西門子s7200學(xué)習(xí)必備

1、2020/7/11,機械工業(yè)出版社,Page 1,2020/7/11,機械工業(yè)出版社,Page 1,第5章 S7-200系列PLC的通信與網(wǎng)絡(luò),【學(xué)習(xí)目標】 PLC數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 S7-200的通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信 MODBUS通信 MODEM通信 USS通信 西門子MPI協(xié)議 Profibus-DP通信 工業(yè)以太網(wǎng),2020/7/11,機械工業(yè)出版社,Page 2,2020/7/11,機械工業(yè)出版社,Page 2,根據(jù)傳輸線的數(shù)量，數(shù)據(jù)通信分為并行數(shù)據(jù)通信和串行數(shù)據(jù)通信兩種。,5.1 PLC數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識,5.1.1 數(shù)據(jù)通信的傳輸方式,圖5-1 并行數(shù)據(jù)通信,并行

2、數(shù)據(jù)通信 串行數(shù)據(jù)通信 串行數(shù)據(jù)通信可分為單工（Simplex）通信、半雙工（Half Duplex）通信和全雙工（Full Duplex）通信三種傳送方式 串行數(shù)據(jù)通信按其傳輸?shù)男畔⒏袷娇煞譃楫惒酵ㄐ欧绞胶屯酵ㄐ欧绞絻煞N。,通信介質(zhì)是在通信系統(tǒng)中位于發(fā)送端與接收端之間的物理通路。通信介質(zhì)一般可分為：導(dǎo)向性介質(zhì)、非導(dǎo)向性介質(zhì)。,5.1.2 通信介質(zhì),導(dǎo)向性介質(zhì)這種介質(zhì)將引導(dǎo)信號的傳播方向，如：雙絞線、同軸電纜和光纖等；非導(dǎo)向性介質(zhì)一般通過空氣傳播信號，它不為信號引導(dǎo)傳播方向，如短波、微波和紅外線通信等。 雙絞線 同軸電纜 光纖,5.1.3 串行通信接口標準 串行通信接口標準包括RS-232，

3、RS-422/RS-485，其中，RS-422/RS-485是是在RS-232標準的基礎(chǔ)上改進形成的,1、RS-232C 機械特性 RS-232C的標準接插件是25芯插頭，通常插頭在數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）端，插座在數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）端 電氣特性和過程特性 在RS-232C中，任何一條信號線的電壓均為負邏輯關(guān)系。即邏輯“1”代表5V15V；邏輯“0”代表5V15V 信號線和信號地線之間的分布電容不超過2500pF 數(shù)據(jù)通信的速率為020 000bps，數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間電纜的最大長度為15m。,2、RS-485 采用半雙工的通信方式。 通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器之間的正電平在2V6V

4、之間，表示邏輯“1”，負電平在2V6V，表示邏輯“0”。 5.1.4PLC的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 現(xiàn)今的PLC具備多種數(shù)據(jù)通信接口和較為完善的數(shù)據(jù)通信能力，可以與其他PLC或者其他設(shè)備構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)復(fù)雜的控制要求。PLC的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常有3種：下位連接系統(tǒng)，同位連接系統(tǒng)和上位連接系統(tǒng)。,5.2 S7-200的通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò),S7-200與上位機或其他PLC通信時，采用異步通信方式，通訊端口為與RS-485兼容的9針微型D型連接器，可以采用3個標準化協(xié)議和1個自由口協(xié)議。 S7-200的通信概述 通信連接方式 通信協(xié)議,5.3 S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用,5.3.1 S7-200的通信指令,S7

