SSMARLC的通信与自动化通信网络

PLC的通信与自动化通信网络

6.1计算机通信概述6.1.1串行通信1．并行通信与串行通信

并行数据通信以字节或字为单位传输数据，已很少使用。

串行数据通信每次只传送二进制数的一位。最少只需要两根线就可以组成通信网络。2．异步通信与同步通信

接收方和发送方的传输速率的微小差异产生的积累误差，可能使发送和接收的数据错位。异步通信采用字符同步方式（见图6-1），通信双方需要对采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方将停止位和起始位之间的下降沿作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。

奇偶校验用硬件保证发送方发送的每一个字符的数据位和奇偶校验位中“1”的个数为偶数或奇数。接收方用硬件对接收到的每一个字符的奇偶性进行校验，如果奇偶校验出错，SM3.0为ON。可以设置为无奇偶校验。

同步通信的发送方和接收方使用同一个时钟脉冲。接收方可以通过调制解调方式得到与发送方同步的接收时钟信号。

3．单工通信与双工通信

单工通信只能沿单一方向传输数据，双工通信每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。

全双工方式通信的双方都能在同一时刻接收和发送数据。

半双工方式通信的双方在同一时刻只能发送数据或只能接收数据。4．传输速率

单位为bit/s或bps。6.1.2串行通信的端口标准1．RS-232CRS-232C的最大通信距离为15m，最高传输速率为20kbit/s，只能进行一对一的通信。RS-232C使用单端驱动、单端接收电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响。2．RS-422ARS-422A采用平衡驱动、差分接收电路，因为接收器是差分输入，两根线上的共模干扰信号互相抵消。在最大传输速率10Mbit/s时，最大通信距离为12m。传输速率为100kbit/s时，最大通信距离为1200m，一台驱动器可以连接10台接收器。6.2计算机通信的国际标准6.2.1开放系统互连参考模型

物理层的下面是物理媒体，例如双绞线、同轴电缆和光纤等。物理层定义了传输媒体端口的机械、电气功能和规程的特性。

数据链路层的数据以帧为单位传送，每一帧包含数据和同步信息、地址信息和流量控制信息等。通过校验、确认和要求重发等方法实现差错控制。

应用层为用户的应用服务提供信息交换，为应用接口提供操作标准。3．RS-485RS-422A是全双工，用4根导线传送数据。RS-485是RS-422A的变形，为半双工，使用双绞线可以组成串行通信网络，构成分布式系统。6.2.2IEEE802通信标准1．CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）的基础是以太网。

每个站都是平等的，采用竞争方式发送信息到传输线上，“先听后讲”和“边听边讲”。其控制策略是竞争发送、广播式传送、载体监听、冲突检测、冲突后退和再试发送。以太网越来越多地在底层网络使用。2．令牌总线

令牌绕逻辑环周而复始地传送。要发送报文的站等到令牌传给自己，判断为空令牌时才能发送报文。令牌沿环网循环一周后返回发送站时，如果报文已被接收站复制，发送站将令牌置为“空”，送上环网继续传送，以供其他站使用。3．令牌环用得少4．主从通信方式

主从通信网络有一个主站和若干个从站。主站向某个从站发送请求帧，该从站接收到后才能向主站返回响应帧。主站按事先设置好的轮询表的排列顺序对从站进行周期性的查询。6.2.3现场总线及其国际标准1．现场总线IEC对现场总线的定义：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线”。2．现场总线的国际标准

（1）IEC61158IEC61158第4版采纳了经过市场考验的20种现场总线（见表6-1）。其中约一半是实时以太网。

（2）IEC62026IEC62026是供低压开关设备与控制设备使用的控制器电气接口标准。6.3基于以太网的S7协议通信6.3.1S7-200SMART之间的以太网通信1．S7协议S7协议是专为西门子控制产品优化设计的通信协议，它是面向连接的协议。

S7-200SMART只有S7单向连接功能。单向连接中的客户机（Client）是向服务器（Server）请求服务的设备，客户机调用GET/PUT指令读、写服务器的存储区。服务器是通信中的被动方，用户不用编写服务器的S7通信程序，S7通信由服务器的操作系统完成。

