(精品)PLC課程考核精品通信及網(wǎng)絡(luò)(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計)

通信及網(wǎng)絡(luò)1通信及網(wǎng)絡(luò)概述 1.1通信方式 1. 基本通信方式 （1）并行通信并行通信方式一般發(fā)生在可編程序控制器的內(nèi)部各元件之間、主機(jī)與擴(kuò)展模塊或近距離智能模板的處理器之間。并行傳送時，一個數(shù)據(jù)的所有位同時傳送，因此，每個數(shù)據(jù)位都需要一條單獨(dú)的傳輸線，信息有多少二進(jìn)制位組成就需要多少條傳輸線，如下圖1所示。圖1并行通信（2）串行通信串行通信多用于可編程序控制器與計算機(jī)之間，多臺可編程序控制器之間的數(shù)據(jù)傳送。傳送時，數(shù)據(jù)的各個不同位分時使用同一條傳輸線，從低位開始一位接一位按順序傳送，數(shù)據(jù)有多少位就需要傳送多少次，如下圖2所示。 圖2 串行通信（3）串行通信分類 按時鐘串行通信按時鐘可分為同步傳送和異步傳送兩種方式。異步傳送：允許傳輸線上的各個部件有各自的時鐘，在各部件之間進(jìn)行通信時沒有統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)，相鄰兩個字符傳送數(shù)據(jù)之間的停頓時間長短是不一樣的，它是靠發(fā)送信息時同時發(fā)出字符的開始和結(jié)束標(biāo)志信號來實(shí)現(xiàn)的，如圖8.4所示。 按方向串行通信按信息在設(shè)備間的傳送方向又為分單工、半雙工和全雙工三種方式。分別如圖3中的（a）、（b）和（c）所示。圖3單工、半雙工和雙工圖4異步串行傳送數(shù)據(jù)格式2. 異步串行通信 （1）異步串行通信基本原理異步串行通信的字符物格式所謂異步串行通信是指具有不規(guī)則數(shù)據(jù)段傳送特性的串行數(shù)據(jù)傳輸。（2）異步串行通信的數(shù)據(jù)格式 異步通信數(shù)據(jù)幀的第一位是開始位，在通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時處于邏輯“1”狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出一個邏輯“0”信號，這個邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，當(dāng)接收設(shè)備檢測到這個邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號。因此，起始位所起的作用就是表示字符傳送開始。 當(dāng)接收設(shè)備收到起始位后，緊接著就會收到數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位的個數(shù)可以是5，6，7或8位的數(shù)據(jù)。在字符數(shù)據(jù)傳送過程中，數(shù)據(jù)位從最低位開始傳輸。數(shù)據(jù)發(fā)送完之后，可以發(fā)送奇偶校驗(yàn)位。奇偶校驗(yàn)位用于有限差錯檢測，通信雙方在通信時需約定一致的奇偶校驗(yàn)方式。就數(shù)據(jù)傳送而言，奇偶校驗(yàn)位是冗余位，但它表示數(shù)據(jù)的一種性質(zhì)，這種性質(zhì)用于檢錯，雖有限但很容易實(shí)現(xiàn)。在奇偶位或數(shù)據(jù)位之后發(fā)送的是停止位，可以是1位、15位或2位。停止位是一個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。 在異步通信中，字符數(shù)據(jù)以圖所示的格式一個一個地傳送。在發(fā)送間隙，即空閑時，通信線路總是處于邏輯“1”狀態(tài)，每個字符數(shù)據(jù)的傳送均以邏輯“0”開始。3. 通信接口 （1）RS232接口 RS232采用負(fù)邏輯電平： -15-3：邏輯1； +15+3：邏輯0； 電壓值通常在7V左右（2）RS485接口 RS485采用差分信號負(fù)邏輯，2V6V表示“1”，- 6V- 2V表示“0”。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙工通訊方式，兩線制是半雙工通訊方式。（3）RS422接口 RS422 總線 ,RS485 和 RS422 電路原理基本相同 ， 都是以差動方式發(fā)送和接受 ， 不需要數(shù)字地線。RS422 通過兩對雙絞線可以全雙工工作收發(fā)互不影響 ， 而 RS485 只能半雙工工作 ， 發(fā)收不能同時進(jìn)行，但它只需要一對雙絞線。1.2網(wǎng)絡(luò)概述 1. