S7—200的網(wǎng)絡(luò)通信

溫艷艷

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津市 300222)

S7—200的網(wǎng)絡(luò)通信

溫艷艷

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津市 300222)

S7—200系列PLC可方便地實(shí)現(xiàn)相互之間通信以及與其它智能設(shè)備進(jìn)行通信。本文介紹了由S7—200 PLC組建的集中典型網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和硬件連接設(shè)置。S7—200可支持多種通信協(xié)議,如點(diǎn)到點(diǎn)接口(PPI)、多點(diǎn)接口(M PI)和PROFIBUS—DP協(xié)議。這些協(xié)議的結(jié)構(gòu)是基于7層開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OSI),通過一個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。

S7—200 PPI網(wǎng)絡(luò);通信協(xié)議;通信網(wǎng)絡(luò)配置;PPI網(wǎng)絡(luò)的組成形式

一、S 7—200的通信協(xié)議

1.PPI協(xié)議

PPI(point-to-point interface)是一個(gè)主/從協(xié)議,其特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中主站向從站發(fā)出請求,從站只能對主站發(fā)出的請求作出響應(yīng),自己不能發(fā)出請求。主站也可以對網(wǎng)絡(luò)中其它主站的請求作出響應(yīng)。主站可以是S7—300/400CPU、SIM A TIC編程器或 TD 200文本顯示器,網(wǎng)絡(luò)中的S7—200 CPU默認(rèn)為從站。

一些S7—200 CPU在RUN模式下可以允許PPI主站模式,此時(shí)可以用網(wǎng)絡(luò)讀(N ETR)和網(wǎng)絡(luò)寫(N ETW)指令讀/寫其它CPU中的數(shù)據(jù)。S7—200 CPU作為PPI主站時(shí)還可以作為從站,響應(yīng)來自其主站的通信請求。

PPI協(xié)議支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的127個(gè)地址(0～126),最多可以有32個(gè)主站。運(yùn)行STEP7—M icro/W IN的計(jì)算機(jī)的默認(rèn)地址為0,人機(jī)界面的默認(rèn)地址為1,PLC的默認(rèn)地址為2。

2.M PI協(xié)議

M PI(m ultipoint interface)是通過在計(jì)算機(jī)或編程器中插入的集成通信接口卡(如CP6511)組成小型的通信網(wǎng)絡(luò)。最多可以接32個(gè)節(jié)點(diǎn),典型數(shù)據(jù)長度為64個(gè)字節(jié),最大距離為100m。

M PI允許主/主和主/從兩種通信方式。協(xié)議操作有賴于設(shè)備類型,對于M PI協(xié)議,計(jì)算機(jī)或S7—300/400CPU作為網(wǎng)絡(luò)的主站,S7—200 CPU是主站。S7—300/400可以用 XGET/XPU T指令來讀/寫S7—200的數(shù)據(jù)。要與一個(gè)S7—200 CPU通信,STEP7—M icro/W IN應(yīng)建立——從連接。

3.PROFIBUS—DP協(xié)議

PROFIBUS—DP協(xié)議通常用于分布式I/O設(shè)備(遠(yuǎn)程I/O)的高速通信。許多廠家生產(chǎn)類型總的哦的PROFIBUS設(shè)備。例如I/O模塊、電機(jī)控制器和PLC。

S7—200CPU需要通過EM 277 PROFIBUS—DP模塊接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)通常有一個(gè)主站和若干個(gè)I/O從站。通過組態(tài),主站初始化網(wǎng)絡(luò)使網(wǎng)絡(luò)上的從站器件與設(shè)置相匹配。主站周期性地讀/寫從站的數(shù)據(jù)。當(dāng)DP主站成功地設(shè)置了一個(gè)從站時(shí),它就擁有了該從站。

4.TCP/IP協(xié)議

要支持 TCP/IP以太網(wǎng)通信協(xié)議,S7—200需配置以太網(wǎng)模塊CP243—1或互聯(lián)網(wǎng)模塊CP—243—1 IT,計(jì)算機(jī)應(yīng)安裝以太網(wǎng)網(wǎng)卡,如圖6—12所示。CP243—1或CP243—1 IT有8個(gè)普通連接和一個(gè)STEP 7—M icro/W IN連接。安裝了STEP 7—M icro/W IN之后計(jì)算機(jī)上會(huì)有一個(gè)以太網(wǎng)向?qū)в糜谂渲靡蕴W(wǎng)模塊,以便將S7—200 PLC與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)連接。

5.自由端口協(xié)議

自由端口(f reeport)協(xié)議是指通過編寫用戶程序來控制CPU通信端口的操作模式,可以用自定義的通信協(xié)議連接多種智能設(shè)備(計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、條碼閱讀器、單片機(jī)、PLC等)。通過使用發(fā)送指令(XM T)和接受指令(RCV),設(shè)備接收中斷、發(fā)送中斷、字符中斷方式,自由端口通信可以控制S7—200 CPU通信口的操作模式。

6.USS協(xié)議

USS 3協(xié)議(universal serial interface p rotocol,通用串行接口協(xié)議)是西門子公司所有傳動(dòng)產(chǎn)品的通用通信協(xié)議,是基于串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。該協(xié)議是主—從結(jié)構(gòu)的協(xié)議,規(guī)定了在USS總線上可以有一個(gè)主站和最多31個(gè)從站;總線上的每個(gè)從站都有一個(gè)站地址(在從站參數(shù)中設(shè)定),主站依靠它識別每個(gè)從站;每個(gè)從站也只對主站發(fā)來的報(bào)文做出響應(yīng)并會(huì)送報(bào)文,從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

