第八季_西门子plc通讯

1、 PLC PLC的通讯网络的通讯网络1 通信及网络基本知识通信及网络基本知识2 通信实现通信实现3 网络通信网络通信4 自由口通信自由口通信第一节第一节 通信及网络基本知识通信及网络基本知识一一. . 通信方式通信方式二二. . 网络概述网络概述三三. S7-200. S7-200通信及网络通信及网络1.1 1.1 通信方式通信方式并行通信并行通信 并行通信方式一般发生在可编程序控制器的内部各元件之间、主机并行通信方式一般发生在可编程序控制器的内部各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。 并行传送时，一个数据的所有位同时传送，因此，每个数

2、据位都需并行传送时，一个数据的所有位同时传送，因此，每个数据位都需要一条单独的传输线，信息有多少二进制位组成就需要多少条传输线，要一条单独的传输线，信息有多少二进制位组成就需要多少条传输线，如下图所示。如下图所示。设备1设备21.1 1.1 通信方式通信方式2. 串行通信串行通信 串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间，多台可编程序串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间，多台可编程序控制器之间的数据传送。传送时，数据的各个不同位分时使用控制器之间的数据传送。传送时，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，数据有多同一条传输线，从低位开始一位接一位按顺序传送，数

3、据有多少位就需要传送多少次，如下图所示。少位就需要传送多少次，如下图所示。设备1设备2传送数据10110011T3T4T5T6T7T2T111110001.1 1.1 通信方式通信方式(1)串行通信线路的工作方式串行通信线路的工作方式 串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全双工三种方式。分别如下图中的（双工三种方式。分别如下图中的（a）、（）、（b）和（）和（c）所示。）所示。ABABAB（ a）（ b）（ c）(2) 串行通信数据的收发方式串行通信数据的收发方式串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。串行通信按时钟

4、可分为同步传送和异步传送两种方式。 同步传送：传送数据时不需要增加冗余的标志位，有利于提高传送速度，同步传送：传送数据时不需要增加冗余的标志位，有利于提高传送速度，但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，而且但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，而且对同步时钟信号的相位一致性要求非常严格。对同步时钟信号的相位一致性要求非常严格。 异步传送：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通异步传送：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送数据之间的停顿时间长短信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送

5、数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的，如图所示。实现的，如图所示。0/10/10/10/10/10/10/1111起始位奇偶校验位停止位低位高位数据位字符(n+1)空闲位字符n0/1（3）异步串性通信）异步串性通信 异步串性通信的数据格式：异步串性通信的数据格式： （ 由一组不定由一组不定“位数位数”数组组成）数组组成） 标志位标志位 字符数据位字符数据位 奇偶校验位奇偶校验位 停止位停止位 波特率：衡量数据传送速度的指标。波特率：衡量数据传送速度的指标。1.1 1.1 通信方式

6、通信方式3. 串行通信接口串行通信接口（1）RS232接口接口 （2）RS485接口接口 （3）RS422接口接口 1.2 1.2 网络概述网络概述网络结构网络结构（1）简单网络）简单网络多台设备通过传输线相连，可以实现多备间的通信，形多台设备通过传输线相连，可以实现多备间的通信，形成网络结构。下图就是一种最简单的网络结构，它由单成网络结构。下图就是一种最简单的网络结构，它由单主设备和多个从设备构成。主设备和多个从设备构成。主设备从设备1从设备2从设备3从设备 n1.2 1.2 网络概述网络概述（2）多级网络）多级网络 现代大型工业企业中，一般采用多级网络的形式，可现代大型工业企业中，一般采用

7、多级网络的形式，可编程序控制器制造商经常用生产金字塔结构来描述其编程序控制器制造商经常用生产金字塔结构来描述其产品可实现的功能产品可实现的功能. .这种金字塔结构的特点是：上层负这种金字塔结构的特点是：上层负责生产管理，底层负责现场检测与控制，中间层负责责生产管理，底层负责现场检测与控制，中间层负责生产过程的监控与优化。国际标准化组织（生产过程的监控与优化。国际标准化组织（ISOISO）对企）对企业自动化系统确立了初步的模型，如下图所示。业自动化系统确立了初步的模型，如下图所示。1级2级3级4级5级6级企业长期生产经营决策规划企业短期生产计划及业务经营车间在线作业管理过程控制与监督设备控制参数

