第9章可编程控制器的通信

1、第第9章章 可编程控制器的通信可编程控制器的通信n9.1 PLC通信的基本概念通信的基本概念n9.2 S7-200 PLC的通信与网络的通信与网络 n9.3 S7-200 PLC通信和网络功能的实现通信和网络功能的实现n本章小结本章小结 9.1 PLC通信的基本概念通信的基本概念l 9.1.1 通信系统的构成通信系统的构成l 9.1.2 通信方式通信方式l 9.1.3 通信介质通信介质l 9.1.4 PLC常用的通信接口常用的通信接口l 9.1.5 通信协议通信协议l 9.1.6 网络结构概述网络结构概述l 9.1.7 PLC与计算机通信的基本功能与计算机通信的基本功能 PLC通信：通信：PL

2、C与与PLC、PLC与计算机、与计算机、PLC与现场设备或远程与现场设备或远程I/O之间的信息交换之间的信息交换 。 PLC通信的任务：通信的任务：将地理位置不同的将地理位置不同的PLC、计算机、各种现场设备用通信介质连、计算机、各种现场设备用通信介质连接起来，按照规定的通信协议，以某种特接起来，按照规定的通信协议，以某种特定的通信方式高效地完成数据的传送、交定的通信方式高效地完成数据的传送、交换和处理。换和处理。 9.1.1 通信系统的构成通信系统的构成 通信系统的组成：通信系统的组成：一般由传送设备、传一般由传送设备、传送控制设备、通信介质、通信协议和通信软送控制设备、通信介质、通信协议和

3、通信软件等部分构成，示意图如下。件等部分构成，示意图如下。通信介质通信介质（总线）（总线）通信软件通信软件通信协议通信协议传送传送控制设备控制设备传送设备传送设备(接收器接收器)传送设备传送设备(发送器发送器)图9-1 通信系统的基本组成示意图 传送设备传送设备主要是用以发送或接收信息主要是用以发送或接收信息. 对于多台设备之间的数据传送，有时对于多台设备之间的数据传送，有时还有主、从之分。主设备起控制、发送和还有主、从之分。主设备起控制、发送和处理信息的主导作用，从设备被动地接收、处理信息的主导作用，从设备被动地接收、监视和执行主设备的信息。监视和执行主设备的信息。 在在PLC通信系统中，传

4、送设备可以是通信系统中，传送设备可以是PLC、计算机或各种外围设备。、计算机或各种外围设备。 传送控制设备传送控制设备主要用于控制发送与接主要用于控制发送与接收之间的同步协调，以保证信息发送与接收之间的同步协调，以保证信息发送与接收的收的 一致性。一致性。 通信介质通信介质是信息传送的基本通道，是是信息传送的基本通道，是发送设备与接收设备之间的桥梁。发送设备与接收设备之间的桥梁。 通信协议通信协议是通信过程中必须遵守的各是通信过程中必须遵守的各种数据传送规则，是通信得以进行的法律。种数据传送规则，是通信得以进行的法律。 通信软件通信软件用于对通信的软件、硬件进用于对通信的软件、硬件进行统一调度

5、、控制和管理。行统一调度、控制和管理。 9.1.2 通信方式通信方式 1基本通信方式基本通信方式 并行通信方式并行通信方式是指被传送数据的所有是指被传送数据的所有位同时发送或接收。并行传送的数据有多位同时发送或接收。并行传送的数据有多少位，传输线就需要多少根。少位，传输线就需要多少根。 8位同时传送位同时传送设设 备备A设设 备备B 并行通信的特点是传送速度快，但如果数据位数较多，传送距离较远，并行通信的特点是传送速度快，但如果数据位数较多，传送距离较远，则会使得线路复杂且成本高。因此，并行通信方式一般只在则会使得线路复杂且成本高。因此，并行通信方式一般只在PLC的内部各元的内部各元件之间、主

6、机与扩展模块或近距离智能模块之间使用。件之间、主机与扩展模块或近距离智能模块之间使用。图图9-2 并行通信示意图并行通信示意图 串行通信方式串行通信方式是指将被传送的数据逐位是指将被传送的数据逐位逐位地顺序传送。不论被传送的数据有多少逐位地顺序传送。不论被传送的数据有多少位，只需要位，只需要12根传输线分时传送，数据从低根传输线分时传送，数据从低位开始一位接一位按顺序传送。位开始一位接一位按顺序传送。 传送数据传送数据 ：1 0 1 0 0 0 1 1设设 备备A设设 备备B 1 1 0 0 0 1 0 1 T T T T T T T T 串行通信的特点是传送速度慢，但传送线少、成本低，串行通

7、信的特点是传送速度慢，但传送线少、成本低，适合长距离通信。串行通信广泛用于适合长距离通信。串行通信广泛用于PLC与与PLC之间、之间、PLC与计算机之间的数据传送。与计算机之间的数据传送。图图9-3 串行通信示意图串行通信示意图 2串行通信分类串行通信分类 串行通信按数据传送的方向可将其分为串行通信按数据传送的方向可将其分为 单工、半双工和双工单工、半双工和双工 ,其示意图如下：其示意图如下： (a) 单工单工 (b) 半双工半双工 (c ) 全双工全双工 A A A B B B图图9-4 单工、半双工和全双工通信方式的示意图单工、半双工和全双工通信方式的示意图 在串行通信方式中，发送端与接收

