信息与通信第六章PLC的网络通讯技术简.ppt

[信息与通信]第六章PLC的网络通讯技术简[信息与通信]第六章--PLC的网络通讯技术简2数据的传送方向3 分为单工、半双工和全双工如图6－1所示：ABABAB(a) 单单工工(b) 半双工半双工(c) 全双工全双工图图6－－1 通信方向通信方向3传送介质4 用得较多的是：同轴电缆、双绞线和光缆性能传送介质双绞线同轴电缆光缆传送速度9.6KB/S~2KB/S1~450MB/S10~500MB/S连接方法点到点多点1.5km不用中继器点到点多点10km不用中继器（宽带）1～3km不用中继（基带）点到点50km 不用中继器传送信号数字、调制信号纯模拟信号调制信号、数字、声音、图像调制信号、数字、声音、图像支持网络星型、环形、小型交换机总线型、环形总线型、环形抗干扰好很好极好表表6－－1 传传送介送介质质性能比性能比较较4串行通信接口nRS—232 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。

nRS－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nRS—422 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1.网络结构概述2. 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.主主设备设备从从设备设备1从从设备设备2从从设备设备3从从设备设备3…..图图6-2 多台多台设备设备通信通信2多级网络3ISO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过程控制及程控制及监监控控设备设备控制控制参数参数检测检测与与执执行器控制行器控制1级级2级级3级级4级级5级级6级级企企业长业长期生期生产经营产经营决策决策规规划划企企业业短期生短期生产计产计划及划及业务业务管理管理车间车间在线作作业业管理管理管管理理控控制制图图6－－3 IS0企企业业自自动动化系化系统统模型模型实际应实际应用中一般采用用中一般采用3～～4级级子网构成复合型子网构成复合型结结构，不一定是构，不一定是这这6级级，不同，不同层应层应采用相采用相应应的通信的通信协议协议。

2通信协议3 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4 通用协议：如MAP协议(GM支持的制造自动化协议)和Ethernet协 5议高层子网中常用6 公司的专用协议：一般只有物理层、数据链路层及应用层，而7 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8ISO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9 10 图图6－－4 开放系开放系统统互互联联OSI模型模型应应用用层层表示表示层层会会话层话层传递层传递层网网络层络层数据数据链链路路层层物理物理层层应应用用层层表示表示层层会会话层话层传递层传递层网网络层络层数据数据链链路路层层物理物理层层最低最低层为层为物理物理层层，如，如RS232CRS232C、、RS485RS485等，等，实际实际通信就是通通信就是通过过物物理理层层在互在互联联媒体上媒体上进进行的，互行的，互联联媒体如双媒体如双绞线绞线、同、同轴电缆轴电缆等，等，上面的任何上面的任何层层都以物理都以物理层为层为基基础础，，对对等等层层之之间实现间实现开放互开放互联联。

.6. 2 S7－200 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 通信通信协议协议CPU22XCPU22X系列系列PLCPLC本机上有一个或两个本机上有一个或两个RS485RS485接口（由接口（由CPUCPU型号而定），支持多种通信型号而定），支持多种通信协议协议1 PPI1 PPI（（Point-to- Point Interface)Point-to- Point Interface)协议协议 用于点用于点对对点接口，它是一个主从点接口，它是一个主从协议协议。

主站向从站主站向从站发发送申送申请请和和请请求求时时，从站才，从站才对对其响其响应应，从站，从站不不进进行信息初始化行信息初始化网网络络中所有的中所有的S7S7－－200 200 都默都默认为认为PPIPPI从站而SIMATICSIMATIC编编程器或程器或TD200TD200文本文本显显示器等一般示器等一般为为PPIPPI主站S7S7－－200200可在用可在用户户程序中允程序中允许许其其为为PPIPPI主站模式，主站模式，则则在在RUNRUN方式下可作方式下可作为为主站此时时可利用可利用相关的通信指令（如相关的通信指令（如NETRNETR、、NETWNETW）来）来读读写其它主机，也可作写其它主机，也可作为为从站来响从站来响应应其它主站的申其它主站的申请请或或请请求网络络中最多只能有中最多只能有3232个主站 波特率为、和，其PPI通信网络如图6－5所示图6－5 PPI通信网络2 MPI（（Multi-Point Interface )协议协议适用于多点接口，可以是主／主适用于多点接口，可以是主／主协议协议或主／从或主／从协议协议，，协议协议操作有操作有赖赖于于设备类设备类型。

