第9章可編程控制系統(tǒng)通信9.1網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議基礎(chǔ)9.2S7-200網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)9.3S7-200通信指令和應(yīng)用

9.1網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議基礎(chǔ)

9.1.1PLC的通信方式PLC之間或PLC與其他設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)接收或發(fā)送是通過數(shù)據(jù)通信完成的，數(shù)據(jù)分為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)兩種。對于不同的PLC數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信傳輸方式不同。按照傳輸數(shù)據(jù)的時空順序分類，數(shù)據(jù)通信的傳輸方式可以分為串行數(shù)據(jù)通信和并行數(shù)據(jù)通信兩種。

1.串行數(shù)據(jù)通信

串行數(shù)據(jù)通信是指以數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)的位為單位的傳輸方式。在這種數(shù)據(jù)傳輸方式中，數(shù)據(jù)傳輸在一個傳輸方向上只用一根通信線，這根通信線既作為數(shù)據(jù)線，又作為通信聯(lián)絡(luò)控制線。數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信號在這根線上按位進(jìn)行傳輸。串行數(shù)據(jù)通信通常用于速度要求不高的遠(yuǎn)距離傳輸。在工業(yè)通信中，一般都采用串行通信。

1)同步通信方式和異步通信方式

串行數(shù)據(jù)通信按其傳輸?shù)男畔⒏袷娇煞譃橥酵ㄐ欧绞胶彤惒酵ㄐ欧绞絻煞N。

(1)同步通信方式。同步通信的信息格式如圖9-1所示。圖9-1同步通信信息格式

(2)異步通信方式。異步通信是指相鄰兩個字符數(shù)據(jù)之間的停頓時間長短不一。在異步通信中，收發(fā)的每一個字符數(shù)據(jù)由4部分按順序組成，其信息格式如圖9-2所示。圖9-2異步通信信息格式

異步通信按字符傳輸，發(fā)送方每發(fā)送一個字符，就用起始位通知接收方，以此來重新核對接收雙方的同步。即使接收方和發(fā)送方的時鐘頻率略有偏差，也不會因偏差的積累而導(dǎo)致錯位。此外，字符之間的空閑位也為這種偏差提供緩沖，所以異步通信的可靠性很高。但是，由于異步通信方式需要花費時間來傳送起始位、停止位等附加的非有效信息位，因此異步通信的傳輸效率較低，一般適用于低速通信的場合。

2)串行數(shù)據(jù)傳輸模式

串行數(shù)據(jù)在通信線路上的傳輸具有方向性，按照數(shù)據(jù)傳送方向可將串行通信分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信。

(1)單工通信。單工通信是指通信數(shù)據(jù)只能沿一個固定方向傳輸，而不能反向傳輸，即傳輸是單向的，如圖9-3(a)所示。常見的無線電廣播、電視廣播等就屬于單工通信類型。

(2)半雙工通信。半雙工通信是指在一條傳輸線上相互進(jìn)行通信的兩臺設(shè)備，既可以作為發(fā)送設(shè)備，也可以作為接收設(shè)備。數(shù)據(jù)流可以實現(xiàn)雙向的通信，但不能在兩個方向上同時進(jìn)行，必須輪流交替地進(jìn)行，即同一時刻里，信息只能有一個傳輸方向，如圖9-3(b)所示。日常生活中的步話機(jī)通信，對講機(jī)通信等就屬于半雙工通信。

(3)全雙工通信。全雙工通信有兩條傳輸線，相互通信的兩臺設(shè)備雙方能夠同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，如圖9-3(c)所示。