8、端之间的同在串行通信方式中，发送端与接收端之间的同步问题是数据通信中的一个重要问题，处理不当往步问题是数据通信中的一个重要问题，处理不当往往会导致数据传送的失败。为此，在串行通信中采往会导致数据传送的失败。为此，在串行通信中采用了同步通信与异步通信技术。用了同步通信与异步通信技术。 同步通信：同步通信：以数据块为单位，在每个数据块的以数据块为单位，在每个数据块的开始加入一个同步字符来控制同步，而在数据块中开始加入一个同步字符来控制同步，而在数据块中的每个字节前后不需加开始位、校验位和停止位标的每个字节前后不需加开始位、校验位和停止位标记，因而克服了异步传送效率低的缺点。同步传送记，因而克服了异

9、步传送效率低的缺点。同步传送要求有统一的时钟信号来实现发送端和接收端之间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，这种传送方式所需要的软件和硬件的的严格同步，这种传送方式所需要的软件和硬件的价格昂贵，所以通常只在数据传输速率要求较高的价格昂贵，所以通常只在数据传输速率要求较高的时候才使用。时候才使用。 异步通信：异步通信：将被传送的数据编码成一串脉冲，将被传送的数据编码成一串脉冲，按照约定好的固定格式，发送设备一帧一帧地发送，按照约定好的固定格式，发送设备一帧一帧地发送，接收设备一帧一帧地接收。在发送数据的同时发出接收设备一帧一帧地接收。在发送数据的同时发出字符的开始和结束标志，

10、用于控制字符发送的开始字符的开始和结束标志，用于控制字符发送的开始与结束。各部件之间进行通信时没有统一的时间标与结束。各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，可以有各自的时钟。示意图如下：准，可以有各自的时钟。示意图如下： 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1空闲位空闲位 开始位开始位 字符编码字符编码 奇偶校验位奇偶校验位 停止位停止位 空闲位空闲位图图9-5 异步串行通信示意图异步串行通信示意图 异步串行通信中的设备间有两项规定：异步串行通信中的设备间有两项规定： (1)传送字符的数据格式：上图是一个传送字符的数据格式：上图是一个7位字位字符数据传送格式。符数据传送格式。

11、 (2)发送设备与接收设备有一致的数据传送发送设备与接收设备有一致的数据传送速率。速率。 波特率：波特率：单位时间内传送二进制数的位数。单位时间内传送二进制数的位数。 例如，数据的传送速率为每秒例如，数据的传送速率为每秒480字符，每字符，每个字符为个字符为10位，则数据传送的波特率为：位，则数据传送的波特率为： 10X480=4800位位/秒秒=4800bps 传送每一位的时间传送每一位的时间 Td=1/波特率波特率=1/4800=0.208ms 异步通信方式的硬件结构简单，但传送异步通信方式的硬件结构简单，但传送每一个字节都要加开始位、校验位和停止位，每一个字节都要加开始位、校验位和停止位

12、，所以传送效率较低，主要用于中低速数据通所以传送效率较低，主要用于中低速数据通信。信。 S7-200 PLC采用异步串行通信方式，传送采用异步串行通信方式，传送字符数据格式有字符数据格式有10位数据和位数据和11位数据两种。位数据两种。10位字符数据：位字符数据：1个起始位、个起始位、8个数据位、个数据位、1个停个停止位，传送速率为止位，传送速率为9600bps。11位字符数据：位字符数据：1个起始位、个起始位、8个数据位、个数据位、1 个偶校验位、个偶校验位、1个停个停止位，传送速率为止位，传送速率为9600bps或或19200bps。 PLC通信一般使用半双工或全双工异步串通信一般使用半双

13、工或全双工异步串行通信方式。行通信方式。 9.1.3 9.1.3 通信介质通信介质 通信介质通信介质是信息传输的物理通道，是是信息传输的物理通道，是PLC、计算机及外部设备之间相互连接的桥梁。计算机及外部设备之间相互连接的桥梁。 PLC中常用的通信介质：中常用的通信介质：带屏蔽的同轴电带屏蔽的同轴电缆、双绞线、光纤等。缆、双绞线、光纤等。 PLC对通信介质的基本要求：对通信介质的基本要求：通信介质必通信介质必须具有传输速率高、能量损耗小、抗干扰能须具有传输速率高、能量损耗小、抗干扰能力强、性能价格比高等到特性。在各种通信力强、性能价格比高等到特性。在各种通信介质中，由于双绞线和同轴电缆的成本低

