ppi的通信功能課件

1、第4章 S7-200 PLC的通信功能第1頁(yè)，共96頁(yè)。4.1 PPI通訊4.1.1 概述PPI協(xié)議是S7-200 PLC中最基本的一種通信方式，通過(guò)S7-200 CPU自身的端口(port0或Port 1)即可完成，是S7-200 CPU默認(rèn)的通信協(xié)議。PPI是一種主-從協(xié)議，協(xié)議定義了主站和從站，網(wǎng)絡(luò)中主站向網(wǎng)絡(luò)中的從站發(fā)出請(qǐng)求，從站只能對(duì)主站發(fā)出的請(qǐng)求做出響應(yīng)，自己不能發(fā)出請(qǐng)求。主站也可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其他主站的請(qǐng)求做出響應(yīng)。第2頁(yè)，共96頁(yè)。S7-200的通信口為RS-485接口，PC/PPI多主站電纜用于計(jì)算機(jī)與S7-200之間的通信，有RS-232CPPI和USBPPI兩種電纜。PPI網(wǎng)

2、絡(luò)連接示意圖如圖10-1所示，要求如下:（1）每個(gè)網(wǎng)段至多32個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；（2）每個(gè)網(wǎng)段最長(zhǎng)50米(不用中繼器)，可通過(guò)中繼器擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，最多9 個(gè)中繼器；（3）網(wǎng)絡(luò)可包含127節(jié)點(diǎn)；（4）網(wǎng)絡(luò)可包含32個(gè)主站；（5）網(wǎng)絡(luò)總長(zhǎng)9600米。 一個(gè)網(wǎng)段 一個(gè)網(wǎng)段 一個(gè)網(wǎng)段 50米 最多1000米 50米圖4-1 PPI網(wǎng)絡(luò)連接示意圖第3頁(yè)，共96頁(yè)。PROFIBUS連接器和電纜將CP通信卡和S7-200通信口連接。不同主/從站之間也可以通過(guò)PROFIBUS連接器和電纜進(jìn)行連接通信。PPI是主/從協(xié)議，默認(rèn)情況下網(wǎng)絡(luò)中的S7-200 CPU均為從站，其他CPU、SIMATIC編程器或文本顯示器（例TD

3、400C等）為主站。 PPI網(wǎng)絡(luò)包括單主站PPI網(wǎng)絡(luò)和多主站PPI網(wǎng)絡(luò)。第4頁(yè)，共96頁(yè)。圖4-2 多主站PPI網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖第5頁(yè)，共96頁(yè)。4.1.2 使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令實(shí)現(xiàn)PPI通信如果在用戶程序中使用了PPI主站模式，一些S7-200 CPU在RUN模式下可以做主站，它們可以用網(wǎng)絡(luò)讀（NETR，Net Read）和網(wǎng)絡(luò)寫（NETW，Net Write）指令讀寫其他CPU中的數(shù)據(jù)。S7-200 PLC之間的PPI通信可以使用PROFIBUS網(wǎng)線直接連接CPU上PORT 0或PORT1，然后在CPU內(nèi)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令即可實(shí)現(xiàn)。第6頁(yè)，共96頁(yè)。1網(wǎng)絡(luò)讀寫指令NETR/NETW網(wǎng)絡(luò)讀?。∟ETR）

4、指令開始一項(xiàng)通訊操作，通過(guò)指定的端口（PORT）從遠(yuǎn)程設(shè)備收集數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)寫入（NETW）指令開始一項(xiàng)通訊操作，通過(guò)指定的端口（PORT）向遠(yuǎn)程設(shè)備寫入數(shù)據(jù)。每一個(gè)NETR/NETW指令可從/向遠(yuǎn)程站讀取/寫入16個(gè)字節(jié)信息。網(wǎng)絡(luò)讀寫指令是通過(guò)TBL參數(shù)表來(lái)指定報(bào)文頭，TBL參數(shù)表如表4-1所示。字節(jié)7 00DAE0錯(cuò)誤代碼1遠(yuǎn)程地址2遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)區(qū)指針（I、Q、M、V）3456數(shù)據(jù)長(zhǎng)度7數(shù)據(jù)字節(jié)08數(shù)據(jù)字節(jié)1.22數(shù)據(jù)字節(jié)15表4-1 網(wǎng)絡(luò)讀寫指令TBL第7頁(yè)，共96頁(yè)。錯(cuò)誤代碼如表4-2所示：錯(cuò)誤代碼定 義0無(wú)錯(cuò)誤1遠(yuǎn)程站響應(yīng)超時(shí)2接受錯(cuò)誤：奇偶校驗(yàn)錯(cuò)，響應(yīng)時(shí)幀或校驗(yàn)出錯(cuò)3離線錯(cuò)誤：相同的站

5、地址或無(wú)效的硬件引發(fā)沖突4隊(duì)列溢出錯(cuò)誤：激活超過(guò)8個(gè)的NETR/TREW指令5通信協(xié)議錯(cuò)誤：沒(méi)有使用PPI協(xié)議（SMB30）而調(diào)用NETR/NETW指令6非法參數(shù)：NETR/NETW表中包含非法或無(wú)效的值7沒(méi)有資源：遠(yuǎn)程站點(diǎn)正在忙中（上裝或下載程序）8第7層錯(cuò)誤：違反應(yīng)用協(xié)議9信息錯(cuò)誤：錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)地址或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度10保留表4-2 錯(cuò)誤代碼表第8頁(yè)，共96頁(yè)。2設(shè)定通信協(xié)議在程序的開始必須設(shè)定通信協(xié)議。SMB30用于配置通信端口0（Port 0），SMB130用于配置通信端口1(Port 1)，此兩個(gè)特殊寄存器字節(jié)的含義如表10-3所示。表10-3中：pp（校驗(yàn)選擇）、d（每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位）、bb