2．

GET指令与PUT指令

GET指令从远程设备读取最多222B的数据。PUT指令将最多212B的数据写入远程设备。连接建立后，该连接将保持到CPU进入STOP模式。

3．用GET/PUT向导生成客户机的通信程序用GET/PUT向导建立的连接为主动连接，CPU是S7通信的客户机。通信伙伴作为S7通信的客户机时，不需要用GET/PUT指令向导组态，建立的连接是被动连接。在第1页（操作）生成名为“写操作”和“读操作”的两个操作。最多允许组态24项独立的网络操作。通信伙伴可以具有不同的IP地址。在第2、3页设置操作的类型分别为PUT和GET、要传送的数据的字节数、远程CPU的IP地址、本地和远程CPU保存数据的起始地址。在第4页（存储器分配）设置用来保存组态数据的V存储区的起始地址。第5页（组件）显示用于实现要求的组态的项目组件默认的名称。在第6页（生成）单击“生成”按钮，自动生成用于通信的子程序等。

4．调用子程序NET_EXE客户机和服务器的程序首次扫描时将保存接收到的数据的地址区清零，给要发送的地址区置初始值。每秒钟将要发送的第一个字VW100加1。5．S7-200SMART之间的以太网通信实验将用户程序和系统块下载到作为客户机和服务器的两块CPU。用以太网电缆连接编程计算机、客户机和服务器，令CPU运行在RUN模式，如果通信成功，可以看到双方接收到的第一个字VW300每秒钟加1，接收到的其他的字应是对方用FILL_N指令写入的初始值。6.3.2S7-200SMART与其他S7PLC的以太网通信1．S7-300作客户机的S7通信在S7通信中，S7-300/400作客户机，S7-200SMART作服务器。在STEP7的硬件组态工具中，设置以太网端口的IP地址和子网掩码。在网络组态工具中，创建一个S7连接，连接伙伴为默认的“未指定”。在S7连接属性对话框中，设置S7-200SMART的IP地址和双方的TSAP（传输层服务访问点）。连接由S7-300/400建立。

在S7-300/400的OB1中调用功能块GET/PUT来读写S7-200SMART的数据区。2．S7-1200作客户机的S7通信

S7-1200有集成的以太网端口，在博途中设置S7-1200的IP地址和子网掩码，生成以太网，添加一个S7连接。连接伙伴为“未指定”，由S7-1200建立连接。在该连接的属性视图的“属性”选项卡中，设置S7-200SMART的以太网端口的IP地址和通信双方的TSAP。在OB1中调用GET和PUT功能块来读写S7-200SMART的数据区。

3．S7-1200作服务器的S7通信S7-200SMART作客户机的程序见例程“以太网客户机”。在S7-1200的项目中，只需要设置S7-1200的IP地址和子网掩码，不用编写通信程序。6.4PPI网络1．S7-200SMART的串行通信端口S7-200SMARTCPU有一个集成的RS-485端口（端口0），还可以选配一块RS232/RS485CM01信号板（端口1），它们分别可以与变频器、人机界面（HMI）等设备通信，每个端口支持4个HMI设备。

RS-485每个网络最多可以有126个节点。中继器用来将网络分段，每个网段最多32个设备，网络中各设备的地址不能重叠。12Mbit/s时最大传输距离为100m，187.5kbit/s时为1000m。

4．网络连接器终端电阻可吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。网络终端的连接器上的开关应放在On位置（接入终端电阻），网络中间的连接器上的开关应放在Off位置。

5．网络中继器中继器用来将网络分段，每个网段最多32个设备，中继器可扩展网络长度。6．PPI协议

PPI是一种主站-从站协议，HMI是通信主站，S7-200SMART在通信网络中作为从站。6.5自由端口模式通信6.5.1通信指令1．自由端口模式自由端口模式由用户自定义与其他设备通信的协议。ModbusRTU通信协议和USS协议就是自由端口模式的通信协议。RS-232/PPI多主站电缆和将USB映射为COM口的国产USB/PPI电缆支持自由端口通信。2．自由端口模式的参数设置

CPU处于STOP模式时，自由端口模式被禁止，CPU通过PPI协议与编程设备通信。只有当CPU处于RUN模式时，才能使用自由端口模式。自由端口模式用控制字节SMB30/130设置端口的波特率和奇偶校验等参数（见表6-6）。3．发送指令XMT发送指令可发送1~255字节的数据。发送缓冲区的第一个字节是要发送的字节数，它本身并不发送出去。4．接收指令RCV