5、-200的通信指令包括兩類：網(wǎng)絡(luò)通信指令和自由口通信指令,S7-200進行網(wǎng)絡(luò)通信操作時，應(yīng)先確定主從站，然后制定雙方通信協(xié)議，最后編制用戶程序。當采用PPI協(xié)議時只需編寫主站程序即可。,5.3.2 PPI通信,在S7-200的特殊繼電器SM中，SMB30（SMB130）用于設(shè)定通信端口0（通信端口1）的通信方式。SMB30（SMB120）的低2位決定通信端口0（通信端口1）的通信協(xié)議：PPI從站，自由口、PPI主站。只要將SMB30（SMB130）的低2位設(shè)置為2#10，就允許PLC為PPI主站模式，可以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)讀寫指令。,PPI是一種主/從協(xié)議通信，主/從站在一個令牌環(huán)網(wǎng)中。在CPU內(nèi)用戶

6、程序調(diào)用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）、寫（NETW）指令即可，也就是說網(wǎng)絡(luò)讀寫指令是運行在PPI協(xié)議上的。因此PPI網(wǎng)絡(luò)只在主站側(cè)編寫程序即可，從站的讀寫網(wǎng)絡(luò)指令沒有意義。網(wǎng)絡(luò)讀寫指令可以向遠程站發(fā)送或接收16個字節(jié)的信息，在CPU內(nèi)同一時間最多有8條指令被激活，例如可以同時激活6條網(wǎng)絡(luò)讀指令和2條網(wǎng)絡(luò)寫指令。網(wǎng)絡(luò)讀、寫指令是通過TBL參數(shù)來指定報文的。,2020/7/11,機械工業(yè)出版社,Page 11,2020/7/11,機械工業(yè)出版社,Page 11,S7-200可以通過選擇自由口通信模式控制串口通信。最簡單的情況為只用XMT指令向打印機或者變頻器等第三方設(shè)備發(fā)送信息。通信協(xié)議為自由端口模式時，P

7、ORT 0或PORT 1完全受梯形圖程序的控制，用戶可以通過XMT指令、RCV指令、發(fā)送中斷、接收中斷來控制通信口的操作。,5.3.3自由口通信,自由口通信的數(shù)據(jù)發(fā)送 自由口通信的數(shù)據(jù)接收 自由口通信中的特殊繼電器,Modbus 地址通常是包含數(shù)據(jù)類型和偏移量的5個或6個字符值。第一個或前兩個字符決定數(shù)據(jù)類型，最后的四個字符是符合數(shù)據(jù)類型的一個適當?shù)闹?。?（1）Modbus 主站尋址 （2）Modbus 從站尋址,5.4 MODBUS通信及應(yīng)用,5.4.1Modbus報文格式,5.4.2 Modbus通訊協(xié)議指令,1、Modbus 主站協(xié)議指令 西門子Modbus主站協(xié)議庫包括兩條主站協(xié)議指

8、令：MBUS_CTRL指令和MBUS_MSG 指令。 MBUS_CTRL 指令用于初始化主站通信，MBUS_MSG 指令(或用于端口1的MBUS_MSG_P1)用于啟動對Modbus從站的請求并處理應(yīng)答。,2、Modbus 從站協(xié)議指令 西門子 Modbus 從站協(xié)議庫包括兩條從站指令：MBUS_INIT 指令和MBUS_SLAVE 指令。,5.5 MODEM通信及應(yīng)用,1、配置主叫貓和被叫貓 啟動STEP7 Micro/Win軟件，選擇項目樹中的“向?qū)M241調(diào)制解調(diào)器” 進入EM241配置向?qū)А?2、MODx_XFR 指令,5.6 USS通信及應(yīng)用,S7-200 與西門子 MicroMa

9、ster 系列變頻器（如MM440、MM420、MM430 以及 MM3 系列、新的變頻器 SINAMICS G110 ）之間使用 USS 通信協(xié)議進行通信。通過STEP7-Micro/WIN32 V3.2 以上版本指令庫中的 USS 庫指令，可簡單方便地實現(xiàn)通信，控制實際驅(qū)動器和讀取寫入驅(qū)動器參數(shù)。 1、USS通信概述 USS 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(yīng)。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(yīng)答： 接收到的主站報文沒有錯誤。,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

