信息和通信第六章PLC網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)

信息和通信第六章PLC網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)數(shù)據(jù)的傳送方向

分為單工、半雙工和全雙工。如圖6－1所示：ABABAB(a)單工(b)半雙工(c)全雙工圖6－1通信方向傳送介質(zhì)

用得較多的是：同軸電纜、雙絞線和光纜。性能傳送介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纜傳送速度9.6KB/S~2KB/S1~450MB/S10~500MB/S連接方法點(diǎn)到點(diǎn)多點(diǎn)1.5km不用中繼器點(diǎn)到點(diǎn)多點(diǎn)10km不用中繼器（寬帶）1～3km不用中繼（基帶）點(diǎn)到點(diǎn)50km不用中繼器傳送信號(hào)數(shù)字、調(diào)制信號(hào)純模擬信號(hào)調(diào)制信號(hào)、數(shù)字、聲音、圖像調(diào)制信號(hào)、數(shù)字、聲音、圖像支持網(wǎng)絡(luò)星型、環(huán)形、小型交換機(jī)總線型、環(huán)形總線型、環(huán)形抗干擾好很好極好表6－1傳送介質(zhì)性能比較串行通信接口RS—232接口

1969年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA公布的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，既是一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，又是一種電氣標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了終端和通信設(shè)備之間信息交換的方式和功能。 它采用按位串行的方式，單端發(fā)送，單端接收，數(shù)據(jù)傳輸速率低，抗干擾能力差，傳送波特率為300，600，1200，4800，9600和19200，傳送距離為15M。RS－485接口采用差動(dòng)接收和差動(dòng)發(fā)送的半雙工方式傳送數(shù)據(jù)，有較高的通信速率（波特率可達(dá)10MB以上）和較強(qiáng)的抗干擾能力。輸出阻抗低，并且無接地回路。適合遠(yuǎn)距離傳輸，是應(yīng)用較多的一種接口。RS—422接口 采用差動(dòng)接收和差動(dòng)發(fā)送的全雙工方式傳送數(shù)據(jù)。有兩對(duì)差分信號(hào)線。

6.1.2網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述多臺(tái)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)線相連，可實(shí)現(xiàn)多設(shè)備之間的通信，,形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖6-2所示.主設(shè)備從設(shè)備1從設(shè)備2從設(shè)備3從設(shè)備3…..圖6-2

多臺(tái)設(shè)備通信多級(jí)網(wǎng)絡(luò)

ISO對(duì)企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)確立了采用金字塔的系統(tǒng)模型，如圖6－3所示，上層負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理，低層負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制，中間層負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控與優(yōu)化。過程控制及監(jiān)控設(shè)備控制參數(shù)檢測(cè)與執(zhí)行器控制1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)5級(jí)6級(jí)企業(yè)長(zhǎng)期生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策規(guī)劃企業(yè)短期生產(chǎn)計(jì)劃及業(yè)務(wù)管理車間在線作業(yè)管理管理控制圖6－3IS0企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)模型實(shí)際應(yīng)用中一般采用3～4級(jí)子網(wǎng)構(gòu)成復(fù)合型結(jié)構(gòu)，不一定是這6級(jí)，不同層應(yīng)采用相應(yīng)的通信協(xié)議。通信協(xié)議 通信雙方交換信息所建立的一些規(guī)定和過程，稱為通信協(xié)議。通用協(xié)議：如MAP協(xié)議(GM支持的制造自動(dòng)化協(xié)議)和Ethernet協(xié) 議。高層子網(wǎng)中常用。公司的專用協(xié)議：一般只有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層，而 省略通信協(xié)議的其它層，信息傳遞速率快。低層子網(wǎng)和 中間層子網(wǎng)一般采用該協(xié)議。ISO于1978年提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)模型，所用的通信協(xié)議為7層，圖6－4所示。

圖6－4開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI模型應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳遞層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳遞層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層最低層為物理層，如RS232C、RS485等，實(shí)際通信就是通過物理層在互聯(lián)媒體上進(jìn)行的，互聯(lián)媒體如雙絞線、同軸電纜等，上面的任何層都以物理層為基礎(chǔ)，對(duì)等層之間實(shí)現(xiàn)開放互聯(lián)。.6.2S7－200的通信與網(wǎng)絡(luò)6.2.1.字符數(shù)據(jù)格式S7-200采用異步通信方式，傳字符數(shù)據(jù)格式有兩種：

10位數(shù)據(jù)格式：1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)位，1個(gè)停止位。 傳輸速率一般為9600bit/s。 11位數(shù)據(jù)格式：1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)偶校驗(yàn)位，1個(gè)停止位。