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述 （1）簡單網(wǎng)絡(luò)多臺設(shè)備通過傳輸線相連，可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的通信，就形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。下圖8.5就是一種最簡單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它由單主設(shè)備和多個從設(shè)備構(gòu)成。（2）多級網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代大型工業(yè)企業(yè)中，一般采用多級網(wǎng)絡(luò)的形式，可編程序控制器制造商經(jīng)常用生產(chǎn)金字塔結(jié)構(gòu)來描述其產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)的功能。這種金字塔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：上層負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理，底層負(fù)責(zé)現(xiàn)場檢測與控制，中間層負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控與優(yōu)化。2. 通信協(xié)議 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（International Standard Organization）于1978年提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI（Open Systems Interconnection）的模型，它所用的通信協(xié)議一般為7層，如下圖5所示。圖5通用協(xié)議模型低層子網(wǎng)和中層子網(wǎng)一般采用公司專用協(xié)議，尤其是最底層子網(wǎng)，由于傳送的是過程數(shù)據(jù)及控制命令，這種信息較短，但實(shí)時性要求高。公司專用協(xié)議的層次一般只有物理層、鏈路層及應(yīng)用層，而省略了通用協(xié)議所必須的其他層，信息傳送速率快。1.3S7-200通信及網(wǎng)絡(luò) 1. 字符數(shù)據(jù)格式 （1）10位字符數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)由1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、無校驗(yàn)位、一個停止位組成。傳送速率一般為9600波特。（2）11位字符數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)由1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個偶校驗(yàn)位、一個停止位組成。傳送速率一般為9600波特或19200波特。2. 網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu) 西門子公司的生產(chǎn)金字塔由4級組成，由下到上依次是：過程測量與控制級、過程監(jiān)控級、工廠與過程管理級、公司管理級。S7系列的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如右圖6所示。 圖6西門子生產(chǎn)金字塔及網(wǎng)絡(luò)3. 通信類型及協(xié)議 （1）通用協(xié)議 （2）公司專用協(xié)議 PPI協(xié)議 MPI協(xié)議 Profibus協(xié)議 自由口協(xié)議 （3）通信類型 可編程序控制器常見的有以下類型：把計算機(jī)或編程器作為主站、把操作員界面作為主站和把PLC作為主站等類型，這幾種類型又各有兩種連接：單主站和多主站。圖7單主站結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖8多主站結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)4. 通信設(shè)備 （1）通信口S7-200 CPU主機(jī)上的通信口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170中Profibus標(biāo)準(zhǔn)的RS-485兼容9針D型接口。接口引腳如圖8.11所示，端口0或端口1的引腳與Profibus的名稱對應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1 對應(yīng)關(guān)系表2通信實(shí)現(xiàn)2.1確立通信方案包括根據(jù)實(shí)際通信需要選擇單主站或多主站，同時確定各站的編號；選擇實(shí)現(xiàn)通信的硬件，如選擇用PC/PPI電纜，還是用CP卡、MPI卡、EM 277通信模塊或調(diào)制解調(diào)器等。 