接收指令RCV用于起动或终止接收消息的服务。接收结束后产生中断。消息接收的状态字节见表6-7。5．接收指令开始接收数据的条件见表6-8。6．接收指令终止接收的方式见表6-8。6.5.2自由端口模式的串行通信程序设计1．接收消息的过程采用主从方式和异或校验，计算机为主站，PLC为从站。

1）在逻辑条件满足时，启动RCV指令，进入接收等待状态。2）在设置的消息起始条件满足时，进入消息接收状态。3）如果满足了设置的消息结束条件，CPU结束消息的接收，退出接收状态。

【例6-1】用RCV指令和接收完成中断接收数据。用空闲线条件和初始字符作为消息开始的条件。用消息定时器来结束消息接收，最大字符数为20。消息定时器的定时时间为实际的传输时间的1.5倍。采用异或校验保证通信的可靠性。

RCV指令的数据缓冲区的第一个字节VB100用来累计接收到的字节数，它本身不是接收到的。6.服5.婚3串口伸通信藏调试魔软件障与串翼口通驾信实缘瑞验1．US捞B/喊PP绩I适配高器US泊B/足PP恋I适配租器用嫁于连自接计展算机到的US舅B端口财和S7顽-2绞00纽奉S理MA挡RT的串描行端绣口。叉某些形国产撕的US幅B电缆鼠实际负上是US扒B/增RS伍-2谋32俩C转换沉器和PC令/P所PI适配根器的袍组合亚，它港将US虚B端口许映射腰为一造个RS己-2尝32亩C端口掌（俗拿称为CO理M口）竟。2．计赔算机弊与PL承C串口兄通信努的组肉态安装阴好US虚B电缆右的驱蔑动程环序后苍，US励B端口满被映盖射为RS湾-2芽32掘C端口布（例正如CO厕M3）。在控港制面撇板中波打开窗“设敞置PG愧/P寸C接口幻玉”对无话框蜘。选隶中通叛信接练口列显表中它的“PC铅/P倚PI界C诞ab央le（PP脱I）”捞，单葬击“宵属性石”按疫钮，既设置捞传输胡速率沫和计挪算机才与PL夹C通信底使用具的映击射的CO栗M端口磁。3．串商口通发信调惜试软纷件简加介可以揪选择蜡字符扬串、但十进宾制或惭十六锻进制告这3种数共据格绣式，可胀计算繁常用岸的校争验码姻，生成男常用踪蝶的多照种协职议格纤式的截帧。6．串汽口通衔信调触试软蜓件应袜用实阴例将例与程“接眨收完搅成中弱断Po姜rt川0通信那”下载枣到CP苦U，将CP赖U切换脱到RU牙N模式熄。关闭禾编程机软件象，打机开串副口通慰信调阶试软溪件，芒设置处端口扩的参宜数。将要笼发送托的十铃六进静制数萍输入“发送偶帧”文本同框。单击漏“计韵算校繁验码悟”按泰钮，再单讯击“异或”按钮，将生成网的校验势码附昌在“迟发送松帧”捆文本贿框中数据座字节荷之后。添加侍起始府字符16鄙#F仓F。单抚击“发送”按钮贴，应正能接茧收到PL律C返回留的内体容相医同的旷消息眼。关侍闭串单口通让信调括试软求件，炕将CP糊U切换稍到ST醒OP模式泰。打敏开编壤程软骗件，斧用状淹态图旦表观播察从VB层10加0开始碎的接合收缓扇冲区销中的炕数据砌。发送秃一个仓错误惕的校介验码精，显宜示接收霉超时窝，校籍验错齿误指屯示位Q1桌.0被置惕为ON。6.膨6棋M倾od虫bu晌s协议徐在通触信中罢的应狡用6.萍6.出1绩M城od朵bu设s通信暂协议Mo惹db充us串行刊链路杨协议晚是主-从协抖议，性有一宿个主偿站，1～24庄7个子慎站。RT切U模式徐用循底环冗吐余校钳验（CR恐C）进弹行错改误检制查，崭消息准最多25滚6B。通议信端城口被Mo争db莫us通信稼占用季时，律不能蚂用于孔其他壤用途遇。6.番6.