來描述數(shù)據(jù)的傳輸速率。所謂波特率，指每秒鐘傳送的二進制位數(shù)，其單位為bps(bitspersecond，即b/s)。國際上規(guī)定了一個標準波特率系列：110b/s、300b/s、600b/s、1200b/s、1800b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、14.4kb/s、19.2kb/s、28.8kb/s、33.6kb/s、56kb/s。例如：9600b/s，指每秒傳送9600位，包含字符的數(shù)位和其他必須的數(shù)位，如奇偶校驗位等。通信線上所傳輸?shù)淖址麛?shù)據(jù)(代碼)是逐位傳送的，1個字符由若干位組成，因此每秒鐘所傳輸?shù)淖址麛?shù)(字符速率)和波特率是兩種概念。在串行通信中，所說的傳輸速率是指波特率，而不是指字符速率。這兩者的關(guān)系是：假如在異步串行通信中，傳送一個字符，包括12位(其中有一個起始位，8個數(shù)據(jù)位，2個停止位)，其傳輸速率是1200b/s，每秒鐘所能傳送的字符數(shù)是1200/(1+8+1+2)=100個。

3．異步通信和同步通信串行通信分為異步通信(ASYNC)和同步通信(SYNC)，以及同步數(shù)據(jù)鏈路通信(SDLC)、高級數(shù)據(jù)鏈路通信(HDLC)等，這些就是串行通信的軟件協(xié)議。它們的主要區(qū)別表現(xiàn)在不同的信息格式上。

(1)異步通信。異步通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以字符為單位，而且字符間的發(fā)送時間是異步的，也就是說，后一個字符的發(fā)送時間與前一個字符無關(guān)。用一個起始位表示字符的開始，通常規(guī)定起始位是一個“0”。用停止位表示字符的結(jié)束，停止位通常規(guī)定為“1”，它可取1位、1.5位或2位。一個字符可以用5位、6位、7位或8位數(shù)據(jù)表示，例如，在ASCII編碼中，一個字符是用7位數(shù)據(jù)表示的，在數(shù)據(jù)后可以附加一位奇偶校驗位，以提高數(shù)據(jù)位的抗干擾性能，但也可以不加。當沒有數(shù)據(jù)要傳送時，通信線路處于高電平“閑”狀態(tài)，處于等待。傳輸格式如圖9-1所示。圖9-1異步通信的傳輸格式在異步通信時，發(fā)、收兩端預(yù)先必須有下列規(guī)定：①信息格式。即預(yù)先要規(guī)定一個字符為幾位數(shù)據(jù)，奇偶校驗的形式，以及停止位的位數(shù)等一幀的信息格式。②波特率。③波特率系數(shù)。要預(yù)先規(guī)定接收時鐘的頻率是波特率的倍數(shù)，例如，波特率系數(shù)為16、32或64倍等。

(2)同步通信。同步通信是指一種以報文和分組為單位進行傳輸?shù)姆绞?。由于報文可包含許多字符，因此可大大減少用于同步的信息量，提高傳輸速率。目前，在計算機網(wǎng)絡(luò)中大多采用此種傳輸方式。同步傳輸時，一個信息幀中包含許多字符，每個信息幀用同步字符作為開始。一個字符可以對應(yīng)5～8位。當然，對同一個傳輸過程，所有字符對應(yīng)同樣的數(shù)位，比如說n位。同步通信時，不允許在數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)空隙，如果發(fā)送端在某個時刻內(nèi)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，那么就要在這個時間間隙里補進去相應(yīng)數(shù)量的同步字，直到再有新的數(shù)據(jù)發(fā)送為止。同步傳輸?shù)膮f(xié)議有面向字符的同步協(xié)議和面向比特的同步協(xié)議。面向字符的同步協(xié)議的特點是一次傳送由若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個字符，并規(guī)定了10個字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標志，以及整個傳輸過程的控制信息，它們也叫做通信控制字。面向比特的協(xié)議中最具有代表性的是IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC(SynchronousDataLinkControl),國際標準化組織ISO(InternationalStandardOrganization)的高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC(HighLevelDataLinkControl),美國國家標準協(xié)會(AmericalNationalStandardInstitute)的先進數(shù)據(jù)通信規(guī)程ADCCP(AdvancedDataCommunicationControlProcedure)。這些協(xié)議的特點是所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位,而且它是靠約定的位組合模式,而不是靠特定字符來標志幀的開始和結(jié)束，故稱“面向比特”的協(xié)議。

4．RS-232、RS-485標準及應(yīng)用

RS-232、RS-422與RS-485都是串行通信接口標準。RS-422由RS-232發(fā)展而來，它是為彌補RS-232的不足而提出的。為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10?Mb/s，傳輸距離延長到4000英尺(速率低于100?kb/s時)，并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范。RS-485標準是在RS-422基礎(chǔ)上增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標準。

RS-232、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。其有關(guān)電氣參數(shù)參見表9-1。

1)?RS-232串行通信接口標準

(1)電氣特性。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平的范圍為+5～+15V，負電平的范圍為-5～-15V。當無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平的范圍為+3～+12V與-3～-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2～3V，其傳送距離最大約為15m，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點(即只用一對收/發(fā)設(shè)備)通信設(shè)計的，其驅(qū)動器負載為3～7?kΩ，所以，RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。

(2)?RS-232C的標準接口信號。RS-232C的標準接口有25條線，即4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線。常用的只有9根，它們是：數(shù)據(jù)裝置準備好(Datasetready，DSR)，數(shù)據(jù)終端準備好(Datasetready，DTR)，請求發(fā)送(Requesttosend，RTS)，允許發(fā)送(Cleartosend，CTS)，接收線信號檢出(ReceivedLinedetection，RLSD)，振鈴指示(Ringing，RI)，發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmitteddata，TxD)，接收數(shù)據(jù)(Receiveddata，RxD)，地線。

(3)連接方式舉例如下：●?采用Modem(DCE)和電話網(wǎng)通信時的信號連接如圖9-2所示。●?采用專用電話線通信。●?三線制近距離通信，如圖9-2(a)所示?！?七線制近距離通信，如圖9-2(b)所示。圖9-2RS-232連接方式

2)?RS-485串行接口標準

(1)電氣特性。RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收方式，即在發(fā)送端，驅(qū)動器將TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號變成TTL電平。因此，RS-485具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達千米以上。

RS-485使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，如圖9-3(a)所示，最大傳輸速率為10Mb/s。當波特率為1200b/s時，最大傳輸距離理論上可達15km。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。圖9-3平衡傳輸接口及電氣特性通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器A、B之間的正電平范圍為+2～+6V，是一個邏輯狀態(tài)，負電平范圍為-2～-6?V，是另一個邏輯狀態(tài)。另有一個信號地C，一個“使能”端?！笆鼓堋倍擞糜诳刂瓢l(fā)送驅(qū)動器與傳輸線的切斷與連接。當“使能”端起作用時，發(fā)送驅(qū)動器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài)。接收器也作與發(fā)送端相對的規(guī)定，收、發(fā)端通過平衡雙絞線將AA與BB對應(yīng)相連。當在收端AB之間有大于+200mV的電平時，輸出正邏輯電平，小于-200mV時，輸出負邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV～6V之間，參見圖9-3(b)。

(2)接口連接。RS-485具備多點、雙向通信能力，但為半雙工通信方式，不能同時發(fā)送和接收信號。圖9-4為RS-485的接口連接。圖9-4RS-485的接口連接

(3)?RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點。RS-485支持32個節(jié)點，構(gòu)成多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)注意如下兩點：●?采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低?！?應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是引到總線的分支線過長?？傊瑧?yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。

(4)?RS-485傳輸線上匹配的一些說明。一般終端匹配采用終端電阻方法。RS-485在總線電纜的開始和末端都需并接終端電阻，如圖9-5(a)所示，終端電阻一般取120Ω，相當于電纜特性阻抗的電阻，因為大多數(shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100～120Ω。這種匹配方法簡單、有效，但有一個缺點，即匹配電阻要消耗較大功率，對于功耗限制比較嚴格的系統(tǒng)不太適合。采用MAX483作為RS-485接口時，就可以不加終端匹配。還有一種采用二極管的匹配方法，如圖9-5(b)所示。這種方案雖未實現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號，達到改善信號質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。圖9-5RS-485終端匹配