圖9-3串行數(shù)據(jù)傳輸模式

2.并行數(shù)據(jù)通信

并行數(shù)據(jù)通信是數(shù)據(jù)以一個字或者字節(jié)為單位在多條并行的通道上同時傳輸?shù)姆绞健?/p>

在并行傳輸通信中，數(shù)據(jù)在多根傳輸線上同時傳輸，一個數(shù)據(jù)的每個數(shù)據(jù)比特都有自己的傳輸線路，因此數(shù)據(jù)的位數(shù)決定了傳輸線的根數(shù)。并行數(shù)據(jù)通信，除了傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線之外，還需要數(shù)據(jù)通信聯(lián)絡(luò)用的控制線(如應(yīng)答線、選通線等)。比如傳輸8個數(shù)據(jù)位(1個字節(jié))或者16個數(shù)據(jù)位(1個字)，除了需要8根或者16根數(shù)據(jù)線、1根公共線之外，還需要通信雙方聯(lián)絡(luò)用的應(yīng)答線及選通線。

并行數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)傳輸過程如下：發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)前，首先判斷接收方發(fā)出的應(yīng)答線的狀態(tài)，依此決定是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送方確定可以發(fā)送數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)發(fā)到數(shù)據(jù)線上，并在選通線上輸出一個狀態(tài)信號給接收方，表示數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)有效。接收方接收數(shù)據(jù)前，先判斷發(fā)送方發(fā)送的選通線狀態(tài)，以決定是否可以接收數(shù)據(jù)。接收方在確定可以接收數(shù)據(jù)后，從數(shù)據(jù)線上接收數(shù)據(jù)，并在應(yīng)答線上輸出一個狀態(tài)信號給發(fā)送方，表示可以再發(fā)數(shù)據(jù)。

由于并行數(shù)據(jù)通信時，每次傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)多，速度快，所以當(dāng)傳輸距離較短時，采用并行方式可以提高傳輸效率。但是，由于并行通信時用的通信線多、成本高，故不宜進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。

9.1.2PLC的常用通信接口

1.?RS232C串行通信接口

RS232C接口標(biāo)準(zhǔn)是目前計算機(jī)和PLC中最常用的一種串行通信接口。RS232C標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是EIA-RS232C標(biāo)準(zhǔn)，定義是：數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS(RecommendedStandard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識號，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在這之前有RS232A、RS232B。該標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的連接電纜、機(jī)械特性、電氣特性、信號功能及傳送過程等做了明確規(guī)定。

RS232C采用負(fù)邏輯，用?-5～-15?V表示邏輯“l(fā)”，用?+5～+15?V表示邏輯“0”。噪聲容限為2?V，即要求接收器能識別低至?+3?V的信號作為邏輯“0”，高到?-3?V的信號作為邏輯“1”。RS232C標(biāo)準(zhǔn)對接口的電氣特征所作規(guī)定如表9-1所示。

RS232C只能進(jìn)行一對一的通信，RS232C可使用9針或25針的D型連接器，表9-2列出了RS232C接口各引腳信號的定義以及9針與25針引腳的對應(yīng)關(guān)系。PLC一般使用9針的連接器。

2.?RS422串行通信接口

RS422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，是一種以平衡方式傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)屬于EIA于1977年推出的串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS499的子集，對RS232C的電氣特性進(jìn)行了改進(jìn)。

RS422標(biāo)準(zhǔn)是雙端發(fā)送和雙端接收，根據(jù)兩條傳輸線之間的電位差值來決定邏輯狀態(tài)。由于RS422采用平衡驅(qū)動差分接收電路，如圖9-4所示，從根本上取消了信號地線，大大減小了地電平所帶來的共模干擾。圖9-4平衡驅(qū)動差分接收電路

3.?RS485串行通信接口

RS485接口是在RS422的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS485的許多電氣規(guī)定與RS422相仿。如都采用平衡傳輸方式等。RS485可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。

RS485與RS422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS485是?-7?V至?+12?V之間，而RS422在?-7?V至?+7?V之間，RS485滿足所有RS422的規(guī)范，所以RS485的驅(qū)動器可以用在RS422網(wǎng)絡(luò)中。RS485與RS422一樣，其最大傳輸距離約為1219?m，最大傳輸速率為10?Mb/s。一般100?m長的雙絞線其最大傳輸速率僅為1?Mb/s。

