1、江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電分院 任務(wù)一 項(xiàng)目五 PLC特殊功能模塊應(yīng)用 1.掌握PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)的概念 2.了解TD200使用 3.掌握配置PPI網(wǎng)絡(luò)通信 學(xué)時(shí): 4 習(xí)題: 5.1 5.2教學(xué)目的和要求 目 錄一、任務(wù)導(dǎo)入和分析二、相關(guān)知識(shí) S7-200PLC的通信與網(wǎng)絡(luò) 三、任務(wù)實(shí)施四、知識(shí)拓展 TD200使用 一、任務(wù)導(dǎo)入與分析 某條灌裝黃油桶的生產(chǎn)線(xiàn)，要求將黃油桶送到四臺(tái)包裝機(jī)(打包機(jī))上包裝，打包機(jī)把8個(gè)黃油桶包裝到一個(gè)紙箱中。用一個(gè)分流機(jī)控制著黃油桶流向各個(gè)打包機(jī)。4個(gè)CPU221用于控制打包機(jī)，一個(gè)CPU222安裝了TD-200操作器人機(jī)界面，用于控制分流機(jī)。 分流機(jī)對(duì)打包機(jī)的

2、控制主要是負(fù)責(zé)將紙箱、粘結(jié)劑和黃油桶分配給不同的打包機(jī)，而分配的依據(jù)就是各個(gè)打包機(jī)的工作狀態(tài)，因此分流機(jī)要實(shí)時(shí)地知道各個(gè)打包機(jī)的工作狀態(tài)。另外，為了統(tǒng)計(jì)的方便，各個(gè)打包機(jī)打包完成的數(shù)量應(yīng)上傳到分流機(jī)，以便記錄和通過(guò)TD-200查閱。 圖5-1 黃油桶PLC控制系統(tǒng)組成示意圖操作器人機(jī)界面TD-200 站1分流機(jī)CPU222站6二、相關(guān)知識(shí) S7-200PLC的通信與網(wǎng)絡(luò) S7-200系列PLC內(nèi)部集成的串行通信口 (PPI接口、編程口)為用戶(hù)提供了強(qiáng)大的通信功能。PPI口的物理特性為RS-485。CPU221、CPU222、CPU224有一個(gè)RS-485口，定義為PORT0。CPU224XP、

3、CPU226、CPU226XM有2個(gè)RS-485口，定義為PORT0及PORT1。使用不同的協(xié)議通過(guò)串行通信口與不同的設(shè)備進(jìn)行通信或組成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)通信通過(guò)RS-485標(biāo)準(zhǔn)的雙絞線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。1. 字符數(shù)據(jù)格式 S7-200 PLC采用異步串行通信方式，傳送字符數(shù)據(jù)的格式分10位數(shù)據(jù)和11位數(shù)據(jù)。 10位數(shù)據(jù)格式：由1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位組成。傳送速率一般為9600波特。 11位數(shù)據(jù)格式：由1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)偶校驗(yàn)位、1個(gè)停止位組成。傳送速率一般為9600波特或19200波特。 西門(mén)子公司S7系列的生產(chǎn)金字塔由4級(jí)構(gòu)成，從上到下依次為：公司管理級(jí)、工廠(chǎng)與過(guò)程管理級(jí)、過(guò)程監(jiān)控級(jí)、過(guò)

4、程測(cè)量與控制級(jí)。西門(mén)子生產(chǎn)金字塔的4級(jí)子網(wǎng)由3級(jí)總線(xiàn)復(fù)合而成。 最低一級(jí)為AS-I級(jí)總線(xiàn)，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器的通信，也可以是遠(yuǎn)程I/O總線(xiàn)（負(fù)責(zé)PLC與分布式I/O模塊之間的通信）。 中間一級(jí)是Profibus級(jí)總線(xiàn)，它采用令牌控制方式與主從輪詢(xún)相結(jié)合的存取方式，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、控制和監(jiān)控3級(jí)的通信。中間級(jí)也可用主從輪詢(xún)存取方式的主從多點(diǎn)鏈路。 最高一級(jí)為工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet使用通信協(xié)議，負(fù)責(zé)傳送生產(chǎn)管理信息。2. 網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu) 在對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行配置時(shí)，必須對(duì)設(shè)備的類(lèi)型、在網(wǎng)絡(luò)中的地址和通信的波特率進(jìn)行設(shè)置。 在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分兩類(lèi)：主站和從站。主站設(shè)備（如編程設(shè)備STEP7、中文文