5．USB接口

USB全稱是Universal

Serial

Bus(通用串行總線)，它是在1994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合制定的，直到1999年，USB才真正被廣泛應(yīng)用。USB接口的特點是：

(1)數(shù)據(jù)傳輸速率高。USB標準接口傳輸速率為12Mb/s，USB2.0支持最高速率達480Mb/s。同串行端口比，USB大約快1000倍；同并行端口比，USB端口大約快50%。

(2)數(shù)據(jù)傳輸可靠。USB總線控制協(xié)議要求在數(shù)據(jù)發(fā)送時含有3個描敘數(shù)據(jù)類型、發(fā)送方向和終止標志、USB設(shè)備地址的數(shù)據(jù)包。USB設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)時支持數(shù)據(jù)偵錯和糾錯功能，增強了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

(3)同時掛接多個USB設(shè)備。USB可通過菊花鏈的形式同時掛接多個USB設(shè)備，理論上可達127個。

(4)?USB接口能為設(shè)備供電。USB線纜中包含有兩根電源線及兩根數(shù)據(jù)線。耗電比較少的設(shè)備可以通過USB口直接取電?？赏ㄟ^USB口取電的設(shè)備又分低電量模式和高電量模式，前者最大可提供100mA的電流，而后者則是500mA。

(5)支持熱插拔。在開機情況下，可以安全地連接或斷開設(shè)備，達到真正的即插即用。9.1.2工業(yè)控制局域網(wǎng)簡介局域網(wǎng)是工業(yè)計算機控制系統(tǒng)中主要使用的計算機網(wǎng)絡(luò)，因其通信系統(tǒng)費用低、性價比高，從而得到廣泛應(yīng)用。目前，可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)均為局域網(wǎng)。

1．分層結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

(1)?OSI參考模型。國際標準化組織ISO于1981年正式推薦了一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)----七層參考模型，叫做信息處理系統(tǒng)—開放系統(tǒng)—互聯(lián)基本參考模型OSI(InformationProcessingSystem—OpenSystemInterconnection—BssicReferenceModel)。由于這個標準模型的建立,使得各種計算機網(wǎng)絡(luò)向它靠攏,大大推動了網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展。

OSI參考模型將整個網(wǎng)絡(luò)通信的功能劃分為七個層次，如圖9-6所示。它們由低到高分別是物理層(PH)、數(shù)據(jù)鏈路層(DL)、網(wǎng)絡(luò)層(N)、傳輸層(T)、會話層(S)、表示層(P)、應(yīng)用層(A)。每層完成一定的功能，直接為其上層提供服務(wù)，并且所有層次都互相支持。第四層到第七層提供用戶功能，主要負責互操作性，而第一層到第三層則用于提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，用于兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的物理連接。圖9-6開放系統(tǒng)互聯(lián)模型物理層與傳輸媒體直接相連，主要作用是建立、保持和斷開物理連接，以確保二進制比特流的正確傳輸。物理層協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間的接口標準；定義電纜如何連接到網(wǎng)卡上，以及需要用何種傳送技術(shù)在電纜上發(fā)送數(shù)據(jù)；還定義了位同步及檢查。物理層規(guī)定了接口的4個特性：機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。數(shù)據(jù)鏈路層把從物理層來的原始數(shù)據(jù)打包成幀。一個幀是放置數(shù)據(jù)的、邏輯的、結(jié)構(gòu)化的包。數(shù)據(jù)鏈路層負責幀在計算機之間的無差錯傳遞。數(shù)據(jù)鏈路層還支持工作站的網(wǎng)絡(luò)接口卡所用的軟件驅(qū)動程序，橋接器的功能在這一層。應(yīng)用層是最終用戶應(yīng)用程序訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的地方，它負責整個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序正常工作。這里也正是最有含義的信息傳過的地方。程序如電子郵件、數(shù)據(jù)庫等都利用應(yīng)用層傳送信息。

OSI七層參考模型不是通信標準，它只給出一個不會由于技術(shù)發(fā)展而必須修改的穩(wěn)定模型，使有關(guān)標準和協(xié)議能在模型定義的范圍內(nèi)開發(fā)和相互配合。在OSI范圍內(nèi)，只有各對等層通信協(xié)議才是可實現(xiàn)的。一般的通信協(xié)議只符合OSI七層模型的某幾層，如EIA-RS-232-C實現(xiàn)了物理層，IBM的HDLC(高級數(shù)據(jù)鏈路控制)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路層，ANSI的ADCCP(先進數(shù)據(jù)通信規(guī)程)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路層。

(2)?MAP制造自動化協(xié)議。美國通用汽車公司于1982年推出的制造自動化協(xié)議(MAP)建立了在工業(yè)環(huán)境下的局域網(wǎng)標準，可實現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的計算機、PLC和數(shù)控機床、機器人等設(shè)備之間有效地傳輸文件、控制指令和狀態(tài)信號等。在不少DCS系統(tǒng)的高層通信子網(wǎng)中配置了MAP協(xié)議，同樣在PLC網(wǎng)絡(luò)的高層通信子網(wǎng)中也配置了MAP協(xié)議。

MAP協(xié)議被分為三類：全MAP結(jié)構(gòu)、最小MAP結(jié)構(gòu)和增強型MAP結(jié)構(gòu)。全MAP結(jié)構(gòu)(Full-MAP)包括OSI的七個層次，是MAP協(xié)議的全面實現(xiàn)。最小MAP結(jié)構(gòu)(Mini-MAP)僅含OSI的三個層次(第一、第二和第七層)，是MAP協(xié)議的一種簡化實現(xiàn)，以強調(diào)實時性為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的主要目的。增強型MAP結(jié)構(gòu)(MAP/EPA)是互聯(lián)Full-MAP和Mini-MAP的通信技術(shù)實現(xiàn)，它同時包含了Full-MAP和Mini-MAP兩種結(jié)構(gòu)。

MAP網(wǎng)絡(luò)支持生產(chǎn)自動化應(yīng)用，全MAP網(wǎng)絡(luò)支持車間和部門之間的生產(chǎn)調(diào)度等，最小MAP網(wǎng)絡(luò)支持生產(chǎn)設(shè)備與單元控制器之間的指令和響應(yīng)的交換，增強型MAP節(jié)點實現(xiàn)全MAP網(wǎng)絡(luò)和最小MAP網(wǎng)絡(luò)之間的互連操作。

MPA采用寬帶同軸電纜，即75?Ω共用電視同軸電纜，頻帶范圍為59.75～95.75MHz。

MAP規(guī)約采用了OSI參考模型，它的通信協(xié)議采用IEEE802有關(guān)協(xié)定(如令牌環(huán)IEEE802.5、令牌總線網(wǎng)IEEE802.4及CISA／CDIEEE802.3)及ISO的有關(guān)標準。MAP節(jié)點把高層功能的實現(xiàn)，安排在節(jié)點智能部分來完成。在MAP節(jié)點中，有節(jié)點微處理器與節(jié)點的本地總線相連，總線帶有存儲器、外部設(shè)備和上層接口。

(3)?Ethernet。Ethernet網(wǎng)絡(luò)又稱以太網(wǎng)，是著名的局域網(wǎng)絡(luò)之一。

Ethernet實際上是一組協(xié)議，提供了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)約。層間聯(lián)系是通過兩個層間接口來完成的，即用戶層和數(shù)據(jù)鏈路層間接口、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層間接口。Ethernet為總線拓撲網(wǎng)絡(luò)，采用CSMA／CD通信控制方式，可靠性高，并有較高通道利用率。用戶設(shè)備、接口級與收發(fā)器統(tǒng)稱為站(節(jié)點)。站間通信采用異步串行通信，當距離較遠時，可采用中繼站分段連接，以保證信號的真實性。以太網(wǎng)一般使用同軸電纜、特種雙絞線和光纖。Ethernet的同軸電纜采用基帶傳輸，即數(shù)字信號直接加到電纜上。通常的以太網(wǎng)系統(tǒng)是10BASE-T，它的傳輸速率可達10Mb/s。快速以太網(wǎng)(FastEthernet)是LAN傳輸標準，它提供100Mb/s的速率(也叫做100BASE-T10)。

(4)現(xiàn)場總線。關(guān)于這部分內(nèi)容請參照第4章。

2．網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是拋開網(wǎng)絡(luò)電纜的物理連接來討論網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接形式，是指網(wǎng)絡(luò)電纜構(gòu)成的幾何形狀，它能表示出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和互相之間的連接。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)按形狀可分為五種類型，分別是：星型、環(huán)型、總線型、樹型及總線/星型。常見的是星型、環(huán)型、總線型三種拓撲結(jié)構(gòu)。

