第六章++PLC的网络通讯技术(简).ppt

第六章PLC的网络通信技术及应用,6.1通信网络的基础知识6.1.1数据通信方式1.数据传输方式并行通信Parallelcommunication所传送的数据的各位同时发送或接收。特点传输速度快，仅适用于近距离通信。串行通信（SerialCommunication所传送的数据按顺序一位一位地发送或接收。特点只需一根到两根传输线，在长距离传输时，通信线路简单且成本低，但速度比并行通信速度低，适用于长距离传送且速度要求不高的场合。同步传送要求有统一的时钟信号来实现发送端与接收端的严格同步串行通信异步传送靠发送信息的开始和接收标志来实现同步。,,,,,数据的传送方向分为单工、半双工和全双工。如图6－1所示,,,,,A,B,a单工,b半双工,c全双工,图6－1通信方向,传送介质用得较多的是同轴电缆、双绞线和光缆。,表6－1传送介质性能比较,串行通信接口RS232接口1969年由美国电子工业协会EIA公布的串行通信接口标准，既是一种协议标准，又是一种电气标准，它规定了终端和通信设备之间信息交换的方式和功能。它采用按位串行的方式，单端发送，单端接收，数据传输速率低，抗干扰能力差，传送波特率为300，600，1200，4800，9600和19200，传送距离为15M。RS－485接口采用差动接收和差动发送的半双工方式传送数据，有较高的通信速率（波特率可达10MB以上）和较强的抗干扰能力。输出阻抗低，并且无接地回路。适合远距离传输，是应用较多的一种接口。RS422接口采用差动接收和差动发送的全双工方式传送数据。有两对差分信号线。,6.1.2网络概述网络结构概述多台设备通过网络线相连，可实现多设备之间的通信，,形成了网络结构。如图6-2所示.,多级网络ISO对企业自动化系统确立了采用金字塔的系统模型，如图6－3所示，上层负责生产管理，低层负责现场监测与控制，中间层负责生产过程的监控与优化。,过程控制及监控,设备控制,参数检测与执行器控制,实际应用中一般采用3～4级子网构成复合型结构，不一定是这6级，不同层应采用相应的通信协议。,通信协议通信双方交换信息所建立的一些规定和过程，称为通信协议。通用协议如MAP协议GM支持的制造自动化协议和Ethernet协议。高层子网中常用。公司的专用协议一般只有物理层、数据链路层及应用层，而省略通信协议的其它层，信息传递速率快。低层子网和中间层子网一般采用该协议。ISO于1978年提出了开放系统互联模型，所用的通信协议为7层，图6－4所示。,图6－4开放系统互联OSI模型,,最低层为物理层，如RS232C、RS485等，实际通信就是通过物理层在互联媒体上进行的，互联媒体如双绞线、同轴电缆等，上面的任何层都以物理层为基础，对等层之间实现开放互联。,.,6.2S7－200的通信与网络6.2.1.字符数据格式S7-200采用异步通信方式，传字符数据格式有两种,10位数据格式1个起始位，8个数据位，无校验位，1个停止位。传输速率一般为9600bit/s。11位数据格式1个起始位，8个数据位，1个偶校验位，1个停止位。传输速率一般为9600bit/s或者19200bit/s。,通信字符的数据格式,,,6.2.2通信协议CPU22X系列PLC本机上有一个或两个RS485接口（由CPU型号而定），支持多种通信协议。1PPI（Point-to-PointInterface协议用于点对点接口，它是一个主从协议。主站向从站发送申请和请求时，从站才对其响应，从站不进行信息初始化。网络中所有的S7－200都默认为PPI从站。而SIMATIC编程器或TD200文本显示器等一般为PPI主站。S7－200可在用户程序中允许其为PPI主站模式，则在RUN方式下可作为主站。此时可利用相关的通信指令（如NETR、NETW）来读写其它主机，也可作为从站来响应其它主站的申请或请求。网络中最多只能有32个主站。,波特率为9.6KB/S、19.2KB/S和187.5KB/S，其PPI通信网络如图6－5所示。,图6－5PPI通信网络,2MPI（Multi-PointInterface协议适用于多点接口，可以是主／主协议或主／从协议，协议操作有赖于设备类型。网络中的S7－300PLC都默认为主站，S7－200默认为从站。由于S7－200的连接是非公用的，需要占用CPU中的资源，连接数量是有限的。每个S7－200只支持4个连接，每个EM277PROFIBUS－DP模块支持6个连接，但都保留有2个连接，一个给SIMATIC编程器或计算机，一个给操作面板，这些保留的连接不能由其它类型的主站使用。图6－6为MPI通信协议网路。S7－300和S7－400可通过XGET和XPUT指令读写S7－200。,图6－6MPI通信方式,3Profibus协议CPU22X系列PLC可通过EM277Profibus-DP扩展模块支持DP网络协议。该协议用于分布式I/O设备（远程I/O）的高速通信。PROFIBUS网络通常有一个主站和几个I/O从站。如图6－7所示。主站初始化网路并核对网络上的从站设备和配置是否匹配。主站连续地把输出数据写到从站并从它们读取输入数据。当DP主站成功地组态一个从站时，它就拥有该从站。如果网络中有第二个从站，它只能很有限地访问第一个主站的从站。该协议允许在一个网段上最多连接32台设备。根据波特率的不同，网络段的长度可达到1200M，如采用中继器，网络上可连接更多的设备，网络的长度可延长到9600M。