由于RS485接口具有較高的傳輸速率、較好的抗干擾性能、較長的傳輸距離和多站能力，并且具有硬件設(shè)計簡單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點，所以它在工廠自動化、工業(yè)控制等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

9.2S7-200網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)

9.2.1S7-200網(wǎng)絡(luò)通信概述1.通信設(shè)備1)通信電纜S7-200的通信電纜主要有PC/PPI電纜和網(wǎng)絡(luò)電纜兩種。

(1)?PC/PPI電纜。如果在自由通信時使用了PC/PPI電纜，則為保證數(shù)據(jù)從RS485傳送到RS232，在用戶程序中必須考慮從發(fā)送模式到接收模式的延遲，即電纜切換時間。電纜的切換時間如表9-3所示。

(2)網(wǎng)絡(luò)電纜。網(wǎng)絡(luò)電纜是PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)使用的RS485標(biāo)準(zhǔn)屏蔽雙絞線電纜，它允許在一個網(wǎng)絡(luò)段上最多連接32臺設(shè)備。根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率不同，網(wǎng)絡(luò)段的最大電纜長度可以達(dá)到1200?m。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)段中不同數(shù)據(jù)傳輸速率對應(yīng)的最大長度如表9-4所示。

2)網(wǎng)絡(luò)中繼器

在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中，一個網(wǎng)絡(luò)段的最大長度為1200?m，用網(wǎng)絡(luò)中繼器可以有效增加傳輸距離。一個PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中，每個中繼器可以最多帶32個設(shè)備。最多可以有9個中繼器，但是網(wǎng)絡(luò)的最大長度不能超過9600?m。

3)網(wǎng)絡(luò)連接器

網(wǎng)絡(luò)連接器用于將多個設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)連接器有兩種類型：一種僅提供連接到主機(jī)的接口，另一種在連接器上增加編程接口。帶有編程接口的連接器可以把編程器或者操作員面板直接增加到網(wǎng)絡(luò)中，編程接口在傳遞主機(jī)信號的同時，為這些設(shè)備提供電源，而不需要另加電源。

2.通信端口

在S7-200PLC中，CPU的通信端口為與RS485兼容的9針微型D型連接器，它符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中所定義的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。在S7-200PLC系列中，CPU226有2個RS485端口，分別定義為端口0和端口1。CPU221、CPU222和CPU224均有一個RS485串行通信端口，定義為端口0。RS485通信端口的引腳排列如表9-5所示。

3.網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)

為滿足不同控制需要，西門子PLC網(wǎng)絡(luò)一般采用多級網(wǎng)絡(luò)形式。西門子S7系列的網(wǎng)絡(luò)金字塔由4級組成，由下到上依次是：過程測量與控制級、過程監(jiān)控級、工廠與過程管理級、公司管理級。S7系列的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖9-5所示。圖9-5S7系列的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

金字塔的4級網(wǎng)絡(luò)由以下3級總線復(fù)合而成：

最低一級為AS-I級總線，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器的通信，也可以是遠(yuǎn)程I/O總線(負(fù)責(zé)PLC與分布式I/O模塊之間的通信)。

中間一級是PROFIBUS級總線，它是一種新型總線，采用令牌方式和主從輪詢方式相結(jié)合的存取控制方式，可實現(xiàn)現(xiàn)場、控制和監(jiān)控3級的通信。中間級也可采用主從輪詢存取方式的主從式多點鏈路。

最高一級為工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet)，使用通用協(xié)議，負(fù)責(zé)傳送生產(chǎn)管理信息。

4.字符數(shù)據(jù)格式

S7-200PLC采用異步串行通信方式，可以在通信組態(tài)時設(shè)置10位或者11位的數(shù)據(jù)格式傳送字符。

(1)?10位字符數(shù)據(jù)：1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無校驗位，1個停止位。數(shù)據(jù)傳輸速率一般為9600?b/s。