傳輸速率一般為9600bit/s或者19200bit/s。通信字符的數(shù)據(jù)格式6.2.2通信協(xié)議CPU22X系列PLC本機(jī)上有一個(gè)或兩個(gè)RS485接口（由CPU型號(hào)而定），支持多種通信協(xié)議。1PPI（Point-to-PointInterface)協(xié)議用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口，它是一個(gè)主從協(xié)議。主站向從站發(fā)送申請(qǐng)和請(qǐng)求時(shí)，從站才對(duì)其響應(yīng)，從站不進(jìn)行信息初始化。 網(wǎng)絡(luò)中所有的S7－200都默認(rèn)為PPI從站。而SIMATIC編程器或TD200文本顯示器等一般為PPI主站。 S7－200可在用戶程序中允許其為PPI主站模式，則在RUN方式下可作為主站。此時(shí)可利用相關(guān)的通信指令（如NETR、NETW）來讀寫其它主機(jī)，也可作為從站來響應(yīng)其它主站的申請(qǐng)或請(qǐng)求。網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個(gè)主站。

波特率為9.6KB/S、19.2KB/S和187.5KB/S，其PPI通信網(wǎng)絡(luò)如圖6－5所示。圖6－5PPI通信網(wǎng)絡(luò)2MPI（Multi-PointInterface)協(xié)議適用于多點(diǎn)接口，可以是主／主協(xié)議或主／從協(xié)議，協(xié)議操作有賴于設(shè)備類型。網(wǎng)絡(luò)中的S7－300PLC都默認(rèn)為主站，S7－200默認(rèn)為從站。由于S7－200的連接是非公用的，需要占用CPU中的資源，連接數(shù)量是有限的。每個(gè)S7－200只支持4個(gè)連接，每個(gè)EM277PROFIBUS－DP模塊支持6個(gè)連接，但都保留有2個(gè)連接，一個(gè)給SIMATIC編程器或計(jì)算機(jī)，一個(gè)給操作面板，這些保留的連接不能由其它類型的主站使用。圖6－6為MPI通信協(xié)議網(wǎng)路。S7－300和S7－400可通過XGET和XPUT指令讀寫S7－200。圖6－6MPI通信方式3Profibus協(xié)議CPU22X系列PLC可通過EM277Profibus-DP擴(kuò)展模塊支持DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。該協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通信。 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通常有一個(gè)主站和幾個(gè)I/O從站。如圖6－7所示。主站初始化網(wǎng)路并核對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的從站設(shè)備和配置是否匹配。主站連續(xù)地把輸出數(shù)據(jù)寫到從站并從它們讀取輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)DP主站成功地組態(tài)一個(gè)從站時(shí)，它就擁有該從站。如果網(wǎng)絡(luò)中有第二個(gè)從站，它只能很有限地訪問第一個(gè)主站的從站。 該協(xié)議允許在一個(gè)網(wǎng)段上最多連接32臺(tái)設(shè)備。根據(jù)波特率的不同，網(wǎng)絡(luò)段的長(zhǎng)度可達(dá)到1200M，如采用中繼器，網(wǎng)絡(luò)上可連接更多的設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度可延長(zhǎng)到9600M。圖6－7PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)4用戶定義協(xié)議（自由通信協(xié)議） 自由口協(xié)議是指通過用戶程序控制CPU主機(jī)的通信端口的操作模式來進(jìn)行通信。 主機(jī)處于RUN方式下，用戶可通過發(fā)送／接收中斷、發(fā) 送／接收指令編寫的程序來控制串行口的通信。主機(jī)處于STOP方式時(shí)，自由口通信被終止，通信自動(dòng)切換到正常的PPI協(xié)議操作。 通信協(xié)議的方式是由SMB30（通信口0）或SMB130（通信口1）設(shè)置的。其波特率最高為38.4KB/S.(5)USS協(xié)議 USS協(xié)議是傳動(dòng)產(chǎn)品（變頻器等）通信的一種協(xié)議，S7－200提供了USS協(xié)議指令，用戶使用該指令可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制。 USS協(xié)議為主從總線結(jié)構(gòu)。自由口模式6.2.3網(wǎng)絡(luò)部件通信口S7－200主機(jī)帶有一個(gè)或者兩個(gè)串行通信口，其通信口符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN50170中的PROFIBUS）的RS485兼容9針D型連接器。表6－2S7－200通信口引腳分配圖6－8帶編程器接口的網(wǎng)絡(luò)連接器開關(guān)在ON/OFF位置時(shí)終端連接器的接線網(wǎng)絡(luò)連接器標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接器：僅提供連到CPU的接口。帶編程接口的連接器：可在不影響原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，再連接一個(gè)編程器或操作面板到網(wǎng)絡(luò)中。中繼器 在網(wǎng)絡(luò)中使用中繼器可延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)通信距離，增加接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，并且能隔離不同的網(wǎng)絡(luò)段，如圖6－9所示。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，最多可使用9個(gè)中繼器，每個(gè)中繼器最多可增加32個(gè)設(shè)備，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)總長(zhǎng)度不能超過9600M。圖6－8帶有中繼器的網(wǎng)絡(luò)6.2.4S7-200系列PLC組建的幾種典型網(wǎng)絡(luò)1.單主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)圖6－9單主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)2.多主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)圖6－10多主站單從站PPI網(wǎng)絡(luò)3.復(fù)雜PPI網(wǎng)路圖6－11復(fù)雜PPI網(wǎng)絡(luò)4.復(fù)雜的PROFIBUS—DP網(wǎng)絡(luò)圖6－12PROFIBUS－DP網(wǎng)絡(luò)5.工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖6－13工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制寄存器：SMB30控制端口0的通信方式，SMB130控制端口1的通信方式。PPdbbbmm協(xié)議選擇自由口波特率每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位0：8位／字符1：7位／字符校驗(yàn)選擇00：不校驗(yàn)01：偶校驗(yàn)10：不校驗(yàn)11：奇校驗(yàn)00：點(diǎn)到點(diǎn)接口協(xié)議PPI／從站模式01：自由口協(xié)議10：PPI／主站模式11：保留自由口波特率00038400bit/s00119200bit/s0109600bit/s0114800bit/s1002400bit/s1011200bit/s110600bit/s111300bit/sbbb6.3S7－200PLC的通信指令網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）指令NETRENTBLPORTENONETRTBL，PORTTBL：接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址 操作數(shù)為字節(jié)PORT：操作端口號(hào)（0～1） CPU226可為0或者1 其余為0工作機(jī)理使能輸入有效時(shí)，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)并存在接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)注意事項(xiàng)a)NETR指令一次最多可從遠(yuǎn)程站點(diǎn)上讀取16個(gè)字節(jié)的信息。b)在任何同一時(shí)間內(nèi)，只能最多有8條NETR或NETW指令。6.3.1網(wǎng)絡(luò)讀／網(wǎng)絡(luò)寫指令2.網(wǎng)絡(luò)寫（NETW）指令NETWENTBLPORTENONETWTBL，PORTTBL：發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址 操作數(shù)為字節(jié)PORT：發(fā)送站的操作端口號(hào)（0～1） CPU226可為0或者1 其余為0工作機(jī)理使能輸入有效時(shí)，指令初始化通信操作，通過通信端口PORT從數(shù)據(jù)表TBL中的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程從設(shè)備注意事項(xiàng)a)NETW指令一次最多可向遠(yuǎn)程站點(diǎn)上寫16個(gè)字節(jié)的信息。b)在任何同一時(shí)間內(nèi)，只能最多有8條NETR或NETW指令、4條NETR和4條NETW指令、或者2條NETR指令和6條NETW指令。3：傳送數(shù)據(jù)表TBL的格式字節(jié)0狀態(tài)字節(jié)反映網(wǎng)絡(luò)指令的執(zhí)行結(jié)果狀態(tài)及錯(cuò)誤碼字節(jié)1遠(yuǎn)程站地址被訪問的PLC站地址字節(jié)2