(1)星型拓撲結(jié)構(gòu)。星型布局是以中央節(jié)點為中心與各節(jié)點連接而組成的，各節(jié)點與中央節(jié)點通過點與點方式連接，中央節(jié)點執(zhí)行集中式通信控制策略，因此中央節(jié)點相當復(fù)雜，負擔也重，如圖9-7(a)所示。以星型拓撲結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，其中任何兩個站點要進行通信都必須經(jīng)過中央節(jié)點控制。在文件服務(wù)器/工作站(FileServers/Workstation)局域網(wǎng)模式中，中心點為文件服務(wù)器，存放共享資源。由于在這種拓撲結(jié)構(gòu)中，中心點與多臺工作站相連，因此為便于集中連線，目前多采用集線器(Hub)。

(2)環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)。環(huán)型網(wǎng)中各節(jié)點通過環(huán)路接口連在一條首尾相連的閉合環(huán)型通信線路中，環(huán)路上任何節(jié)點均可以請求發(fā)送信息。請求一旦被批準，便可以向環(huán)路發(fā)送信息。環(huán)形網(wǎng)中的數(shù)據(jù)可以是單向傳輸也可是雙向傳輸。由于環(huán)線公用，一個節(jié)點發(fā)出的信息必須穿越環(huán)中所有的環(huán)路接口，信息流中目的地址與環(huán)上某節(jié)點地址相符時，信息被該節(jié)點的環(huán)路接口所接收，而后信息繼續(xù)流向下一環(huán)路接口，一直流回到發(fā)送該信息的環(huán)路接口節(jié)點為止，如圖9-7(b)所示。環(huán)型網(wǎng)的特點是：信息在網(wǎng)絡(luò)中沿固定方向流動，兩個節(jié)點間僅有唯一的通路，大大簡化了路徑選擇的控制。當某個節(jié)點發(fā)生故障時，可以自動旁路，可靠性較高。由于信息是串行穿過多個節(jié)點環(huán)路接口，當節(jié)點過多時，影響傳輸效率，使網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間變長。但當網(wǎng)絡(luò)確定時，其延時固定，實時性強；由于環(huán)路封閉，故擴充不方便。

(3)總線拓撲結(jié)構(gòu)。用一條稱為總線的中央主電纜，將各個工作站之間以線性方式連接起來的布局方式，稱為總線型拓撲，如圖9-7(c)所示?？偩€型網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)控制局域網(wǎng)中常用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，在總線結(jié)構(gòu)中，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點經(jīng)通信接口(或網(wǎng)絡(luò)適配器)掛接在總線上。通常，總線型網(wǎng)絡(luò)采用高速數(shù)據(jù)通道方式控制通信，數(shù)據(jù)傳送采用廣播式，即任何一個節(jié)點發(fā)出的信息經(jīng)通信接口(或適配器)后，沿總線向相反兩個方向傳輸，可以使所有節(jié)點接收到，各節(jié)點將目的地址是本站站號的信息接收下來。圖9-7網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)總線型網(wǎng)絡(luò)的靈活性好，可連接多種不同傳輸速率、不同數(shù)據(jù)類型的節(jié)點，也易獲得較寬的傳輸頻帶，常用同軸電纜或光纜作傳輸介質(zhì)?？偩€通常為開放型，擴展靈活，共享資源能力強，極便于廣播式工作，即一個節(jié)點發(fā)送所有節(jié)點都可接收。在總線兩端連接的器件稱為端結(jié)器(末端阻抗匹配器或終止器)，主要與總線進行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號反射回總線而產(chǎn)生不必要的干擾。

3．局域網(wǎng)訪問控制技術(shù)傳輸訪問的控制技術(shù)與局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、工作過程有密切關(guān)系。目前，局域網(wǎng)常用的訪問控制技術(shù)有三種，分別用于不同的拓撲結(jié)構(gòu)。

(1)帶有碰撞檢測的載波偵聽多點(CSMA/CD)訪問法。CSMA/CD是CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection的縮寫,含有兩個內(nèi)容，即載波偵聽多路訪問(CSMA)和沖突檢測(CD)。CSMA/CD訪問控制方式主要用于總線型和樹型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，基帶傳輸系統(tǒng)。采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法的總線型局域網(wǎng)，每個節(jié)點在利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先要偵聽總線的忙、閑狀態(tài)，如果總線上已經(jīng)有數(shù)據(jù)信號傳輸，則為總線忙；如果總線上沒有數(shù)據(jù)信號傳輸，則為總線空閑。如果一個節(jié)點準備好發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并且此時總線空閑，它就可以啟動發(fā)送。同時，也存在著這種可能，那就是在幾乎相同的時刻，有兩個或兩個以上節(jié)點發(fā)送了數(shù)據(jù)幀，那么就會產(chǎn)生沖突。所以，節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時應(yīng)該進行沖突檢測。如果在發(fā)送數(shù)據(jù)幀過程中檢測出沖突，在CSMA/CD介質(zhì)存取方法中，首先進入發(fā)送一串阻塞信號(JammingSignal)，通知總線上各站沖突已發(fā)生，以使網(wǎng)中所有節(jié)點都能檢測出沖突存在，廢棄沖突幀，減少因沖突浪費的時間，提高信道利用率。完成發(fā)送阻塞信號后，節(jié)點停止當前幀發(fā)送，進入重發(fā)狀態(tài)。

(2)令牌環(huán)(TokenRing)訪問控制法。TokenRing是令牌通行環(huán)(TokenPassingRing)的縮寫。其主要技術(shù)指標是：網(wǎng)絡(luò)拓撲為環(huán)型布局，基帶網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳送速率為4Mb/s，采用單個令牌(或雙令牌)的令牌傳遞方法。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的主要特點是：只有一條環(huán)路，信息單向沿環(huán)流動，無路徑選擇問題。令牌(Token)也叫通行證，它具有特殊的格式和標記，是由一個1位或幾位二進制數(shù)組成的碼。令牌沿環(huán)型網(wǎng)依次向每個節(jié)點傳遞，只有獲得令牌的節(jié)點才有權(quán)利發(fā)送信息包。令牌有“忙”和“空”兩個狀態(tài)。當一個工作站準備發(fā)送報文信息時，首先要等待令牌的到來，當檢測到一個經(jīng)過它的令牌為空令牌時，即可以“幀”為單位發(fā)送信息，并將令牌置為“忙”標志，該標志附在信息尾部向下一站發(fā)送。下一站用按位轉(zhuǎn)發(fā)的方式轉(zhuǎn)發(fā)經(jīng)過本站但又不屬于由本站接收的信息。由于環(huán)中已沒有空閑令牌，因此其他希望發(fā)送的工作站必須等待。當某一站查到信息包指定的地址與本站地址相符時，則拷貝全部信息，并修改狀態(tài)位，表示此“幀”已被正確接收，再繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)修改了狀態(tài)位的信息包。信息包繞環(huán)一周，由源發(fā)送點予以收回。按這種方式工作，發(fā)送權(quán)一直在源站點控制之下，只有發(fā)送信息包的源站點放棄發(fā)送權(quán)，把Token置“空”后，其他站點才有機會得到令牌以發(fā)送自己的信息。

(3)令牌總線(TokenBus)訪問控制法。令牌總線網(wǎng)通信協(xié)議是一種較新的技術(shù)，它是從令牌環(huán)(TokenRing)借鑒而來的，由于用在開放式總線型網(wǎng)絡(luò)，因而其又有一定變更。在PLC網(wǎng)絡(luò)中，許多重要網(wǎng)絡(luò)都采用了令牌總線存取控制方式。此方式把總線型或樹型傳輸介質(zhì)上的各工作站形成一個邏輯上的環(huán)，即將各工作站置于一個順序的序列內(nèi)(例如，可按照接口地址的大小排列)。方法可以是在每個站點中設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點標識寄存器NID，初始地址為本站點地址。網(wǎng)絡(luò)工作前，要對系統(tǒng)初始化，以形成邏輯環(huán)路。邏輯環(huán)形成后，令牌的邏輯環(huán)的控制方法類似于TokenRing。在TokenBus中，媒體訪問控制是通過傳遞一種稱為令牌的特殊標志來實現(xiàn)的，信息是雙向傳送的，每個站點都可以“聽到”其他站點發(fā)出的信息，所以令牌傳遞時都要加上目的地址。這種方式與CSMA/CD方式的不同在于，除了當時得到令牌的工作站之外，所有的工作站都只收不發(fā)，只有收到令牌后才能開始發(fā)送，所以拓撲結(jié)構(gòu)雖是總線型，但可以避免沖突。令牌總線方式的最大優(yōu)點是：具有極好的吞吐能力，且吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的增高而增加，并隨介質(zhì)的飽和而穩(wěn)定下來(但并不下降)；各工作站不需要檢測沖突，故信號電壓容許較大的動態(tài)范圍，連網(wǎng)距離較遠；有一定實時性，在工業(yè)控制中得到了廣泛應(yīng)用，如MAP網(wǎng)用的就是寬帶令牌總線。其主要缺點在于，復(fù)雜性和時間開銷較大，工作站可能必須等待多次無效的令牌傳送后才能獲得令牌。