(2)?11位字符數(shù)據(jù)：1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個校驗位，1個停止位。數(shù)據(jù)傳輸速率一般為9600?b/s或者19?200?b/s。

5.通信連接方式

在S7-200PLC的通信網(wǎng)絡(luò)中，可以把上位機(jī)、人機(jī)界面HMI作為主站。主站可以對網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備發(fā)出初始化請求，從站只是響應(yīng)來自主站的初始化請求，不能對網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備發(fā)出初始化請求。

主站和從站之間有以下兩種連接方式：

(1)單主站：只有一個主站，連接一個或者多個從站，如圖9-6所示。圖9-6單主站通信連接方式

(2)多主站：有兩個以上的主站，連接多個從站，如圖9-7所示。圖9-7多主站通信連接方式．

9.2.2S7-200網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

1.?PPI協(xié)議

PPI協(xié)議(點對點接口協(xié)議)是西門子公司通信協(xié)議，專門用于S7-200系列PLC，是一種主從設(shè)備協(xié)議，采用PC/PPI電纜，將S7-200系列PLC與裝有STEP7-Micro/WIN編程軟件的主設(shè)備連接起來。主設(shè)備給從屬裝置發(fā)送請求，從屬設(shè)置進(jìn)行響應(yīng)。PPI協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)如圖9-8所示。圖9-8PPI協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)

PPI高級協(xié)議允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立設(shè)備之間的邏輯連接，所有S7-200PLCCPU均支持PPI和高級協(xié)議，而PPI高級協(xié)議是用于從站連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的EM277模塊所支持的唯一PPI協(xié)議。對于PPI高級協(xié)議，每臺設(shè)備所提供的連接數(shù)目是有限的。S7-200PLCCPU與EM277模塊所支持的連接數(shù)目如表9-6所示。

2.?MPI協(xié)議

MPI協(xié)議(多點接口協(xié)議)可以是主-主協(xié)議，也可以是主-從協(xié)議，是一種適用于小范圍、少數(shù)站點間通信的網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中屬于單元級和現(xiàn)場級，適用于SIMATICS7、M7和C7系統(tǒng)，用于上位機(jī)和少量PLC之間的近距離通信，通過電纜和接頭將PLC的MPI編程口相互連接以及與上位機(jī)網(wǎng)口的編程口(MPI/DP口)連接即可實現(xiàn)。

與S7-200CPU通信時，STEP7-Micro/WIN建立主-從連接，如圖9-9所示。MPI協(xié)議不能與作為主站的S7-200CPU通信。圖9-9MPI協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)

PLC之間通過MPI通信可分以下兩種方式：

(1)?全局?jǐn)?shù)據(jù)包(GD)通信方式。以這種通信方式實現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換時，只需關(guān)心數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)。這種通信方式只適合S7-300/400PLC之間相互通信。

(2)調(diào)用系統(tǒng)功能的通信方式。如果是不需要組態(tài)連接的通信方式，則這種通信方式適合于S7-200/300/400PLC之間通信；如果是需要組態(tài)連接的通信方式，則這種通信方式適用于S7-400PLC之間以及S7-400PLC與S7-300PLC之間的MPI通信。

3.?PROFIBUS協(xié)議

PROFIBUS協(xié)議用于分布式I/O的高速通信。在S7-200中，CPU222、CPU224和CPU226都可以通過增加EM277PROFIBUS-DP擴(kuò)展模板，支持PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通常有一個主站和多個I/O從站，如圖9-10所示。主站初始化網(wǎng)絡(luò)，驗證網(wǎng)絡(luò)上的從屬裝置和配置是否相符，可以將輸出數(shù)據(jù)連續(xù)地寫入從屬裝置，以及從中讀出輸入數(shù)據(jù)。如果網(wǎng)絡(luò)中有第2個主站，則它智能訪問第1個主站的從站。圖9-10PROFIBUS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)