14、、介质中，由于双绞线和同轴电缆的成本低、安装简单，性能价格比比较高，广泛应用安装简单，性能价格比比较高，广泛应用PLC的通信之中。的通信之中。 随着通信技术和计算机技术的发展，随着通信技术和计算机技术的发展，PLC的通信介质已有向红外线、的通信介质已有向红外线、无线电、微波、卫星通信等无线介质的方向发展的趋势。无线电、微波、卫星通信等无线介质的方向发展的趋势。 图图9-6 常用的有线介质外形图常用的有线介质外形图 ：(a) 无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线UTP(d) 同轴电缆同轴电缆 玻璃包层 光纤（内核） 外保护套 (b) 光纤光纤(c) 屏蔽双绞线屏蔽双绞线STP表表9-1 几种常用通信介质的性

15、能表几种常用通信介质的性能表性性 能能通通 信信 介介 质质双双 绞绞 线线同同 轴轴 电电 缆缆光光 缆缆传送速率传送速率9.6 Kbps 2 Mbps1 450 Mbps10 500 Mbps连接方法连接方法点对点连接，可点对点连接，可多多点连接，点连接，1.5 km内内不用中继站不用中继站点对点连接，可多点连点对点连接，可多点连接，宽带时接，宽带时10 km内不用内不用中继站，基带时中继站，基带时1 3 km内不用中继站内不用中继站点对点连接，点对点连接， 50 km内不用中继内不用中继站站传送信号传送信号数字信号、模拟数字信号、模拟信信号、调制信号号、调制信号调制信号、数字信号、声调制

16、信号、数字信号、声音图像信号音图像信号调制信号、数字调制信号、数字信号、声音图像信号、声音图像信号信号支持网络支持网络星型网、环型网、星型网、环型网、小型交换机小型交换机总线型网、环型网总线型网、环型网总线型网、环型总线型网、环型网网抗干扰能力抗干扰能力一般一般好好极好极好抗恶劣环境抗恶劣环境能力能力好好好，但必须将电缆与腐蚀好，但必须将电缆与腐蚀物隔开物隔开极好，耐高温和极好，耐高温和其它恶劣环境其它恶劣环境 9.1.4 PLC常用的通信接口常用的通信接口 1RS232C 通信接口通信接口 它规定通信设备之间信息交换的方式与它规定通信设备之间信息交换的方式与功能。它采用按位串行通信的方式传送

17、数据，功能。它采用按位串行通信的方式传送数据，波特率规定为波特率规定为300、600、1200、4800、9600、19200bps等几种。等几种。 机械性能上，机械性能上，RS232C接口是标准接口是标准25针的针的D型连接器。实际使用时并未将型连接器。实际使用时并未将25个引脚全部个引脚全部用完，最简单的通信只需用用完，最简单的通信只需用3根线，最多用根线，最多用22根。当根。当PLC与计算机通信时，使用的连接器有与计算机通信时，使用的连接器有25针的也有针的也有9针的。针的。 表表9-2 PLC与计算机连接时与计算机连接时RS232C的引脚使用情况表的引脚使用情况表引引 脚脚信信 号号说

18、说 明明2TXD发送数据发送数据3RXD接收数据接收数据4RTS请求发送请求发送5CTS允许发送允许发送6DSR数据装置数据装置准备好准备好7信号地信号地信号地信号地8DCD载波检测载波检测20DTR数据终端数据终端准备好准备好22振铃指示振铃指示响铃信号响铃信号 2. S422A 通信接口通信接口 S422A通信速率、通信距离、抗共模干通信速率、通信距离、抗共模干扰等方面较扰等方面较RS232C接口有较大的提高。使用接口有较大的提高。使用RS422A接口最大数据传输速率可达接口最大数据传输速率可达 10Mbps（对应距离为（对应距离为12m），最大通信距离为），最大通信距离为1200m（对应

19、的通信速率为（对应的通信速率为10Kbps）。）。 3RS485 通信接口通信接口 RS485的抗干扰能力极强，传输距离可的抗干扰能力极强，传输距离可达达1200m,传输速率可达传输速率可达10Mbps。 9.1.5 通信协议通信协议 通信协议：通信协议：通信双方交换信息时所必须通信双方交换信息时所必须遵守的各种规则。目前国际上公认的标准化遵守的各种规则。目前国际上公认的标准化组织及其通信协议主要有如下四个。组织及其通信协议主要有如下四个。 (1)国际标准化组织国际标准化组织ISO（International Standards Organization）: ISO在通信方面的主在通信方面的主

20、要贡献是建立了要贡献是建立了开放式系统互联通信协议开放式系统互联通信协议OSI（Open System Interconnection）。）。 (2)国际电子电器工程师协会国际电子电器工程师协会IEEE(the Institute of Electrical and Electronic Engineer): 它它对通信的主要贡献是建立了对通信的主要贡献是建立了IEEE802通信协议。通信协议。 (3)美国高级研究院美国高级研究院ARPA(Advanced Research Projects Agency): 成功地开发了著名成功地开发了著名的的TCP / IP (Transmission C

