第7章可编程控制器的网络

1、可编程控制器可编程控制器(PLC) Programmable Logic Controller教材：可编程控制器教程（基础篇）第七章 可编程控制器的网络及通信基础第七章 可编程控制器的网络及通信基础第一节 PLC的通信及网络基本知识第三节 S7-200的网络通信第二节 S7-200的通信实现第一节 PLC的通信及网络基本知识为了适应自动化网络技术的发展，几乎所有的为了适应自动化网络技术的发展，几乎所有的PLC生产生产厂家都为自己的产品配置了通信和联网的功能。厂家都为自己的产品配置了通信和联网的功能。PLC与与PLC，或者与不同级的计算机进行数据接收和发，或者与不同级的计算机进行数据接收和发送是

2、通过数据通信完成的。数据通信就是数据信息通过送是通过数据通信完成的。数据通信就是数据信息通过适当的传送线路从一台机器传送到另一台机器，这里的适当的传送线路从一台机器传送到另一台机器，这里的机器可以是计算机、机器可以是计算机、PLC，或者是有其它数据通信功能，或者是有其它数据通信功能的数字设备。的数字设备。一、数据通信基础1. 数据传送方式数据传送方式（1）并行并行通信通信与串行与串行通信通信并行通信，是指传送数据的各位同时发送或接收，传并行通信，是指传送数据的各位同时发送或接收，传送速度快，适于近距离通信。送速度快，适于近距离通信。并行通信串行通信串行通信 是指所传送的数据按顺序一位一位地发送

3、或接收，通是指所传送的数据按顺序一位一位地发送或接收，通信线路简单，成本低，但是传送速度比并行通信慢。信线路简单，成本低，但是传送速度比并行通信慢。（2）同步传送和异步传送异步传送，是以字符为单位发送数据。异步传送，是以字符为单位发送数据。异步串行通信的数据传送格式异步串行通信的数据传送格式同步传送，是以数据块（一组数据）为单位进行数据同步传送，是以数据块（一组数据）为单位进行数据传送。传送。数据传送时经常用到波特率的指标，如果每秒传送数据传送时经常用到波特率的指标，如果每秒传送120个字符，每个字符为个字符，每个字符为10位，则传送的波特率为：位，则传送的波特率为：120字符字符/秒秒10位

4、位/字符字符1200bps。2. 数据传送方向（1）单工通信方式）单工通信方式（2）半双工通信方式）半双工通信方式（3）全双工通信方式）全双工通信方式3. 数据传送介质性能性能双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光缆光缆传送速率传送速率9.6Kbps2Mbps1450Mbps10500Mbps连接方法连接方法1.5km 不用中继不用中继器器1.3km不用中继器不用中继器（基带）（基带）50km 不用中继不用中继器器传送信号传送信号纯模拟信号（基纯模拟信号（基带）带）数字、声音、图数字、声音、图像（宽带）像（宽带）数字、声音、图数字、声音、图像（宽带）像（宽带）支持网络支持网络小型交换机小型交换机总线型

5、、环型总线型、环型总线型、环型总线型、环型抗干扰抗干扰好好很好很好极好极好二、串行通信接口标准1. RS-232 “RS”是英文是英文“推荐标准推荐标准”一词的缩写，一词的缩写，“232”是标识号是标识号。它既是一种协议标准，又是一种电气标准。它既是一种协议标准，又是一种电气标准。PLC与上位计与上位计算机之间是通过算机之间是通过RS-232标准接口来实现的。标准接口来实现的。2. RS-422采用两对平衡差分信号线，以全双工方式传送数据。采用两对平衡差分信号线，以全双工方式传送数据。3. RS-485只有一对平衡差分信号线，以半双工方式传送数据。只有一对平衡差分信号线，以半双工方式传送数据。