5、本顯示器TD 200等操作面板產(chǎn)品和S7-300PLC、S7-400PLC）向從站設(shè)備發(fā)送要求，也可對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的其它主站設(shè)備的請(qǐng)求作出響應(yīng)；從站設(shè)備只是等待主站發(fā)送的要求并作出相應(yīng)的響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)上所有S7-200 CPU都默認(rèn)為從站，但在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)也可定義為主站，以便從另外的S7-200讀取信息。 在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備必須有惟一的地址。S7-200支持的網(wǎng)絡(luò)地址為0126。S7-200的缺省地址是2，編程軟件的缺省地址是0，操作面板的缺省地址是1。 在同一網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備必須被設(shè)置成相同的波特率（數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣龋7-200波特率的配置在編程軟件的系統(tǒng)塊中完成。3. 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 西門(mén)子公司S

6、7系列的生產(chǎn)金字塔中的通信協(xié)議分兩大類(lèi)：通用協(xié)議和公司專(zhuān)用協(xié)議。通用協(xié)議采用工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）協(xié)議，用于管理級(jí)的信息交換。公司專(zhuān)用協(xié)議有：PPI協(xié)議、MPI協(xié)議、Profibus(開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn))協(xié)議、自由口協(xié)議和USS協(xié)議。PPI、MPI、Profibus協(xié)議都是異步、基于字符傳輸?shù)膮f(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據(jù)、偶校驗(yàn)和一個(gè)停止位。如果使用相同的波特率，這些協(xié)議可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)運(yùn)行而不相互影響。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI（Point-to-Point Interface）協(xié)議是一種主/從協(xié)議，在這個(gè)協(xié)議中，主站（其它CPU、SIMATIC編程器、TD 200中文文本顯示器）設(shè)備向從

7、站設(shè)備發(fā)送要求，從站設(shè)備響應(yīng)。從站不主動(dòng)發(fā)信息，只是等待主站發(fā)送的要求并作出相應(yīng)的響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)上所有S7-200 CPU都默認(rèn)為從站。如果在用戶(hù)程序中允許PPI主站模式，一些S7-200 CPU在RUN模式下可以作為主站。一旦允許PPI主站模式，就可以利用網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)通信指令來(lái)讀寫(xiě)其它CPU，并且還可以作為從站響應(yīng)來(lái)自其它主站的申請(qǐng)和查詢(xún)。任何一個(gè)從站可以與多個(gè)主站通信，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個(gè)主站。（1）PPI協(xié)議（2）MPI協(xié)議 多點(diǎn)接口MPI（Multi-Point Interface）協(xié)議是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議，協(xié)議如何操作依賴(lài)于設(shè)備類(lèi)型。如果是S7-300 CPU，就建立主/主連接

8、，因?yàn)樗蠸7-300都是網(wǎng)絡(luò)主站。如果是S7-200 CPU，就建立主/從連接，因?yàn)镾7-200 CPU是從站。 （3）Profibus協(xié)議 Profibus協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備（遠(yuǎn)程I/O）的高速通信。Profibus是世界上第一個(gè)開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，于1995年成為歐洲工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（EN50170），1999年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（1EC61158-3）。采用Profibus協(xié)議的系統(tǒng)，對(duì)于不同廠(chǎng)家所生產(chǎn)的設(shè)備不需要對(duì)接口進(jìn)行特別的處理和轉(zhuǎn)換，就可以通信。最高傳輸速率可達(dá)12Mbit/s。 （4）自由口協(xié)議（用戶(hù)定義協(xié)議） 自由口協(xié)議指通過(guò)用戶(hù)程序控制S7-200 CPU通信口的操作模式來(lái)進(jìn)行通

9、信。利用自由口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)定義的通信協(xié)議連接多種智能設(shè)備。 （5）USS協(xié)議 USS協(xié)議是西門(mén)子傳動(dòng)產(chǎn)品（如變頻器等）通信的一種協(xié)議，S7-200提供USS協(xié)議的指令，用戶(hù)使用這些指令可方便實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制。 4. 網(wǎng)絡(luò)通信類(lèi)型 SIMATIC網(wǎng)絡(luò)的通信類(lèi)型分為單主站和多主站。 單主站：一個(gè)主站與一個(gè)或多個(gè)從站連接的網(wǎng)絡(luò)。如圖5-2是一個(gè)單主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主站，4臺(tái)S7-200 CPU作為從站。 多主站：一個(gè)主站與最少一個(gè)從站及一個(gè)主站連接的網(wǎng)絡(luò)。圖5-3是一個(gè)多主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為主站，一臺(tái)TD 200中文文本顯示器也是主站，另外4臺(tái)S7-20