21、ontrol Protocol/Internet Protocol）与）与 FTP (File Transfer Protocol)通信协通信协议。这个协议已成为当今国际互联网议。这个协议已成为当今国际互联网（Internet网）的通信标准。网）的通信标准。 (4)美国通用汽车公司美国通用汽车公司GM(General Motor)：建立了建立了制造自动化协议制造自动化协议MAP(Manufacture Automation Protocol) . MAP协议的产生，能使协议的产生，能使来自不同的厂家的来自不同的厂家的PLC、计算机、自动化仪表、计算机、自动化仪表等设备和控制系统连成一个整体。等

22、设备和控制系统连成一个整体。 几种通信协议模型的比较几种通信协议模型的比较 :应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链接控制逻辑链接控制LLC介质存取控制介质存取控制MAC物理层物理层应用层应用层主要通信层主要通信层TCP网际层网际层IP网络界面层网络界面层(a) OSI模型 (b) IEEE802 (c) TCP/IP MAP协议的模型与协议的模型与ISO的的OSI协议基本相同，只是内协议基本相同，只是内容和功能有所增强。容和功能有所增强。 图图9-7 几种通信协议模型的比较几种通信协议模型的比较 9.1.6 网络结构概述网络结构概述

23、 1简单网络简单网络 一个主设备和多个从设备通过传输线一个主设备和多个从设备通过传输线相连，可以实现多个设备间的通信，这就相连，可以实现多个设备间的通信，这就形成了一种简单的网络结构。形成了一种简单的网络结构。 主设备主设备从设备从设备3从设备从设备2从设备从设备1从设备从设备n图图9-8 简单网络示意图简单网络示意图 2多级网络多级网络 一般现代大型工业企业，常常采用多一般现代大型工业企业，常常采用多级网络结构级网络结构 。PLC厂家常用生产金字塔结构厂家常用生产金字塔结构描述其产品可实现的功能。国际标准化组描述其产品可实现的功能。国际标准化组织（织（ISO）对企业自动化系统确立了初步的）对

24、企业自动化系统确立了初步的 6级金字塔结构模型级金字塔结构模型 ，如图，如图9-9所示。所示。 西门子公司西门子公司S7系列的生产金字塔由系列的生产金字塔由4级级构成，从上到下依次为：公司管理级、工构成，从上到下依次为：公司管理级、工厂与过程管理级、过程监控级、过程测量厂与过程管理级、过程监控级、过程测量与控制级。与控制级。 管管 理理控控 制制 车车 间间 在在 线线 管管 理理 作作 业业企业短期生产企业短期生产计划及业务经营计划及业务经营企业企业长期生产长期生产经营决策规划经营决策规划 过过 程程 控控 制制 与与 监监 督督 设设 备备 控控 制制 参参 数数 检检 测测 与与 执执

25、行行 器器 驱驱 动动 图图9-9 ISO企业自动化系统模型企业自动化系统模型 9.1.7 PLC与计算机通信的基本功能与计算机通信的基本功能 PLC与计算机之间的通信又叫与计算机之间的通信又叫上位通信上位通信，与与PLC通信的计算机常称之为通信的计算机常称之为上位计算机上位计算机。上。上位计算机可以是个人电脑，也可以是大、中型位计算机可以是个人电脑，也可以是大、中型计算机。把计算机。把PLC与计算机连接起来，实现数据与计算机连接起来，实现数据通信可以更有效地发挥各自的优势，互补应用通信可以更有效地发挥各自的优势，互补应用上的不足，扩大上的不足，扩大PLC的应用范围。的应用范围。 PLC与计算

26、机通信的基本功能：与计算机通信的基本功能： (1)可以直接在计算机上编写、调试应用程序。可以直接在计算机上编写、调试应用程序。 (2)可用图形、图像、图表的形式在计算机上对可用图形、图像、图表的形式在计算机上对整个生产过程进行运行状态的监视。整个生产过程进行运行状态的监视。 (3)可对可对PLC进行全面地系统管理，包括数据处进行全面地系统管理，包括数据处理、生成报表、参数修改、数据查询等。理、生成报表、参数修改、数据查询等。 (4)可对可对PLC实施直接控制。实施直接控制。 (5)可以实现对生产过程的模拟仿真。可以实现对生产过程的模拟仿真。 (6)可以打印用户程序和各种管理信息资料。可以打印用

27、户程序和各种管理信息资料。 (7)可以利用各种可视化编程语言在计算机上编可以利用各种可视化编程语言在计算机上编制多种组态软件。制多种组态软件。 (8) 通过计算机可以随时随地获得网上有用的信通过计算机可以随时随地获得网上有用的信息和其他息和其他PLC厂家、用户的厂家、用户的PLC控制信息，也可以将控制信息，也可以将本地的本地的PLC控制信息发送上网，实现控制系统的资源控制信息发送上网，实现控制系统的资源共享。共享。9.2 S7-200 PLC的通信与网络的通信与网络 l 9.2.1 网络通信协议及类型网络通信协议及类型l 9.2.2 网络通信硬件网络通信硬件 9.2.1 网络通信协议及类型网络