,图6－7PROFIBUS-DP网络,4用户定义协议（自由通信协议）自由口协议是指通过用户程序控制CPU主机的通信端口的操作模式来进行通信。主机处于RUN方式下，用户可通过发送／接收中断、发送／接收指令编写的程序来控制串行口的通信。主机处于STOP方式时，自由口通信被终止，通信自动切换到正常的PPI协议操作。通信协议的方式是由SMB30（通信口0）或SMB130（通信口1）设置的。其波特率最高为38.4KB/S.5USS协议USS协议是传动产品（变频器等）通信的一种协议，S7－200提供了USS协议指令，用户使用该指令可方便地实现对变频器的控制。USS协议为主从总线结构。,,自由口模式,6.2.3网络部件通信口S7－200主机带有一个或者两个串行通信口，其通信口符合欧洲标准（EN50170中的PROFIBUS）的RS485兼容9针D型连接器。,表6－2S7－200通信口引脚分配,图6－8带编程器接口的网络连接器开关在ON/OFF位置时终端连接器的接线,网络连接器标准网络连接器仅提供连到CPU的接口。带编程接口的连接器可在不影响原有网络基础上，再连接一个编程器或操作面板到网络中。,,中继器在网络中使用中继器可延长网络通信距离，增加接入网络的设备，并且能隔离不同的网络段，如图6－9所示。在一个网络中，最多可使用9个中继器，每个中继器最多可增加32个设备，当网络总长度不能超过9600M。,图6－8带有中继器的网络,6.2.4S7-200系列PLC组建的几种典型网络1.单主站单从站PPI网络,图6－9单主站单从站PPI网络,,2.多主站单从站PPI网络,图6－10多主站单从站PPI网络,3.复杂PPI网路,图6－11复杂PPI网络,4.复杂的PROFIBUSDP网络,图6－12PROFIBUS－DP网络,5.工业以太网网络,图6－13工业以太网网络,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。,,,,,,协议选择,自由口波特率,每个字符的数据位,,,,,08位／字符17位／字符,,校验选择,00不校验01偶校验10不校验11奇校验,,00点到点接口协议PPI／从站模式01自由口协议10PPI／主站模式11保留,,,,自由口波特率,bbb,6.3S7－200PLC的通信指令,网络读（NETR）指令,NETRTBL，PORTTBL接收数据缓冲区首地址操作数为字节PORT操作端口号（0～1）CPU226可为0或者1其余为0,工作机理使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT从远程设备上接收数据并存在接收数据缓冲区,,注意事项aNETR指令一次最多可从远程站点上读取16个字节的信息。b在任何同一时间内，只能最多有8条NETR或NETW指令。,6.3.1网络读／网络写指令,2.网络写（NETW）指令,NETWTBL，PORTTBL发送数据缓冲区首地址操作数为字节PORT发送站的操作端口号（0～1）CPU226可为0或者1其余为0,工作机理使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT从数据表TBL中的数据发送到远程从设备,注意事项aNETW指令一次最多可向远程站点上写16个字节的信息。b在任何同一时间内，只能最多有8条NETR或NETW指令、4条NETR和4条NETW指令、或者2条NETR指令和6条NETW指令。,3传送数据表TBL的格式,～,～,状态字节格式,,错误码,,,错误标志位,,,0无错误1有错误,,有效位，操作已被排队,,,0无效1有效,,操作完成位,,,0未完成1已经完成,,如果执行读写指令后E位为1，则由这4位返回一个错误码错误码含义如表6－3所示。,,表6－3错误编码及含义,6.3.2发送和接收指令,发送和接收指令XMT/RCV该指令用于自由端口通信模式，由通信端口发送或接收数据。有了该指令，PLC可连接多种智能设备。其指令格式如下,,XMT,EN,TBL,PORT,ENO,,,,,STLXMTTBL，PORT,工作机理使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过指定端口PORT）从数据缓冲区（TBL）发送到远程设备。数据缓冲区的第一个字节定义发送的字节数。,,RCV,EN,TBL,PORT,ENO,,,,,STLRCVTBL，PORT,工作机理使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过指定端口（PORT）从远程设备上读取数据存储于数据缓冲区（TBL）。数据缓冲区的第一个字节定义接收的字节数。,接收缓冲区与发送缓冲区数据格式如下,,其中，起始字符和结束字符是可选项，一次接收或发送字符的最大个数为255个。,特殊标志位和中断接收字符中断中断事件号为8（端口0）和25（端口1），接收到的字符存储在SMB2中，奇偶状态（如果允许）存储在SM3.0中发送信息完成中断中断事件号9（端口0）和26（端口1）接收信息完成中断中断事件号23（端口0）和24（端口1）发送结束标志位SM4.5和SM4.6分别用来标志端口0和端口1发送空闲状态，发送空闲时置1特殊功能寄存器执行RCV指令时会用到一系列特殊功能寄存器。端口0用到SMB86～SMB94端口1用到SAM186～SMB194,