型网网络络中的中的S7－－300PLC都默都默认为认为主站，主站，S7－－200 默默认为认为从站由于由于S7－－200的的连连接是非公用的，需要占用接是非公用的，需要占用CPU中的中的资资源，源，连连接数量是有限的每个接数量是有限的每个S7－－200 只支持只支持4个个连连接，每个接，每个EM277 PROFIBUS－－DP模模块块支持支持6个个连连接，但都保留有接，但都保留有2个个连连接，一个接，一个给给SIMATIC编编程器或程器或计计算机，一个算机，一个给给操作面板，操作面板，这这些保留的些保留的连连接不能由其它接不能由其它类类型的主站使用型的主站使用图图6－－6 为为MPI通信通信协议协议网路S7－－300和和S7－－400可通可通过过XGET和和XPUT指令指令读读写写S7－－200图图6－－6 MPI通信方式通信方式3 Profibus 协议协议 CPU22X系列系列PLC可通可通过过EM277 Profibus-DP 扩扩展模展模块块 支持支持DP网网络协议络协议该协议该协议用于分布式用于分布式I/O设备设备（（远远程程I/O）的高速通信的高速通信PROFIBUS网网络络通常有一个主站和几个通常有一个主站和几个I/O从站。

如从站如图图6－－7所示主站初始化网路并核主站初始化网路并核对对网网络络上的从站上的从站设备设备和配置是否匹配主站和配置是否匹配主站连连续续地把地把输输出数据写到从站并从它出数据写到从站并从它们读们读取取输输入数据当入数据当DP主站成功地主站成功地组态组态一个从站一个从站时时，它就，它就拥拥有有该该从站如果网从站如果网络络中有第二个从站，它中有第二个从站，它只能很有限地只能很有限地访问访问第一个主站的从站第一个主站的从站该协议该协议允允许许在一个网段上最多在一个网段上最多连连接接32台台设备设备根据波特率的不根据波特率的不同，网同，网络络段的段的长长度可达到度可达到1200M，如采用中，如采用中继继器，网器，网络络上可上可连连接更接更多的多的设备设备，网，网络络的的长长度可延度可延长长到到9600M图图6－－7 PROFIBUS-DP网网络络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 (5) USS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自由口模式式6.2.3 网络部件1通信口2S7－200 主机带有一3个或者两个串行通信4口，其通信口符合5欧洲标准（EN501706中的PROFIBUS）的7RS485兼容9针D型连8接器表表6－－2 S7－－200 通信口引脚分配通信口引脚分配图图6－－8 带编带编程器接口的网程器接口的网络连络连接器接器开关在开关在ON/OFF位置位置时终时终端端连连接器的接接器的接线线2网网络连络连接器接器3 标标准网准网络连络连接器：接器：仅仅提供提供连连到到CPU的接口4 带编带编程接口的程接口的连连接器：可在不影响原有网接器：可在不影响原有网络络基基础础上，再上，再连连接一个接一个编编程器或操作面板到网程器或操作面板到网络络中3中继器4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图图6－－8 带带有中有中继继器的网器的网络络6.2.4 S7-200系列PLC组建的几种典型网络1. 单主站单从站PPI网络图图6－－9 单单主站主站单单从站从站PPI网网络络2. 多主站多主站单单从站从站PPI网网络络图图6－－10 多主站多主站单单从站从站PPI网网络络3. 复复杂杂PPI网路网路图图6－－11 复复杂杂PPI网网络络4 . 复复杂杂的的PROFIBUS—DP网网络络图图6－－12 PROFIBUS－－DP网网络络5 .工工业业以太网网以太网网络络图图6－－13 工工业业以太网网以太网网络络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PPdbbbmm协议选择协议选择自由口波特率自由口波特率每个字符每个字符 的数据位的数据位0：：8位／字符位／字符1：：7位／字符位／字符校校验选择验选择00：不校：不校验验01：偶校：偶校验验10：不校：不校验验11：奇校：奇校验验00：点到点接口：点到点接口协议协议PPI／从／从 站模式站模式01：自由口：自由口协议协议10：：PPI／主站模式／主站模式11：保留：保留自由口波特率自由口波特率00038400 bit/s00119200 bit/s0109600 bit/s0114800 bit/s1002400 bit/s1011200 bit/s110600 bit/s111300 bit/sbbb6.3 S7－200 PLC的通信指令1.网络读（NETR）指令NETRENTBLPORTENONETR TBL，，PORTTBL：接收数据：接收数据缓缓冲区首地址冲区首地址操作数操作数为为字字节节PORT：操作端口号（：操作端口号（0～～1））CPU226可可为为0或者或者1其余其余为为0工作机理工作机理使能使能输输入有效入有效时时，指令初始化通信操，指令初始化通信操作，通作，通过过通信端口通信端口PORT从从远远程程设备设备上接收数据并存在接收数据上接收数据并存在接收数据缓缓冲区冲区注意事注意事项项a) NETR指令一次最多可从指令一次最多可从远远程站点上程站点上读读取取16个字个字节节的信息。