28、通信协议及类型 1通信协议通信协议 西门子公司西门子公司S7系列的生产金字塔中的通系列的生产金字塔中的通信协议分两大类：通用协议和公司专用协议。信协议分两大类：通用协议和公司专用协议。通用协议采用工业以太网（通用协议采用工业以太网（Ethernet）协议，）协议，用于管理级的信息交换。公司专用协议是基用于管理级的信息交换。公司专用协议是基于于OSI的的7层通信结构模型，协议定义了主站和层通信结构模型，协议定义了主站和从站两类通信设备。主站可以对网络上另一从站两类通信设备。主站可以对网络上另一个设备发出初始化要求，从站只是响应来自个设备发出初始化要求，从站只是响应来自主站的信息。主站的信息。S7

29、-200 PLC的网络系统中主站、的网络系统中主站、从站间的专用通信协议有从站间的专用通信协议有3个标准协议和个标准协议和1个个自由口协议自由口协议 。 (1) PPI 协议：协议：点对点接口点对点接口PPI(Point-to-Point Interface)协议是一种主协议是一种主/从协议。主站设备向从协议。主站设备向从站设备发送要求，从站设备响应。从站不从站设备发送要求，从站设备响应。从站不主动发信息，只是等待主站发送的要求并作主动发信息，只是等待主站发送的要求并作出相应的响应。网络上所有出相应的响应。网络上所有S7-200 CPU都默认都默认为从站。如果在用户程序中允许为从站。如果在用户

30、程序中允许PPI主站模式，主站模式，一些一些S7-200 CPU在在RUN模式下可以作为主站。模式下可以作为主站。一旦允许一旦允许PPI主站模式，就可以利用网络的有主站模式，就可以利用网络的有关通信指令来读写其它关通信指令来读写其它CPU，并且还可以作为，并且还可以作为从站响应来自其它主站的申请和查询。从站响应来自其它主站的申请和查询。 任何一个从站可以与多个主站通信，但任何一个从站可以与多个主站通信，但是在网络中最多只能有是在网络中最多只能有32个主站。个主站。 （2）MPI 协议：协议：多点接口多点接口MPI(Multi-Point Interface)协议是主协议是主/主协议或主主协议或

31、主/从协议，协议从协议，协议如何操作依赖于设备类型。如果是如何操作依赖于设备类型。如果是S7-300 CPU，就建立主就建立主/主连接，因为所有主连接，因为所有S7-300都是网络主都是网络主站。如果是站。如果是S7-200 CPU，就建立主，就建立主/从连接，因从连接，因为为S7-200 CPU是从站。是从站。 （3）Profibus 协议：协议：Profibus(过程现场总过程现场总线线)协议用于分布式协议用于分布式I/O设备（远程设备（远程I/O）的高速）的高速通信。通信。 （4）自由口协议（用户定义协议）自由口协议（用户定义协议） 自由口协议自由口协议是指通过用户程序控制是指通过用户程

32、序控制S7-200 CPU通信口的操作模式来进行通信。利通信口的操作模式来进行通信。利用自由口模式，可以实现用户定义的通信用自由口模式，可以实现用户定义的通信协议连接多种智能设备。协议连接多种智能设备。 在自由口模式下，通信协议完全由用在自由口模式下，通信协议完全由用户程序控制，用户可以通过使用有关指令户程序控制，用户可以通过使用有关指令编写程序控制通信口的操作。当编写程序控制通信口的操作。当CPU处于处于RUN模式，通过模式，通过SMB30（口（口0）允许自由口）允许自由口模式。当模式。当CPU处于处于STOP模式时，自由口通模式时，自由口通信停止，通信口转为正常的信停止，通信口转为正常的P

33、PI协议操作。协议操作。 2通信类型通信类型 单主站：单主站：一个主站与一个或多个从站连一个主站与一个或多个从站连接的网络。如图接的网络。如图9-10是一个单主站网络结构是一个单主站网络结构示意图。图中一台计算机作为主站，示意图。图中一台计算机作为主站，4台台S7-200 CPU作为从站。作为从站。 多主站：多主站：一个主站与最少一个从站及一一个主站与最少一个从站及一个主站连接的网络。图个主站连接的网络。图9-11是一个多主站网是一个多主站网络结构示意图。图中一台计算机作为主站，络结构示意图。图中一台计算机作为主站，一台一台TD 200中文文本显示器也是主站，另外中文文本显示器也是主站，另外4

34、台台S7-200 CPU作为从站。作为从站。主站主站计计 算算 机机S7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPUPC/PPI 电缆电缆从站从站从站从站从站从站从站从站图图9-10 单主站网络结构示意图单主站网络结构示意图 S7-200 CPU S7-200 CPU S7-200 CPU S7-200 CPU主主 站站主主 站站从从 站站从从 站站从从 站站从从 站站CP卡卡MPI 电缆电缆 计计 算算 机机 TD 200图图 9-11 多主站网络结构示意图多主站网络结构示意图 9.2.2 网络通信硬件网络通信硬件 1通信口通信口 S7-200 CPU上的通信