蛙2剂M太od请bu焰s克RT睛U从站剧协议端通信茄的编伟程用S7筹-2泰00袄S繁MA尚RT作Mo碧db盾us从站蓝，其粒程序见图6-检29。其V存储旁区（衣保持太寄存句器）活的起抚始地杨址Ho龄ld窝St来ar很t为VB庙20伙0，库虾存储眯区的即起始触地址浪为VB鹿22瓣00。3个Ma邮x参数窗是主荷站可安访问刃的I、Q和保持用寄存香器的最要大个政数。1．MB需US惠_I域NI痛T指令首次运扫描炊时执兴行一辛次MB删US堂_I括NI匪T指令填，初牵始化Mo果db毯us从站泻协议赔。设倚置从羞站地秃址为1，端慈口0的波夏特率欲为19蔬20挥0b谦it弊/s，无接奇偶蓬校验示，延裕迟时芬间为0，允锋许访撑问所立有的I、Q、AI和从VB南20冬0开始咐的10传00个保饮持寄除存器做字。2．MB流US狼_S脂LA橡VE指令用于连处理洒来自Mo戏db斤us主站鼓的请壶求服却务。3．分砌配库匪存储楚器4．Mo耀db滑us屡R兽TU通信挑帧的贺结构抽与Mo控db歉us从站编协议或功能本节盼的内斜容主起要供果上位盲计算典机软搂件的浮编程锤人员脱编写Mo孤db它us主站泻通信脾程序鸣时使茎用。《P声LC编程内及应晕用》第4版给助出了津各Mo弱db啊us功能蹲的请合求帧认和响棉应帧钟的结供构，亮以及猜计算终机作诱主站泥、PL煤C作从花站的芽通信橡实例相。实际彩中使芽用得理最多暴的是PL校C作Mo储db吹us蓝R逢TU主站今，变末频器颗等其属他设烘备作啦从站渔。6.肌6.膨3基于Mo舰db板us使R低TU主站纹协议秋的通如信1．MB兆US沾_C揉TR治L指令MB鹊US趁_C详TR敢L指令杂用于缴初始腥化、早监视失或禁弦用Mo躺db宪us通信真。图6-堤31中该指令特设置补端口0的模剪式为1，启用Mo雅db谎us协议。波特喂率为19西20召0b斜it镜/s，无恨奇偶切校验少，等旁待从读站作院出响并应的搜时间Ti愧me容ou毒t为10滋00搞ms。指令袭如果季被成桌功执破行，女输出粘位Do的ne为ON。Er堪ro丘r包含旷指令舟执行原后的走错误懒代码墨。2．MB怖US测_M竿SG指令MB款US敏_M核SG指令绢用于狂向Mo灵db漆us从站嘴发送应请求券消息旷，以族及处爪理从苏站返壤回的殖响应落消息酒。EN输入欺和输注入参纲数Fi递rs味t同时馋接通举时，MB免US珍_M蜜SG指令泳向Mo村db型us从站娃发送争主站煌请求乳。Sl索av乏e是Mo芬db紫us从站夹的地京址（1～24仍7）。参数RW（读欺写）灿为0时为肯读取伸，为1时为率写入钞。参数Ad题dr（地建址）跟是要读径写的Mo慰db器us起始笼地址害。参数Co闹un楼t用于歉设置英要读写的虎位数辆据的院位数泻或字往数据岭的字船数。幅最多12品0个字丈或19友20个位旗。参数Da斥ta抓Pt到r是间踏接寻矩址的大地址叮指针腾，指慈向主格站CP随U中保叔存与柜读/写请铅求有其关的抬数据掀的V存储往区。Mo竭db房诚us地址岁表中候的保答持寄娃存器新对应抗于S7畏-2搜00的V存储嚷器字。CP事U在发鼻送请础求和界接收递响应维时，Do鞠ne（完哗成）来输出及为OF溜F。响它应完测成或MB矿US厨_M恰SG指令炒因为谨错误眨中止染时，Do患ne（完戴成）诊输出铸为ON。某予一时历刻只赶能有掠一条MB幻玉US醒_M锅SG指令垮处于乒激活雾状态圾。4．从站平的程懂序从站河程序叉见图6-非29。图6-晋31中MB涂US疲_M单SG指令查的Mo废db语us地址40谁00稀1对应慨于从哪站的VB抱20陆0；40轮00接5对应底于VB抬20佛8。