项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信

项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信车载台网络通信学时:4习题:5.15.2教学目的和要求项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信目录一、任务导入和分析二、相关知识S7-200PLC的通信与网络三、任务实施四、知识拓展TD200使用项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信一、任务导入与分析某条灌装黄油桶的生产线，要求将黄油桶送到四台包装机(打包机)上包装，打包机把8个黄油桶包装到一个纸箱中。用一个分流机控制着黄油桶流向各个打包机。4个CPU221用于控制打包机，一个CPU222安装了TD-200操作器人机界面，用于控制分流机。分流机对打包机的控制主要是负责将纸箱、粘结剂和黄油桶分配给不同的打包机，而分配的依据就是各个打包机的工作状态，因此分流机要实时地知道各个打包机的工作状态。另外，为了统计的方便，各个打包机打包完成的数量应上传到分流机，以便记录和通过TD-200查阅。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信图5-1黄油桶PLC控制系统组成示意图操作器人机界面TD-200站1分流机CPU222站6项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信二、相关知识S7-200PLC的通信与网络S7-200系列PLC内部集成的串行通信口(PPI接口、编程口)为用户提供了强大的通信功能。PPI口的物理特性为RS-485。CPU221、CPU222、CPU224有一个RS-485口，定义为PORT0。CPU224XP、CPU226、CPU226XM有2个RS-485口，定义为PORT0及PORT1。使用不同的协议通过串行通信口与不同的设备进行通信或组成网络。网络通信通过RS-485标准的双绞线实现。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信1.字符数据格式S7-200PLC采用异步串行通信方式，传送字符数据的格式分10位数据和11位数据。10位数据格式：由1个起始位、8个数据位、1个停止位组成。传送速率一般为9600波特。11位数据格式：由1个起始位、8个数据位、1个偶校验位、1个停止位组成。传送速率一般为9600波特或19200波特。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信西门子公司S7系列的生产金字塔由4级构成，从上到下依次为：公司管理级、工厂与过程管理级、过程监控级、过程测量与控制级。西门子生产金字塔的4级子网由3级总线复合而成。[最低一级为AS-I级总线，负责与现场传感器和执行器的通信，也可以是远程I/O总线（负责PLC与分布式I/O模块之间的通信）。中间一级是Profibus级总线，它采用令牌控制方式与主从轮询相结合的存取方式，可实现现场、控制和监控3级的通信。中间级也可用主从轮询存取方式的主从多点链路。最高一级为工业以太网Ethernet使用通信协议，负责传送生产管理信息。]2.网络层次结构项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信在对网络中的设备进行配置时，必须对设备的类型、在网络中的地址和通信的波特率进行设置。在网络中的设备分两类：主站和从站。主站设备（如编程设备STEP7、中文文本显示器TD200等操作面板产品和S7-300PLC、S7-400PLC）向从站设备发送要求，也可对网络上的其它主站设备的请求作出响应；从站设备只是等待主站发送的要求并作出相应的响应。网络上所有S7-200CPU都默认为从站，但在点对点通信时也可定义为主站，以便从另外的S7-200读取信息。在网络中的设备必须有惟一的地址。S7-200支持的网络地址为0~126。S7-200的缺省地址是2，编程软件的缺省地址是0，操作面板的缺省地址是1。在同一网络中所有设备必须被设置成相同的波特率（数据通过网络传输的速度）。S7-200波特率的配置在编程软件的系统块中完成。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信3.网络通信协议西门子公司S7系列的生产金字塔中的通信协议分两大类：通用协议和公司专用协议。通用协议采用工业以太网（Ethernet）协议，用于管理级的信息交换。公司专用协议有：PPI协议、MPI协议、Profibus(开放式现场总线标准)协议、自由口协议和USS协议。PPI、MPI、Profibus协议都是异步、基于字符传输的协议，带有起始位、8位数据、偶校验和一个停止位。如果使用相同的波特率，这些协议可以在一个网络中同时运行而不相互影响。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信点对点接口PPI（Point-to-PointInterface）协议是一种主/从协议，在这个协议中，主站（其它CPU、SIMATIC编程器、TD200中文文本显示器）设备向从站设备发送要求，从站设备响应。从站不主动发信息，只是等待主站发送的要求并作出相应的响应。网络上所有S7-200CPU都默认为从站。如果在用户程序中允许PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作为主站。一旦允许PPI主站模式，就可以利用网络的有关通信指令来读写其它CPU，并且还可以作为从站响应来自其它主站的申请和查询。任何一个从站可以与多个主站通信，但是在网络中最多只能有32个主站。（1）PPI协议项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信（2）MPI协议多点接口MPI（Multi-PointInterface）协议是主/主协议或主/从协议，协议如何操作依赖于设备类型。如果是S7-300CPU，就建立主/主连接，因为所有S7-300都是网络主站。如果是S7-200CPU，就建立主/从连接，因为S7-200CPU是从站。（3）Profibus协议Profibus协议用于分布式I/O设备（远程I/O）的高速通信。Profibus是世界上第一个开放式现场总线标准，于1995年成为欧洲工业标准（EN50170），1999年成为国际标准（1EC61158-3）。