6、b（自由口波特率）均為自由口通信時(shí)才需要設(shè)定的參數(shù)，在PPI通信時(shí)都設(shè)置為0即可。mm協(xié)議選擇第9頁(yè)，共96頁(yè)。3設(shè)定NETW和NETR的TBL參數(shù)表圖4-3 網(wǎng)絡(luò)寫指令NETW第10頁(yè)，共96頁(yè)。圖4-4 網(wǎng)絡(luò)讀指令NETR第11頁(yè)，共96頁(yè)。4通信參數(shù)設(shè)定CPU通信端口的設(shè)定可以通過(guò)STEP 7 Micro/WIN軟件的“系統(tǒng)塊（System Block）”選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行。最高地址（Highest Address波特率地址間隔刷新系數(shù)（Gap Update Factor）第12頁(yè)，共96頁(yè)。4.1.3 使用向?qū)?shí)現(xiàn)PPI通信圖4-5 “網(wǎng)絡(luò)讀/寫操作”對(duì)話框第13頁(yè)，共96頁(yè)。單擊圖4-5“下

7、一項(xiàng)操作”按鈕，進(jìn)入第二項(xiàng)“網(wǎng)絡(luò)讀/寫操作”對(duì)話框單擊“下一步”，出現(xiàn)分配存儲(chǔ)區(qū)對(duì)話框接下來(lái)，要調(diào)用向?qū)傻淖映绦騺?lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，主站程序及注釋如圖10-6所示。圖4-6 主站主程序第14頁(yè)，共96頁(yè)。4.2 自由口通信S7-200 CPU的串行通訊口可由用戶程序控制，這種操作模式稱為自由口模式。自由口通信是一種基于 RS485硬件基礎(chǔ)上，允許應(yīng)用程序控制 S7-200 CPU 的通信端口，以實(shí)現(xiàn)一些自定義通信協(xié)議的通信方式。當(dāng)選擇了自由口模式，程序可以使用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令（XMT)和接收指令(RCV）來(lái)控制通訊操作。在自由口模式下，通訊協(xié)議完全由程序控制。SMB30（用于端口

8、0）和SMB31（如果CPU有兩個(gè)端口，則用于端口1）用于選擇波特率和奇偶校驗(yàn)。S7-200 CPU 處于自由口通信模式時(shí)，所有的通信任務(wù)和信息定義均需由用戶編程實(shí)現(xiàn)。只有CPU處于RUN模式時(shí)，才能進(jìn)行自由端口通訊。第15頁(yè)，共96頁(yè)。4.2.1 自由口模式下的發(fā)送和接收指令S7-200 CPU的自由口通信的數(shù)據(jù)字節(jié)格式必須含有一個(gè)起始位、一個(gè)停止位，數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度為7位或8位，校驗(yàn)位和校驗(yàn)類型（奇、偶校驗(yàn)）可選。S7-200 CPU的自由口通信定義方法為將自由口通信操作數(shù)傳入特殊寄存器 SMB30（端口0）和 SMB130（端口1）進(jìn)行端口定義，自由口通信操作數(shù)定義如表4-4所示。第16頁(yè)，共

9、96頁(yè)。自由口通信模式主要使用XMT（發(fā)送）和RCV（接收）兩條指令及相應(yīng)的特殊寄存器。XMT 指令利用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指定要發(fā)送的字符，用于向指定通信口以字節(jié)為單位發(fā)送一串?dāng)?shù)據(jù)字符，一次最多發(fā)送255個(gè)字節(jié)。表4-5 XMT指令的緩沖區(qū)格式第17頁(yè)，共96頁(yè)。RCV指令可以接收一個(gè)或多個(gè)字符，最多有255個(gè)字符，這些字符存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。RCV 指令的緩沖區(qū)格式如表4-6所示。當(dāng)超界或奇偶校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，接收信息功能自動(dòng)終止。必須為接收信息功能操作定義一個(gè)啟動(dòng)條件（x或z）和一個(gè)結(jié)束條件（y，t或最大字符數(shù)）。協(xié)議支持使用字符中斷控制來(lái)接收數(shù)據(jù)。表4-6 RCV指令的緩沖區(qū)格式第18頁(yè)，共96頁(yè)。4.2.

10、2 自由口通信舉例1自由口發(fā)送實(shí)例要求：記錄定時(shí)中斷次數(shù)，將計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)化為ASCII字符串，再通過(guò)CPU224XP 的 Port0 發(fā)送到計(jì)算機(jī)串口，計(jì)算機(jī)接受并利用超級(jí)終端顯示與 S7-200 CPU 通信的內(nèi)容。 （1）PLC編程規(guī)定緩沖區(qū)為 VB100 到 VB114 ，使用數(shù)據(jù)塊進(jìn)行緩沖區(qū)定義，如圖4-7所示，16#0D和16#0A用于計(jì)算機(jī)的超級(jí)終端顯示需要。圖4-7 組態(tài)數(shù)據(jù)塊第19頁(yè)，共96頁(yè)。主程序如圖4-8所示，根據(jù) I 0.3 狀態(tài)初始化端口1為自由口通信。SBR_0 程序如圖4-9所示，定義端口0為自由口，初始化定時(shí)中斷。圖4-8 自由口通信主程序圖4-9 SBR_0子程序

