PLC通信指令編程及應用

1、PLC通信指令的應用通信指令的應用n任務一 S7-200之間的PPI通信n任務二 S7-200與S7-300 通信n任務三 S7-200與變頻器通信n任務四 S7-200 PLC的自由口通信任務一 S7-200之間的PPI通信n知識點：n了解通信基本知識。n了解S7-200 PLC支持的通信協(xié)議。n掌握網(wǎng)絡讀寫指令的使用。n技能點：n會構建兩臺S7-200通信網(wǎng)絡。n會對PPI通信參數(shù)進行設置。 任務提出任務提出nPPI通信協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC開發(fā)的通信協(xié)議，如何實現(xiàn)兩臺S7-200系列PLC之間的PPI通信？一、通信的基本知識一、通信的基本知識 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信就是將數(shù)據(jù)

2、信息通過適當?shù)膫魉碗娐窂囊慌_機器傳送到另一臺機器。這里的機器可以是計算機、PLC或具有數(shù)據(jù)通信功能的其他數(shù)字設備。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由傳送設備、傳送控制設備和傳送協(xié)議及通信軟件等組成。1.基本概念和術語基本概念和術語2.傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)知識點剖析知識點剖析（1） 并行傳輸和串行傳輸并行傳輸和串行傳輸并行傳輸是指通信中同時傳送構成一個字或字節(jié)的多位二進制數(shù)據(jù)。串行傳輸是指通信中構成一個字或字節(jié)的多位二進制數(shù)據(jù)是一位一位被傳送的。并行通行的通信速度高并行通行的通信速度高，不用過多考慮同步問題，適用于距離較近時的數(shù)據(jù)通信，一般用于PLC的內(nèi)部通信中，如PLC內(nèi)部元件之間、PLC與擴展模塊之間的數(shù)據(jù)通信

3、。串行通信易于實現(xiàn)串行通信易于實現(xiàn)，比較便宜，在長距離連接中比并行通在長距離連接中比并行通信更可靠，但傳輸速度較慢信更可靠，但傳輸速度較慢，一般用于PLC與計算機之間、多臺PLC之間的數(shù)據(jù)通信。知識點剖析知識點剖析知識點剖析知識點剖析（1）并行傳輸和串行傳輸）并行傳輸和串行傳輸（2） 異步傳輸和同步傳輸異步傳輸和同步傳輸在異步傳輸中，信息以字符為單位進行傳輸。每個字符由一個起始位、78個數(shù)據(jù)位、一個奇偶校驗位（可有可無）和停止位（1位、1.5或2位）組成。異步傳輸?shù)膬?yōu)點就是收、發(fā)雙方不需要嚴格的位同步，所謂“異步”是指字符與字符之間的異步，字符內(nèi)部仍為同步。 在同步傳輸中，不僅字符內(nèi)部為同步，

4、字符與字符之間也要保持同步。 同步傳輸?shù)奶攸c是可獲得較高的傳輸速度，但實現(xiàn)起來較復雜。知識點剖析知識點剖析（3） 基帶傳輸和頻帶傳輸基帶傳輸和頻帶傳輸基帶傳輸就是在數(shù)字通信的信道上直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號，即按照數(shù)據(jù)波的原樣進行傳輸，不包含有任何調(diào)制，它是最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。在進行遠距離的數(shù)據(jù)傳輸時，通常將基帶信號進行調(diào)制，通常將基帶信號進行調(diào)制，再通過帶通型模擬信道傳輸調(diào)制后的信號，接收方通過解接收方通過解調(diào)器調(diào)器得到原來的基帶信號，這種傳輸方式稱為頻帶傳輸。在PLC網(wǎng)絡中，大多采用基帶傳輸，一般不采用頻帶傳輸?shù)姆绞?。遠距離傳輸時，為降低成本，傳輸線頻帶不夠寬，使信號嚴重失真、衰減，常采用的

5、方法是調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)技術。 知識點剖析知識點剖析（4） 傳輸速率傳輸速率傳輸速率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，它是衡量系統(tǒng)傳輸性能的主要指標，其單位為，表示每秒傳送的二進制位數(shù)。常用波特率19200bit/s、9600 bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s等。知識點剖析知識點剖析知識點剖析知識點剖析（5） 信息交互方式信息交互方式常用的信息交互方式有單工通信、半雙工和全雙工通信三種。其中單工通信是指信息始終保持一個方向傳輸，發(fā)送端和接收端是固定的，如圖5-3a所示。例如無線電廣播、電視廣播等就屬于這種類型。半雙工通信是指數(shù)據(jù)可以在兩個方向上傳輸，但同一時刻只限

6、于一個方向傳輸，如圖5-3b所示。例如對講機就屬于這種類型。全雙工通信是指通信雙方能夠同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，如圖5-3c所示。RS-232、RS-422采用的都是全雙工通信方式。在PLC通信中常采用半雙工和全雙工通信。 a） 單工通信示意圖 b） 半雙工通信示意圖 c） 全雙工通信示意圖2. 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實際傳送信息的載體。傳輸介質(zhì)大致可分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。常用的有線介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纖雙絞線、同軸電纜和光纖等。無線介質(zhì)是指在空間傳播的電磁波、紅外線、微波等電磁波、紅外線、微波等。PLC網(wǎng)絡中，普遍使用的是有線介質(zhì)。知識點剖

7、析知識點剖析知識點剖析知識點剖析（1）雙絞線）雙絞線一對相互絕緣的線以螺旋形式絞合在一起就構成了雙絞線，它是一種使用廣泛且價格低廉的傳輸介質(zhì)，分為非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線兩種。知識點剖析知識點剖析（2）同軸電纜）同軸電纜同軸電纜由內(nèi)導體銅質(zhì)芯線、絕緣層、鋁箔、屏蔽層和塑料保護層5部分構成，如圖5-5所示。與雙絞線相比，同軸電纜抗干擾能力強，能夠應用于頻率更高、數(shù)據(jù)傳輸速率更快的場合。知識點剖析知識點剖析（3）光纖）光纖光纖是一種傳輸光信號的傳輸媒介，其從中心到外層分別為光纖芯、包層、保護層，如圖5-6所示。光纖芯是一種橫截面積很小質(zhì)地脆、易斷裂的光導纖維，制造這種纖維的材料可以是玻璃也可以是塑