6、三、工业局域网基础1. 工业控制网络结构工业控制网络结构（1）星型网络，如图（）星型网络，如图（a）（2）环型网络，如图（）环型网络，如图（b）（3）总线型网络，如图（）总线型网络，如图（c）2. 工业控制网络模型企业自动化网络的金字塔模型企业自动化网络的金字塔模型3. 通信协议（1）通用协议）通用协议（2）公司专用协议）公司专用协议第二节 S7-200的通信实现一、一、S7-200的通信概述的通信概述1. 字符数据格式字符数据格式S7-200采用异步串行通信方式采用异步串行通信方式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,无校验位无校验位,1个个停止位，传送速率一般为

7、停止位，传送速率一般为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个校验位个校验位,1个停止位，传送速率一般为个停止位，传送速率一般为9600bps，或者，或者19200bps。2. 网络层次结构SIEMENS的S7系列网络金字塔模型3. 通信类型及协议（1）通信类型与连接）通信类型与连接在在S7-200系列系列PLC与上位机的通信网络中，可以把上与上位机的通信网络中，可以把上位机作为主站，或者把人机界面位机作为主站，或者把人机界面HMI作为主站。作为主站。主站与从站之间有两种连接方式主站与从站之间有两种连接方式（a）（b）（2）通信协议PPI协议协议M

8、PI协议协议Profibus DP协议协议自由口协议自由口协议（b）（a）实验系统网络结构 4. 通信设备（1）通信端口）通信端口PPI接口，点对点通信接口，点对点通信作为作为MPI从站，用于与主站交换数据从站，用于与主站交换数据自由口通信方式，与其它外设进行串行数据交换自由口通信方式，与其它外设进行串行数据交换RS485引脚图（2）通信电缆与与S7-200通信的电缆主要有网络电缆和通信的电缆主要有网络电缆和PC/PPI电缆。电缆。网络电缆，网络电缆，Profibus DP网络网络使用使用RS-485标准屏蔽双绞线标准屏蔽双绞线电缆。电缆。PC/PPI电缆，电缆，S7-200系列系列PLC主机

9、通过主机通过PC/PPI电缆连电缆连接计算机及其它通信设备。接计算机及其它通信设备。（3）网络连接器）网络连接器（4）网络中继器）网络中继器（5）调制解调器）调制解调器其它通信设备二、通信实现1. 建立通信方案建立通信方案主要考虑的是：主要考虑的是：主站与从站之间的连接形式。主站与从站之间的连接形式。站号，是网络中各个站的编号，网络中的每个设备站号，是网络中各个站的编号，网络中的每个设备（PC，PLC，HMI等）都要分配唯一的编号（站地址等）都要分配唯一的编号（站地址）。）。实现通信的器件。实现通信的器件。2. 进行参数组态（1）通信设置（2）通信器件参数设置第三节 S7-200的网络通信在在

10、SIMATIC控制网络中，控制网络中，S7-200默认为从站。在默认为从站。在RUN工作方式下，允许工作方式下，允许S7-200为为PPI主站模式。这样主站模式。这样，PLC主机就可以在作为主站用通信指令读取其他主机就可以在作为主站用通信指令读取其他PLC主机的数据。主机的数据。一、PPI主站模式的设定在在S7-200的特殊继电器的特殊继电器SM中，中，SMB30（SMB130）是用）是用于设定通信端口于设定通信端口0（通信端口（通信端口1）的通信方式。）的通信方式。由由SMB30（SMB130）的低）的低2位决定通信端口位决定通信端口0（通信端口（通信端口1）的通信协议：）的通信协议：PPI

11、从站、自由口、从站、自由口、PPI主站。主站。只要将只要将SMB30（SMB130）的低）的低2位设置为位设置为2#10，就允许，就允许该该PLC主机为主机为PPI主站模式，可以执行网络读写指令。主站模式，可以执行网络读写指令。二、网络通信指令在在S7-200的的PPI主站模式下，网络通信指主站模式下，网络通信指令有两条：令有两条：NETR和和NETW。网络读指令：当允许输入网络读指令：当允许输入EN有效时，初始有效时，初始话通信操作，通过指定的端口话通信操作，通过指定的端口PORT，从，从远程设备接受数据，并形成数据表远程设备接受数据，并形成数据表TBL。网络写指令：当允许输入网络写指令：当

