第8章 PLC的网络通信技术及应用

第八章PLC的网络通信技术及应用第八章PLC的网络通信技术及应用8.1通信网络的基础知识8.2S7-200的通信与网络8.3S7-200的通信指令第八章PLC的网络通信技术及应用8.1通信网络的基础知识8.1.1数据通信方式1.基本通信方式2.常用的传输介质3.通信接口8.1.2网络概述1.网络结构概述2.通信协议返回本章首页第八章PLC的网络通信技术及应用（1）并行通信并行通信方式一般发生在可编程序控制器的内部各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。并行传送时，一个数据的所有位同时传送，因此，每个数据位都需要一条单独的传输线，信息有多少二进制位组成就需要多少条传输线，如下图8.1所示。1.基本通信方式第八章PLC的网络通信技术及应用设备1设备2图8.1并行通信第八章PLC的网络通信技术及应用（2）串行通信串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间，多台可编程序控制器之间的数据传送。传送时，数据的各个不同位分时使用同一条传输线，从低位开始一位接一位按顺序传送，数据有多少位就需要传送多少次，如下图8.2所示。设备1设备2传送数据10110011T3T4T5T6T7T2T11111000第八章PLC的网络通信技术及应用（3）串行通信分类按时钟串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。异步传送：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的，如图8.3所示。同步传送:在数据开始用1－2个同步字符来指示，不需起始位和停止位。传输效率高，硬件价格高。第八章PLC的网络通信技术及应用图8.3异步串行传送数据格式0/10/10/10/10/10/10/1111起始位奇偶校验位停止位低位高位数据位字符(n+1)空闲位字符n0/1第八章PLC的网络通信技术及应用按方向串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全双工三种方式。分别如图8.4中的（a）、（b）和（c）所示。图8.4单工、半双工和双工ABABAB（a）（b）（c）第八章PLC的网络通信技术及应用2.传输介质见表8－13.串行通信接口（1）RS232接口（2）RS485接口（3）RS422接口返回本节第八章PLC的网络通信技术及应用1.网络结构概述（1）简单网络多台设备通过传输线相连，可以实现多设备间的通信，就形成网络结构。下图8.5就是一种最简单的网络结构，它由单主设备和多个从设备构成。主设备从设备1从设备2从设备3从设备n8.1.2网络概述第八章PLC的网络通信技术及应用（2）多级网络现代大型工业企业中，一般采用多级网络的形式，可编程序控制器制造商经常用生产金字塔结构来描述其产品可实现的功能。这种金字塔结构的特点是：上层负责生产管理，底层负责现场检测与控制，中间层负责生产过程的监控与优化。国际标准化组织（ISO）对企业自动化系统确立了初步的模型，如图8.6所示。第八章PLC的网络通信技术及应用1级2级3级4级5级6级企业长期生产经营决策规划企业短期生产计划及业务经营车间在线作业管理过程控制与监督设备控制参数检测与执行器驱动管理控制图8.6ISO企业自动化系统模型第八章PLC的网络通信技术及应用2.通信协议（1）通用协议国际标准化组织ISO（InternationalStandardOrganization）于1978年提出了开放系统互联OSI（OpenSystemsInterconnection）的模型，它所用的通信协议一般为7层，如下图8.7所示。第八章PLC的网络通信技术及应用应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层应用层协议表示层协议会话层协议传送层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层图8.7通用协议模型第八章PLC的网络通信技术及应用（2）公司专用协议低层子网和中层子网一般采用公司专用协议，尤其是最底层子网，由于传送的是过程数据及控制命令，这种信息较短，但实时性要求高。公司专用协议的层次一般只有物理层、链路层及应用层，而省略了通用协议所必须的其他层，信息传送速率快。返回本节第八章PLC的网络通信技术及应用8.2S7-200的通信与网络8.2.1网络层次结构8.2.2通信类型及协议8.2.3通信设备第八章PLC的网络通信技术及应用8.2.1网络层次结构西门子公司的生产金字塔由4级组成，由下到上依次是：过程测量与控制级、过程监控级、工厂与过程管理级、公司管理级。S7系列的网络结构如右图8.8所示。第八章PLC的网络通信技术及应用工业以太网Ethernet现场总线Profibus多点链路MPI执行器级总线AS-i生产管理计算机2n5431传感器及执行部件智能模块S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-200图8.8西门子生产金字塔及网络第八章PLC的网络通信技术及应用8.2.2S7-200的通信协议（1）通用协议（2）公司专用协议PPI协议MPI协议Profibus协议自由口协议第八章PLC的网络通信技术及应用8.2.3通信设备（1）通信口S7-200CPU主机上的通信口是符合欧洲标准EN50170中Profibus标准的RS-485兼容9针D型接口。接口引脚如图8.11所示，端口0或端口1的引脚与Profibus的名称对应关系如表8.1所示。第八章PLC的网络通信技术及应用图8.11RS-485引脚1569第八章PLC的网络通信技术及应用（2）网络连接器网络连接器可以用来把多个设备连接到网络中。网络连接器有两种类型：一种是仅提供连接到主机的接口，另一种增加了一个编程接口。带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时，为这些设备提供电源，而不用另加电源。第八章PLC的网络通信技术及应用（3）网络中继器网络中继器在Profibus可以用来延长网络的距离、允许给网络加入设备、隔离不同网络段，每个中继器为网络段提供偏置和终端匹配。每个网络中最多可以有9个中继器，每个中继器最多可再增加32个设备。第八章PLC的网络通信技术及应用（4）调制解调器用调制解调器可以实现计算机或编程器与PLC主机之间的远距离通信。以11位调制解调器为例，通信连接如下图8.12所示。返回本节计算机PLC主机调制解调器调制解调器RS232COMxRS232本地远程25针到9针适配器4开关PC/PPI电缆电话线RS232RS485第八章PLC的网络通信技术及应用8.3.1网络指令网络指令有两条：NETR和NETW。1.NETR指令NETR，网络读指令。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形成数据表TBL。NETR指令最多可从远程站点上读16个字节的信息。指令格式：NETRTBL,PORT例：NETRVB200,08.3S7-200的通信指令第八章PLC的网络通信技术及应用2.NETW指令NETW网络写指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过端口PORT将数据表TBL中的数据发送到从远程设备。NETW指令最多可向远程站点上写16个字节的信息。指令格式：NETWTBL,PORT返回本节第八章PLC的网络通信技术及应用8.3.2发送与接收指令1.XMT指令XMT，发送指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT将数据表TBL中的数据发送到远程设备。发送缓冲区（数据表）TBL的格式如表8.8所示。第八章PLC的网络通信技术及应用2.RCV指令RCV，接收指令。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放到缓冲区（数据表）TBL。返回本节