8、检测与执行器驱动管理控制1.2 1.2 网络概述网络概述2. 2. 通信协议通信协议（1 1）通用协议）通用协议 国际标准化组织国际标准化组织ISOISO（International Standard OrganizationInternational Standard Organization）于）于19781978年提出了开放系统互联年提出了开放系统互联OSIOSI（Open Systems InterconnectionOpen Systems Interconnection）的）的模型，它所用的通信协议一般为模型，它所用的通信协议一般为7 7层，如下图所层，如下图所示。应用层表示层会话

9、层传送层网络层数据链路层物理层应用层协议表示层协议会话层协议传送层协议网络层协议数据链路层 协议物理层协议应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层1.2 1.2 网络概述网络概述（2）公司专用协议）公司专用协议 低层子网和中层子网一般采用公司专用协议，低层子网和中层子网一般采用公司专用协议，尤其是最底层子网，由于传送的是过程数据及尤其是最底层子网，由于传送的是过程数据及控制命令，这种信息较短，但实时性要求高。控制命令，这种信息较短，但实时性要求高。公司专用协议的层次一般只有物理层、链路层公司专用协议的层次一般只有物理层、链路层及应用层，而省略了通用协议所必须的其他层，及应用层，而省略了通

10、用协议所必须的其他层，信息传送速率快。信息传送速率快。1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络字符数据格式字符数据格式（1 1）1010位字符数据位字符数据 传送数据由传送数据由1 1个起始位、个起始位、8 8个数据位、无校验位、一个个数据位、无校验位、一个停止位组成。传送速率一般为停止位组成。传送速率一般为96009600波特。波特。（2 2）1111位字符数据位字符数据 传送数据由传送数据由1 1个起始位、个起始位、8 8个数据位、个数据位、1 1个偶校验位、个偶校验位、一个停止位组成。传送速率一般为一个停止位组成。传送速率一般为96009600波特或波特或192001

11、9200波特。波特。1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络 西门子公司的生产金字塔由西门子公司的生产金字塔由4 4级组成，由下级组成，由下到上依次是：过程测量与控制级、过程监控级、到上依次是：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。工厂与过程管理级、公司管理级。S7S7系列的网系列的网络结构如下图所示。络结构如下图所示。 工业以太网Ethernet现场总线Profibus多点链路MPI执行器级总线AS-i生产管理计算机2n5431传感器及执行部件智能模块S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-2001.3 S7-2001.3

12、S7-200通信及网络通信及网络3. 3. 通信类型及协议通信类型及协议 （1 1）通用协议）通用协议 （2 2）公司专用协议）公司专用协议 PPI PPI协议协议 MPI MPI协议协议 PROFIBUS PROFIBUS协议协议 自由口协议自由口协议 （3 3）通信类型）通信类型1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络可编程序控制器常见的有以下类型：可编程序控制器常见的有以下类型： 把计算机或编程器作为主站、把操作员把计算机或编程器作为主站、把操作员界面作为主站和把界面作为主站和把PLCPLC作为主站等类型，这几作为主站等类型，这几种类型又各有两种连接：单主站和多主站。

13、种类型又各有两种连接：单主站和多主站。 见下图见下图. .1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络计算机CPU 221CPU 224CPU 221PC/PPI电缆计算机CPU224CPU221CPU 224CPU 221TD200主站MPI 电缆CP 卡右图单主站结构网右图单主站结构网络络右图多主站结构网右图多主站结构网络络1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络4. 4. 通信设备通信设备（1 1）通信口）通信口 S7-200 CPUS7-200 CPU主机上的通信口是主机上的通信口是符合欧洲标准符合欧洲标准EN EN 5017050170中中PROF

14、IBUSPROFIBUS标标准的准的RS-485RS-485兼容兼容9 9针针D D型接口。接口引脚型接口。接口引脚如图所示，端口如图所示，端口0 0或或端口端口1 1的引脚与的引脚与PROFIBUSPROFIBUS的名称对的名称对应关系如表所示。应关系如表所示。15691.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络（2）网络连接器）网络连接器 网络连接器可以用来把多个设备很容易地连网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到网络中。网络连接器有两种类型：一种是接到网络中。网络连接器有两种类型：一种是仅提供连接到主机的接口，另一种增加了一个仅提供连接到主机的接口，另一种增加了一个编

15、程接口。带有编程口的连接器可以把编程器编程接口。带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板直接增加到网络中，编程口传递或操作员面板直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时，为这些设备提供电源，而不主机信号的同时，为这些设备提供电源，而不用另加电源。用另加电源。1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络（3）通信电缆）通信电缆 网络电缆网络电缆 PC/PPI电缆电缆 下表为各开关与参数关系对应表下表为各开关与参数关系对应表1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络（4 4）网络中继器）网络中继器 网络中继器在网络中继器在ProfibusProfibus可以用