8、料。光纖芯的外層裹有一個包層，它由折射率比光纖芯小的材料制成。正是由于在光纖芯與包層之間存在著折射率的差異，光信號到達包層的界面上發(fā)生全反射，從而保證了光纖的低衰減、長距離傳輸。知識點剖析知識點剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介紹通信部件介紹1.1.通信端口通信端口S7-200系列PLC內(nèi)部集成的PPI接口的物理特性為RS-485串行接口，為9針D型連接器，該端口也符合歐洲標準EN50170中PROFIBUS標準。RS-485RS-485只有一對平衡差分信號線用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)只有一對平衡差分信號線用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用RS-485通信接口和連接電路可以組成串行通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)分布式控

9、制系統(tǒng)。網(wǎng)絡中最多可以由32個子站組成。為提高網(wǎng)絡的抗干擾能力，在網(wǎng)絡的兩端要并聯(lián)兩個電阻，阻值一般為120。RS-485的通信距離可以達到1200m。在在RS-485RS-485通信網(wǎng)絡中，每個設備都有一個編號用通信網(wǎng)絡中，每個設備都有一個編號用以區(qū)分其他設備，這個編號稱為地址，地址必須是唯一的以區(qū)分其他設備，這個編號稱為地址，地址必須是唯一的，否則會引起通信混亂。知識點剖析知識點剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介紹通信部件介紹1.1.通信端口通信端口表5-1 S7-200端口各引腳的名稱及表示的意義 知識點剖析知識點剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介紹通信部件介紹2.2.網(wǎng)

10、絡連接器網(wǎng)絡連接器為了把多個設備連接到網(wǎng)絡中，西門子公司提供了兩種網(wǎng)絡連接器：標準網(wǎng)絡連接器和帶編程接口的連接器。 a）標準網(wǎng)絡連接器 b）帶編程接口的連接器 知識點剖析知識點剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介紹通信部件介紹2.2.網(wǎng)絡連接器網(wǎng)絡連接器兩種連接器也都有選擇開關，可以對網(wǎng)絡進行偏置和終端匹配，當開關在ON位置時，有偏置電阻和終端電阻，在OFF位置時未接偏置電阻和終端電阻，如圖5-8所示，圖中A、B線之間的終端電阻是220，可以吸收網(wǎng)絡上的反射波，增強信號強度。偏置電阻390，用于在電氣情況復雜時確保A、B信號的相對關系，保證0、1信號的可靠性。圖5-8 典型網(wǎng)絡連接器使用

11、 知識點剖析知識點剖析三、三、S7-200 PLC的通信協(xié)議的通信協(xié)議 西門子S7-200 PLC支持多種通信協(xié)議，根據(jù)所使用的機型，網(wǎng)絡可以支持一個或多個協(xié)議。如點到點（Point-to-Point）接口協(xié)議（PPI）、多點（Multi-Point）接口協(xié)議（MPI）、自由口通信協(xié)議、現(xiàn)場總線協(xié)議和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。 1PPI協(xié)議 PPIPPI是一種主是一種主- -從協(xié)議從協(xié)議：主站設備發(fā)送請求到從站設備，從站設備響應這個請求。從站設備不發(fā)信息，只能等待主站的請求并對請求做出響應。主站靠一個由PPI協(xié)議管理的共享連接來與從站通信。PPIPPI并不限制與任意一個從站通信的主站數(shù)量，但并不限制與任

12、意一個從站通信的主站數(shù)量，但是在一個網(wǎng)絡中，主站的個數(shù)不能超過是在一個網(wǎng)絡中，主站的個數(shù)不能超過3232。PPIPPI通信協(xié)議用于通信協(xié)議用于S7-200S7-200與編程計算機之間、與編程計算機之間、S7-200 PLCS7-200 PLC之間、之間、S7-200 PLCS7-200 PLC與與HMIHMI（人機界面）之間的通信。在此模式下可以使用網(wǎng)絡讀、寫（人機界面）之間的通信。在此模式下可以使用網(wǎng)絡讀、寫指令來讀寫其他設備中的數(shù)據(jù)。指令來讀寫其他設備中的數(shù)據(jù)。知識點剖析知識點剖析三、三、S7-200 PLC的通信協(xié)議的通信協(xié)議 2MPI協(xié)議 MPI允許主-主通信和主-從通信，選擇何種方式

13、依賴于設備類型。如果是S7-300 PLC，由于所有的S7-300 PLC都必須是網(wǎng)絡主站，所以應進行主-主通信方式。如果設備是S7-200 PLC，那么就進行主-從通信方式，因為S7-200 PLC只能做MPI從站。 3PROFIBUS協(xié)議 PROFIBUS是世界上第一個開放式現(xiàn)場總線標準，是用于車間級和現(xiàn)場級的國際標準，其傳輸速率最大為12 Mbit/s，響應時間的典型值為1ms，最多可接127個從站。 在S7-200 PLC中，CPU22X都可以通過增加EM277 PROFIBUS-DP擴展模塊的方法接入PROFIBUS網(wǎng)絡。知識點剖析知識點剖析三、三、S7-200 PLC的通信協(xié)議的通