35、口上的通信口是符合欧洲标准是符合欧洲标准 EN 50170中中Profibus标准的标准的RS-485兼容兼容9针针D型连型连接器。其引脚分配如图。在进行调试时，将接器。其引脚分配如图。在进行调试时，将S7-200接入网络时，该端口一般是作为端口接入网络时，该端口一般是作为端口1出出现的，端口现的，端口0为所连接的调试设备的端口。为所连接的调试设备的端口。引针引针5引针引针9引针引针6引针引针1图图9-12 S7-200 CPU 通信口引脚分配通信口引脚分配引针引针号号Profibus 名称名称端口端口0 / 端口端口11屏蔽屏蔽逻辑地逻辑地224V返回返回逻辑地逻辑地3RS-485信号信号B

36、RS-485信号信号B4发送申请发送申请RTS（TTL）55V返回返回逻辑地逻辑地6+5V+5V，100串串联电阻联电阻7+24V+24V8RS-485信号信号ARS-485信号信号A9不用不用10位协议选择位协议选择（输入）（输入）端口端口外壳外壳屏蔽屏蔽机壳接地机壳接地表表9-3 RS-485接口接口 2网络连接器网络连接器 利用西门子公司提供的两种网络连接器利用西门子公司提供的两种网络连接器可以将多个设备很方便地连接到网络中。其可以将多个设备很方便地连接到网络中。其中一种连接器仅提供连接到中一种连接器仅提供连接到CPU的接口，另的接口，另一种连接器增加了一个编程接口。带有编程一种连接器增

37、加了一个编程接口。带有编程接口的连接器可以将接口的连接器可以将SIMATIC编程器或操作面编程器或操作面板增加到网络中而不需改变现有的网络连接。板增加到网络中而不需改变现有的网络连接。 3通信电缆通信电缆 主要有主要有Profibus网络电缆网络电缆 和和 PC/PPI电缆电缆。 Profibus网络电缆总的规范见表网络电缆总的规范见表9-4 表表9-4 Profibus 网络电缆的总规范网络电缆的总规范通通 用用 特特 性性规规 范范类型类型屏蔽双绞线屏蔽双绞线导体截面积导体截面积24 AWG（0.22mm2）或更粗）或更粗电缆电容电缆电容 Communications，可以找，可以找到这个

38、对话框进行设置。到这个对话框进行设置。支支 持持 的的 硬硬 件件型型 号号支持的波特率支持的波特率 (bps)支持的协议支持的协议PC/PPI电缆电缆到到PC通信口的通信口的电缆连接器电缆连接器9600, 19200PPICP 5511(通信处理器通信处理器)II 型，型，PCMCIA-卡卡960019200187500PPIMPIProfibusCP 5611(通信处理器通信处理器)PCI卡卡MPI(多机接口卡多机接口卡)PG中集成的中集成的PCISA -卡卡表表9-6 STEP 7-Micro/WIN 32支持的硬件组态支持的硬件组态 9.3.2 PPI 网络通信网络通信 1PPI 网络

39、通信网络通信 点对点接口点对点接口PPI（Point-to-Point Interface）协议）协议是西门子公司为是西门子公司为S7-200系统开发的一种主系统开发的一种主/从通信协从通信协议。议。PPI网络中可以有多个主站，网络中可以有多个主站， 如图如图9-15，网络中，网络中使用了使用了CP5611等通信卡。等通信卡。 图图9-15 PPI 多主站网络举例多主站网络举例 当用户编程设置主站通信端口的工作模式后，当用户编程设置主站通信端口的工作模式后，就可以用网络读写指令（就可以用网络读写指令（NetR / NetW）读写从站的数）读写从站的数据。据。NETR / NETW 格式如下：格

40、式如下： NETR TBL ， PORT NETW TBL ， PORT TBL：缓冲区首址，操作数为字节。：缓冲区首址，操作数为字节。 PROT：操作端口，：操作端口，CPU226为为0或或1，其他只能为，其他只能为0。 网络读网络读NETR指令是通过端口（指令是通过端口（PROT）接收远）接收远程设备的数据并保存在表（程设备的数据并保存在表（TBL）中。可从远方站点）中。可从远方站点最多读取最多读取16字节的信息。字节的信息。 网络写网络写NETW指令是通过端口（指令是通过端口（PROT）向远程）向远程设备写入在表（设备写入在表（TBL）中的数据。可向远方站点最多）中的数据。可向远方站点最

41、多写入写入16字节的信息。字节的信息。 2 PC / PPI电缆通信设置电缆通信设置 在在STEP7-Micro/WIN 32的菜单中选择的菜单中选择“查查看看通信通信”选项，在出现通信设置对话框中选项，在出现通信设置对话框中双击双击PC/PPI电缆的图标，在出现的电缆的图标，在出现的PC/PG接口接口属性的对话框中单击属性的对话框中单击 “属性（属性（Properties）”按钮，出现按钮，出现 PC/PPI电缆属性对话框。初学者电缆属性对话框。初学者可以使用默认的通信参数。可以使用默认的通信参数。（1）计算机和可编程序控制器在线连接的建立）计算机和可编程序控制器在线连接的建立（2）可编程序