16、来延长网络的可以用来延长网络的距离、允许给网络加入设备、隔离不同网络段，距离、允许给网络加入设备、隔离不同网络段，每个中继器为网络段提供偏置和终端匹配。每个中继器为网络段提供偏置和终端匹配。 每个网络中最多可以有每个网络中最多可以有9 9个中继器，每个中继个中继器，每个中继器最多可再增加器最多可再增加3232个设备。个设备。1.3 S7-2001.3 S7-200通信及网络通信及网络（5 5）调制解调器）调制解调器 用调制解调器可以实现计算机或编程器与用调制解调器可以实现计算机或编程器与PLCPLC主机之主机之间的远距离通信。以间的远距离通信。以1111位调制解调器为例，通信连接位调制解调器为

17、例，通信连接如下图所示。如下图所示。计算机PLC主机调制解调器调制解调器RS232 COMxRS232本地远程25 针到 9 针适配器4开关PC/PPI 电缆电话线RS232RS485第二节第二节 通信实现通信实现 一一. . 确立通信方案确立通信方案二二. . 参数设置参数设置2.12.1确立通信方案确立通信方案 包括根据实际通信需要选择单主站或多主站，同时确包括根据实际通信需要选择单主站或多主站，同时确定各站的编号；选择实现通信的硬件，如选择用定各站的编号；选择实现通信的硬件，如选择用PC/PPIPC/PPI电缆，还是用电缆，还是用CPCP卡、卡、MPIMPI卡、卡、EM 277EM 27

18、7通信模块或通信模块或调制解调器等。调制解调器等。 这几种通信硬件的性能如表所示。这几种通信硬件的性能如表所示。2.2 2.2 参数组态参数组态通信设置通信设置 如图所示通信设置状态如图所示通信设置状态2.2 2.2 参数组态参数组态如图通信设置如图通信设置2.2 2.2 参数组态参数组态2.2.安装或删除通信接口安装或删除通信接口（1 1）安装接口）安装接口（2 2）删除接口）删除接口2.2 2.2 参数组态参数组态 在通信设置图所在通信设置图所示的对话框，单示的对话框，单击击PropertiesProperties按按钮，将弹出参数钮，将弹出参数设置对话框，如设置对话框，如右图所示。其中右

19、图所示。其中有两个选项卡：有两个选项卡：P P IP P I 选 项 卡 和选 项 卡 和Local Local ConnectionConnection选项选项卡。卡。第三节第三节 网络通信网络通信 一一. . 控制寄存器和传送数据表控制寄存器和传送数据表 二二. . 应用实例应用实例3.13.1控制寄存器和传送数据表控制寄存器和传送数据表 1. 1. 控制寄存器控制寄存器 将特殊标志寄存器中的将特殊标志寄存器中的SMB30SMB30和和SMB130SMB130的低的低2 2位置为位置为2#102#10，其他位为，其他位为0 0，即，即SMB30SMB30和和SMB130SMB130的值为的

20、值为16#216#2，则，则可以控制将可以控制将S7-200 CPUS7-200 CPU设置为设置为PPIPPI主站模式。主站模式。 2. 2. 传送数据表传送数据表 （1 1）数据表格式）数据表格式 执行网络读写指令时，执行网络读写指令时，PPIPPI主站与从站之间的数据以数主站与从站之间的数据以数据表的格式传送。传送数据表的程式描述如下表所示据表的格式传送。传送数据表的程式描述如下表所示. .。3.13.1控制寄存器和传送数据表控制寄存器和传送数据表（2 2）状态字节）状态字节 传送数据表中的第一个字节为状态字节，各位传送数据表中的第一个字节为状态字节，各位及其的含义如下：及其的含义如下：

21、E1E1、E2E2、E3E3、E4E4错误编码。错误编码。如果执行指令后如果执行指令后E E位为位为1 1，则由这，则由这4 4位返回一个错位返回一个错误码。误码。 3.13.1控制寄存器和传送数据表控制寄存器和传送数据表这这4 4位组成的错误编码及含义如表所示。位组成的错误编码及含义如表所示。 3.2 3.2 应用实例应用实例 有一简单网络，结构如下图有一简单网络，结构如下图8.178.17所示。其中所示。其中TD200TD200为为主站，在主站，在RUNRUN模式下，模式下，CPU 224CPU 224在用户程序中允许在用户程序中允许PPIPPI主主站模式，可以利用站模式，可以利用NETR