14、信協(xié)議 PROFIBUS協(xié)議通常用于實現(xiàn)與分布式I/O的高速通信。PROFIBUS網(wǎng)絡通常有一個主站和若干個I/O從站，主站能夠控制總線，并通過配置可以知道并通過配置可以知道I/OI/O從站的類型和站號從站的類型和站號。當主站獲得總線控制權后，可以主動發(fā)送信息，從站可以接收信號并給予響應，但沒有控制總線的權力。PROFIBUS除了支持主/從模式，還支持多主/多從的模式。 4TCP/IP協(xié)議 為了實現(xiàn)企業(yè)管理自動化與工業(yè)控制自動化的無縫接合，工業(yè)以太網(wǎng)成為了工業(yè)控制系統(tǒng)中一種新的工業(yè)通信網(wǎng)絡。通過工業(yè)以太網(wǎng)擴展模塊（CP243-1）或互聯(lián)網(wǎng)擴展模塊（CP243-1 IT），S7-200將能支持T

15、CP/IP以太網(wǎng)通信。知識點剖析知識點剖析三、三、S7-200 PLC的通信協(xié)議的通信協(xié)議 5自由口通信協(xié)議 自由口通信協(xié)議方式（Freeport Mode）是S7-200 PLC的一個很有特色的功能。自由口通信協(xié)議的應用，使可通信的范圍大大增加，控制系統(tǒng)配置更加靈活、方便。應用此種方式，使S7-200 PLC可以使用任何公開的通信協(xié)議，并能與具有串口的外設智能設備和控制器進行通信：如打印機、條碼閱讀器、調(diào)制解調(diào)器、變頻器和上位PC等。也可以用于兩個CPU之間簡單的數(shù)據(jù)交換。 與外部設備連接后，用戶程序可以通過使用發(fā)送中斷、接收中斷、發(fā)送指令（XMT）和接收指令（RCV）對通信口操作。在自由通

16、信口模式下，通信協(xié)議完全由用戶程序控制。另外，自自由口通信模式只有在由口通信模式只有在CPUCPU處于處于RUNRUN模式時才允許。模式時才允許。當CPU處于STOP模式時，自由通信口停止，通信口轉換成正常的PPI協(xié)議操作。知識點剖析知識點剖析四、網(wǎng)絡讀四、網(wǎng)絡讀/寫指令寫指令 1網(wǎng)絡讀指令 網(wǎng)絡讀指令（Network Read）如圖5-9a所示，當當ENEN為為ONON時，執(zhí)行網(wǎng)絡通信命令，初始化通信時，執(zhí)行網(wǎng)絡通信命令，初始化通信操作，通過指定端口（操作，通過指定端口（PORTPORT）從遠程設備上讀）從遠程設備上讀取數(shù)據(jù)并存儲在數(shù)據(jù)表（取數(shù)據(jù)并存儲在數(shù)據(jù)表（TBLTBL）中。）中。NET

17、R指令最多可以從遠程站點上讀取16個字節(jié)。 PORT指定通信端口，如果只有一個通信端口，那么此值為0。有兩個通信端口時，此值可以是0或1，分別對應使用的通信端口。 2網(wǎng)絡寫指令 網(wǎng)絡寫指令（Network Write）如圖5-9b所示，當當ENEN為為ONON時，執(zhí)行網(wǎng)絡通信命令，初始化通信時，執(zhí)行網(wǎng)絡通信命令，初始化通信操作，通過指定端口（操作，通過指定端口（PORTPORT）向遠程設備發(fā)送）向遠程設備發(fā)送數(shù)據(jù)表（數(shù)據(jù)表（TBLTBL）中的數(shù)據(jù)。）中的數(shù)據(jù)。知識點剖析知識點剖析四、網(wǎng)絡讀四、網(wǎng)絡讀/寫指令寫指令 使用注意事項：使用注意事項：1）網(wǎng)絡讀寫指令只能由在網(wǎng)絡中充當主站的PLC執(zhí)行，

18、從站PLC不必作通信編程，只需準備通信數(shù)據(jù)和簡單設置。 2）同一個PLC的用戶程序中可以有任意多條網(wǎng)絡讀寫指令，但同一時刻最多只能有8條網(wǎng)絡讀/寫指令被激活。3）在SIMATICS7的網(wǎng)絡中，S7-200 PLC被默認為PPI的從站。要執(zhí)行網(wǎng)絡讀寫指令，必須用程序把PLC設置為PPI主站模式。4）通過設置SMB30（端口0）或SMB130（端口1）低兩位，使其取值為2，將PLC的通信端口0或通信端口1設定工作于PPI主站模式，就可以執(zhí)行網(wǎng)絡讀寫指令。表5-3 SMB30和SMB130控制字各位的意義 知識點剖析知識點剖析四、網(wǎng)絡讀四、網(wǎng)絡讀/寫指令寫指令 3TBL表的參數(shù)定義 TBL：緩沖區(qū)的

19、首地址，操作數(shù)為字節(jié)。TBL表的參數(shù)定義見表5-2。 狀態(tài)字節(jié)各位的含義：狀態(tài)字節(jié)各位的含義： D位：表示操作完成位。0=未完成，1=已完成。 A位：表示操作是否激活。0=無效，l=有效。 E位：表示錯誤信息。0=無錯誤；l=有錯誤。 El、E2、E3、E4位：表示錯誤碼，如執(zhí)行讀寫指令后E位為1，則由這4位返回一個錯誤碼。知識點剖析知識點剖析四、網(wǎng)絡讀四、網(wǎng)絡讀/寫指令寫指令 3TBL表的參數(shù)錯誤碼 錯誤代碼錯誤代碼定定 義義0 0無錯誤無錯誤1 1遠程站響應超時遠程站響應超時2 2接受錯誤：奇偶校驗錯，響應時幀或校驗出錯接受錯誤：奇偶校驗錯，響應時幀或校驗出錯3 3離線錯誤：相同的站地址或

