温艳艳

(天津现代职业技术学院,天津市 300222)

S7—200的网络通信

温艳艳

(天津现代职业技术学院,天津市 300222)

S7—200系列PLC可方便地实现相互之间通信以及与其它智能设备进行通信。本文介绍了由S7—200 PLC组建的集中典型网络的通信协议和硬件连接设置。S7—200可支持多种通信协议,如点到点接口(PPI)、多点接口(M PI)和PROFIBUS—DP协议。这些协议的结构是基于7层开放系统互联参考模型(OSI),通过一个令牌环网来实现。

S7—200 PPI网络;通信协议;通信网络配置;PPI网络的组成形式

一、S 7—200的通信协议

1.PPI协议

PPI(point-to-point interface)是一个主/从协议,其特点是网络中主站向从站发出请求,从站只能对主站发出的请求作出响应,自己不能发出请求。主站也可以对网络中其它主站的请求作出响应。主站可以是S7—300/400CPU、SIM A TIC编程器或 TD 200文本显示器,网络中的S7—200 CPU默认为从站。

一些S7—200 CPU在RUN模式下可以允许PPI主站模式,此时可以用网络读(N ETR)和网络写(N ETW)指令读/写其它CPU中的数据。S7—200 CPU作为PPI主站时还可以作为从站,响应来自其主站的通信请求。

PPI协议支持一个网络中的127个地址(0～126),最多可以有32个主站。运行STEP7—M icro/W IN的计算机的默认地址为0,人机界面的默认地址为1,PLC的默认地址为2。

2.M PI协议

M PI(m ultipoint interface)是通过在计算机或编程器中插入的集成通信接口卡(如CP6511)组成小型的通信网络。最多可以接32个节点,典型数据长度为64个字节,最大距离为100m。

M PI允许主/主和主/从两种通信方式。协议操作有赖于设备类型,对于M PI协议,计算机或S7—300/400CPU作为网络的主站,S7—200 CPU是主站。S7—300/400可以用 XGET/XPU T指令来读/写S7—200的数据。要与一个S7—200 CPU通信,STEP7—M icro/W IN应建立——从连接。

3.PROFIBUS—DP协议

PROFIBUS—DP协议通常用于分布式I/O设备(远程I/O)的高速通信。许多厂家生产类型总的哦的PROFIBUS设备。例如I/O模块、电机控制器和PLC。

S7—200CPU需要通过EM 277 PROFIBUS—DP模块接入PROFIBUS网络,网络通常有一个主站和若干个I/O从站。通过组态,主站初始化网络使网络上的从站器件与设置相匹配。主站周期性地读/写从站的数据。当DP主站成功地设置了一个从站时,它就拥有了该从站。

4.TCP/IP协议

要支持 TCP/IP以太网通信协议,S7—200需配置以太网模块CP243—1或互联网模块CP—243—1 IT,计算机应安装以太网网卡,如图6—12所示。CP243—1或CP243—1 IT有8个普通连接和一个STEP 7—M icro/W IN连接。安装了STEP 7—M icro/W IN之后计算机上会有一个以太网向导用于配置以太网模块,以便将S7—200 PLC与工业以太网络连接。

5.自由端口协议

自由端口(f reeport)协议是指通过编写用户程序来控制CPU通信端口的操作模式,可以用自定义的通信协议连接多种智能设备(计算机、打印机、条码阅读器、单片机、PLC等)。通过使用发送指令(XM T)和接受指令(RCV),设备接收中断、发送中断、字符中断方式,自由端口通信可以控制S7—200 CPU通信口的操作模式。

6.USS协议

USS 3协议(universal serial interface p rotocol,通用串行接口协议)是西门子公司所有传动产品的通用通信协议,是基于串行总线进行数据通信的。该协议是主—从结构的协议,规定了在USS总线上可以有一个主站和最多31个从站;总线上的每个从站都有一个站地址(在从站参数中设定),主站依靠它识别每个从站;每个从站也只对主站发来的报文做出响应并会送报文,从站之间不能直接进行数据通信。