10、0 CPU作為從站。主站計(jì) 算 機(jī)S7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPUPC/PPI 電纜從站從站從站從站圖5-2 單主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖S7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPUS7-200 CPU主 站主 站從 站從 站從 站從 站CP卡MPI 電纜 計(jì) 算 機(jī) TD 200圖5-3 多主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖5. S7-200PLC通信指令 當(dāng)S7-200 PLC被定義為PPI主站模式時(shí)，可以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令對(duì)另外的S7-200 PLC進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 NETW TBL，PORT NETR TBL，PORT網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)(發(fā)送) 網(wǎng)絡(luò)讀(接收)圖

11、5-4 網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)指令的格式TBL： 緩沖區(qū)首址，操作數(shù)為字節(jié)。PORT：操作端口，CPU224XP及CPU226為0或1，其他型號(hào)只能為0。 網(wǎng)絡(luò)讀NETR指令是通過(guò)端口（PORT）接收遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)并保存在表（TBL）中。可從遠(yuǎn)方站點(diǎn)最多讀取16字節(jié)的信息。 網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)NETW指令是通過(guò)端口（PORT）向遠(yuǎn)程設(shè)備寫(xiě)入在表（TBL）中的數(shù)據(jù)。可向遠(yuǎn)方站點(diǎn)最多寫(xiě)入16字節(jié)的信息。 在程序中可以有任意多NETR/NETW指令，但在任意時(shí)刻最多只能有8個(gè)NETR及NETW指令有效。TBL表的參數(shù)定義見(jiàn)表5-1所示。 使用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令對(duì)另外的S7-200 PLC進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，首先要將使用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指

12、令的S7-200 PLC定義為PPI模式，即通信初始化。與PPI和自由口通信均有密切關(guān)系的特殊寄存器SMB30（PORT0）及SMB130（PORT1）中規(guī)定了PPI通信的方式，如后面補(bǔ)充表所示。自由口控制寄存器SMB30和SMB130首字節(jié)第2字節(jié)第3字節(jié)第4字節(jié)第5字節(jié)第6字節(jié)第7字節(jié)第8字節(jié)第9字節(jié)第10字節(jié)5-1 TBL表的參數(shù)含義(設(shè)VB100為首字節(jié))表中VB100首字節(jié)的含義：D：操作是否完成。0=未完成，1=功能完成。A：是否激活（操作已排隊(duì)）。0=未激活，1=激活。E：是否有錯(cuò)誤。0=無(wú)錯(cuò)誤，1=有錯(cuò)誤。后4位錯(cuò)誤代碼的說(shuō)明：0(0000)：無(wú)錯(cuò)誤。1(0001)：超時(shí)錯(cuò)誤。

13、遠(yuǎn)程站點(diǎn)無(wú)響應(yīng)。2(0010)：接收錯(cuò)誤。有奇偶錯(cuò)誤等。3(0011)：離線(xiàn)錯(cuò)誤。重復(fù)的站地址或無(wú)效的硬件引起沖突。4(0100)：排隊(duì)溢出錯(cuò)誤。多于8條NETR/NETW指令被激活。5(0101)：違反通信協(xié)議。沒(méi)有在SMB30中允許PPI， 就試圖使用 NETR/NETW指令。6(0110)：非法參數(shù)。7(0111)：沒(méi)有資源。遠(yuǎn)程站點(diǎn)忙（正在進(jìn)行上載或下載）。8(1000)：第七層錯(cuò)誤。違反應(yīng)用協(xié)議。9(1001)：信息錯(cuò)誤。錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)地址或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 補(bǔ)充 只能使用變量存儲(chǔ)器(V)、局部變量存儲(chǔ)器(L)和累加器(AC)作為指針。指針為雙字值，是需被訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)器的物理地址。為了生成

14、指針，必須使用雙字傳送指令(MOVD)，將所要訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)器區(qū)地址放入用來(lái)作為指針的存儲(chǔ)器或寄存器中。如： MOVD &VB100, VD201 MOVD &MB11, AC2 MOVD &C6, LD6 “&”是取地址符號(hào)，&VB100表示VB100單元的32位物理地址，而VB100本身是一個(gè)直接地址編號(hào)，注意區(qū)別。指令中的第二個(gè)操作數(shù)是用來(lái)存放物理地址。 三、任務(wù)實(shí)施 1地址設(shè)置 四個(gè)打包機(jī)（CPU221）的站地址分別選擇2、3、4、5，分流機(jī)（CPU222）站地址為6，TD200的站地址為1，將各個(gè)站地址在系統(tǒng)塊中設(shè)定好，隨程序一起下載到PLC中，TD-200的地址在TD-200中直接設(shè)定