這幾種通信硬件的性能如表2所示。 表 2 STEP 7 Micro/Win32支持的硬件性能2.2參數(shù)組態(tài) 1、通信設(shè)置圖9通信設(shè)置狀態(tài)圖10通信設(shè)置2. 安裝或刪除通信接口（1）安裝接口 （2）刪除接口 圖11安裝/刪除3. 參數(shù)設(shè)置單擊Properties按鈕，將彈出參數(shù)設(shè)置對話框，如圖12所示。其中有兩個選項(xiàng)卡：PPI選項(xiàng)卡和Local Connection選項(xiàng)卡。 圖12參數(shù)設(shè)置（PPI選項(xiàng)卡）3網(wǎng)絡(luò)通信3.1控制寄存器和傳送數(shù)據(jù)表1. 控制寄存器 將特殊標(biāo)志寄存器中的SMB30和SMB130的低2位置為2#10，其他位為0，即SMB30和SMB130的值為16#2，則可以控制將S7-200 CPU設(shè)置為PPI主站模式。 2. 傳送數(shù)據(jù)表 （1）數(shù)據(jù)表格式 執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫指令時，PPI主站與從站之間的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表的格式傳送。傳送數(shù)據(jù)表的程式描述如表3所示。 表3 傳送數(shù)據(jù)表格式（2）狀態(tài)字節(jié) 傳送數(shù)據(jù)表中的第一個字節(jié)為狀態(tài)字節(jié)，各位及其的含義如下： E1、E2、E3、E4錯誤編碼。如果執(zhí)行指令后E位為1，則由這4位返回一個錯誤碼。這3.2 網(wǎng)絡(luò)指令網(wǎng)絡(luò)指令有兩條：NETR和NETW。 1. NETR指令 NETR，網(wǎng)絡(luò)讀指令。使能輸入有效時，指令初始化通信操作，通過通信端口PORT從遠(yuǎn)程設(shè)備上接收數(shù)據(jù)并形成數(shù)據(jù)表TBL。 NETR指令最多可從遠(yuǎn)程站點(diǎn)上讀16個字節(jié)的信息。 指令格式：NETRTBL,PORT例：NETRVB200, 0 2. NETW 指令 NETW網(wǎng)絡(luò)讀指令。使能輸入有效時，指令初始化通信操作，通過端口PORT將數(shù)據(jù)表TBL中的數(shù)據(jù)發(fā)送到從遠(yuǎn)程設(shè)備。 NETW指令最多可向遠(yuǎn)程站點(diǎn)上寫16個字節(jié)的信息。 指令格式：NETW TBL,PORT使能流輸出ENO為0的出錯條件為：SM4.3（運(yùn)行時間），0006（間接尋址）。 4 自由口通信4.1 相關(guān)寄存器及標(biāo)志1. 控制寄存器SMB30控制和設(shè)置通信端口0，如果PLC主機(jī)上有通信端口1，則用SMB130來進(jìn)行控制和設(shè)置。SMB30和SMB130的各位及其的含義如下： （1）PP位：奇偶選擇（2）D位：有效位數(shù) （3）BBB位：自由口波特率 （4）MM位：協(xié)議選擇 2. 特殊標(biāo)志位及中斷中斷 接收中斷：中斷事件號為8（口0）和25（口1）。 發(fā)送完成中斷：中斷事件號為9（口0）和26（口1）。 接收完成中斷：中斷事件號為23（口0）和24（口1）。 特殊標(biāo)志位 SM4.5和SM4.6：分別用來表示口0和口1發(fā)送空閑狀態(tài) 3. 特殊存儲器字節(jié)接收信息時用到一系列特殊功能存儲器。對端口0用SMB86到SMB94；對端口1用SMB186到SMB194。各字節(jié)及內(nèi)容描述如下表4所示。 表4 特殊狀態(tài)存儲字節(jié)4.2 自由口指令1. XMT指令 XMT，發(fā)送指令。使能輸入有效時，指令初始化通信操作，通過通信端口PORT將數(shù)據(jù)表TBL中的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程設(shè)備。 發(fā)送緩沖區(qū)（數(shù)據(jù)表）TBL的格式如表6所示。 圖5 緩沖區(qū)格式2. RCV 指令 RCV，接收指令。使能輸入有效時，指令初始化通信操作，通過通信端口PORT從遠(yuǎn)程設(shè)備上接收數(shù)據(jù)并放到緩沖區(qū)（數(shù)據(jù)表）TBL。 （2）網(wǎng)絡(luò)連接器網(wǎng)絡(luò)連接器可以用來把多個設(shè)備很容易地連接到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)連接器有兩種類型：一種是僅提供連接到主機(jī)的接口，另一種增加了一個編程接口。帶有編程口的連接器可以把編程器或操作員面板直接增加到網(wǎng)絡(luò)中，編程口傳遞主機(jī)信號的同時