二、S 7—200通信网络配置

1.网络系统的接地

如果网络中的各个站分别在不同的地方接地,由于各个接地点之间的电位差,在网线中出现的电流可能导致通信错误或损坏设备。因此各个站点内部应使用同一个参考电位,然后将各个站点参考点用导线连在一起,在一点接地。也可以使用有隔离的RS—485中继器连接具有不同地电位的设备。每一段的最大长度与使用的波特率和是否隔离都有关系。

2.S7—200 CPU通信接口的引脚分配

S7—200 CPU上的通信口是与RS—485兼容的9针D型连接器,符合欧洲标准EN 50170。

3.网络连接器

西门子的网络连接器用于把多个设备连接到网络中。两种连接器都有两组螺丝端子,可以连接网络的输入和输出。一种连接器仅提供连接到CPU的接口,而另一种连接器增加了一个编程器接口。两种网络连接器还有网络偏置和中断偏置的选择开关。该开关在ON位置时接入终端电阻,在OFF位置时未接终端电阻。接在网络端部的连接器上的开关应放在ON位置。

4.终端电阻在通信中的作用

终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射。在通信过程中,有两种原因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。

阻抗部连续时,信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有,信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,是在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻,使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通信电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。

引起信号反射的另一个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射,主要表现在通信线路处在空闲方式,使整个网络数据混乱。

要减弱反射信号对通信线路的影响,通常采用噪声抑制合加偏执电阻的方法。在实际应用中,对于比较小的反射信号,为简单方便,经常采用加偏执电阻的方法。

5.网络中继器

利用中继器可以延长网络距离,增加接入网络的设备,并且能隔离不同网络段。在一个串联网络中,最多可以使用9个中继器,网络总长度可以增加至9600m。每个中继器可以把网络再扩展1000m,允许给网络增加另外32个设备,为网络段提供偏执和终端电阻匹配。如波特率为9600bit/s时,PROFIBUS允许一个网络段最多有32个设备。

三、P PI网络的组成形式

1.单主站/单从站PPI网络

编程设备通过PC/PPI电缆或者通信卡(CP5611)与S7—200组成单主站/单从站PPI网络。计算机(STEP 7—M icro/W IN)或人机界面(HM I)设备(如 TD 200、TP或 OP)是网络的主站,S7—200是网络的从站。

2.单主站/多从站PPI网络

编程设备通过PC/PPI电缆或者通信卡月S7—200组成单主站多从站PPI网络。计算机(或人机界面)是网络的主站,S7—200作为网络的从站。各从主站只有分配不同的站地址,才能保证通信成功。

3.多主站/单从站PPI网络

编程设备通过PC/PPI电缆或者通信卡与S7—200组成多主站/单从站PPI网络。计算机和人机界面设备都是网络的主站,27—200作为网络的从站。对于多主站PPI网络,STEP 7—M icro/W IN配置PPI协议时,应选择多主站,最好选择PPI高级。各主站只有分配不同的站地址,才能保证通信成功。

4.多主站/多从站PPI网络

有多个从站的多主站复杂PPI网络。计算机和人机界面设备通过网络指令读写作为从站的S7—200中的数据,同时S7—200之间可以使用网络读写指令N ETR、N ETW相互读写数据(点对点通信)。

[1]李辉.S7—200PLC编程原理与工程实训[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[2]蔡行健.深入浅出西门子S7—200PLC[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

A bs tra c t:The PLC in S7-200 Series can easily realize m utual comm unication and communica2 tion w ith other intelligent equipments.This paper introduces the communication p rotocols and hardw are connection and configuration of the centralized typical netw ork built by S7-200 PLC.S7-200 can support many kinds of comm unication p rotocols,the structure of w hich is realized by a token ring net2 w ork on the basis of the 7-layer OSImodel.

Ke y w o rd s:S7-200 PPI netw ork;comm unication p rotocol;communication netw ork configura2 tion;formation of PPI netw ork composition

S7-200 Netw ork Comm unication

W EN Yan-yan

(Tianjin M odern Vocational Technology College,Tianjin 300222 China)

TP393

A

1673-582X(2011)02-0075-03

2010-10-20

温艳艳(1979-),女,天津市人,天津现代职业技术学院教师,讲师,硕士,主要从事高等职业教育,电力系统及其自动化技术教学研究。