二、S 7—200通信網(wǎng)絡(luò)配置

1.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的接地

如果網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)站分別在不同的地方接地,由于各個(gè)接地點(diǎn)之間的電位差,在網(wǎng)線中出現(xiàn)的電流可能導(dǎo)致通信錯(cuò)誤或損壞設(shè)備。因此各個(gè)站點(diǎn)內(nèi)部應(yīng)使用同一個(gè)參考電位,然后將各個(gè)站點(diǎn)參考點(diǎn)用導(dǎo)線連在一起,在一點(diǎn)接地。也可以使用有隔離的RS—485中繼器連接具有不同地電位的設(shè)備。每一段的最大長度與使用的波特率和是否隔離都有關(guān)系。

2.S7—200 CPU通信接口的引腳分配

S7—200 CPU上的通信口是與RS—485兼容的9針D型連接器,符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170。

3.網(wǎng)絡(luò)連接器

西門子的網(wǎng)絡(luò)連接器用于把多個(gè)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。兩種連接器都有兩組螺絲端子,可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。一種連接器僅提供連接到CPU的接口,而另一種連接器增加了一個(gè)編程器接口。兩種網(wǎng)絡(luò)連接器還有網(wǎng)絡(luò)偏置和中斷偏置的選擇開關(guān)。該開關(guān)在ON位置時(shí)接入終端電阻,在OFF位置時(shí)未接終端電阻。接在網(wǎng)絡(luò)端部的連接器上的開關(guān)應(yīng)放在ON位置。

4.終端電阻在通信中的作用

終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號反射。在通信過程中,有兩種原因?qū)е滦盘柗瓷?阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。

阻抗部連續(xù)時(shí),信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有,信號在這個(gè)地方就會(huì)引起反射。這種信號反射的原理與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法,是在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻,使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的,因此,在通信電纜的另一端可跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻。

引起信號反射的另一個(gè)原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射,主要表現(xiàn)在通信線路處在空閑方式,使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。

要減弱反射信號對通信線路的影響,通常采用噪聲抑制合加偏執(zhí)電阻的方法。在實(shí)際應(yīng)用中,對于比較小的反射信號,為簡單方便,經(jīng)常采用加偏執(zhí)電阻的方法。

5.網(wǎng)絡(luò)中繼器

利用中繼器可以延長網(wǎng)絡(luò)距離,增加接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備,并且能隔離不同網(wǎng)絡(luò)段。在一個(gè)串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中,最多可以使用9個(gè)中繼器,網(wǎng)絡(luò)總長度可以增加至9600m。每個(gè)中繼器可以把網(wǎng)絡(luò)再擴(kuò)展1000m,允許給網(wǎng)絡(luò)增加另外32個(gè)設(shè)備,為網(wǎng)絡(luò)段提供偏執(zhí)和終端電阻匹配。如波特率為9600bit/s時(shí),PROFIBUS允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段最多有32個(gè)設(shè)備。

三、P PI網(wǎng)絡(luò)的組成形式

1.單主站/單從站PPI網(wǎng)絡(luò)

編程設(shè)備通過PC/PPI電纜或者通信卡(CP5611)與S7—200組成單主站/單從站PPI網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)(STEP 7—M icro/W IN)或人機(jī)界面(HM I)設(shè)備(如 TD 200、TP或 OP)是網(wǎng)絡(luò)的主站,S7—200是網(wǎng)絡(luò)的從站。

2.單主站/多從站PPI網(wǎng)絡(luò)

編程設(shè)備通過PC/PPI電纜或者通信卡月S7—200組成單主站多從站PPI網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)(或人機(jī)界面)是網(wǎng)絡(luò)的主站,S7—200作為網(wǎng)絡(luò)的從站。各從主站只有分配不同的站地址,才能保證通信成功。

3.多主站/單從站PPI網(wǎng)絡(luò)

編程設(shè)備通過PC/PPI電纜或者通信卡與S7—200組成多主站/單從站PPI網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)和人機(jī)界面設(shè)備都是網(wǎng)絡(luò)的主站,27—200作為網(wǎng)絡(luò)的從站。對于多主站PPI網(wǎng)絡(luò),STEP 7—M icro/W IN配置PPI協(xié)議時(shí),應(yīng)選擇多主站,最好選擇PPI高級。各主站只有分配不同的站地址,才能保證通信成功。

4.多主站/多從站PPI網(wǎng)絡(luò)

有多個(gè)從站的多主站復(fù)雜PPI網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)和人機(jī)界面設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)指令讀寫作為從站的S7—200中的數(shù)據(jù),同時(shí)S7—200之間可以使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令N ETR、N ETW相互讀寫數(shù)據(jù)(點(diǎn)對點(diǎn)通信)。

[1]李輝.S7—200PLC編程原理與工程實(shí)訓(xùn)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.

[2]蔡行健.深入淺出西門子S7—200PLC[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.

A bs tra c t:The PLC in S7-200 Series can easily realize m utual comm unication and communica2 tion w ith other intelligent equipments.This paper introduces the communication p rotocols and hardw are connection and configuration of the centralized typical netw ork built by S7-200 PLC.S7-200 can support many kinds of comm unication p rotocols,the structure of w hich is realized by a token ring net2 w ork on the basis of the 7-layer OSImodel.

Ke y w o rd s:S7-200 PPI netw ork;comm unication p rotocol;communication netw ork configura2 tion;formation of PPI netw ork composition

S7-200 Netw ork Comm unication

W EN Yan-yan

(Tianjin M odern Vocational Technology College,Tianjin 300222 China)

TP393

A

1673-582X(2011)02-0075-03

2010-10-20

溫艷艷(1979-),女,天津市人,天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師,講師,碩士,主要從事高等職業(yè)教育,電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)教學(xué)研究。