20、無效的硬件引發(fā)沖突離線錯誤：相同的站地址或無效的硬件引發(fā)沖突4 4隊列溢出錯誤：激活超過隊列溢出錯誤：激活超過8個的個的NETR/TREW指令指令5 5通信協(xié)議錯誤：沒有使用通信協(xié)議錯誤：沒有使用PPI協(xié)議（協(xié)議（SMB30）而調(diào)用）而調(diào)用NETR/NETW指令指令6 6非法參數(shù)：非法參數(shù)：NETR/NETW表中包含非法或無效的值表中包含非法或無效的值7 7沒有資源：遠程站點正在忙中（上裝或下載程序）沒有資源：遠程站點正在忙中（上裝或下載程序）8 8第第7層錯誤：違反應用協(xié)議層錯誤：違反應用協(xié)議9 9信息錯誤：錯誤的數(shù)據(jù)地址或數(shù)據(jù)長度信息錯誤：錯誤的數(shù)據(jù)地址或數(shù)據(jù)長度1010保留保留任務實施任

21、務實施一、工具、材料準備一、工具、材料準備 控制柜兩臺、計算機兩臺、網(wǎng)絡連接器兩個、PROFIBUS電纜2m和導線若干。二、任務分析二、任務分析 用2號站的IB0控制3號站的QB0，用3號站的IB0控制2號站的QB0。三、任務實施過程三、任務實施過程（1）通信參數(shù)設置）通信參數(shù)設置（2）程序設計）程序設計 使用向導使用向導 手工編寫手工編寫任務實施任務實施程序設計程序設計任務實施任務實施二、任務實施過程二、任務實施過程（3）操作調(diào)試）操作調(diào)試 1）物理連接，用PROFIBUS電纜 將兩臺PLC組成PPI網(wǎng)絡2）進行通信參數(shù)的設置，如圖5-11所示，并分別對兩臺PLC進行下載。3）輸入如圖5-1

22、2所示的梯形圖，進行程序調(diào)試，檢查是否實現(xiàn)了控制要求。 一個網(wǎng)段 一個網(wǎng)段 一個網(wǎng)段 50米 最多1000米 50米PPI網(wǎng)絡連接示意圖PPI網(wǎng)絡連接要求如下網(wǎng)絡連接要求如下:每個網(wǎng)段至多32個網(wǎng)絡節(jié)點；每個網(wǎng)段最長50米(不用中繼器)，可通過中繼器擴展網(wǎng)絡，最多9 個中繼器；網(wǎng)絡可包含127節(jié)點；網(wǎng)絡可包含32個主站；網(wǎng)絡總長9600米。思考與練習思考與練習1比較RS-232、RS-422和RS-485的區(qū)別。2S7-200 PLC的通信方式有哪幾種，比較它們的不同點。3兩臺S7-200 PLC通信時，PLC運行后，甲機PLC的Q0.0Q0.7每隔1s依次亮，接著乙機PLC的Q0.0Q0.7

23、每隔1S依次亮，然后不斷循環(huán)。試設計出梯形圖并調(diào)試程序，直至實現(xiàn)功能。4三臺S7-200 PLC如何實現(xiàn)PPI通信。任務二 S7-200與S7-300 PLC的通信n知識點：n了解S7-200與S7-300的通信方式。n了解EM277的技術要點。n理解S7-200和S7-300通信映射區(qū)。n技能點：n會構建S7-200與S7-300通信網(wǎng)絡。n會連接S7-200、EM277和S7-300。任務提出任務提出nS7-200與S7-300 PLC之間的通信，可以使眾多獨立的PLC有機的連接在一起，組成工業(yè)自動化系統(tǒng)的“現(xiàn)場總線”網(wǎng)絡（稱為PLC鏈接網(wǎng)）。這一“現(xiàn)場總線”網(wǎng)絡可以通過各種通信電路與上位

24、計算機連接，以組成規(guī)模大、功能強、可靠性高的綜合網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。那么如何實現(xiàn)S7-200系列PLC與S7-300 PLC之間的Profibus DP通信？一、一、S7-200與與S7-300的通信方式的通信方式 1S7-200和S7-300進行MPI通信 MPI是多點通信接口（MultiPoint Interface）的簡稱。MPI物理接口符合Profibus RS485（EN 50170）接口標準。MPI網(wǎng)絡的通信速率為19.2kbit/s12Mbit/s，S7-200只能選擇19.2kbit/s的通信速率，S7-300通常默認設置為187.5kbit/s，只有能夠設置為Profibus接口的

25、MPI網(wǎng)絡才支持12Mbit/s的通信速率。S7-200與S7-300之間采用MPI通信方式時，S7-200 PLC中不需要編寫任何與通信有關的程序，只需要將要交換的數(shù)據(jù)整理到一個連續(xù)的V 存儲區(qū)當中即可，而S7-300中需要在OB1（或是定時中斷組織塊OB35）當中調(diào)用系統(tǒng)功能X_GET（SFC67）和X_PUT(SFC68)，實現(xiàn)S7-300 與S7-200之間的通信。知識點剖析知識點剖析一、一、S7-200與與S7-300的通信方式的通信方式 2S7-200和S7-300進行以太網(wǎng)通信 S7-200通過CP243-1接入工業(yè)以太網(wǎng)有以下幾種方式：S7-200之間的以太網(wǎng)通信，S7-200

26、與S7-300/400之間的以太網(wǎng)通信，S7-200與OPC及WINCC的以太網(wǎng)通信。在S7-200與S7-300/400之間的以太網(wǎng)通信，S7-200即可以做Server（服務器）端，也可以做為Client（客戶端）。3S7-200和S7-300進行Profibus通信S7-200與S7-300通過EM277進行PROFIBUS-DP通信，需要在STEP7中進行S7-300站組態(tài)，在S7-200系統(tǒng)中不需要對通信進行組態(tài)和編程，只需要將要進行通信的數(shù)據(jù)整理存放在V存儲區(qū)，然后與S7-300的組態(tài)EM277從站時的硬件I/O地址相對應就可以了。知識點剖析知識點剖析知識點剖析知識點剖析二、二、E