42、控制器通信参数的修改）可编程序控制器通信参数的修改（3）可编程序控制器信息的读取）可编程序控制器信息的读取 9.3.3 M PI 网络通信网络通信 多点接口多点接口MPI 协议允许主主和主从两协议允许主主和主从两种通信方式。选择何种方式依赖于设备类型。种通信方式。选择何种方式依赖于设备类型。如果设备是如果设备是S7-300CPU，由于所有的，由于所有的S7-300CPU都必须是网络主站，所以进行主主通信方都必须是网络主站，所以进行主主通信方式。如果设备是式。如果设备是S7-200CPU，那么就进行主，那么就进行主从通信方式，因为从通信方式，因为S7-200CPU是从站。是从站。S7-200 可

43、以通过内置接口，连接到可以通过内置接口，连接到MPI 网络上，波特网络上，波特率为率为19.2k/187.5k bit/s 。它可与。它可与S7-300CPU或者或者是是S7-400CPU 进行通讯。进行通讯。S7-200CPU 在在MPI 网络网络中作为从站，它们彼此间不能通信。中作为从站，它们彼此间不能通信。 MPI 协议总是在两个相互通信的设备之间协议总是在两个相互通信的设备之间建立逻辑连接。一个连接可能是两个设备之间建立逻辑连接。一个连接可能是两个设备之间的非公用连接。另一个主站不能干涉两个设备的非公用连接。另一个主站不能干涉两个设备之间已经建立的连接。主站为了应用可以短时之间已经建立

44、的连接。主站为了应用可以短时间建立一个连接，或无限地保持连接断开。间建立一个连接，或无限地保持连接断开。 9.3.4 PROFIBUS 网络通信网络通信 PROFIBUS是世界上第一个开放式现场总是世界上第一个开放式现场总线标准，于线标准，于1995年成为欧洲工业标准年成为欧洲工业标准(EN50170), 1999年成为国际标准（年成为国际标准（1EC61158-3）。）。 在在S7-200 系列系列PLC的的CPU中，中，CPU22X都可都可以通过增加以通过增加EM277 PROFIBUS-DP 扩展模块的方扩展模块的方法支持法支持PROFIBUS DP （PROFIBUS表示过程现场表示过

45、程现场总线；总线；DP表示分布式外围设备，即远程表示分布式外围设备，即远程I/O）网）网络协议。最高传输速率可达络协议。最高传输速率可达12Mbit/s。 采用采用PROFIBUS的系统，对于不同厂家所的系统，对于不同厂家所生产的设备不需要对接口进行特别的处理和生产的设备不需要对接口进行特别的处理和转换，就可以通信。转换，就可以通信。PROFIBUS连接的系统由连接的系统由主站和从站组成，主站能够控制总线，当主主站和从站组成，主站能够控制总线，当主站获得总线控制权后，可以主动发送信息。站获得总线控制权后，可以主动发送信息。从站通常为传感器、执行器、驱动器和变送从站通常为传感器、执行器、驱动器和

46、变送器。它们可以接收信号并给予响应，但没有器。它们可以接收信号并给予响应，但没有控制总线的权力。当主站发出请求时，从站控制总线的权力。当主站发出请求时，从站回送给主站相应的信息。回送给主站相应的信息。PRORFIBUS除了支除了支持主从模式，还支持多主多从的模式。持主从模式，还支持多主多从的模式。 9.3.5 自由口通信自由口通信 自由端口模式自由端口模式: CPU的串行通信口由用户的串行通信口由用户程序来控制的操作模式。程序来控制的操作模式。 当选择了自由端口模式，梯形图程序可以当选择了自由端口模式，梯形图程序可以使用接收中断、发送中断、发送指令（使用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）和

47、接收指令（和接收指令（RCV）来控制通信操作。在自由）来控制通信操作。在自由端口模式下，通信协议完全由梯形图程序来控端口模式下，通信协议完全由梯形图程序来控制。当制。当CPU处于处于RUN模式，通过模式，通过SMB30（用于（用于端口端口0）和）和SMB130（如果（如果CPU有两个端口，则有两个端口，则用于端口用于端口1）。当）。当CPU处于处于STOP模式时，自由模式时，自由口通信停止，通信口转为正常的口通信停止，通信口转为正常的PPI协议操作。协议操作。 1. 自由端口的初始化自由端口的初始化自由口模式控制字节 MSB LSB端端 口口 0端端 口口 1说说 明明SMB30格式格式SMB

48、130格格式式 自由口模式控制字节自由口模式控制字节 MSB LS B SM30.6和和SM30.7SM130.6和和SM130.7pp: 奇偶选择奇偶选择00: 无奇偶校验无奇偶校验 01:偶校验偶校验 10: 无奇偶校验无奇偶校验 11: 奇校验奇校验SM30.5SM130.5d: 每个字符的数据位每个字符的数据位0: 每个字符每个字符8位位 1: 每个字符每个字符7位位SM30.2 到到SM30.4SM130.2 到到SM130.4bbb: 自由口波特率自由口波特率000: 38,400波特波特 001: 19,200波特波特 10: 9,600波特波特 011:4,800波特波特100