10、響應(yīng)。 對于主站來說，從站必須在接收到主站報文之后的一定時間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯。 2、USS通信的應(yīng)用實例 使用 USS 協(xié)議實現(xiàn) S7-200 與 MM440 變頻器之間的通訊，通過USS指令實現(xiàn) PLC 對變頻器的控制以及讀/寫參數(shù)。,MPI是多點接口(Multi Point Interface)的簡稱，是西門子公司開發(fā)的用于PLC之間通信的保密的協(xié)議。MPI通信協(xié)議沒有公開，不能支持一般的現(xiàn)場設(shè)備，不是標準的現(xiàn)場總線協(xié)議。 西門子PLC與PLC之間的MPI通信一般有三種通信方式： 全局數(shù)據(jù)包通信方式 組態(tài)連接通信方式 無組態(tài)連接通信方式,5.7 西門子MPI協(xié)議及應(yīng)用,1.

11、PROFIBUS-DP結(jié)構(gòu) 。 2.站點類型 根據(jù)不同的任務(wù)定義分為三種設(shè)備類型，分別為1類DP主站、2類DP主站和DP 從站。 3.系統(tǒng)配置 4.PROFIBUS的通信方式PROFIBUS支持主從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種模式。主站與主站之間采用的是令牌的傳輸方式，主站在獲得令牌后通過輪詢的方式與從站通信。,5.8 Profibus-DP通信及應(yīng)用,5.8.1 PROFIBUS通信概述,5.8.2 S7-300/400和S7-200PLC 的PROFIBUS-DP通信應(yīng)用實例 S7-200只能作為S7-300 PLC的從站來配置。由于S7-200本身沒有DP接口，只能通過EM2

12、77接口模塊連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)上。 EM277模塊的左上方有兩個撥碼開關(guān)。EM277在通電情況下修改撥碼開關(guān)的數(shù)字后，必須斷電，然后再上電才能使設(shè)定的地址生效。硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時設(shè)定的EM277站地址，必須與撥碼開關(guān)設(shè)定的地址一致。,5.9 工業(yè)以太網(wǎng)通信及應(yīng)用,西門子PLC支持各種工業(yè)以太網(wǎng)的通信，而PLC與PLC之間最常用的是C/S方式的通信。客戶端/服務(wù)器端（Client/ Server，C/S）通信就是通信雙方中的一方作為客戶端發(fā)起數(shù)據(jù)讀寫請求，另一方僅僅為數(shù)據(jù)的讀寫服務(wù)，不會主動發(fā)起通信。S7-200系列的部分PLC在工業(yè)以太網(wǎng)中既可以作為客戶端，也可以作為服務(wù)器端使用。每

13、次通信一般是由客戶端發(fā)起的，服務(wù)器端只是為數(shù)據(jù)通信服務(wù)。S7-200系列的部分PLC本身并沒有集成以太網(wǎng)接口，不過它可以通過通信處理模塊CP243-1方便地連接到工業(yè)以太網(wǎng)上。CP243-1是為S7-200系列PLC設(shè)計的，該模塊提供了一個RJ45的網(wǎng)絡(luò)接口。,5.9.1工業(yè)以太網(wǎng)概述,以太網(wǎng)底層網(wǎng)絡(luò)由物理層和MAC層（介質(zhì)訪問子層）構(gòu)成。IEEE802.3 以“以太網(wǎng)”為技術(shù)原形，在MAC層上采用CSMA/CD（帶沖突檢測的載波偵聽多路存取控制協(xié)議） 的介質(zhì)訪問控制技術(shù)來處理通信中的沖突。 在以太網(wǎng)模型的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層上常采用TCP/IP協(xié)議組。其中IP（Internet Protocol)

14、 稱為網(wǎng)際通信協(xié)議，對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層；TCP(Transmission Control Protocol)稱為傳輸控制協(xié)議，對應(yīng)傳輸層，保證數(shù)據(jù)被可靠地傳送,5.9.2 S7-200 PLC之間的以太網(wǎng)通信 要通過以太網(wǎng)與S7-200 PLC通信，S7-200必須使用CP243-1（或CP243-1 IT）以太網(wǎng)模塊，PC機上也要安裝以太網(wǎng)網(wǎng)卡。,5.9.3 S7-200 PLC和S7-300 PLC的以太網(wǎng)連接 S7-200 和 S7-300 PLC 可分別通過以太網(wǎng)擴展模塊 CP243-1 或CP243-1 IT 和 CP343-1 或 CP343-1IT 接入工業(yè)以太網(wǎng)，再加上功能強大的 ST