27、M277模塊介紹模塊介紹nEM277模塊是專門用于PROFIBUS-DP協(xié)議通信的智能擴展模塊。n它的外形如圖5-13所示，EM277機殼上有一個RS-485接口，通過接口可將S7-200系列CPU連接至網(wǎng)絡，它支持PROFIBUS-DP和MPI從站協(xié)議。其上的地址選擇開關可進行地址設置，地址范圍為0-99。從站地址是使用從站地址是使用EM277模塊上的旋轉開關設定的。在變動旋轉開關之后，用戶必須模塊上的旋轉開關設定的。在變動旋轉開關之后，用戶必須重新起動重新起動CPU電源，以便使新的從站地址起作用。電源，以便使新的從站地址起作用。知識點剖析知識點剖析二、二、EM277模塊介紹模塊介紹nEM2

28、77可用DP主站組態(tài)，以接收從主站來的輸出數(shù)據(jù)，并將輸入數(shù)據(jù)返回給主站。輸出和輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)駐留在S7-200 PLC的變量存儲區(qū)（V存儲區(qū)）內(nèi)。當用戶組態(tài)DP主站時，應定義V存儲區(qū)內(nèi)的字節(jié)位置。從這個位置開始為輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，它應作為EM277的參數(shù)賦值信息的一個部分。n輸入和輸出緩沖區(qū)的地址可配置在S7-200 PLC的V存儲區(qū)中任何位置。輸入和輸出緩沖區(qū)器的默認地址為VB0。輸入和輸出緩沖地址是主站寫入S7-200 PLC賦值參數(shù)的一部分。用戶必須組態(tài)主站以識別所有的從站及將需要的參數(shù)和I/O配置寫入每一個從站。任務實施任務實施一、工具、材料準備一、工具、材料準備 控制柜兩臺、計算機兩臺

29、、網(wǎng)絡連接器兩個、PROFIBUS電纜2m和導線若干。二、任務分析二、任務分析 S7-300 PLC通過PROFIBUS-DP來讀寫S7-200 PLC中的數(shù)據(jù)。（S7-300 QB0QB7 S7-200 VB0VB7 S7-200 VB8QB16 S7-300 IB0IB7）三、任務實施過程三、任務實施過程1. 主站組態(tài) （1）新建項目 （2）插入站點 （3）配置CPU任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程1. 主站組態(tài)2. EM277從站組態(tài)（1）安裝EM277模塊的GSD文件 將S7-200 PLC總線通信模塊EM277組態(tài)到網(wǎng)絡中，是通過安裝“GSD”文件實現(xiàn)的。打開硬件組態(tài)

30、如圖5-21所示，單擊“選項”菜單下的“安裝GSD文件”命令。在彈出的對話框中選擇SIEM089D.GSD文件，并單擊“安裝”按鈕。這樣，EM277模塊的GSD文件就安裝成功了。 EM277是以第三方設備的形式出現(xiàn)在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡中，支持PROFIBUS-DP協(xié)議的第三方設備都會有GSD文件，通常以*.GSD或*.GSE文件名出現(xiàn)。組態(tài)時將此文件加入就可以設置第三方設備的通信接口了，EM277的GSD文件為“siem089d.gsd”。任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程1. 主站組態(tài)2. EM277從站組態(tài)（2）添加EM277 在STEP7軟件中打開硬件組態(tài)，然后在右

31、側配置目錄下選擇PROFIBUS-DPAdditional Field DevicesPLCSIMATIC EM277項；彈出PROFIBUS接口屬性參數(shù)對話框，在“地址”文本框中輸入3（要和EM277實際地址設置相同）；根據(jù)需要設置通信的字節(jié)數(shù)，本例中選擇了8字節(jié)入8字節(jié)出的方式，地址分配為IB0IB7、QB0QB7，從站組態(tài)完成，如圖5-22所示。（3）定義EM277在S7-200中的地址 首先右擊EM277圖標對象屬性選擇“參數(shù)賦值”屬性頁查看工作站點參數(shù)，如圖5-23所示。設置I/O Offset in the V-memory（V存儲區(qū)中的IO偏移量）如為0，即用S7-200的VB0

32、VBl5與S7-300的IBOIB7和QB0QB7交換數(shù)據(jù)。任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程1. 主站組態(tài)2. EM277從站組態(tài)3. 程序設計圖5-24 S7-200的程序圖5-25 S7-300的程序 任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程1. 主站組態(tài)2. EM277從站組態(tài)3. 程序設計4. 操作調(diào)試1）物理連接，將S7-300和EM277用PROFIBUS電纜連接在一起，檢查電路正確性，確保無誤。2）進行STEP7網(wǎng)絡組態(tài)。3）編制程序，并分別進行下載，調(diào)試檢查是否實現(xiàn)了控制要求。思考與練習思考與練習1兩臺S7-200與S7-300進行PROFIBUS-DP

33、通信如何實現(xiàn)。2S7-200與S7-300通信方式有哪幾種，比較它們的不同點。3S7-200與S7-300進行PROFIBUS-DP通信時，兩機能互相讀取對方的計數(shù)器值。設計出梯形圖，調(diào)試程序，直至實現(xiàn)功能。任務三 S7-200與變頻器通信n知識點：n掌握PLC與變頻器之間USS協(xié)議的使用方法。n掌握USS協(xié)議中讀/寫程序的編寫。n技能點：n會進行PLC、觸摸屏與變頻器之間的通信連接。n會用USS協(xié)議進行PLC編程、變頻器參數(shù)設置及聯(lián)機調(diào)試。任務提出任務提出 設計一個用S7-200 PLC與MM440變頻器的RS485之間的通信系統(tǒng)，實現(xiàn)如下功能：1）正反轉運行。2）調(diào)速功能、具備讀寫參數(shù)功能