22、NETR和和NETWNETW指令来不断读写两个指令来不断读写两个CPU CPU 221221模块中的数据。模块中的数据。CPU 224TD200CPU 221CPU 221PC/PPI 电缆站1站2站3站43.2 3.2 应用实例应用实例 操作要求：操作要求： 站站4 4要读写两个远程站（站要读写两个远程站（站2 2和站和站3 3）的状态字节和计）的状态字节和计数值（分别放在数值（分别放在VB100VB100和和VW101VW101中）。如果某个远程站中）。如果某个远程站中的计数值达到中的计数值达到200200，站，站4 4将发生一定动作，并将该远将发生一定动作，并将该远程站的计数值清程站的计

23、数值清0 0，重新计数。，重新计数。 CPU 224 CPU 224通信端口号为通信端口号为0 0，从，从VB200VB200开始设置接收和发开始设置接收和发送缓冲区。接收缓冲区从送缓冲区。接收缓冲区从VB200VB200开始，发送缓冲区从开始，发送缓冲区从VB250VB250开始，内容如下表所示。该网络通信用户程序如开始，内容如下表所示。该网络通信用户程序如下图所示。下图所示。3.2 3.2 应用实例应用实例缓冲区设置表缓冲区设置表 LD SM 0.1 /初 次 扫 描 M O VB 16#02, SM B30 / /设 置 CP U 224 /允 许 P P I 主 站 /模 式 FILL

24、 +0, VW 200, 30 / /接 收 和 发 送 缓 /冲 区 清 0 LDN V200.6 / /网络读无效 AN V200.5 / /并且无错误 MOVB 2, VB201 / /装入站 2 地址 MOVD &VB100,VD202 / /装入访问站 2 /数据区的指针 / / MOVB 3, VB206 / /装入读数据的 /字节数 NETR VB200, 0 / /网络读指令 / 网网络络程程序序实实例例1）3.2 3.2 应用实例应用实例 网络程序实例网络程序实例 2） MOVB +0, VW257 / /将 站2的 计 数 /值 清0 NETW VB250, 0 / /网

25、络 写 指 令 / 第四节第四节 自由口通信自由口通信一一. 相关寄存器及标志相关寄存器及标志二二. 应用实例应用实例4.1 4.1 相关寄存器相关寄存器控制寄存器控制寄存器 SMB30SMB30控制和设置通信端口控制和设置通信端口0 0，如果，如果PLCPLC主机上有通信主机上有通信端口端口1 1，则用，则用SMB130SMB130来进行控制和设置。来进行控制和设置。SMB30SMB30和和SMB130SMB130的各位及其的含义如下：的各位及其的含义如下： （1 1）PPPP位：奇偶选择位：奇偶选择 （2 2）D D位：有效位数位：有效位数 （3 3）BBBBBB位：自由口波特率位：自由口

26、波特率 （4 4）MMMM位：协议选择位：协议选择 4.1 4.1 相关寄存器相关寄存器2.2.特殊标志位及中断特殊标志位及中断 中断中断接收中断：中断事件号为接收中断：中断事件号为8 8（口（口0 0）和）和2525（口（口1 1）。）。发送完成中断：中断事件号为发送完成中断：中断事件号为9 9（口（口0 0）和）和2626（口（口1).1).接收完成中断：中断事件号为接收完成中断：中断事件号为2323（口（口0 0）和）和2424（口（口1 1）。）。 特殊标志位特殊标志位SM4.5SM4.5和和SM4.6SM4.6：分别用来表示口：分别用来表示口0 0和口和口1 1发送空闲状态发送空闲状

27、态 . .4.1 4.1 相关寄存器相关寄存器3.3.特殊寄存器字节特殊寄存器字节 接收信息时用到一系列特殊功能存储器。对端口接收信息时用到一系列特殊功能存储器。对端口0 0用用SMB86SMB86到到SMB94SMB94；对端口；对端口1 1用用SMB186SMB186到到SMB194SMB194。各字节及内容描述如下表所。各字节及内容描述如下表所示。示。4.2 4.2 应用实例应用实例 1. 1. 控制要求控制要求 本程序实现的功能是，一台本程序实现的功能是，一台CPU 224CPU 224作为本地作为本地PLCPLC，用另一台，用另一台CPU CPU 224224作为远程作为远程PLCPLC，本地，本地PLCPLC接收来自远程接收来自远程PLCPLC的的2020个字符，接收完个字符，