4．網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接雙方的物理通路，也是通信中實際傳送信息的載體。傳輸介質(zhì)質(zhì)量的好壞會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，包括速率、數(shù)據(jù)丟失等。常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)可分為兩類：一類是有線的，一類是無線的。有線傳輸介質(zhì)主要有同軸電纜、雙絞線及光纜。無線傳輸介質(zhì)有微波、無線電、激光和紅外線等。9.2三菱FX系列PLC的通信9.2.1FX系列PLC通信模式及系統(tǒng)構(gòu)成

FX系列PLC數(shù)據(jù)傳輸格式是采用異步格式，由1位起始位、7位數(shù)據(jù)位、1位校驗位及1位停止位組成的；波特率為9600b/s,字符為ASCII碼。根據(jù)使用的通信模塊與協(xié)議不同，PLC分為以下四種通信模式：①?PLC的N∶N通信方式。②?PLC雙機并聯(lián)通信方式。③?PLC與計算機專有協(xié)議通信方式。④?PLC與計算機無協(xié)議通信方式。表9-2詳細列出了各通信模式的特性。

(1)?PLC的N∶N通信方式。這種通信模式適合FX系列PLC之間鏈接成一個小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，最大站點數(shù)為16個。通過對各PLC的相應(yīng)特殊輔助繼電器寫入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，進行站點性質(zhì)(主站、從站)、站點編號等配置。利用基本梯形圖程序和移動、讀/寫等指令，實現(xiàn)各站之間的數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如圖9-8所示。圖9-8N∶N通信方式的構(gòu)成

(2)?PLC雙機并聯(lián)通信方式。這種模式是在兩個PLC中定義一些輔助繼電器和數(shù)據(jù)寄存器，它們之間的數(shù)據(jù)傳輸是采用對這些輔助繼電器和數(shù)據(jù)寄存器的操作進行的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9-9所示。圖9-9雙機并聯(lián)通信方式的構(gòu)成

(3)?PLC與計算機專有協(xié)議通信方式。PLC的這種通信方式在FX系列PLC通信中應(yīng)用最多。它有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種如圖9-10所示，PLC鏈接成基于RS-485標準的小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，最大站點為16個。PC機帶有RS-232通信接口，需經(jīng)過一個RS-232C/RS-485的轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接。這一節(jié)主要介紹這種通信方式。另一種如圖9-11所示，是PC機與PLC一對一的通信。圖9-10RS-485的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖9-11RS-232通信方式的構(gòu)成

(4)?PLC與計算機無協(xié)議通信方式。這是基于RS-232標準的通信方式。通過對PLC中特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120～D8129的參數(shù)寫入，進行通信格式設(shè)置。PLC采用RS專用指令，可以與PC機、條形碼閱讀器、打印機等進行數(shù)據(jù)通信。9.2.2FX系列PLC與計算機專有協(xié)議的通信

PLC具有很強的現(xiàn)場控制能力，不僅能完成邏輯控制、順序控制，還能進行模擬量處理，完成少數(shù)回路的PID閉環(huán)控制，以及各種專用控制要求，且可靠性高。PC機有較強的數(shù)據(jù)處理能力，內(nèi)存容量大、編程能力強，并具有良好人機界面的數(shù)據(jù)顯示和過程狀態(tài)顯示及操作，通過打印機能生成報表文件，便于系統(tǒng)管理，這是可編程序控制器本身不具備的。因此，通常將可編程序控制器與通用計算機連接構(gòu)成綜合控制系統(tǒng)，兩者功能互補。為了實現(xiàn)PC與PLC的通信，應(yīng)當做如下工作：

(1)判別PC上配置的通信口是否與要連入的PLC匹配，若不匹配，則增加通信模板。

(2)要清楚PLC的通信協(xié)議，按照協(xié)議的規(guī)定及幀格式編寫PC的通信程序。PLC中配有通信機制，一般不需用戶編程，只要進行一些初始設(shè)置。若PLC廠家有PLC與PC的專用通信軟件出售，則此項任務(wù)較容易完成。

(3)選擇適當?shù)牟僮飨到y(tǒng)提供的軟件平臺，編制用戶要求的畫面。

(4)若要遠程傳送，可通過Modem接入電話網(wǎng)。

FX系列PLC與計算機專有協(xié)議的通信方式，采用串行通信方式。PLC可以通過通信模塊如三菱FX232AW模塊，也可以通過PLC的編程口，連接到PC機的串行RS-232接口，實現(xiàn)雙方的物理鏈接。下面介紹PC機與FX系列PLC專有協(xié)議通信的實現(xiàn)。

1．通信協(xié)議的格式為了實現(xiàn)PLC和計算機之間的通信，必須在PLC程序中設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器D8120、D8121和D8129的值。其中，D8120是用來設(shè)置通信格式的特殊數(shù)據(jù)寄存器，可設(shè)置通信的數(shù)據(jù)長度、奇偶校驗形式、波特率和協(xié)議方式；D8121用來設(shè)置站號，用于計算機決定訪問哪一臺可編程控序制器，站號設(shè)置范圍為00H～0FH；D8129設(shè)置校驗時間。系統(tǒng)的通信必須按規(guī)定的通信協(xié)議的格式處理，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)才能正確。

PC機(上位機)與PLC(下位機)之間采用主從應(yīng)答方式，PC機始終處于主動狀態(tài)，根據(jù)需要向PLC發(fā)出讀/寫命令，PLC處于被動狀態(tài)只能響應(yīng)PC機的命令。讀數(shù)據(jù)時，上位機先向PLC發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令，PLC響應(yīng)命令并將數(shù)據(jù)準備好，上位機再次讀通信口即可讀到所需數(shù)據(jù)。寫數(shù)據(jù)時，上位機通過通信口向PLC發(fā)布寫數(shù)據(jù)命令，PLC即可接收。計算機通過向PLC發(fā)出不同的命令，可以靈活地對PLC的位元件或字元件以及特殊功能模塊的緩沖區(qū)進行讀/寫。具體通信協(xié)議的格式如下：

(1)計算機從PLC讀數(shù)據(jù)，如圖9-12所示。上排信息流為PC機到PLC，下排信息流為PLC到PC機。圖9-12計算機從PLC讀數(shù)據(jù)(2)計算機向PLC寫數(shù)據(jù)，如圖9-13所示。圖9-13計算機向PLC寫數(shù)據(jù)其中，主要通信控制字符的含義如下：●?STX——信息幀開始的標志；●?ACK——雙方確認應(yīng)答；●?ETX——信息幀結(jié)束的標志；●?CR、LF——協(xié)議的信息幀結(jié)束標志符；●?ENQ——計算機請求；●?站號——由PLC提供，確定計算機訪問哪一個PLC；●?PC號——FX系列PLC的PC號是FFH；●?命令碼——用來指定要求的操作，如讀CDM0、寫CDM1，參考下面的通信操作命令類型；●?等待時間——?一些計算機要求的延遲時間；●?字符塊A、字符塊B、字符塊C——指定PLC被操作的位元件或字元件，參考下面的通信操作命令類型。