11、第20頁(yè)，共96頁(yè)。SBR_1子程序如圖4-10所示，用于定義端口0為普通 PPI 從站通信口。 圖4-10 SBR_1子程序INT_0 程序如圖4-11所示，對(duì)定時(shí)中斷計(jì)數(shù)并從端口0發(fā)送計(jì)數(shù)值 圖4-11 INT_0子程序圖4-10 SBR_1子程序圖4-11 INT_0子程序第21頁(yè)，共96頁(yè)。（2）超級(jí)終端設(shè)置超級(jí)終端（Hyper Terminal）是 Windows 操作系統(tǒng)提供的通信測(cè)試程序，本例用來(lái)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)和 S7-200 CPU 之間的串口通信。超級(jí)終端組態(tài)步驟如下：1）執(zhí)行 Windows 菜單命令“開始”“附件”“通信”“超級(jí)終端”，為要新建的連接輸入連接名稱。 2）選擇連

12、接時(shí)要使用的串口。3）設(shè)置串口通信參數(shù)并保存連接，注意此處設(shè)置要與PLC程序中對(duì)應(yīng)。4）使用超級(jí)終端接收 S7-200 CPU 發(fā)送的信息。圖4-12 超級(jí)終端接受顯示第22頁(yè)，共96頁(yè)。2自由口接收實(shí)例要求S7-200 CPU 從端口0接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的字符串，并在信息接收中斷服務(wù)程序中把接收到的第一個(gè)字節(jié)傳送到 CPU 輸出字節(jié)QB0 上顯示。（1）PLC編程 主程序如圖4-13所示，根據(jù)I 0.3 狀態(tài)初始化端口1為自由口通信。圖4-13 自由口通信主程序第23頁(yè)，共96頁(yè)。SBR_0子程序如圖4-14所示，用于定義端口0為自由口，初始化接收指令。圖4-14 SBR_0 程序第24頁(yè)，共9

13、6頁(yè)。SBR_1子程序如圖4-15所示，定義端口0為普通 PPI 從站通信口。INT_0中斷子程序如圖4-16所示，在 QB0 輸出接收到的第一個(gè)字節(jié)。（2）配置超級(jí)終端打開前面建立的超級(jí)終端鏈接，進(jìn)入屬性窗口，點(diǎn)擊 “ASCII 碼設(shè)置” 按鈕，在彈出的 ASCII 碼設(shè)置窗口中，勾選“以換行符作為發(fā)送行末尾”和“本地回顯鍵入的字符”兩項(xiàng)。第25頁(yè)，共96頁(yè)。4.3 MODBUS通信Modbus通信協(xié)議是Modicon公司提出的一種報(bào)文傳輸協(xié)議，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，并已經(jīng)成為一種通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。不同廠商提供的控制設(shè)備可通過(guò) Modbus 協(xié)議連成通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)集中控制。4.3.1

14、Modbus報(bào)文格式Modbus 地址通常是包含數(shù)據(jù)類型和偏移量的5個(gè)或6個(gè)字符值。第一個(gè)或前兩個(gè)字符決定數(shù)據(jù)類型，最后的四個(gè)字符是符合數(shù)據(jù)類型的一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?。?）Modbus 主站尋址Modbus主設(shè)備指令支持下列Modbus地址：00001至09999是離散輸出（線圈）；10001至19999是離散輸入（觸點(diǎn)）；30001至39999是輸入寄存器（通常是模擬量輸入）；40001至49999是保持寄存器。第26頁(yè)，共96頁(yè)。（2）Modbus 從站尋址Modbus 地址與 S7-200 地址對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4-7所示。000001Q0.0000002Q0.1000003Q0.2000127Q1

15、5.6000128Q15.7010001I0.0010002I0.1010003I0.2010127I15.6010128I15.7030001AIW0030002AIW2030003AIW4030032AIW62040001HoldStart040002HoldStart+2040003HoldStart+404xxxxHoldStart+2x（xxxx-1）第27頁(yè)，共96頁(yè)。Modbus 通信協(xié)議有 ASCII 和 RTU（遠(yuǎn)程傳輸單元）兩種報(bào)文傳輸模式。（1）ASCII模式 ASCII模式采用LRC（縱向冗余校驗(yàn)）方式進(jìn)行校驗(yàn)，其報(bào)文格式如表4-8所示。表4-8 ASCII模式的報(bào)文格

16、式第28頁(yè)，共96頁(yè)。（2）RTU模式RTU模式的報(bào)文格式如表4-9所示。地址功能碼：Modbus功能代碼，1個(gè)字節(jié)；Modbus協(xié)議支持的功能碼共16條（116），其中西門子Modbus RTU協(xié)議庫(kù)支持最常用的8條，如表4-10所示；信息數(shù)據(jù)CRC ：循環(huán)冗余校驗(yàn)，兩個(gè)字節(jié)。 功能碼描述1讀取單個(gè)/多個(gè)線圈的實(shí)際輸出狀態(tài)。功能1返回任意數(shù)量輸出點(diǎn)的接通/斷開狀態(tài)（Q）。2讀取單個(gè)/多個(gè)線圈的實(shí)際輸入狀態(tài)。功能2返回任意數(shù)量的輸入點(diǎn)的接通/斷開狀態(tài)（I）。3多個(gè)保持寄存器。功能3返回V存儲(chǔ)器的內(nèi)容。保持寄存器在Modbus下是字類型，在一個(gè)請(qǐng)求中最多可讀120個(gè)字。4讀單個(gè)/多個(gè)輸入寄存器，