采用Profibus协议的系统，对于不同厂家所生产的设备不需要对接口进行特别的处理和转换，就可以通信。最高传输速率可达12Mbit/s。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信（4）自由口协议（用户定义协议）自由口协议指通过用户程序控制S7-200CPU通信口的操作模式来进行通信。利用自由口模式，可以实现用户定义的通信协议连接多种智能设备。（5）USS协议USS协议是西门子传动产品（如变频器等）通信的一种协议，S7-200提供USS协议的指令，用户使用这些指令可方便实现对变频器的控制。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信4.网络通信类型SIMATIC网络的通信类型分为单主站和多主站。单主站：一个主站与一个或多个从站连接的网络。如图5-2是一个单主站网络结构示意图。图中一台计算机作为主站，4台S7-200CPU作为从站。多主站：一个主站与最少一个从站及一个主站连接的网络。图5-3是一个多主站网络结构示意图。图中一台计算机作为主站，一台TD200中文文本显示器也是主站，另外4台S7-200CPU作为从站。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信主站计算机S7-200CPUS7-200CPUS7-200CPUS7-200CPUPC/PPI电缆从站从站从站从站图5-2单主站网络结构示意图项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信S7-200CPUS7-200CPUS7-200CPUS7-200CPU主站主站从站从站从站从站CP卡MPI电缆计算机TD200图5-3多主站网络结构示意图项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信5.S7-200PLC通信指令当S7-200PLC被定义为PPI主站模式时，可以应用网络读写指令对另外的S7-200PLC进行读写操作。NETWTBL，PORTNETRTBL，PORT网络写(发送)网络读(接收)图5-4网络读/网络写指令的格式TBL：缓冲区首址，操作数为字节。PORT：操作端口，CPU224XP及CPU226为0或1，其他型号只能为0。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信网络读NETR指令是通过端口（PORT）接收远程设备的数据并保存在表（TBL）中。可从远方站点最多读取16字节的信息。网络写NETW指令是通过端口（PORT）向远程设备写入在表（TBL）中的数据。可向远方站点最多写入16字节的信息。在程序中可以有任意多NETR/NETW指令，但在任意时刻最多只能有8个NETR及NETW指令有效。TBL表的参数定义见表5-1所示。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信使用网络读写指令对另外的S7-200PLC进行读写操作时，首先要将使用网络读写指令的S7-200PLC定义为PPI模式，即通信初始化。与PPI和自由口通信均有密切关系的特殊寄存器SMB30（PORT0）及SMB130（PORT1）中规定了PPI通信的方式，如后面补充表所示。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信自由口控制寄存器SMB30和SMB130项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信首字节第2字节第3字节第4字节第5字节第6字节第7字节第8字节第9字节第10字节……5-1TBL表的参数含义(设VB100为首字节)项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信表中VB100首字节的含义：D：操作是否完成。0=未完成，1=功能完成。A：是否激活（操作已排队）。0=未激活，1=激活。E：是否有错误。0=无错误，1=有错误。后4位错误代码的说明：0(0000)：无错误。1(0001)：超时错误。远程站点无响应。2(0010)：接收错误。有奇偶错误等。3(0011)：离线错误。重复的站地址或无效的硬件引起冲突。4(0100)：排队溢出错误。多于8条NETR/NETW指令被激活。5(0101)：违反通信协议。没有在SMB30中允许PPI，就试图使用NETR/NETW指令。6(0110)：非法参数。7(0111)：没有资源。远程站点忙（正在进行上载或下载）。8(1000)：第七层错误。违反应用协议。9(1001)：信息错误。错误的数据地址或错误的数据长度。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信◆补充只能使用变量存储器(V)、局部变量存储器(L)和累加器(AC)作为指针。指针为双字值，是需被访问的存储器的物理地址。为了生成指针，必须使用双字传送指令(MOVD)，将所要访问的存储器区地址放入用来作为指针的存储器或寄存器中。如：MOVD&VB100,VD201MOVD&MB11,AC2MOVD&C6,LD6“&”是取地址符号，&VB100表示VB100单元的32位物理地址，而VB100本身是一个直接地址编号，注意区别。指令中的第二个操作数是用来存放物理地址。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信三、任务实施1．地址设置四个打包机（CPU221）的站地址分别选择2、3、4、5，分流机（CPU222）站地址为6，TD200的站地址为1，将各个站地址在系统块中设定好，随程序一起下载到PLC中，TD-200的地址在TD-200中直接设定。在网络连接中，6#站所用的网络连接器是带编程口，以便连接TD-200和其它站，其它站则用不带编程口的网络连接器。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI网络通信2．编制PLC程序6#站分流机的程序包括：控制程序、与TD-200的通信程序、与其它站的通信程序，而其它站只有控制程序。假设各个打包机的工作状态存储在各自CPU的VB100中，其中：V100.7为打包机检测到错误；V100.6~V100.4为打包机错误代码；V100.2为粘结剂缺少的标志(应增加粘结剂);V100.1为纸箱缺少的标志（应增加纸箱）；V100.0为没有可包装黄油桶的标志。项目五PLC特殊功能模块应用任务一配置PPI