2．通信操作命令類型上面讀/寫格式中的主體部分是命令碼和字符塊。命令碼用來指定對PLC的操作，字符塊是指定PLC被操作的位元件或字元件。

PC可對PLC的RAM區(qū)數(shù)據(jù)進行四種類型的讀、寫操作，操作命令如下：●?位元件或字元件狀態(tài)讀操作(CMD0)；●?位元件或字元件狀態(tài)寫操作(CMD1)；●?位元件強制ON操作(CMD7)；●?位元件強制OFF操作(CMD8)。其中，位元件包括X、Y、M、S以及T、C的線圈等，字元件包括D、T、C、KnX、KnY、KnM等。除文件寄存器內(nèi)以外，F(xiàn)X系列PLC的所有軟元件對計算機都是透明的。與PLC相連的計算機可以直接對PLC內(nèi)的軟元件進行操作。在每進行一次上述四類操作中的一種操作以前，PC機與PLC都要進行握手聯(lián)絡(luò)。FX系列PLC與計算機之間的通信是以主機發(fā)出初始命令，PLC對其作出響應(yīng)的方式進行通信的。主機先對PLC發(fā)請求信號ENQ(代碼為0X05)，然后讀PLC的響應(yīng)信號。如果讀到的響應(yīng)信號為ACK(代碼為0X06)，則表示PLC已準備就緒，等待接收通信命令和數(shù)據(jù)。請參照前述的通信協(xié)議格式。各列說明：①讀命令起始標志STX，代碼為0X02；②位元件或字元件狀態(tài)讀命令CMD0，命令代碼為0X30；③讀位元件或字元件的4位起始地址，地址算法：address=address*2+1000h，再轉(zhuǎn)換成ASCII碼的形式為31h、30h、46h、36h，高位先發(fā)，低位后發(fā)；④一次讀取位元件或字元件的個數(shù)，最多一次可讀取0Xff個字節(jié)的元件，以ASCII碼的形式發(fā)送；⑤停止位標志ETX，代碼為0X03；⑥2位和校驗，和累計為②、③、④項代碼，取其和最低兩位轉(zhuǎn)化成ASCII碼，高位先發(fā)。計算：30h+31h+30h+46h+36h+30h+34h+03h=174h

PLC返回信息：ACK(06h)接受正確，NAK(15h)接收錯誤。各列說明：①寫命令起始標志STX，代碼為0X02；②位元件或字元件狀態(tài)寫命令CMD1，命令代碼為0X31；③寫位元件或字元件的4位起始地址，高位先發(fā)，低位后發(fā)，且是以ASCII碼的形式發(fā)送；④一次寫入位元件或字元件的個數(shù)，以ASCII碼的形式發(fā)送；⑤待寫到PLCRAM區(qū)的數(shù)據(jù)DATA，以ASCII碼形式發(fā)送；⑥停止位標志ETX，代碼為0X03；⑦2位和校驗，和累計為②、③、④項代碼，取其和最低兩位轉(zhuǎn)化成ASCII碼，高位先發(fā)，低位后發(fā)。各列說明：①強制ON命令起始標志STX，代碼為0X02；②強制ON命令CMD7，命令代碼為0X37；③強制ON位元件4位起始地址，高位先發(fā)，低位后發(fā)，是以ASCII碼形式發(fā)送的；④停止位標志ETX，代碼為0X03；⑤2位和校驗，和累計為②、③、④項代碼，取其和低兩位轉(zhuǎn)化成ASCII碼，高位先發(fā)，低位后發(fā)。各列說明：①強制OFF命令起始標志STX，代碼為0X02；②強制OFF命令CMD8，命令代碼為0X38H；③強制OFF位元件4位起始地址，高位先發(fā)，低位后發(fā)，以ASCII碼形式發(fā)送；④停止位標志ETX，代碼為0X03；⑤?2位和校驗，和累計為②、③、④項代碼，取其和最低兩位轉(zhuǎn)化成ASCII碼，高位先發(fā)，低位后發(fā)。注意：必須嚴格按照上述四種操作命令格式進行發(fā)送，在發(fā)送前，起始地址、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)個數(shù)、校驗和都必須按位轉(zhuǎn)換成ASCII碼。從PLC讀到的數(shù)據(jù)亦是ASCII碼形式，需要經(jīng)過適當轉(zhuǎn)換才能利用。另外，要注意強制命令地址與讀/寫地址的順序不一樣，且一次最多只能傳送64個字節(jié)數(shù)據(jù)。9.3西門子PLC網(wǎng)絡(luò)9.3.1SINEC網(wǎng)絡(luò)的分類與性能比較西門子公司針對應(yīng)用場合的不同為PLC產(chǎn)品設(shè)計了不同層次的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，由低到高分為4個層次：SINECS1、SINECL2、SINECH1、SINECH3。它們遵循不同的國際標準，針對不同的應(yīng)用場合，具有不同的通信速度和數(shù)據(jù)處理能力。表9-3為四種網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特性。

(1)?SINECS1網(wǎng)絡(luò)遵守IEC(國際電工委員會)TG17B的ASI技術(shù)規(guī)范，是用于連接執(zhí)行器、傳感器、驅(qū)動器等現(xiàn)場器件的總線規(guī)范，可與簡單開關(guān)形式傳感器及驅(qū)動機構(gòu)直接相連。與L2的強大功能相比，它只傳遞開關(guān)位置等少量的信息。介質(zhì)為雙絞線電纜。采用主從方式，單主機時可以有31個從站，最大優(yōu)點是可以用通信電纜直接供電。西門子公司設(shè)計的CP2413用于PC機與S1網(wǎng)絡(luò)的連接，CP2433用于S5系列PLC與S1網(wǎng)絡(luò)的連接。

(2)?SINECL2遵從DIN19245標準，是西門子的過程現(xiàn)場總線標準(PROFIBUS)，它為分布式I/O站或驅(qū)動器等現(xiàn)場器件提供了高速通信所需的用戶接口，以及在主站間大量數(shù)據(jù)內(nèi)部交換的接口。介質(zhì)為雙絞線或光纜，為光纜時表示為L2F0，節(jié)點數(shù)為127個，光纜長度為23.8km。雙絞線長度為9.6km。SINECL2又分為如下子協(xié)議：L2-TF、L2-FMS、L2-DP及L2-AP。

L2-DP遵從PROFIBUS標準的開放式結(jié)構(gòu)，適用于對時間要求嚴格的現(xiàn)場，能夠以最快速度處理和傳遞網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，例如，在西門子PLC中用在S5、S7與分布式I/O系統(tǒng)ET200之間或與驅(qū)動器、閥門等其他現(xiàn)場器件的通信中。

L2-FMS適用于現(xiàn)場裝置、不同廠家生產(chǎn)的PLC之間的通信。

L2-TF提供了與H1網(wǎng)通信的技術(shù)功能，使H1網(wǎng)能夠利用西門子的低成本的PROFIBUS現(xiàn)場總線L2網(wǎng)。

(3)?SINECH1是高速工業(yè)控制PLC網(wǎng)絡(luò)，是以IEEE802.3以太網(wǎng)標準為基礎(chǔ)設(shè)計的局域網(wǎng)，因此，稱其為工業(yè)以太網(wǎng)。介質(zhì)為雙絞線電纜或光纜。介質(zhì)為光纜時，表示為HlFO。SINECH1可以用于構(gòu)成單元網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)可以達到1024個。使用光纜時距離可以達到4.6km，使用電纜時距離為1.5km。SINECH1使用SINECH1-TF和SINECH1-MAP協(xié)議。SINECH1是基于以太網(wǎng)的工業(yè)標準總線系統(tǒng)，它將MAP通信所認定的以太網(wǎng)作為通信的基礎(chǔ)。

H1-TF包括開放的SINECMAP自動化協(xié)議，已經(jīng)在很多應(yīng)用領(lǐng)域得到驗證。實現(xiàn)MAP是SINEC的技術(shù)功能，它遵從MAP3.0制造信息規(guī)范，使用MMS作兩用戶接口。Hl-MAP是以太網(wǎng)上的基于MAP3.0的國際標準。

(4)?SINECH3是遵從FDDI(ISO9314)規(guī)范的主干網(wǎng)，通信介質(zhì)為光纜，采用雙環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以擴至500個。SINECH3功能強大，能長距離傳輸不同網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)，并且安全可靠。FDDI是針對高速網(wǎng)絡(luò)的，這個標準是面向未來的，它保證了100Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸串，允許分布區(qū)域的最大環(huán)周長為100km，并有高的負載承受能力。通信介質(zhì)為光纖，采用雙環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)。SINECH3的高可靠性表現(xiàn)在，即使介質(zhì)在某一點斷開，信號也能利用其閉合返回傳輸功能進行正常的數(shù)據(jù)通信，這是由它的優(yōu)異的雙環(huán)冗余設(shè)計所保證的。9.3.2S7-300PLC多點接口網(wǎng)絡(luò)(MPI)