17、返回模擬輸入值。5寫單個(gè)線圈（實(shí)際輸出）。功能5將實(shí)際輸出點(diǎn)設(shè)置為指定值。該輸出點(diǎn)不是被強(qiáng)制，用戶程序可以重寫由Modbus的請(qǐng)求而寫入的值。6寫單個(gè)保持寄存器。功能6寫一個(gè)單個(gè)保持寄存器的值到S7-200的V存儲(chǔ)區(qū)。15寫多個(gè)線圈（實(shí)際輸出）。功能15寫多個(gè)實(shí)際輸出值到S7-200的Q映像區(qū)。起始輸出點(diǎn)必須是一個(gè)字節(jié)的開始（如Q0.0或Q2.0），并且要寫得輸出的數(shù)量是8的倍數(shù)。這是Modbus從站協(xié)議指令的限定。這些點(diǎn)不是被強(qiáng)制，用戶程序可以重寫由Modbus的請(qǐng)求而寫入的值。16寫多個(gè)保持寄存器。功能16寫多個(gè)保持寄存器到S7-200的V區(qū)。在一個(gè)請(qǐng)求中最多可寫120字。表4-10 西門

18、子Modbus RTU協(xié)議庫(kù)支持最常用的8條功能碼表4-9 RTU模式的報(bào)文格式第29頁(yè)，共96頁(yè)。RTU模式下，報(bào)文中的每個(gè)8位字節(jié)被轉(zhuǎn)化為兩個(gè)16進(jìn)制字符，然后以字節(jié)為單位進(jìn)行傳輸，并采用CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）方式進(jìn)行校驗(yàn)。目前支持 Modbus 通信的DCS系統(tǒng)和過(guò)程儀表大都采用基于串行接口的Modbus RTU模式，西門子提供了針對(duì)西門子PLC Modbus RTU通信的協(xié)議庫(kù)。如果要在西門子PLC上實(shí)現(xiàn)Modbus ASCII模式通信，可根據(jù)相關(guān)協(xié)議規(guī)定利用自由口通信模式自主編程實(shí)現(xiàn)。第30頁(yè)，共96頁(yè)。4.3.2 Modbus通訊協(xié)議指令西門子專門為 Modbus RTU 通信開發(fā)

19、了指令庫(kù)，極大地簡(jiǎn)化了Modbus RTU 通信的開發(fā)，以便于快速實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用。要使用 Modbus 指令庫(kù)必須注意以下四點(diǎn)：（1）使用 Modbus 指令庫(kù)前，需要將其安裝到 Step7-Micro/Win中，STEP 7-Micro/WIN 必須為 V3.2 或以上版本。（2）S7-200 CPU 必須是固化程序修訂版2.00或最好支持 Modbus 主設(shè)備協(xié)議庫(kù)(CPU MLFB 21x-2xx23-0XB0)。（3）由于目前已經(jīng)推出了針對(duì)端口0和端口1的 Modbus RTU 主站指令庫(kù) Modbus Master Port0 和 Modbus Master Port1、以及針對(duì)端口0

20、的 Modbus RTU 從站指令庫(kù)，故可利用指令庫(kù)實(shí)現(xiàn)端口0的Modbus RTU 主/從站通信。（4）一旦 CPU 端口被用于 Modbus RTU 主/從站協(xié)議通信時(shí)，該端口就無(wú)法用于任何其它用途，包括與 STEP 7-Micro/WIN 通訊。第31頁(yè)，共96頁(yè)。1Modbus 主站協(xié)議指令西門子Modbus主站協(xié)議庫(kù)包括兩條主站協(xié)議指令：MBUS_CTRL指令和MBUS_MSG 指令。MBUS_CTRL 指令用于初始化主站通信，MBUS_MSG 指令(或用于端口1的MBUS_MSG_P1)用于啟動(dòng)對(duì)Modbus從站的請(qǐng)求并處理應(yīng)答。1）MBUS_CTRL 指令 MBUS_CTRL指令

21、如圖4-17所示。圖4-17 MBUS_CTRL指令塊第32頁(yè)，共96頁(yè)。2）MBUS_MSG 指令MBUS_MSG 指令(或用于端口1的 MBUS_MSG_P1 )用于啟動(dòng)對(duì)Modbus從站的請(qǐng)求并處理應(yīng)答。MBUS_MSG 指令如圖4-18所示圖4-18 MBUS_MSG 指令第33頁(yè)，共96頁(yè)。Count：“計(jì)數(shù)”參數(shù)；“計(jì)數(shù)”參數(shù)指定在該請(qǐng)求中讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)元素的數(shù)目。根據(jù)Modbus協(xié)議，“計(jì)數(shù)”參數(shù)與 Modbus 地址存在表4-11對(duì)應(yīng)關(guān)系。地址計(jì)數(shù)0 xxxx“計(jì)數(shù)”是要讀取或?qū)懭氲奈粩?shù)1xxxx“計(jì)數(shù)”是要讀取的位數(shù)3xxxx“計(jì)數(shù)”是要讀取的輸入寄存器的字?jǐn)?shù)4xxxx“計(jì)