49、: 2,400 波特波特 101: 1,200 波特波特 110: 600 波特波特 111: 300波特波特SM30.0和和SM30.1SM130.0和和SM130.1mm: 协议选择协议选择00: 点到点接口协议点到点接口协议(PPI/从站模式从站模式) 01: 自由口协议自由口协议10: PPI/主站模式主站模式 11:保留保留(缺省设置为缺省设置为PPI/从站模式从站模式) 注注: 每种配置都有一个停止位。每种配置都有一个停止位。ppdbbbmm表表9-8 自由口控制寄存器自由口控制寄存器SMB30和和SMB130 2. 自由口的发送指令自由口的发送指令(XMT)和接收指令和接收指令(

50、RCV) 发送指令格式：发送指令格式： XMT TBL， PORT 可以用可以用XMT指令方便地发送数据。发送指令方便地发送数据。发送指令（指令（XMT）激活发送数据缓冲区（）激活发送数据缓冲区（TBL）中）中的数据，数据缓冲区的第一个数据指明了要的数据，数据缓冲区的第一个数据指明了要发送的字节数，发送的字节数，PORT指定了用于发送的端口。指定了用于发送的端口。XMT指令发送一个或多个字符，最多有指令发送一个或多个字符，最多有225个个字符的缓冲区。字符的缓冲区。 接收指令格式：接收指令格式： RCV TBL， PORT 可以用可以用RCV指令方便地接收数据。接收指令方便地接收数据。接收指令

51、（指令（RCV）激活初始化或结束接收信息的）激活初始化或结束接收信息的服务，通过指定端口（服务，通过指定端口（PORT）接收的信息）接收的信息存储于数据缓冲区（存储于数据缓冲区（TBL），数据缓冲区的），数据缓冲区的第一个数据指明了接收的字节数。第一个数据指明了接收的字节数。RCV指令指令可以接收一个或多个字符，最多有可以接收一个或多个字符，最多有225个字个字符，这些字符存储在缓冲区中。符，这些字符存储在缓冲区中。 9.3.6 工业以太网工业以太网 S7-200 CPU 加装加装CP243-1扩展模块可以扩展模块可以支持工业以太网通信。支持工业以太网通信。CP243-1模块提供了模块提供了一

52、个标准的一个标准的RJ45网络接口，完全支持网络接口，完全支持TCP/IP协议，支持标准的网络设备。协议，支持标准的网络设备。 人们对工业局域网的开放性、互联性、人们对工业局域网的开放性、互联性、带宽等方面提出了更高的要求，应用传统带宽等方面提出了更高的要求，应用传统的现场总线的工业控制网已无法实现企业的现场总线的工业控制网已无法实现企业管理自动化与工业控制自动化的无缝接合，管理自动化与工业控制自动化的无缝接合，技术上早已成熟的管理网技术上早已成熟的管理网以太网正在闯以太网正在闯入人们的视线。入人们的视线。 工业以太网已成为工业控制系统的一种新工业以太网已成为工业控制系统的一种新的工业通信网。

53、工业以太网有以下优点：的工业通信网。工业以太网有以下优点： 以太网可以满足控制系统各个层次的以太网可以满足控制系统各个层次的要求，使企业信息网与控制网得以统一。要求，使企业信息网与控制网得以统一。 可使设备的成本下降。可使设备的成本下降。 有利于企业工程人员的学习和管理，有利于企业工程人员的学习和管理，以太网维护容易，工作人员无需再专门学习。以太网维护容易，工作人员无需再专门学习。 工业以太网易于与其他网络（如工业以太网易于与其他网络（如Intemet）进行集成。进行集成。 速度更快。速度更快。第第9章小结章小结 (1) LC通信是指通信是指PLC与与PLC、PLC与计算机、与计算机、PLC与

54、现场设备或远程与现场设备或远程I/O之间的信息交换。之间的信息交换。PLC通信的任务是将地理位置不同的通信的任务是将地理位置不同的PLC、计算机、计算机、各种现场设备用通信介质连接起来，按照规定的各种现场设备用通信介质连接起来，按照规定的通信协议，以某种特定的通信方式高效地完成数通信协议，以某种特定的通信方式高效地完成数据的传送、交换和处理。据的传送、交换和处理。 (2)个数字通信系统通常由传送设备、传送控制个数字通信系统通常由传送设备、传送控制设备、通信介质、通信协议和通信软件等部分构设备、通信介质、通信协议和通信软件等部分构成。成。 (3)(3)通信介质是信息传输的物理通道，是通信介质是信息传输的物理通道，是PLC、计算机及外部设备之间相互连接的桥梁，、计算机及外部设备之间相互连接的桥梁， PLC中常用的通信介