12、允许输入EN有效时，初始有效时，初始话通信操作，通过指定的端口话通信操作，通过指定的端口PORT，将，将数据表数据表TBL中的数据发送到远程设备。中的数据发送到远程设备。三、主站与从站传送数据表的格式1 数据表格式，见表数据表格式，见表7-62 状态字节说明，数据表的第一个字节为状态字节，各个位的意状态字节说明，数据表的第一个字节为状态字节，各个位的意义如下：义如下：D位：操作完成位位：操作完成位A位：操作排队有效位位：操作排队有效位E位：错误标志位位：错误标志位DAEOE1E2E3E4四、应用举例在一条包装机流水线上有4台打包机和一台分流机，4台打包机分别由4台CPU221控制，分流机由CP

13、U222控制，在CPU222上安装了HMI（TD200）。包装机把9个产品包装到一个纸箱中，分流机控制流水线上的产品输送到各个打包机。CPU222用NETR指令连续地读取每个打包机的控制字节和包装数量，每当某个打包机包装完300箱时，分流机用NERW指令发1条信息，复位该打包机的计数器。第四节 S7-200的自由口通信模式S7-200的自由口通信模式：在的自由口通信模式：在RUN工作方式下，通工作方式下，通过设置过设置SMB30（SMB130），使用自由口通信模式，），使用自由口通信模式，通过设置相应的特殊继电器，进行通信参数的设定，通过设置相应的特殊继电器，进行通信参数的设定，利用建立通信中

14、断事件的连接和自由口接收及发送指利用建立通信中断事件的连接和自由口接收及发送指令，完成自由口通信。令，完成自由口通信。一、设置自由口通信协议S7-200正常的字符数据格式是正常的字符数据格式是1个起始位，个起始位，8个数据个数据位，位，1个停止位，即个停止位，即10位数据，或者再加上位数据，或者再加上1个奇偶校个奇偶校验位，组成验位，组成11位数据。波特率一般为位数据。波特率一般为9600/19 200bps。在自由口通信协议下，可以用特殊继电器在自由口通信协议下，可以用特殊继电器SMB30设置设置。二、自由口通信时的中断事件在在S7-200的中断事件中，与自由口通信有关的中断事件的中断事件中

15、，与自由口通信有关的中断事件如下。如下。中断事件中断事件8：通信端口：通信端口0单字符接收中断。单字符接收中断。中断事件中断事件9：通信端口：通信端口0发送完成中断。发送完成中断。中断事件中断事件23：通信端口：通信端口0接收完成中断。接收完成中断。中断事件中断事件25：通信端口：通信端口1单字符接收中断。单字符接收中断。中断事件中断事件26：通信端口：通信端口1发送完成中断。发送完成中断。中断事件中断事件24：通信端口：通信端口1接收完成中断。接收完成中断。三、自由口通信指令在自由口通信模式下，可以用自由口通信指令在自由口通信模式下，可以用自由口通信指令接受和发送数据。接受和发送数据。1 数

16、据接收指令数据接收指令 RCV当允许输入当允许输入EN有效时，初始话通信操作，通过指定的端有效时，初始话通信操作，通过指定的端口口PORT，从远程设备接受数据，并形成数据表，从远程设备接受数据，并形成数据表TBL。2 数据发送指令数据发送指令当允许输入当允许输入EN有效时，初始话通信操作，通过指定的端有效时，初始话通信操作，通过指定的端口口PORT，将数据表，将数据表TBL中的数据发送到远程设备。中的数据发送到远程设备。四、自由口通信的简单应用例题：例题：S7-200 CPU222接收来自条码阅读器的数据接收来自条码阅读器的数据。PLC接收条码阅读器的数据通信要求1）来自条码阅读器的数据，经条码解码器翻译后，通过）来自条码阅读器的数据，经条码解码器翻译后，通过自由口通信模式，将数据传送到自由口通信模式，将数据传送到 CPU222，以便程序调用，以便程