4.Modbus協(xié)議

1)?Modbus協(xié)議

Modbus是美國Modicon公司(即現(xiàn)在的SchneiderElectric公司)于1979年開發(fā)的一種通信協(xié)議，其目的是采用一根雙絞線實現(xiàn)多個設(shè)備之間的通信。Modbus很快就成為自動化工業(yè)領(lǐng)域事實上的標(biāo)準(zhǔn)，Modicon公司把它向社會公開發(fā)布，不收任何專利費用。通過Modbus協(xié)議，可以輕松地實現(xiàn)不同廠家的控制設(shè)備(如PLC、變頻器和DCS)之間的通信。

2)?Modbus報文傳輸模式

串行鏈路上的Modbus協(xié)議有ASCII和RTU(遠(yuǎn)程終端單元)這兩種報文傳輸模式。同一Modbus網(wǎng)絡(luò)上所有的站都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。

(1)?ASCII模式：報文幀的每個8字節(jié)都轉(zhuǎn)換為兩個ASCII字符發(fā)送。ASCII模式的報文格式如圖9-11所示。圖9-11ASCII模式的報文格式

(2)RTU模式：報文以字節(jié)為單位進(jìn)行傳輸，一個字節(jié)由兩個十六進(jìn)制數(shù)組成。在同樣的傳輸速率下，傳輸效率比ASCII模式的高。

傳輸?shù)拿總€字節(jié)包含一個起始位、八個數(shù)據(jù)位(先發(fā)送最低的有效位)，奇偶校驗位、停止位與ASCII模式的相同，報文最長為256字節(jié)。

ModbusRTU通信幀的基本結(jié)構(gòu)是：從站地址為0～247，它和功能碼均占一個字節(jié)，命令幀中PLC地址區(qū)的起始地址和CRC各占一個字，數(shù)據(jù)以字或字節(jié)為單位(與功能碼有關(guān))，以字為單位時高字節(jié)在前、低字節(jié)在后，但是CRC的低字節(jié)在前、高字節(jié)在后。RTU模式的報文格式如圖9-12所示。圖9-12RTU模式的報文格式

5.自由口通信協(xié)議

SIMATICS7-200系列PLC有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，PLC有不同的通信功能，特別是S7-200的通信接口Port0具有的自由口通信模式，為其靈活的組網(wǎng)通信提供了有力支持。

自由口模式通信是指用戶程序在自定義的協(xié)議下，通過端口0控制PLC主機(jī)與其他帶編程口的智能設(shè)備(如打印機(jī)、條形碼閱讀器、顯示器等)進(jìn)行通信。

自由口模式下，主機(jī)處于RUN方式時，用戶可以用接收中斷、發(fā)送中斷和相關(guān)的通信指令來編寫程序控制通信口的運行；當(dāng)主機(jī)處于STOP方式時，自由口通信被終止，通信口自動切換到正常的PPI協(xié)議運行。

6.?USS協(xié)議

USS協(xié)議(UniversalSerialInterfaceProtocol，通用串行接口協(xié)議)是SIEMENS公司所有傳動產(chǎn)品的通用通信協(xié)議，它是一種基于串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議。USS協(xié)議是主-從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在USS總線上可以有一個主站和最多30個從站。總線上的每個從站都有一個站地址(在從站參數(shù)中設(shè)定)，主站依靠它識別每個從站。每個從站也只對主站發(fā)來的報文做出響應(yīng)并回送報文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