S7-300CPU上有一標準化MPI接口，它既是編程接口，又是數(shù)據(jù)通信接口，使用S7協(xié)議，通過此接口PLC與PLC之間或與上位計算機之間都可以進行通信，從而組成多點接口MPI網(wǎng)絡(luò)，其構(gòu)成框圖如圖9-14所示。MPI符合RS-485標準，具有多點通信的性質(zhì)，可連接多個不同的CPU或設(shè)備。MPI的波特率設(shè)定為187.5kb/s，它用于配置小范圍的通信網(wǎng)絡(luò)。圖9-14MPI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

1．MPI地址

MPI網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都被稱為節(jié)點，不分段的MPI網(wǎng)(無RS-485中繼器的MPI網(wǎng))可以最多有32個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。僅用MPI接口構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為MPI分支網(wǎng)(簡稱MPI網(wǎng))。兩個或多個MPI分支網(wǎng)，用網(wǎng)間連接器或路由器連接起來(如通過SINECL2)，就能構(gòu)成較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更大范圍的設(shè)備互連。MPI分支網(wǎng)能夠連接不同區(qū)段的中繼器。每個MPI分支網(wǎng)有一個分支網(wǎng)絡(luò)號，以區(qū)別不同的MPI分支網(wǎng)。分支網(wǎng)上每一個節(jié)點都有一個不同的“MPI網(wǎng)絡(luò)地址”，這些地址是在S7-300硬件組態(tài)中設(shè)置的。節(jié)點MPI地址號不能大于給出的最高MPI地址，這樣才能使每個節(jié)點正常通信。S7在出廠時對一些裝置給出了缺省MPI地址，如表9-4所示。MPI分支網(wǎng)絡(luò)號的缺省設(shè)置是0。用STEP7軟件包中的configuration功能為每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分配一個MPI地址和最高地址，然后對所有節(jié)點進行地址排序，連接時需在MPI網(wǎng)的第一個及最后一個節(jié)點接入通信終端匹配電阻。如果往MPI網(wǎng)添加一個新節(jié)點，應(yīng)該切斷MPI網(wǎng)的電源進行操作。

2．網(wǎng)絡(luò)連接部件連接MPI網(wǎng)絡(luò)常用到兩個部件——網(wǎng)絡(luò)插頭和網(wǎng)絡(luò)中繼器，這兩個部件也可用在SINECL2網(wǎng)中。插頭是MPI網(wǎng)上連接節(jié)點的MPI口和網(wǎng)電纜的連接器。網(wǎng)絡(luò)插頭分為兩種：一種帶PG接口，一種不帶PG接口。PG/OP的SubD的9針插頭定義見表9-5。為了保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)插頭或中繼器上都設(shè)計了終端匹配電阻。對于MPI網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點間的連接距離是有限制的，從第一個節(jié)點到最后一個節(jié)點，最長距離僅為50m。對于一個要求較大區(qū)域的信號傳輸或分散控制的系統(tǒng)，采用兩個中繼器(或稱轉(zhuǎn)發(fā)器、重復(fù)器)可以將兩個節(jié)點的距離增大到1000m，但是兩個節(jié)點之間不應(yīng)再有其他節(jié)點。中繼器可以放大信號、擴展節(jié)點間的連接距離，也可以用作抗干擾隔離，如用于連接不接地的節(jié)點和接地的MPI編程裝置的隔離器。

3．全局數(shù)據(jù)(GD)通信通過全局數(shù)據(jù)通信服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)的CPU可以相互之間周期性地交換數(shù)據(jù)。例如：一個CPU可以訪問另一個CPU的數(shù)據(jù)、存儲位和過程映像。全局數(shù)據(jù)通信只可以通過MPI進行。在STEP7中的全局數(shù)據(jù)(GD)表中進行組態(tài)。

GD通信方式以MPI分支網(wǎng)為基礎(chǔ)，是為循環(huán)地傳送少量數(shù)據(jù)而設(shè)計的。GD通信方式僅限于同一分支網(wǎng)的S7系列PLC的CPU之間，構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)簡單。S7程序中的功能塊FB、功能塊PC、組織塊OB都能用絕對地址或符號地址來訪問全局數(shù)據(jù)。在MPI分支網(wǎng)上實現(xiàn)全局數(shù)據(jù)共享的兩個或多個CPU中，至少有一個是數(shù)據(jù)的發(fā)送方，有一個或多個是數(shù)據(jù)的接收方。發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)稱為全局數(shù)據(jù)，或者稱為全局數(shù)據(jù)塊。全局數(shù)據(jù)塊(GD塊)分別定義在發(fā)送方和接收方CPU的存儲器中，依靠GD塊，為發(fā)送方和接收方的存儲器建立了映射關(guān)系。在PLC操作系統(tǒng)的作用下，發(fā)送CPU在它的掃描循環(huán)的末尾發(fā)送GD，接收CPU在它的掃描循環(huán)的開頭接收GD。這樣，發(fā)送GD塊中的數(shù)據(jù)，對于接收方來說是“透明的”。也就是說，發(fā)送GD塊中的信號狀態(tài)會自動影響接收GD塊。接收方對接收GD塊的訪問，相當于對發(fā)送GD塊的訪問。

GD可以由位、字節(jié)、字、雙字或相關(guān)數(shù)組組成，它們被稱為全局數(shù)據(jù)的元素。全局數(shù)據(jù)的元素可以定義在PLC的位存儲器、輸入、輸出、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)塊中。例如：I5.2(位)、QB8(字節(jié))、MW20(字)、DB5．DBD8(雙字)、MB50∶20(字節(jié)相關(guān)數(shù)組)就是一些合法的GD元素。MB50∶20稱為相關(guān)數(shù)組，是GD元素的簡潔表達方式，冒號后的20表示：該元素由MB50、MB51、…、MB69連續(xù)20個存儲字節(jié)組成。相關(guān)數(shù)組也可由位、字或雙字構(gòu)成。一個全局數(shù)據(jù)塊(GD塊)由一個或幾個GD元素組成，最多不能超過24byte。應(yīng)用GD通信，就要在CPU中定義全局數(shù)據(jù)塊，這一過程也稱為全局數(shù)據(jù)通信組態(tài)。在對全局數(shù)據(jù)進行組態(tài)前，需要先執(zhí)行下列任務(wù)：①定義項目和CPU程序名；②用PG單獨配置項目中的每個CPU，確定其分支網(wǎng)絡(luò)號、MPI地址、最大MPI地址等參數(shù)。在用STEP7開發(fā)軟件包進行GD通信組態(tài)時，由系統(tǒng)菜單Options中的DefineGlobalData程序進行GD表組態(tài)。具體組態(tài)步驟如下：①在GD空表中插入?yún)⑴cGD通信的CPU代號；②為每個CPU定義并輸入全局數(shù)據(jù)，指定發(fā)送GD；③第一次存儲并編譯全局數(shù)據(jù)表，檢查輸入信息語法是否為正確數(shù)據(jù)類型，是否一致；④設(shè)定掃描速率，定義GD通信狀態(tài)雙字；⑤第二次存儲并編譯全局數(shù)據(jù)表。編譯后的GD表形成系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊，隨后裝入CPU的程序文件中。第一次編譯形成的組態(tài)數(shù)據(jù)對于GD通信是足夠的，可以從PG下載至各CPU。若確實需要輸入與GD通信狀態(tài)或掃描速率有關(guān)的附加信息才進行第二次編譯。掃描速率決定CPU用幾個掃描循環(huán)周期發(fā)送或接收一次GD，發(fā)送和接收的掃描速率不必一致。掃描速率值應(yīng)滿足兩個條件：①發(fā)送間隔時間大于等于60ms；②接收間隔時間小于發(fā)送間隔時間。否則，可能導(dǎo)致全局數(shù)據(jù)信息丟失。掃描速率的發(fā)送設(shè)置范圍是4～255，接收設(shè)置范圍是l～255，它們的缺省設(shè)置值都是8。

GD通信為每一個被傳送的GD塊提供GD通信狀態(tài)雙字，該雙字被映射在CPU的存儲器中，使用戶程序及時了解通信狀態(tài)，對GD塊的有效性與實時性做出判斷。