34、。一、一、USS通信硬件接線通信硬件接線S7-200 CPU上的通信口支持的通信協(xié)議有：PPI協(xié)議：協(xié)議：西門子專為S7-200開發(fā)的通信協(xié)議 MPI協(xié)議：協(xié)議：不完全支持，只能作從站 自由口模式：自由口模式：由用戶自定義的通信協(xié)議，用于與其他串行通信設備通信（如串行打印機等）。 S7-200編程軟件Micro/WIN提供了通過自由口模式實現(xiàn)的通信功能： nUSS指令庫：指令庫：用于S7-200與西門子變頻器（MM4系列、SINAMICS G110和老的MM3系列） nModbus RTU指令庫指令庫：用于與支持Modbus RTU主站協(xié)議的設備通信知識點剖析知識點剖析知識點剖析知識點剖析一、

35、一、USS通信硬件接線通信硬件接線1. S7-200 PLC與與MM440之間的之間的硬件連接硬件連接 RS-485電纜可以用于連接S7-200與MM440，在S7-200端使用PROFIBUS連接器，將A端連至MM440驅動的接線端30，將B端連到接線端29。如果驅動在網(wǎng)絡中組態(tài)為端點站，那么終端和偏置電阻必須正確地連接至連接終端上，圖5-26所示為對MM440驅動做的終端和偏置連接。知識點剖析知識點剖析一、一、USS通信硬件接線通信硬件接線2. MM440驅動器參數(shù)設置驅動器參數(shù)設置 在將驅動連至S7-200之前，必須確保驅動具有以下系統(tǒng)參數(shù)：1）對所有參數(shù)的讀/寫訪問：P0003=3（專

36、家模式）。2）USS PZD長度：P2012 Index 0=2；USS PKW長度：P2013 Index 0=127。3）本地/遠程控制模式：P0700 Index0=5（COM鏈接的USS設置）。4）頻率設定值：P1000 Index0=5（COM鏈接的USS設置）。5）設置串行鏈接參考頻率： P2000=1650Hz。知識點剖析知識點剖析一、一、USS通信硬件接線通信硬件接線2. MM440驅動器參數(shù)設置驅動器參數(shù)設置 6）設置USS標準化：P2009 Index0=0（以P2000基準頻率進行規(guī)格化）。 7） 設置RS485串口波特率：P2010 Index0= 412（2400bi

37、t/s、4800 bit/s、9600 bit/s、19200 bit/s等）。 8）輸入從站地址：P2011 Index 0=031。 9）設置串行鏈接超時：P2014 Index 0=065535ms（0=超時禁止）。 10）從RAM向EEPROM傳送數(shù)據(jù)：P0971=1（啟動傳送）將參數(shù)設置的改變存入EEPROM。知識點剖析知識點剖析二、二、USS通信協(xié)議介紹通信協(xié)議介紹 USS （Universal Serial Interface, 通用串行通信接通用串行通信接口）是西門子專為驅動裝置開發(fā)的通信協(xié)議?？冢┦俏鏖T子專為驅動裝置開發(fā)的通信協(xié)議。 USS 協(xié)議的基本特點如下：1）支持多點通

38、信（因而可以應用在 RS485等網(wǎng)絡上）。 2）采用單主站的“主從”訪問機制。3）一個網(wǎng)絡上最多可以有32個節(jié)點（最多31個從站） 4）簡單可靠的報文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效。5）容易實現(xiàn)，成本較低。知識點剖析知識點剖析二、二、USS通信協(xié)議介紹通信協(xié)議介紹 USS的工作機制的工作機制是：通信總是由主站發(fā)起，USS主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否、以及如何響應。從站永遠不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時應答：1）接收到的主站報文沒有錯誤。2）并且本從站在接收到主站報文中被尋址。 上述條件不滿足，或者主站發(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應。 對于主站來說，從站必須在接

39、收到主站報文之后的一定時間內(nèi)發(fā)回響應。否則主站將視為出錯。知識點剖析知識點剖析三、三、USS字符幀格式字符幀格式 USS的字符傳輸格式符合 UART規(guī)范，即使用串行異步傳輸方式。USS在串行數(shù)據(jù)總線上的字符傳輸幀為11位長度，包括：u連續(xù)的字符幀組成 USS報文。 u在一條報文中，字符幀之間的間隔延時要小于兩個字符幀的傳輸時間（當然這個時間取決于傳輸速率）。起始位數(shù)據(jù)位校驗位停止位10LSB1234567偶11知識點剖析知識點剖析四、四、USS報文幀格式報文幀格式 報文由一連串的字符組成，協(xié)議中定義了它們的特定功能： 以上每小格代表一個字符（字節(jié)）。其中：uSTX：起始字符，總是02 h。uL

40、GE：報文長度。uADR：從站地址及報文類型。uBCC：BCC校驗符。u在 ADR和BCC之間的數(shù)據(jù)字節(jié)，稱為USS的凈數(shù)據(jù)。主站和從站交換的數(shù)據(jù)都包括在每條報文的凈數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)。STXLGEADR凈數(shù)據(jù)區(qū)BCC1.2 3.n知識點剖析知識點剖析四、四、USS報文幀格式報文幀格式 凈數(shù)據(jù)區(qū)由 PKW區(qū)和 PZD區(qū)組成： 以上每小格代表一個字（兩個字節(jié)）。 PKW：此區(qū)域用于讀寫參數(shù)值、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本，并可修改和報告參數(shù)的改變，其中： PKE：參數(shù) ID。包括代表主站指令和從站響應的信息，以及參數(shù)號等。IND：參數(shù)索引，主要用于與 PKE 配合定位參數(shù)。PWEm：參數(shù)值數(shù)據(jù)。PKW區(qū)PZD

41、區(qū)PKEINDPWE1PWE2PWEmPZD1PZD2PZDn知識點剖析知識點剖析四、四、USS報文幀格式報文幀格式 凈數(shù)據(jù)區(qū)由 PKW區(qū)和 PZD區(qū)組成： PZD：此區(qū)域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數(shù)據(jù)。控制參數(shù)按設定好的固定格式在主、從站之間對應往返，如： PZD1：主站發(fā)給從站的控制字/從站返回主站的狀態(tài)字。PZD2：主站發(fā)給從站的給定/從站返回主站的實際反饋。PZDn： 根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅動裝置的不同，根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅動裝置的不同，PKW和和 PZD區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是固定的，它們可以靈活改變以適應具體的需要。固定的，它們可以靈活改變以適應具體的需要。P