22、數(shù)”是要讀取或?qū)懭氲谋３旨拇嫫鞯淖謹(jǐn)?shù)表4-11 “計(jì)數(shù)”參數(shù)與 Modbus 地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系第34頁(yè)，共96頁(yè)。MBUS_MSG錯(cuò)誤代碼說(shuō)明0無(wú)錯(cuò)誤1應(yīng)答時(shí)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤：僅當(dāng)使用偶校驗(yàn)或奇校驗(yàn)時(shí)才發(fā)生。傳輸被干擾，可能會(huì)收到不正確的數(shù)據(jù)。該錯(cuò)誤通常是由電氣故障（例如錯(cuò)誤接線或影響通訊的電噪聲）引起的。2保留位3接收超時(shí)：在“超時(shí)”時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有來(lái)自從站的應(yīng)答?？赡苡幸韵乱恍┰颍号c從站的電氣連接有問(wèn)題、主設(shè)備和從站設(shè)置為不同的波特率/奇偶校驗(yàn)設(shè)置以及錯(cuò)誤的從站地址4請(qǐng)求參數(shù)出錯(cuò)：一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)（從站、讀寫、地址或計(jì)數(shù)）被設(shè)置為非法值。檢查輸入?yún)?shù)的允許值。5Modbus主設(shè)備未啟用：在調(diào)用M

23、BUS_MSG前，每次掃描時(shí)都調(diào)用MBUS_MSG。6Modbus忙于處理另一個(gè)請(qǐng)求：一次只能激活一條MBUS_MSG指令。7應(yīng)答時(shí)出錯(cuò)：收到的應(yīng)答與請(qǐng)求不相關(guān)。這表示從站中出現(xiàn)了某些錯(cuò)誤或者錯(cuò)誤從站應(yīng)答了請(qǐng)求。8應(yīng)答時(shí)CRC錯(cuò)誤：傳輸被干擾，可能會(huì)收到不正確的數(shù)據(jù)。該錯(cuò)誤通常是由電氣故障（例如錯(cuò)誤接線或影響通訊的電噪聲）引起的。101從站不支持在該地址處所請(qǐng)求的功能。102從站不支持?jǐn)?shù)據(jù)地址：“地址”加上“計(jì)數(shù)”所要求的地址范圍超出了從站所允許的地址范圍。103從站不支持?jǐn)?shù)據(jù)類型：該“地址”類型不被從站支持。104從站故障。105從站已接收消息但應(yīng)答延遲：這是MBUS_MSG的錯(cuò)誤。用戶程序

24、應(yīng)在稍后重新發(fā)送請(qǐng)求。106從站忙，因此拒絕消息：可以在此嘗試相同的請(qǐng)求，以獲得應(yīng)答。107從站因未知原因拒絕消息。108從站存儲(chǔ)器奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤：從站中有錯(cuò)誤。表4-12 MBUS_MSG指令錯(cuò)誤代碼含義第35頁(yè)，共96頁(yè)。2Modbus 從站協(xié)議指令西門子 Modbus 從站協(xié)議庫(kù)包括兩條從站指令：MBUS_INIT 指令和MBUS_SLAVE 指令。1）MBUS_INIT 指令MBUS_INIT 指令用于啟用和初始化或禁止 Modbus 從站通訊。在使用MBUS_SLAVE 指令之前，必須正確執(zhí)行 MBUS_INIT 指令。指令完成后立即設(shè)定 “完成” 位，才能繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。MBUS

25、_INIT指令如圖4-19所示圖4-19 MBUS_INIT指令第36頁(yè)，共96頁(yè)。錯(cuò)誤代碼說(shuō)明0無(wú)錯(cuò)誤1內(nèi)存范圍錯(cuò)誤2非法波特率或奇偶校驗(yàn)3非法從站地址4非法Modbus參數(shù)值5保持寄存器與Modbus從站符號(hào)重疊6收到奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤7收到CRC錯(cuò)誤8非法功能請(qǐng)求/功能不受支持9請(qǐng)求中的非法內(nèi)存地址10從站功能未啟用表4-13 MBUS_INIT指令錯(cuò)誤代碼的含義第37頁(yè)，共96頁(yè)。2）MBUS_SLAVE 指令MBUS_SLAVE 指令被用于為Modbus 主設(shè)備發(fā)出的請(qǐng)求服務(wù)，并且必須在每次掃描時(shí)執(zhí)行，以便允許該指令檢查和回答 Modbus 請(qǐng)求。MBUS_SLAVE 指令無(wú)輸入?yún)?shù)，在每

26、次掃描且 EN 輸入開啟時(shí)執(zhí)行。錯(cuò)誤代碼說(shuō)明0無(wú)錯(cuò)誤1內(nèi)存范圍錯(cuò)誤2非法波特率或奇偶校驗(yàn)3非法從站地址4非法Modbus參數(shù)值5保持寄存器與Modbus從站符號(hào)重疊6收到奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤7收到CRC錯(cuò)誤8非法功能請(qǐng)求/功能不受支持9請(qǐng)求中的非法內(nèi)存地址10從站功能未啟用圖4-20 MBUS_SLAVE指令表4-14 MBUS_SLAVE 指令錯(cuò)誤代碼的含義第38頁(yè)，共96頁(yè)。返回08項(xiàng)目ppt第39頁(yè)，共96頁(yè)。4.3.3 編程實(shí)例兩臺(tái)S7-200 CPU224XP進(jìn)行通信。利用指令庫(kù)編程前首先應(yīng)為其分配存儲(chǔ)區(qū)，否則 Step7-Micro/Win 編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。執(zhí)行 Step7 Micro/Wi