4．應(yīng)用工控組態(tài)軟件實現(xiàn)MPI網(wǎng)絡(luò)通信的步驟

PLC與上位計算機的通信可以利用高級語言程序?qū)崿F(xiàn)，但用戶必須熟悉互連的PLC及PLC網(wǎng)絡(luò)采用的通信協(xié)議，嚴格按照通信協(xié)議規(guī)定為計算機編寫通信程序，所以對用戶的要求比較高。如果選用工控組態(tài)軟件實現(xiàn)PLC與上位計算機的通信，則相對比較簡單，因為工控組態(tài)軟件一般都提供不同設(shè)備的通信驅(qū)動程序，用戶可以不必熟悉PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。另外，工控組態(tài)軟件提供的強大工具使用戶開發(fā)應(yīng)用程序變得非常簡單。下面以西門子公司的工控組態(tài)軟件WinCC為例，討論S7-300與上位計算機之間通信的實現(xiàn)方法。工控組態(tài)軟件WinCC是一個集成的人機界面(HMI)系統(tǒng)和監(jiān)控管理(SCADA)系統(tǒng)，WinCC是視窗控制中心(WindowsControlCenter)的簡稱。WinCC提供各種PLC的驅(qū)動軟件，因此，使PLC與上位計算機的連接變得非常容易。WinCC與STEP7合用，在STEP7中配置的變量表可以在與WinCC的連接時直接使用。

S7-300與WinCC之間通信的實現(xiàn)步驟如下：第一步：啟動WinCC，建立一個新的WinCC項目，然后在標簽管理(TagManagement)中選擇添加PLC驅(qū)動程序。這里要建立一個多點接口MPI網(wǎng)絡(luò)，所以選擇支持S7協(xié)議的通信驅(qū)動程序SIMATICS7ProtocolSuite.CHN，在其中的“MPI”下連接所需臺數(shù)的S7-300，每連接一臺S7-300，要設(shè)置節(jié)點名、MPI地址等參數(shù)。必須注意的是，MPI地址必須與PLC中設(shè)置的相同。第二步：在組態(tài)完的S7-300下設(shè)置標簽，每個標簽有三個設(shè)置項，即標簽名、數(shù)據(jù)類型、標簽地址，其中，最重要的是標簽地址，它定義了此標簽與S7-300中某一確定地址，如某一輸入位、輸出位或中間位等一一對應(yīng)的關(guān)系。設(shè)置標簽地址很容易，可以直接利用在STEP7中配置的變量表，如設(shè)置標簽地址為Q0.0，表示S7-300中輸出地址Q0.0。用此方法，將S7-300與WinCC之間需要通信的數(shù)據(jù)一一作成標簽，即相當于完成了S7-300與WinCC之間的連接。第三步：在圖形編輯器(GraphicsEditor)中，用基本元件或圖形庫中對象制作生產(chǎn)工藝流程監(jiān)控畫面，并將變量標簽與每個對象連接，也就相當于畫面中各個對象與現(xiàn)場設(shè)備相連，從而可在CRT畫面上監(jiān)視、控制現(xiàn)場設(shè)備。打開S7-300編程軟件包STEP7，首先對計算機的一些參數(shù)進行設(shè)置，如選擇串行通信口COM1作為編程通信口，MPI地址為1，數(shù)據(jù)傳輸速率為187.5kb/s等。然后，開始對S7-300硬件組態(tài)，即對S7-300的機架底板、電源、CPU、信號模件等按其實際配置和物理地址進行組態(tài)，其中，在CPU的組態(tài)中要設(shè)置MPI地址，如可分別設(shè)置為3、4。最后將組態(tài)程序表下載PLC以確認。在STEP7中創(chuàng)建全局數(shù)據(jù)通信表(簡稱GD表)，對全局數(shù)據(jù)(GlobalData)進行定義，標明數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收關(guān)系，最后將GD表下載到各臺PLC即可。9.3.3CP340點對點通信的應(yīng)用這是一種低成本的解決方案。用CP340/CP341通信處理模塊可以建立經(jīng)濟、方便的點到點鏈接，可以采用20?mA(TTY)、RS-232C/V.24、RS-422/RS-485等通信接口，有多種通信協(xié)議可以使用。它使S7-300CPU能與計算機之間以點對點通信方式進行數(shù)據(jù)交換。

1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CP340通信連接如圖9-15所示，CP340通過背板總線與PLC的CPU相連。為減小通信時CPU模塊的負擔，CP340被設(shè)計成智能型的。PLC的CPU通過CP340與計算機的串行通信接口相連。

CP340上固化有兩個標準通信協(xié)議，它們是3964(R)和ASCII，用STEP7中的專用組態(tài)工具可選擇通信協(xié)議并確定協(xié)議的具體內(nèi)容，組態(tài)數(shù)據(jù)存入CPU模塊的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊(SDB)中，該內(nèi)容隨PLC的其他組態(tài)數(shù)據(jù)被下裁。當PLC啟動時，有關(guān)的組態(tài)數(shù)據(jù)傳入CP340。然后，CP340按照選定的通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。CP340中的ASCII協(xié)議僅實現(xiàn)了OSI參考模型的第一層(物理層)，3964(R)還實現(xiàn)了第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)。圖9-15CP340通信連接

2．3964(R)通信協(xié)議

3964(R)的信息幀格式如圖9-16所示，信息幀包括控制字符和要發(fā)送的數(shù)據(jù)?？刂谱址仁潜硎拘畔_始或結(jié)束的標志，也是發(fā)送方與接收方的握手信號，還可用來保證傳輸數(shù)據(jù)的完整?？刂谱址校赫拈_始字符STX(ASCII碼02h)，數(shù)據(jù)鏈路轉(zhuǎn)換字符DLE(10h)，正文結(jié)束字符ETX(03h)，塊校驗字符BCC和否定應(yīng)答字符NAK(15h)。圖9-163964(R)信息幀格式當CP340發(fā)送信息幀時，為建立通信鏈路，CP340先發(fā)送控制字符STX，如果收到接收方回送的控制字符DLE，則通信鏈路成功建立可開始傳輸正文。如果接收方回送的是NAK(或其他非DLE字符)，或者在約定的時間(應(yīng)答延時時間)內(nèi)接收方?jīng)]有反應(yīng)，CP340將再次發(fā)送STX以建立通信鏈路。如果約定的重發(fā)次數(shù)到后，仍未建立通信鏈路，發(fā)送NAK字符給接收方。CP340通過發(fā)送數(shù)據(jù)塊將向CPU模塊報告這個錯誤。通信鏈路成功建立后，進入傳輸過程。CP340開始連續(xù)傳輸正文(發(fā)送緩沖區(qū)的內(nèi)容)，并自動加發(fā)DLE、ETX和BCC校驗字符。在信息幀的傳輸過程中，CP340收到NAK字符或非NAK字符后，傳輸過程終止，并延時到字符間隔超時后發(fā)送NAK字符給接收方，使其閑置。然后，CP340將再發(fā)送STX，重建鏈路，重傳信息幀。在信息幀全部發(fā)出后，CP340等待接收方回送應(yīng)答字符，如果收到DLE，表示信息幀被接收方無差錯收到，本次信息幀傳輸正確結(jié)束。此時，CP340將數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖區(qū)刪除并釋放通信鏈路。如果CP340收到的應(yīng)答字符是NAK(或其他非DLE字符)，或者在預(yù)定的時間內(nèi)接收方?jīng)]有反應(yīng)，CP340將再發(fā)送STX，重建通信鏈路，重傳信息幀。如果約定的重發(fā)次數(shù)到后，仍未成功發(fā)送信息幀，CP340發(fā)送NAK字符給接收方，向CPU模塊報告錯誤。當CP340閑置時(即沒有發(fā)送請求時)，CP340等待發(fā)送方建立通信鏈路。此時，CP340收到任何非STX或NAK字符，將延時到字符間隔超時后發(fā)送NAK字符給發(fā)送方。當收到NAK，繼續(xù)保持閑置。若在閑置狀態(tài)下收到STX，且CP340有可用的接收緩沖區(qū)時，則回應(yīng)發(fā)送方DLE建立通信鏈路。CP340進入接收狀態(tài)，然后開始將逐個收到的正文數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)。在接收狀態(tài)下，CP340接收下一個字符的等待時間超出約定的時間(即字符間隔時間)，CP340發(fā)送NAK給對方，同時通過接收功能塊向CPU模塊報告錯誤。如果CP340收到STX時沒有接收緩沖區(qū)可用，則CP340延時400?ms。延時到后，如果仍沒有接收緩沖區(qū)可用，CP340發(fā)送NAK給對方并向CPU模塊報告錯誤。在接收過程中，如果發(fā)生傳輸錯誤，如字符丟失、字符格式錯、校驗錯等，CP340繼續(xù)接收信息幀，等到結(jié)束才回送發(fā)送方NAK字符、期待對方再次建立通信鏈路重發(fā)信息幀。如果允許的重發(fā)次數(shù)到后仍收不到正確信息幀，或者4?s(塊等待時間)內(nèi)發(fā)送方?jīng)]有重發(fā)，CP340退出接收狀態(tài)并向CPU模塊報告錯誤。在接收過程中，CP340識別到DLE、ETX、BCC后，就停止接收，并把CP340內(nèi)部計算的校驗值與收到的BCC比較。如果BCC正確且無其它傳輸錯誤發(fā)生，CP340發(fā)送表示收到正確信息幀的DTE字符給對方，然后進入閑置狀態(tài)。否則，CP340發(fā)送NAK給對方并等待重發(fā)，若約定次數(shù)內(nèi)始終收不到正確信息幀，或者4s內(nèi)沒有重發(fā)，CP340退出接收并報告錯誤。表9-6給出了3964(R)通信協(xié)議的主要設(shè)置參數(shù)，略去了字符格式和波特率等參數(shù)。