另外，還有一種廣播通信方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報文。

1)使用USS協(xié)議的優(yōu)點

(1)對硬件設(shè)備要求低，減少了設(shè)備之間的布線；

(2)無須重新連線就可以改變控制功能；

(3)可通過串行接口設(shè)置或改變傳動裝置的參數(shù)；

(4)可實時地監(jiān)控傳動系統(tǒng)。

2)常用USS主站的性能對比

常用USS主站的性能對比表如表9-7所示?？梢姡琒7-200CPU22X具有較好的性能。

3)常用USS從站的性能對比

常用USS從站的性能對比如表9-8所示。

4)?USS通信硬件連接

(1)在條件許可的情況下，USS主站盡量選用直流型CPU(針對S7-200系列)。

(2)一般情況下，USS通信電纜采用雙絞線即可(如常用的以太網(wǎng)電纜)，如果干擾比較大，可采用屏蔽雙絞線。

(3)在采用屏蔽雙絞線作為通信電纜時，如果把具有不同電位參考點的設(shè)備互連會在互連電纜中產(chǎn)生不應(yīng)有的電流，從而造成通信口的損壞。要確保通信電纜連接的所有設(shè)備，或是共用一個公共電路參考點，或是相互隔離，以防止不應(yīng)有的電流產(chǎn)生。

(4)盡量采用較高的傳輸速率，通信速率只與通信距離有關(guān)，與干擾沒有直接關(guān)系。

(5)終端電阻的作用是防止信號反射，并不是抗干擾。在通信距離很近、傳輸速率較低或點對點的通信的情況下，可不用終端電阻。

(6)當(dāng)使用交流型CPU22X和單相變頻器進(jìn)行USS通信時，CPU22X和變頻器的電源必須接成同相位的。

(7)建議使用CPU226(或CPU224?+?EM277)來調(diào)試USS通信程序。

(8)不要帶電插拔USS通信電纜，尤其是正在通信過程中，否則極易損壞傳動裝置和PLC的通信端口。

9.2.3S7-200網(wǎng)絡(luò)通信配置

1.單主站PPI網(wǎng)絡(luò)

對由STEP7-Micro/WIN和S7-200CPU組成的單主站網(wǎng)絡(luò)，STEP7-Micro/WIN和S7-200CPU可以通過PC/PPI電纜或安裝在STEP7-Micro/WIN中的通信處理器(CP卡)連接。其中，STEP7-Micro/WIN以及人機(jī)接口(HMI)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)主站，S7-200CPU是從站，對來自主站的請求做出響應(yīng)。對于單主站PPI網(wǎng)絡(luò)，需要將STEP7-Micro/WIN配置為使用PPI協(xié)議，而且盡量不要選擇多主站網(wǎng)絡(luò)選框和PPI高級選框。單主站PPI網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖9-13所示。圖9-13單主站PPI網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.多主站PPI網(wǎng)絡(luò)

多主站PPI網(wǎng)絡(luò)又可細(xì)分為單從站和多從站網(wǎng)絡(luò)兩種。

單從站多主站網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖9-14(a)所示。圖中，STEP7-Micro/WIN和HMI設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)的主站，S7-200CPU是從站。STEP7-Micro/WIN和HMI設(shè)備同時作為主站，共享資源，但是它們必須有不同的網(wǎng)絡(luò)地址。如果使用PPI多主站電纜，那么該電纜將作為主站，并使用STEP7-Micro/WIN提供給它的網(wǎng)絡(luò)地址。圖9-14多主站PPI網(wǎng)絡(luò)示意圖

對于單/多從站與多主站組成的網(wǎng)絡(luò)，需要配置STEP7-Micro/WIN使用PPI協(xié)議，而且，要盡量選中多主站網(wǎng)絡(luò)選框和PPI高級選框。如果使用的電纜是PPI多主站電纜，電纜無須配置即會自動調(diào)整為適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，因此多主站網(wǎng)絡(luò)選框和PPI高級選框可以忽略。

3.復(fù)雜PPI網(wǎng)絡(luò)