27、n 菜單命令“文件”“庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)”，打開“庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)分配”對(duì)話框，輸入庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)的起始地址，注意避免該地址和程序中已經(jīng)采用或準(zhǔn)備采用的其它地址重合，點(diǎn)擊“建議地址”按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算存儲(chǔ)區(qū)的地址范圍。第40頁(yè)，共96頁(yè)。（1）從站編程根據(jù)要求，從站要響應(yīng)主站報(bào)文，故只需編寫主程序，如圖4-21所示。 圖4-21 從站主程序第41頁(yè)，共96頁(yè)。（2）主站編程Modbus主站也只需編寫主程序，如圖4-22所示。運(yùn)行測(cè)試即可。圖4-22 主站主程序第42頁(yè)，共96頁(yè)。4.4 MODEM通信 通過(guò)EM241擴(kuò)展模塊可以將S7-200連接到模擬電話線上，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程設(shè)備的通訊。這里，我們給出一個(gè)例子，即通過(guò)小

28、型交換機(jī)電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的編程診斷及兩臺(tái)PLC之間的數(shù)據(jù)交換。 4.4.1 配置主叫貓和被叫貓啟動(dòng)STEP7 Micro/Win軟件，選擇項(xiàng)目樹中的“向?qū)M241調(diào)制解調(diào)器” 進(jìn)入EM241配置向?qū)А５?3頁(yè)，共96頁(yè)。單擊圖4-23所示的“電話號(hào)碼”標(biāo)簽，設(shè)置遠(yuǎn)程設(shè)備電話號(hào)碼，點(diǎn)擊“新電話號(hào)碼”按鈕進(jìn)入電話號(hào)碼屬性設(shè)置窗口，設(shè)置電話號(hào)碼為3，并將其添加到右邊的窗口，如圖4-24所示。圖4-23 配置數(shù)據(jù)傳輸?shù)?4頁(yè)，共96頁(yè)。圖4-24 遠(yuǎn)程設(shè)備電話號(hào)碼設(shè)置對(duì)話框第45頁(yè)，共96頁(yè)。圖4-25 回?fù)芘渲么翱诘?6頁(yè)，共96頁(yè)。4.4.2 編程輸入/輸出數(shù)據(jù)類型注 釋ENBOOLEN位必須

29、開啟，才能啟用發(fā)至模塊的命令，并且EN位必須保持開啟，直至“完成”位被設(shè)置，表示程序完成。當(dāng)START（開始）輸入開啟且模塊目前不繁忙時(shí)，每次掃描均會(huì)向調(diào)制解調(diào)器模塊發(fā)送一則XFR命令STARTBOOLSTART（開始）輸入可以通過(guò)一個(gè)邊緣檢測(cè)元素以脈沖方式開啟，該程序僅允許發(fā)送一則命令PhoneBYTE遠(yuǎn)程EM241模塊的電話號(hào)碼，使用在向?qū)е信渲玫姆?hào)名DataBYTE數(shù)據(jù)指一個(gè)已經(jīng)定義的數(shù)據(jù)傳送，使用在向?qū)е卸x的符號(hào)名DoneBOOL完成是當(dāng)調(diào)制解調(diào)器模塊完成數(shù)據(jù)傳送時(shí)開啟的位表4-15 MODx_XFR 指令含義第47頁(yè)，共96頁(yè)。主叫“貓”對(duì)應(yīng)的PLC中的主程序及注釋如圖4-26所

30、示。被叫“貓”對(duì)應(yīng)的PLC中的主程序及注釋如圖4-27所示。通過(guò)前面的設(shè)置，現(xiàn)在編程計(jì)算機(jī)和兩臺(tái)PLC共處于一個(gè)小型的電話網(wǎng)絡(luò)中，注意要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的編程診斷必須保證兩臺(tái)PLC處于“STOP”運(yùn)行模式。圖4-26 主叫“貓”對(duì)應(yīng)的主程序圖4-26 主叫“貓”對(duì)應(yīng)的主程序第48頁(yè)，共96頁(yè)。4.4.3 遠(yuǎn)程診斷通過(guò)Modem模塊可以實(shí)現(xiàn)S7-200的遠(yuǎn)程編程與診斷圖4-28 “選擇一個(gè)遠(yuǎn)程站連接”對(duì)話框第49頁(yè)，共96頁(yè)。4.5 USS通信 USS 通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個(gè)從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否以及如何響應(yīng)。從站永遠(yuǎn)不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時(shí)應(yīng)答：（1

31、）接收到的主站報(bào)文沒(méi)有錯(cuò)誤。（2）本從站在接收到主站報(bào)文中被尋址。USS 協(xié)議的特點(diǎn)為：（1）支持多點(diǎn)通信（因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）。（2）采用單主站的“主從”訪問(wèn)機(jī)制。 （3）一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上最多可以有 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)（最多 31 個(gè)從站）。 （4）簡(jiǎn)單可靠的報(bào)文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效。 （5）容易實(shí)現(xiàn)，成本較低。 第50頁(yè)，共96頁(yè)。4.5.1 USS通信報(bào)文格式（1）字符幀格式：USS的字符傳輸格式符合UART規(guī)范，即使用串行異步傳輸方式。USS在串行數(shù)據(jù)總線上的字符傳輸幀為11位長(zhǎng)度，如表10-16所示。 連續(xù)的字符幀組成USS報(bào)文。 在一條報(bào)文中，字符幀之間的間隔延時(shí)要小于