15、EP 7 和 STEP-7 Micro/WIN 等組態(tài)軟件，使得 S7-200 和S7-300 PLC 之間的以太網(wǎng)通信的實現(xiàn)簡單易行。,5.9.4 PC-ACCESS通過以太網(wǎng)訪問S7-200PLC PC Access是西門子為 S7-200 PLC 開發(fā)的OPC服務(wù)器軟件。OPC是OLE for Process Control的縮寫，即用于過程控制的OLE（Object Linking and Embedding對象鏈接與嵌入） PC Access的主要技術(shù)特色如下： 兼容OPC DA（OPC數(shù)據(jù)訪問）V2.05 標準； 可與所有標準OPC 客戶機配合使用； 可與Micro/WIN項目的符

16、號 (V3.x- V4.x) 集成； 支持各類S7-200通訊協(xié)議。,5.10 實例：PLC與遠程PC的通信,在自由端口模式下，實現(xiàn)一臺本地 PLC（CPU 224）與一臺遠程 PC 之間的數(shù)據(jù)通信。本地 PLC 接收遠程 PC 發(fā)送的一串字符，直到收到回車符為止，接收完成后，PLC 再將信息發(fā)回給 PC。,5.11 實踐知識拓展,自由口編程的一般原則是什么 在PLC通信中常采用什么樣的通信方式 PLC通信中，基帶傳輸和頻帶傳輸兩種傳輸形式都有采用，但經(jīng)常產(chǎn)用哪種傳輸方式 RS-422A串行接口有哪些特點 RS-485串行接口有哪些特點 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

17、器制造商經(jīng)常用生產(chǎn)金字塔結(jié)構(gòu)來描述其產(chǎn)品可實現(xiàn)的功能。這種金字塔結(jié)構(gòu)的特點是什么 網(wǎng)絡(luò)中繼器在Profibus的作用是什么,5.12 實踐知識拓展,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)連接器有幾種類型 SMB30作用是什么 中斷是如何規(guī)定 特殊標志位SM4.5和SM4.6，分別用來表示什么狀態(tài) 用調(diào)制解調(diào)器可以實現(xiàn)計算機或編程器與PLC主機之間的遠距離通信，如何連接 如何將S7-200 CPU設(shè)置為PPI主站模式 如何設(shè)置PLC工作方式 如何進行通信模式確定 如何實現(xiàn)點對點通信網(wǎng)絡(luò),如何完成多點網(wǎng)絡(luò) 如何實現(xiàn)IT網(wǎng)絡(luò),5.12 思考與練習(xí),一、概念題 1、數(shù)據(jù)通信有幾種傳輸方

18、式？ 2、串行通信接口有哪些標注？ 3、在S7-200的通信網(wǎng)絡(luò)中，主站與從站之間有幾種連接方式？ 4、S7-200的通信指令有哪些？ 5、什么是PPI通信？ 6、什么是自由口通信？ 二、操作題,1、兩個PLC之間的自由口通信。已知有兩臺S7-224型號PLC甲和乙。要求甲機和乙機采用可編程通信模式進行數(shù)據(jù)交換。乙機的IB0控制甲機的QB0。對發(fā)送和接收的時間配合關(guān)系無特殊要求。 2、用本地CPU224的輸入信號I0.0上升沿控制接收來自遠程CPU224的20個字符，接收完成后，又將信息發(fā)送回遠程PLC；當發(fā)送任務(wù)完成后用本地CPU224的輸出信號Q0.1進行提示。 3、用 NETR 和 NETW 指令實現(xiàn)兩臺 CPU 224 之間的通信，其中，2 號機為主站，站地址為 2，3 號機為從站，站地址為 3，