點對點通信的多主站復(fù)雜PPI網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如圖9-15所示。其中，在圖9-15(a)所示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，STEP7-Micro/WIN和HMI設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)讀寫S7-200CPU，同時S7-200CPU之間使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令相互讀寫數(shù)據(jù)，即點對點通信。在圖9-15(b)所示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個HMI監(jiān)控一個S7-200CPU，S7-200CPU之間使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令相互讀寫數(shù)據(jù)。圖9-15點對點通信的多主站復(fù)雜PPI網(wǎng)絡(luò)示意圖

9.3S7-200通信指令和應(yīng)用

9.3.1網(wǎng)絡(luò)讀與寫指令1.網(wǎng)絡(luò)讀寫指令工作條件為了在S7-200網(wǎng)絡(luò)通信中，使用網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令實現(xiàn)讀寫其他S7-200CPU的數(shù)據(jù)，必須滿足以下條件：(1)在用戶程序中允許PPI主站模式；(2)使S7-200CPU作為RUN模式下的主站設(shè)備。

S7-200網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議類型如表9-9所示，網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議類型由S7-200的特殊繼電器SMB30和SMB130的低2位決定的。在S7-200的特殊繼電器SM中，SMB30控制自由端口0的通信方式，SMB130控制自由端口1的通信方式，用戶可以對SMB30和SMB130進(jìn)行讀寫操作。

2.網(wǎng)絡(luò)讀寫指令格式

網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令(NETR/NETW)的指令格式如圖9-16所示。圖9-16網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令格式

3.網(wǎng)絡(luò)讀寫指令的TBL參數(shù)

TBL表示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址，操作數(shù)可以為VB、MB、*VD或?*AC等，數(shù)據(jù)類型為字節(jié)；PORT是操作端口，0用于CPU221/222/224的PLC，0或1用于CPU226/226XM的PLC，數(shù)據(jù)類型為字節(jié)。

數(shù)據(jù)表TBL參數(shù)格式如表9-10所示，TBL首字節(jié)標(biāo)志位含義如表9-11所示。

4.網(wǎng)絡(luò)讀寫指令應(yīng)用實例

實例描述：某瓶裝醬油生產(chǎn)線，其生產(chǎn)線主要包括瓶提升機(jī)、理瓶機(jī)、空氣輸送機(jī)、蓋提升機(jī)、貼標(biāo)機(jī)及裝箱機(jī)等工序。其中，裝箱機(jī)工序是將成品的瓶裝醬油送給某臺裝箱機(jī)上進(jìn)行打包。如圖9-17所示，是某瓶裝醬油裝箱機(jī)生產(chǎn)線的示意圖，主要有3臺裝箱機(jī)和1臺分流機(jī)組成。裝箱機(jī)主要功能是把24瓶醬油包裝在一個紙箱中，分流機(jī)主要控制瓶裝醬油流向各個裝箱機(jī)。3臺裝箱機(jī)分別由3臺CPU222控制，分流機(jī)由CPU224控制，在CPU224上還安裝了TD200操縱器接口。圖9-17瓶裝醬油裝箱機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置示意圖

分流機(jī)CPU224(站5)用NETR指令連續(xù)地讀取各個裝箱機(jī)的控制字節(jié)和包裝數(shù)量，主要負(fù)責(zé)將瓶裝醬油、黏結(jié)劑和紙箱分配給不同的裝箱機(jī)，每當(dāng)某個裝箱機(jī)包裝完24箱(每箱24瓶醬油)時，分流機(jī)用NETW指令發(fā)送一條信息，復(fù)位該裝箱機(jī)的計數(shù)器。其中，在每臺裝箱機(jī)的CPU222(站2、站3、站4)中，VB100存放控制字節(jié)，如圖9-18所示。VW101(VB101和VB102)存放包裝完的紙箱數(shù)(計數(shù)器的當(dāng)前值)。圖9-18VB100中控制字節(jié)位