32、兩個(gè)字符幀的傳輸時(shí)間（當(dāng)然這個(gè)時(shí)間取決于傳輸速率）。S7-200 CPU的自由口通信模式正好能夠支持上述字符幀格式。表4-16 字符幀格式第51頁(yè)，共96頁(yè)。（2）報(bào)文幀格式: 協(xié)議的報(bào)文簡(jiǎn)潔可靠，高效靈活。報(bào)文由一連串的字符組成，協(xié)議中定義了它們的特定功能，如表4-17所示。 在 ADR 和 BCC 之間的數(shù)據(jù)字節(jié)，稱為 USS 的凈數(shù)據(jù)。主站和從站交換的數(shù)據(jù)都包括在每條報(bào)文的凈數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)。凈數(shù)據(jù)區(qū)由 PKW 區(qū)和 PZD 區(qū)組成，如表4-18所示。第52頁(yè)，共96頁(yè)。4.5.2 USS指令 STEP 7-Micro/WIN USS 指令庫(kù)提供14個(gè)子程序、3個(gè)中斷例行程序和8條指令，極大地

33、簡(jiǎn)化了 USS 通信的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)。使用USS 指令庫(kù)必須滿足以下需求：（1）將端口0指定用于USS通訊。（2）在使用USS協(xié)議通訊的程序開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)該使用帶兩個(gè)通訊端口的S7-200 CPU（3）USS指令影響與端口0上自由接口通訊相關(guān)的所有SM位置。（4）USS指令的變量要求一個(gè)400個(gè)字節(jié)V內(nèi)存塊。（5）某些USS指令也要求有一個(gè)16個(gè)字節(jié)的通訊緩沖區(qū)。第53頁(yè)，共96頁(yè)。1USS_INIT 指令使用 USS 庫(kù)指令前必須使用 USS_INIT 指令初始化 USS 通信參數(shù)，如圖4-29所示。圖4-29 初始化 USS 通信指令第54頁(yè)，共96頁(yè)。表4-19 Active 參數(shù)設(shè)置第55

34、頁(yè)，共96頁(yè)。2USS_CTRL 指令USS_CTRL 指令用于對(duì)單個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行運(yùn)行控制，利用了USS協(xié)議中的 PZD 數(shù)據(jù)傳輸，控制和反饋信號(hào)更新較快，如圖4-30所示。 圖4-30 USS_CTRL 指令塊第56頁(yè)，共96頁(yè)。3USS 讀/寫參數(shù)指令USS 指令庫(kù)中共有6種參數(shù)讀寫功能塊，分別用于讀寫驅(qū)動(dòng)裝置中不同規(guī)格的參數(shù)，如表4-20所示。USS 參數(shù)讀寫指令采用與 USS_CTRL 功能塊不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。表4-20 USS 讀/寫功能塊第57頁(yè)，共96頁(yè)。（1）讀參數(shù)指令圖4-31所示的程序段讀取實(shí)際的電動(dòng)機(jī)電流值（參數(shù)r0068）。由于此參數(shù)是一個(gè)實(shí)數(shù)，因此選用實(shí)型參數(shù)讀功能

35、塊。參數(shù)讀寫指令必須與參數(shù)的類型配合。圖4-31 讀參數(shù)指令第58頁(yè)，共96頁(yè)。（2）寫參數(shù)指令寫參數(shù)指令的用法與讀參數(shù)指令類似，與讀參數(shù)指令的區(qū)別是參數(shù)是功能塊的輸入。（3）讀寫多個(gè)參數(shù)在任一時(shí)刻 USS 主站內(nèi)只能有一個(gè)參數(shù)讀寫功能塊有效，否則會(huì)出錯(cuò)。因此如果需要讀寫多個(gè)參數(shù)（來(lái)自一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置），必須在編程時(shí)進(jìn)行讀寫指令之間的輪替處理。第59頁(yè)，共96頁(yè)。4.5.3 MM 440 變頻器的參數(shù)設(shè)置以下只涉及與 S7-200 控制器連接相關(guān)的參數(shù)。MM 440 的參數(shù)分為幾個(gè)訪問(wèn)級(jí)別，以便于過(guò)濾不需要查看的部分。（1）控制源參數(shù)設(shè)置控制源由參數(shù) P0700 設(shè)置，如表4-21所示：第6

36、0頁(yè)，共96頁(yè)。表4-21 控制源參數(shù)設(shè)置第61頁(yè)，共96頁(yè)。（2）設(shè)定源控制參數(shù)設(shè)置設(shè)定值控制驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速/頻率等功能。設(shè)置源由參數(shù) P1000 設(shè)置，如表4-22所示。 表4-22 設(shè)定源控制參數(shù)設(shè)置第62頁(yè)，共96頁(yè)。（3）USS通信控制的參數(shù)設(shè)置控制源和設(shè)定源之間可以自由組合，根據(jù)工藝要求可以靈活選用。我們以控制源和設(shè)定源都來(lái)自 COM Link 上的USS通信為例，簡(jiǎn)介USS通信的參數(shù)設(shè)置。主要參數(shù)有：P0700P1000P2009P2010P2011P2012 P2013P2014P0971第63頁(yè)，共96頁(yè)。4.6 S7-200 PLC與S7-300 PLC的MPI通信 MPI