字節(jié)5遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)指針被訪問數(shù)據(jù)的間接指針，指針可指向I、Q、M和V數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)6被訪問站的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度字節(jié)7字節(jié)22數(shù)據(jù)字節(jié)0～數(shù)據(jù)字節(jié)15對(duì)NETR指令，執(zhí)行后，從遠(yuǎn)程站讀的數(shù)據(jù)放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)對(duì)NETW指令，執(zhí)行前，要發(fā)送到遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)要放到這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)～～狀態(tài)字節(jié)格式DAE0E1E2E3E4錯(cuò)誤碼錯(cuò)誤標(biāo)志位0：無錯(cuò)誤1：有錯(cuò)誤有效位，操作已被排隊(duì)0：無效1：有效操作完成位0：未完成1：已經(jīng)完成如果執(zhí)行讀寫指令后E位為1，則由這4位返回一個(gè)錯(cuò)誤碼錯(cuò)誤碼含義如表6－3所示。E1E2E3E4錯(cuò)誤碼說明00000無錯(cuò)誤00011超時(shí)錯(cuò)誤：遠(yuǎn)程站點(diǎn)無響應(yīng)00102接收錯(cuò)誤：奇偶校驗(yàn)錯(cuò)，幀或校驗(yàn)和出錯(cuò)00113離線錯(cuò)誤：相同的站地址或無效的硬件引起沖突01004對(duì)列溢出錯(cuò)誤：超過8條NETR和NETW指令被激活01015違反通信協(xié)議：沒有在SMB30中允許PPI協(xié)議而執(zhí)行NETR／NETW指令01106非法參數(shù)：NETR／NETW指令中包含非法或無效值01117沒有資源：遠(yuǎn)程站點(diǎn)忙（正在上載或下載操作）10008第