圖9-19所示是分流機(jī)和裝箱機(jī)No.1網(wǎng)絡(luò)通信的TBL數(shù)據(jù)表格式。對于另外兩個裝箱機(jī)，分流機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信的TBL數(shù)據(jù)表格式，只是首地址與裝箱機(jī)No.1不同，偏移地址與裝箱機(jī)No.1完全相同。圖9-19裝箱機(jī)No.1的TBL數(shù)據(jù)

分流機(jī)網(wǎng)絡(luò)讀寫裝箱機(jī)No.1(站2)的梯形圖和語句表程序清單如圖9-20所示。

分流機(jī)(站5)與裝箱機(jī)No.1(站2)間的通信程序的工作過程如下：

(1)網(wǎng)絡(luò)1完成通信初始化設(shè)置。在第一個掃描周期，使能PPI主站模式，并且對所有接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)進(jìn)行清零。

(2)網(wǎng)絡(luò)2實現(xiàn)對遠(yuǎn)程站2的網(wǎng)絡(luò)寫操作。裝箱機(jī)No.1完成包裝24箱任務(wù)時，復(fù)位包裝箱數(shù)存儲器。

(3)網(wǎng)絡(luò)3實現(xiàn)對遠(yuǎn)程站2的網(wǎng)絡(luò)讀操作。如果不是第一個掃描周期并且沒有錯誤發(fā)生時，讀取裝箱機(jī)No.1的狀況和完成箱數(shù)。圖9-20網(wǎng)絡(luò)讀寫指令應(yīng)用實例程序圖

9.3.2發(fā)送與接收指令

1.發(fā)送/接收指令格式

發(fā)送/接收指令(XMT/RCV)的指令格式如圖9-21所示。

發(fā)送/接收指令執(zhí)行條件：S7-200被定義為自由口通信模式。圖9-21發(fā)送與接收指令

XMT指令可以傳送一個或多個字節(jié)的緩沖區(qū)，最多可達(dá)255個字節(jié)，發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)格式如圖9-22所示。如果有一個中斷服務(wù)程序連接到發(fā)送結(jié)束事件上，在發(fā)送完緩沖區(qū)的最后一個字符時，端口0會產(chǎn)生中斷事件9，端口1會產(chǎn)生中斷事件26。通過監(jiān)視SM4.5或SM4.6信號，也可以判斷發(fā)送是否完成。當(dāng)端口0和端口1發(fā)送空閑時，SM4.5或SM4.6置1。圖9-22發(fā)送緩沖區(qū)格式

RCV指令可以接收一個或多個字符的緩沖區(qū)，最多可達(dá)255個字節(jié)。RCV指令接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)格式，如圖9-23所示。如果有一個中斷服務(wù)程序連接到接收信息完成事件上，在接收完緩沖區(qū)的最后一個字符時，S7-200的端口0會產(chǎn)生中斷事件23，端口1會產(chǎn)生中斷事件24。也可以不使用中斷，通過監(jiān)視SMB86或SMB186(端口0或端口1)來接收信息。當(dāng)接收指令未被激活或已經(jīng)被中止時，SMB86或SMB186為1；當(dāng)接收正在進(jìn)行時，SMB86或SMB186為0。圖9-23接收緩沖區(qū)格式

RCV指令允許用戶選擇接收信息的起始和結(jié)束條件如表9-12所示。

2.自由口通信模式

有發(fā)送/接收指令執(zhí)行的條件可知，要想執(zhí)行發(fā)送/接收指令，S7-200必須被定義為自由口通信模式。在這種通信模式下，用戶程序通過使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令和接收指令來控制通信口的操作。

當(dāng)S7-200PLC的方式開關(guān)處于RUN位置時，SM0.7?=?1，可選擇自由口模式。

當(dāng)S7-200PLC的方式開關(guān)處于TERM位置時，SM0.7?=?0，應(yīng)選擇PPI協(xié)議模式。

當(dāng)S7-200