42、KW區(qū)PZD區(qū)PKEINDPWE1PWE2PWEmPZD1PZD2PZDn知識點剖析知識點剖析五、五、USS通信協(xié)議庫相關指令通信協(xié)議庫相關指令 1. USS_INIT指令 2. USS_CTRL指令 3. USS_RPM指令 4. USS_WPM指令 1USS_INIT 指令指令nUSS_INIT指令被用于啟用和初始化或禁止MicroMaster驅動器通信。在使用任何其他USS協(xié)議指令之前，必須執(zhí)行USS_INIT指令，且無錯。圖5-27所示為USS_INIT指令的應用示例。Mode：選擇不同的通信協(xié)議，輸入值為1指定Port 0為USS協(xié)議并使能該協(xié)議，輸入值為0指定Port 0為PPI，

43、并且禁止USS協(xié)議。BAUD（波特率）：將波特率設為1200 bit/s、2400 bit/s、4800 bit/s、9600 bit/s、19200 bit/s、38400 bit/s、57600 bit/s或115200bit/s。ACTIVE（激活）：激活驅動器。圖5-28所示為Active參數(shù)的格式。知識點剖析知識點剖析1USS_INIT 指令指令nUSS_INIT指令被用于啟用和初始化或禁止MicroMaster驅動器通信。在使用任何其他USS協(xié)議指令之前，必須執(zhí)行USS_INIT指令，且無錯。圖5-27所示為USS_INIT指令的應用示例。Mode：選擇不同的通信協(xié)議，輸入值為1指

44、定Port 0為USS協(xié)議并使能該協(xié)議，輸入值為0指定Port 0為PPI，并且禁止USS協(xié)議。BAUD（波特率）：將波特率設為1200 bit/s、2400 bit/s、4800 bit/s、9600 bit/s、19200 bit/s、38400 bit/s、57600 bit/s或115200bit/s。知識點剖析知識點剖析1USS_INIT 指令指令ACTIVE（激活）：激活驅動器。圖5-28所示為Active參數(shù)的格式。DONE（完成）：當USS_INIT指令完成時，輸出1。Error（錯誤）：輸出字節(jié)中包含該指令的執(zhí)行結果。知識點剖析知識點剖析2USS_CTRL 指令指令nUSS_

45、CTRL指令被用于控制ACTIVE（激活）MicroMaster驅動器。nUSS_CTRL指令將選擇的命令放到通信緩沖區(qū)內(nèi)；如果已經(jīng)在USS_INIT指令的激活參數(shù)中選擇了驅動，則此命令將被發(fā)送到該驅動（驅動參數(shù)）中。對于每一個驅動只能使用一個USS_CTRL指令。圖5-29所示為USS_CTRL指令的應用示例。知識點剖析知識點剖析2USS_CTRL 指令指令nEN位：必須打開，才能啟用USS_CTRL指令。該指令應當始終啟用。nRUN（運行）：（RUN/STOP）表示驅動是否接通（1）或斷開（0）。當RUN位接通時，MicroMaster驅動接收命令，以指定的速度和方向運行。為使驅動運行，必

46、須滿足以下條件：DRIVE（驅動器）在USS_INIT中必須被選為ACTIVE（激活）。OFF2和OFF3必須被設為0。FAULT（故障）和INHIBIT（禁止）必須為0。nF_ACK（故障應答）位：用于應答驅動的故障。當它從0變1時，驅動清除該故障（Fault）。nDIR（方向）位：指示驅動應向哪個方向運動。知識點剖析知識點剖析2USS_CTRL 指令指令nDrive（驅動地址）： MicroMaster驅動的地址。有效地址為031。nType（驅動類型）：選擇驅動的類型。對于4系列的MicroMaster驅動，類型為1。nSpeed_SP（速度設定值）：驅動的速度，是滿速度的百分比。負值使

47、驅動反向旋轉。范圍是-200.0%200.0%。nResp_R（響應收到）位：應答來自驅動的響應，輪詢所有激活的驅動以獲得最新的驅動的狀態(tài)信息。nError：錯誤字節(jié)，包含最近一次向驅動發(fā)出的通信請求的執(zhí)行結果。nStatus：驅動返回的狀態(tài)字的原始值。知識點剖析知識點剖析2USS_CTRL 指令指令nSpeed：驅動速度，是滿速度的百分比，范圍是-200.0%200.0%。nRun_EN（RUN使能）：指示驅動是運行（1）還是停止（0）。nD_Dir：指示驅動轉動的方向，正轉（1）反轉（0）。nInhibit：指示驅動上禁止位的狀態(tài)（0未禁止，1禁止）。要清除禁止位，F(xiàn)ault（故障）位必須

48、為零，而且RUN、OFF2和OFF3輸入必須斷開。nFault：指示故障位的狀態(tài)（0無故障，1有故障）。驅動顯示故障代碼。要清除Fault，必須排除故障并接通F_ACK位。知識點剖析知識點剖析3USS_RPM指令指令n用于USS協(xié)議的讀指令有三個：1）USS_RPM_W指令讀取一個無符號字類型的參數(shù)。2）USS_RPM_D指令讀取一個無符號雙字類型的參數(shù)。3）USS_RPM_R指令讀取一個浮點數(shù)類型的參數(shù)。n同時只能有一個讀（同時只能有一個讀（USS_RPM_x）或寫（）或寫（USS_WPM_x）指）指令激活。令激活。知識點剖析知識點剖析3USS_RPM指令指令EN位：位：要傳送一個請求， 必