5．程构序的葬执行胳过程1）首松次扫陶描时救，用FI伴LL佩_N指令甩将保裂存读额取的犹数据竭的地锅址区VW东10乖8～VW绩11得4清零童，复协位MB现US奏_M笼SG指令消的使离能标岩志M2窝.0和M2础.1。2）在I0套.0的上婚升沿扮置位M2杨.0，执庆行第器一条MB络US径_M嘴SG指令诱，将炸主站届的VW尿10鸣0～VW嫂10翁6的值断写入烘保持险寄存咬器40暑00玻1～40暗00岁4，即咽从站皮的VW纷20豆0～VW榆20恢6。3）第寸一条MB泰US烦_M亦SG指令鸦执行誉完时嫂，Do胖ne（M0鸽.1）变宫为ON，M2翠.0被复鹊位，慈停止镰执行地第一横条MB霞US浪_M速SG指令误。M2洽.1被置丧位，景开始也执行孩第二吸条MB纺US吸_M址SG指令摧，读猾取保线持寄盟存器40圆00朋5～40个00鄙8（从站VW晋20流8开始挑的4个字翅），伶保存驻到主礼站从VW委10欧8开始滔的4个字翼。指庙令执艘行出梳错则耍置位Q0名.1。4）第吴二条MB铃US梨_M省SG指令炼执行皆完时杂，Do主ne（M0垮.2）变强为ON，M2拌.1被复敲位，筒停止军执行馆第二吧条MB挖US递_M榴SG指令购。指着令执忘行出味错则扎置位Q0泳.2。6.辣7选S笨7-霞20玩0葡SM乘AR哑T与变讽频器拦的US驰S协议介通信6.袍7.仓1硬件龟接线犯与变清频器全参数妖设置1．连屡接宏连接艰宏类筹似于巨配方里，V2仪0变频第器的手育册提供却了每祖种连卵接宏冻的外楼部接预线图阀，选业中某刑种连狱接宏栋后，办有关罗的参吉数被遭自动涌设置问为该想连接切宏的坡默认枪值，垂用户辣只需血按自捷己的烧要求处修改蝇少量鸣的参炎数值愧。应者用宏音针对精某种赖特定脾的应肾用提惭供一撞组相播应的懂参数资设置熊。有挎水泵泥、风鬼机、需压缩友机和咽传送树带4个应珍用宏孕。2．硬移件接鞠线见揪图6-负36，两舅侧的0V端子食不能仔通过息保护骂接地菜网络便相连盒。4．设罢置连侍接宏贸、应永用宏定和其搭他参除数用V2脱0内置荐的基冠本操宗作面酸板设菠置变传频器的额腔定参艰数，选中US烘S连接缘瑞宏Cn穴01顿0，通短信参派数见袋表6-饼12。6.胆7.梨2不U或SS通信穷的组连态与获编程2．US蒙S指令在US快S通信脏中，PL垮C作主赞站，轿变频累器作凑从站结。3．调愿用US驱S_萌IN隙IT指令US败S_诉IN晴IT指令忽用于择启用奏、初唉始化腊或禁偷用与步西门脊子变剖频器记的通跨信。奴一般柴在首叫次扫何描时痛执行情一次US秀S_肺IN弱IT指令泰。图6-蜜38的参较数Mo聚de为1时启昏用US度S协议鲁，波特胡率为19放20莲0b充it剧/s。如拐果要激为活的面变频辣器的今地址我为N（N=错0～31），赚令双抛字Ac脆ti案ve的第N位为1。可谦以同虏时激索活多拐台变孩频器从。图6-蕉38仅激氧活了1号变帐频器转。指令参执行缩慧完后同，Do润ne输出选位被庭立即变置位捷，输立出字首节Er标ro裂r中为耗协议羊执行背的错凤误代赖码。4．调印用US凉S_允CT挺RL指令US疫S_嫁CT垄RL指令穿用于笨控制假一台寇激活辞的变坦频器毁。Dr山iv荡e是变电频器射的地纹址（0～31），V2示0系列根变频运器的威类型（Ty案pe）为1。Sp娇ee拖d_屑SP是用缎组态学的基江准频紫率的包百分似数表晌示的尝频率玩设定截值，耕负值愚将使漏变频怒器反街方向军旋转泼。参