的信息b) b) 在任何同一在任何同一在任何同一在任何同一时间时间时间时间内，只能最多有内，只能最多有内，只能最多有内，只能最多有8 8条条条条NETRNETR或或或或NETWNETW指令6.3.1 网络读／网络写指令2.网络写（NETW）指令NETWENTBLPORTENONETW TBL，，PORTTBL：：发发送数据送数据缓缓冲区首地址冲区首地址操作数操作数为为字字节节PORT：：发发送站的操作端口号（送站的操作端口号（0～～1））CPU226可可为为0或者或者1 其余其余为为0工作机理工作机理使能使能输输入有效入有效时时，指令初始化通信操，指令初始化通信操作，通作，通过过通信端口通信端口PORT从数据表从数据表TBL中的数据中的数据发发送到送到远远程从程从设备设备注意事注意事项项a) NETW指令一次最多可向指令一次最多可向远远程站点上写程站点上写16个个字字节节的信息b) b) 在任何同一在任何同一在任何同一在任何同一时间时间时间时间内，只能最多有内，只能最多有内，只能最多有内，只能最多有8 8条条条条NETRNETR或或或或NETWNETW指令、指令、指令、指令、4 4条条条条NETRNETR和和和和4 4条条条条NETWNETW指令、或者指令、或者指令、或者指令、或者2 2条条条条NETRNETR指令和指令和指令和指令和6 6条条条条NETWNETW指令。

指令3：传送数据表TBL的格式字节0状态字节反映网络指令的执行结果状态及错误码字节1远程站地址被访问的PLC站地址字节2 字节5远程站的数据指针被访问数据的间接指针，指针可指向I、Q、M和V数据区字节6被访问站的数据长度字节7字节22数据字节0～数据字节15对NETR指令，执行后，从远程站读的数据放到这个数据区对NETW指令，执行前，要发送到远程站的数据要放到这个数据区～～～～状状态态字字节节格式格式DAE0E1E2E3E4错误码错误码错误标错误标志位志位0：无：无错误错误1：有：有错误错误有效位，操作已被排有效位，操作已被排队队0：无效：无效1：有效：有效操作完成位操作完成位0：未完成：未完成 1：已：已经经完成完成如果如果执执行行读读写指令后写指令后E位位为为1，，则则由由这这4位位返回一个返回一个错误码错误码错误码错误码含含义义如表如表6－－3所示E1E2E3E4错误码说明00000无错误00011超时错误：远程站点无响应00102接收错误：奇偶校验错，帧或校验和出错00113离线错误：相同的站地址或无效的硬件引起冲突01004对列溢出错误：超过8条NETR和NETW指令被激活01015违反通信协议：没有在SMB30中允许PPI协议而执行NETR／NETW指令01106非法参数：NETR／NETW指令中包含非法或无效值01117没有资源：远程站点忙（正在上载或下载操作）10008第七层错误：违反应用协议10119信息错误：错误的数据地址或不正确的数据长度1010～1111A～F未用表表6－－3 错误编码错误编码及含及含义义6.3.2 发送和接收指令1.发送和接收指令XMT/RCV2.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3.其指令格式如下：XMTENTBLPORTENOSTL: XMT TBL，，PORT工作机理工作机理使能使能输输入有效入有效时时，指令初始化通信操作，，指令初始化通信操作，通通过过指定端口指定端口PORT）从数据）从数据缓缓冲区冲区（（TBL））发发送到送到远远程程设备设备数据缓缓冲区的冲区的第一个字第一个字节节定定义发义发送的字送的字节节数。