49、須接通并且保持為1 直至Done位置1。XMT_REQ： 使用脈沖邊沿檢測，每當EN輸入有一個正的改變時，只發(fā)送一個請求。 Drive：向其發(fā)送USS_RPM_x命令的MicroMaster驅動的地址。Param：參數(shù)號碼。Index：要讀的參數(shù)的索引值。Value：返回的參數(shù)數(shù)值。DB_Ptr：一個16字節(jié)緩存區(qū)的地址，用于存儲執(zhí)行結果。Done：當USS_RPM_x指令結束時，Done輸出接通。Error：輸出字節(jié)包含該指令的執(zhí)行結果。只有只有Done位輸出接通時位輸出接通時Error和和Value輸出才有效。輸出才有效。知識點剖析知識點剖析4USS_WPM指令指令n用于USS協(xié)議的寫指令

50、有三個：1）USS_WPM_W指令寫一個無符號字類型的參數(shù)。2）USS_WPM_D指令寫一個無符號雙字類型的參數(shù)。3）USS_WPM_R指令寫一個浮點數(shù)類型的參數(shù)。知識點剖析知識點剖析任務實施任務實施一、工具、材料準備一、工具、材料準備 控制柜一臺，計算機一臺，直線工作臺一臺和導線若干。二、任務分析二、任務分析 根據(jù)任務要求，PLC與變頻器的聯(lián)機控制系統(tǒng)框圖如圖5-32所示。 在PLC上連接開關（起動、停止、正反轉、復位）、強制寫入相關控制參數(shù)值（設定頻率、減速時間）通過PLC的USS協(xié)議及RS485通信控制變頻器的運行（正反轉、復位及運行頻率）；同時，能夠通過狀態(tài)監(jiān)控方式顯示變頻器的運行狀態(tài)

51、、電動機電流、實際頻率、故障原因等。任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程1通信連接 S7-200的Port 0接帶編程接口的網(wǎng)絡終端，網(wǎng)絡終端連接MM440變頻器，編程接口連接計算機，接通終端和偏置（開關位置=ON）。2PLC編程1）按下起動M0.0，電動機運行，按下停止M0.1，電動機停止。2）電動機運行方向由“正反轉”開關選擇。3）用USS_CTRL指令控制變頻器的運行狀態(tài)及頻率，并顯示相應運行狀態(tài)及頻率。4）用USS_ RPM_x指令讀電動機電流及故障代碼，用USS_WPM_x指令寫減速時間。5）用SM0.7（指示CPU工作方式開關的位置，0為TERM位置，1為RUN位置）。

52、當開關在RUN位置時，用該位可使自由端口通信方式有效；當切換至TERM位置時，同編程設備的正常通信有效。任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程3. 錄入、編譯并下載程序 S7-200的Port 0接型號為6ES7972-0BB12-0XA0的帶編程接口的網(wǎng)絡終端，網(wǎng)絡終端連接MM440變頻器，接通終端和偏置（開關位置=ON）；Port1連接計算機。錄入、編譯并下載程序。4設置變頻器參數(shù)1）恢復變頻器工廠默認值。2）設置快速調(diào)試參數(shù)。除表5-6所示設置以外，其他參數(shù)按快速調(diào)試參數(shù)表設置。參數(shù)號出廠值設置值 說 明P070025命令源選擇由COM鏈接的USS設置P100025頻率設定選擇

53、USS設置任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程3）設置USS控制參數(shù)。按表5-7所示設置USS控制參數(shù)。參數(shù)號出廠值設置值說 明P000313設用戶訪問級為專家級P200900 USS以P2000基準頻率進行規(guī)格化P200050.0050.00基準頻率（Hz）P201067 RS485串口波特率為19200 bit/sP201100 從站地址為0P103210禁止反轉的MOP設定值選擇允許反向P097101從RAM向EEPROM傳送數(shù)據(jù)任務實施任務實施三、任務實施過程三、任務實施過程4程序調(diào)試1）運行PLC程序并在線監(jiān)控。2）使用強制功能調(diào)試。 強制起動按鈕M0.0先為1后為0，M

54、2.0通，變頻器按最小頻率5HZ運行；強制VD500=25.0，觀察VD510=50.0，則變頻器按25HZ頻率運行，電動機正轉，觀察實際頻率VD610、VD600的值。 強制“正反轉”開關M0.2為1，M1.2通，電動機反轉，觀察實際頻率VD610、VD600的值。 觀察時序M5.0M5.2、電動機電流VD24與VD20、故障代碼VW34與VW30。 強制減速時間VD40=5.0，強制停止按鈕M0.1先為1后為0，M2.0斷，變頻器停止運行，觀察減速時間；強制減速時間VD40=20.0，重新起動后再停止，觀察減速時間。5調(diào)試結束思考與練習思考與練習 設計一套用PLC與變頻器構成的恒壓供水閉環(huán)

55、控制系統(tǒng)。提供材料：PLC采用CPU 224 XP；變頻器采用0.75kW的MM440；壓力變送器的量程為05kPa，輸出信號為DC010V；高、低液位傳感器（用作液位上下限報警）采用光電式液位開關；水泵電動機功率為0.37kW。任務四 S7-200 PLC的自由口通信n知識點：n了解S7-200自由口通信的配置。n理解接收指令的啟動和結束條件。n掌握發(fā)送和接收指令的使用。n技能點：n會使用接收和發(fā)送指令。n會簡單使用自由口通信。任務提出任務提出 自由口通信的核心指令是發(fā)送和接收指令。與網(wǎng)絡通信指令類似，用戶程序不能直接控制通信芯片而必須通過操作系統(tǒng)。用戶程序使用通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊存儲器與操作系統(tǒng)交換相關的信息。當PLC處于STOP模式時，停止自由口通信，通信口強制轉換成其他協(xié)議模式（如PPI協(xié)議），從而保證了編程軟件對PLC的編程和控制功能。只有PLC處于RUN模式時，才能使用自由端口模式。通過向控制字SMB30（Port0口）或SMB130（Port1口）的