15、。 在網(wǎng)絡(luò)連接中，6#站所用的網(wǎng)絡(luò)連接器是帶編程口，以便連接TD-200和其它站，其它站則用不帶編程口的網(wǎng)絡(luò)連接器。2編制PLC程序 6#站分流機(jī)的程序包括：控制程序、與TD-200的通信程序、與其它站的通信程序，而其它站只有控制程序。 假設(shè)各個(gè)打包機(jī)的工作狀態(tài)存儲(chǔ)在各自CPU的VB100中，其中： V100.7 為打包機(jī)檢測(cè)到錯(cuò)誤； V100.6 V100.4 為打包機(jī)錯(cuò)誤代碼； V100.2 為粘結(jié)劑缺少的標(biāo)志(應(yīng)增加粘結(jié)劑); V100.1 為紙箱缺少的標(biāo)志（應(yīng)增加紙箱）； V100.0 為沒(méi)有可包裝黃油桶的標(biāo)志。 各個(gè)打包機(jī)已經(jīng)完成的打包箱數(shù)分別存儲(chǔ)在各自CPU的VW101中。 定義6

16、#站分流機(jī)對(duì)各打包機(jī)接收(讀) 的緩沖區(qū)的起始地址分別為：VB200、VB210、VB220、VB230，對(duì)各打包機(jī)發(fā)送(寫(xiě))的緩沖區(qū)的起始地址分別為： VB300、VB310、VB320、VB330。 分流機(jī)讀/寫(xiě)1#打包機(jī)（2#站）的工作狀態(tài)和完成打包數(shù)量的梯形圖程序如圖5-5所示，語(yǔ)句表程序如圖5-6所示。對(duì)其它站的讀寫(xiě)操作程序只需要將站地址號(hào)與緩沖區(qū)指針作相應(yīng)的改變即可。/設(shè)置允許PPI/主站模式/SMB30: 0000 0010/ 清空接收和發(fā)送緩沖區(qū)/裝載1#打包機(jī)(2#站)地址/參考表5_1/遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)指針/&VB101是取VB101的/32位物理地址即指向/遠(yuǎn)程站點(diǎn)2#站的數(shù)

17、據(jù)指針/待發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度/待發(fā)送的數(shù)據(jù)/將VW307中的0發(fā)到VW101/復(fù)位1#打包機(jī)包裝的箱數(shù)圖5-5 分流機(jī)讀/寫(xiě)1#打包機(jī)的工作狀態(tài)和完成打包數(shù)量的梯形圖程序/裝載1#打包機(jī)的站地址 /遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)指針/打包機(jī)的工作狀態(tài)在VB100/&VB100即為/取VB100單元的32位的地址/待讀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度3字節(jié)，/ 即VB100及VW101/讀1#打包機(jī)的控制VB100/放于VB207和/數(shù)據(jù)狀態(tài)VW101放VW208圖5-6 分流機(jī)讀/寫(xiě)1#打包機(jī)的工作狀態(tài)和完成打包數(shù)量的語(yǔ)句表程序四、知識(shí)拓展 TD200使用說(shuō)明 1TD200概述 TD200（Text Display 200）是專(zhuān)用于S7

18、-200系列PLC的文本顯示和操作界面。TD200支持中文操作和文本顯示。TD200包裝中提供了專(zhuān)用電纜（TD/CPU電纜）用以與S7-200CPU連接，電纜能從CPU通訊口上取得所需的24V DC電源。 TD200作為主站在PPI網(wǎng)絡(luò)上工作。網(wǎng)絡(luò)上的TD200都有唯一的地址。一個(gè)S7-200CPU最多可以連接4個(gè)TD200，一個(gè)TD200只能與一個(gè)S7-200CPU建立連接。連接到同一個(gè)S7-200CPU的多個(gè)TD200可以訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)參數(shù)塊，也可設(shè)置不同的數(shù)據(jù)塊偏移地址按不同的參數(shù)塊工作。不同的參數(shù)塊可以分多次調(diào)用TD200向?qū)Фx。 TD200具有牢固的塑料殼，前面板具有IP65防護(hù)等級(jí)。27mm的安裝深度，無(wú)須附件即可安裝在箱內(nèi)或面板內(nèi)。TD200采用了背光LCD液晶顯示器，即使在逆光情況下也很容易看清楚。人體工學(xué)設(shè)計(jì)的輸入鍵位于可編程的功能鍵上部，便于操作。TD200中文版內(nèi)置國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)，可方便、清晰地顯示中文文本。內(nèi)置連