3．ASCII通信協(xié)議

ASCII協(xié)議有三種類型的信息幀格式供選擇，即結(jié)束標志的信息幀格式、定長度信息幀格式和自由信息幀格式。表9-7給出了ASCII通信協(xié)議的主要設(shè)置參數(shù)，由于有三種信息幀格式以及數(shù)據(jù)流控制等內(nèi)容，因此，ASCII協(xié)議的參數(shù)較多。這些參數(shù)與分類相關(guān)，可根據(jù)所選擇的類型來設(shè)置相關(guān)參數(shù)。

4．通信功能塊專用通信功能塊是CPU模塊與CP340的軟接口，它們建立和控制CPU和CP340的數(shù)據(jù)交換。西門子通信的專用功能塊有四個：發(fā)送功能塊FB3(P—SEND)、接收功能塊FB2(P—RCV)、讀RS-232C接口信號狀態(tài)功能塊FC5(V24—STAT)和接口信號狀態(tài)設(shè)置功能塊FC6(V24—STATT)。這些功能塊與CP340的組態(tài)工具等需要專門安裝，安裝完成后，功能塊在STEP7的CP340庫中。使用時，需要將用到的功能塊拷貝到用戶程序中。發(fā)送功能塊FB3有兩個功能：一是將數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)寫入CP340的發(fā)送緩沖區(qū)；二是監(jiān)測CP340發(fā)送并返回CP340的發(fā)送情況。FB3的運行特性類似于定時器方塊指令，完成一次發(fā)送需要多個掃描周期(調(diào)用多次)。因此，必須連續(xù)在每個掃描周期中調(diào)用FB3，使其在每個循環(huán)周期得到掃描，以避免一個信息幀的發(fā)送過程中斷。表9-8給出了發(fā)送功能塊FB3的調(diào)用及參數(shù)說明，表中，P_SEND為FB3的符號名，F(xiàn)B3需要大小為40Byte的背景數(shù)據(jù)塊，I_SEND是背景數(shù)據(jù)塊符號名。接收功能塊FB2有兩個功能，一是將CP340接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀回存入數(shù)據(jù)塊，二是返回CP340的接收情況。FB2的運行特性類似于FB3，完成讀數(shù)也需要多個掃描周期(調(diào)用多次)。表9-9給出了接收功能塊FB2的調(diào)用及參數(shù)說明，表中P_RCV為FB2的符號名，F(xiàn)B2需要40Byte的背景數(shù)據(jù)塊，I_RCV是背景數(shù)據(jù)塊符號名。

P_RCV將CP340接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)連續(xù)存放在數(shù)據(jù)塊中，為此，需要說明數(shù)據(jù)塊號(DB_NO)、數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)塊中的起始字節(jié)號(DBB_NO)。9.3.4利用PROFIBUS協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通信

PROFIBUS現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)、特點在4.2節(jié)中已作介紹。這里以SIEMENS公司的產(chǎn)品為例，介紹PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置及設(shè)備選型。由于PROFIBUS現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是主從結(jié)構(gòu)，由若干主站和從站組成網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。主站可分成一類主站和二類主站。一類主站完成總線通信控制與管理，完成周期性數(shù)據(jù)訪問。PLC、PC都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，如數(shù)據(jù)讀/寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等。二類主站包括操作員工作站(如PC機加圖形監(jiān)控軟件)、編程器、HMI等。從站是PLC或其他控制器。PLC可做PROFIBUS上的一個從站，作為PROFIBUS主站的一個從站，在PLC存儲器中有一段特定區(qū)域作為與主站通信的共享數(shù)據(jù)區(qū)。主站可通過通信間接控制從站PLC的I/O。一個最小系統(tǒng)至少由一個PROFIBUS(一類)主站和若干PROFIBUS從站組成。PROFIBUS現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖9-17所示。圖9-17PROFIBUS現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用PROFIBUS系統(tǒng)，在系統(tǒng)啟動前先要對系統(tǒng)及各站點進行配置和參數(shù)化工作。系統(tǒng)配置主要有以下幾個部分。

1．選擇一類主站

(1)選擇PLC作一類主站有兩種形式：①PLC的處理器CPU帶內(nèi)置PROFIBUS接口，這種CPU通常具有一個PROFIBUS-DP和一個MPI接口。②配PROFIBUS通信處理器，CPU不帶PROFIBUS接口，需要配置PROFIBUS通信處理器模塊。如CP342-5通信處理器，CP443-5通信處理器，用于PC/PG的通信處理器。

(2)選擇PC機加網(wǎng)卡作一類主站。PC機加PROFIBUS網(wǎng)卡可作為主站，這類網(wǎng)卡具有PROFIBUS-DP、PA或FMS接口，如CP5411、CP5511、CP5611網(wǎng)卡及CP5412通信處理器。要注意選擇與網(wǎng)卡配合使用的軟件包。

2．選擇帶PROFIBUS接口的分散式I/O、傳感器、驅(qū)動器等從站從站可以是PLC或現(xiàn)場智能設(shè)備，如智能傳感器、智能驅(qū)動器。這些智能設(shè)備本身有PROFIBUS接口。如果設(shè)備不具備PROFIBUS接口，可考慮分散式I/O方案，即可以采用PLC作為從站，這些設(shè)備接在PLCI/O上。以下的設(shè)備可以構(gòu)成從站：①ET200M。②PLC作從站——智能型I/O從站。③DP／PA耦合器和鏈路。如果使用PROFIBUS-PA，可能會采用DP到PA擴展的方案。這樣，需選DP/PA耦合器和鏈路，實現(xiàn)DP到PA電氣性能的轉(zhuǎn)換。④NC數(shù)控裝置、電動執(zhí)行器、過程控制器、數(shù)字控制器、具有通信技術(shù)的低壓開關(guān)設(shè)備SIRIUSNET等設(shè)備。這類設(shè)備、執(zhí)行器或各種模塊都配有PROFIBUS接口，如CNC數(shù)控裝置帶有具有PROFIBUS的絕對編碼器，PROFIBUS絕對值編碼器可作為從站通過PROFIBUS與主站連接，可與PROFIBUS上的數(shù)字式控制器、PLC、驅(qū)動器、定位顯示器一起使用。

3．以PC為主機的編程終端及監(jiān)控操作站(二類主站)普通PC和工業(yè)級計算機都可配置成PROFIBUS的編程、監(jiān)控、操作工作站。PC帶有網(wǎng)卡或編程接口，如CP5411、CP5511、CP5611網(wǎng)卡及CP5412通信處理器。

4．操作員面板SIMATICHMI／COROS(二類主站)操作員面板用于操作員控制，如設(shè)定修改參數(shù)、設(shè)備啟停等，并可在線監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)，如流程圖、趨勢圖、數(shù)值、故障報警、診斷信息等。操作員面板有字符型操作員面板(OP5、OP7、OP15、OP17)和圖形操作員面板(OP25、OP35、OP37)兩種。

5．遠