37、(MultiPoint Interface)通信是當(dāng)通信速率要求不高、通信數(shù)據(jù)量不大時(shí)，可以采用的一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的通信方式。第64頁(yè)，共96頁(yè)。MPI STEP 7S7-22xPG/PC19.2 或 187.5 KbS7-400M7-400S7-300M7-300S7-115U/H, S5-135US5-155U/H, SIMATIC 505S5-95UOP圖4-32 MPI網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置第65頁(yè)，共96頁(yè)。通過(guò)MPI實(shí)現(xiàn) PLC之間的通信有三種方式：（1）全局?jǐn)?shù)據(jù)包通信方式（2）組態(tài)連接通信方式（3）無(wú)組態(tài)連接通信方式 S7-300 與 S7-200 的 MPI 通信，只能采用單邊編程方式，即

38、S7-200 作為服務(wù)器，無(wú)需任何編程。第66頁(yè)，共96頁(yè)。S7-200與S7-300的MPI通信的硬件包括：（1）S7-300 PLC（2）S7-200 PLC （3）PC Adapter 或 CP5611。（4）Profibus 總線連接器及電纜。軟件要求包括：（1）STEP7 V5.2或以上。（2）Step7-Micro/Win SP4或以上。第67頁(yè)，共96頁(yè)。步驟如下：（1）在STEP7中新建 S7-300 項(xiàng)目，按硬件安裝順序和訂貨號(hào)依次插入機(jī)架、電源、CPU 進(jìn)行硬件組態(tài)。（2）在 Step7-Micro/Win 的系統(tǒng)塊中，設(shè)定 S7-200 的站地址為4，通信波特率187.5

39、kbps。（3）將組態(tài)設(shè)置下載到S7-200 PLC中。（4）使用 Profibus 電纜連接 CPU314-2DP 的 X1 DP口 和CPU 224XP 的 DP0 口。第68頁(yè)，共96頁(yè)。為實(shí)現(xiàn) S7-300 作為客戶機(jī)，對(duì)服務(wù)器 S7-200 的數(shù)據(jù)讀寫，需要在STEP 7中編寫兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)如圖4-33和圖4-34所示。 圖4-33 X_PUT網(wǎng)絡(luò)第69頁(yè)，共96頁(yè)。圖4-34所示網(wǎng)絡(luò)2中，當(dāng)M1.5為1時(shí)，S7-300會(huì)將S7-200的IB0的數(shù)值讀取到S7-300的MB7中。將S7-300項(xiàng)目下載，運(yùn)行測(cè)試即可。圖4-34 X_GET 網(wǎng)絡(luò)第70頁(yè)，共96頁(yè)。4.7 Profibus-

40、DP通信Profibus符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158，是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，并憑借其領(lǐng)先的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、眾多廠商的支持，逐漸發(fā)展為業(yè)界優(yōu)良的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)解決方案。Profibus已成為機(jī)械制造行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS協(xié)議采用ISO/OSI模型的第一層、第二層和第七層。從用戶角度看，PROFIBUS提供了三種通信協(xié)議類型：DP、FMS和PA。第71頁(yè)，共96頁(yè)。 另外，對(duì)于西門子PLC系統(tǒng)，PROFIBUS提供了兩種更為優(yōu)化的通信方式：S7通信和S5兼容通信。（1）PROFIBUS-S7（PG/OP通信）（2）PROFIBUS-FDL（與s5兼容通信） PROFI

41、BUS是一個(gè)令牌網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用主從協(xié)議，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有若干個(gè)被動(dòng)節(jié)點(diǎn)(從站)，而它的邏輯令牌只含有一個(gè)主動(dòng)節(jié)點(diǎn)(主站)，這樣的網(wǎng)絡(luò)為純主一從系統(tǒng)。Profibus-DP 網(wǎng)絡(luò)配置示意圖如圖10-35所示。第72頁(yè)，共96頁(yè)。圖4-35 Profibus-DP 網(wǎng)絡(luò)配置示意圖第73頁(yè)，共96頁(yè)。圖4-36 S7-200 & S7-300 PROFIBUS-DP 通信網(wǎng)絡(luò)第74頁(yè)，共96頁(yè)。S7-300與S7-200通過(guò)EM277進(jìn)行PROFIBUS DP通訊，只需在STEP7中組態(tài)S7-300和EM 277，S7-200端只需對(duì)應(yīng)存放將要進(jìn)行通訊的數(shù)據(jù)，無(wú)需組態(tài)和編程。圖4-37 插入EM277從

42、站第75頁(yè)，共96頁(yè)。4.8 工業(yè)以太網(wǎng)通信4.8.1 工業(yè)以太網(wǎng)概述1OSI參考模型 圖4-38 OSI參考模型第76頁(yè)，共96頁(yè)。OSI參考模型的上三層通常稱為應(yīng)用層，用來(lái)處理用戶接口、數(shù)據(jù)格式和應(yīng)用程序的訪問(wèn)；下四層負(fù)責(zé)定義數(shù)據(jù)的物理傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。如圖4-39和4-40所示。 圖4-39 對(duì)等層通信結(jié)圖4-39 對(duì)等層通信結(jié)第77頁(yè)，共96頁(yè)。2以太網(wǎng)技術(shù)底層網(wǎng)絡(luò)由物理層和MAC層（介質(zhì)訪問(wèn)子層）構(gòu)成。IEEE802.3 以“以太網(wǎng)”為技術(shù)原形，在MAC層上采用CSMA/CD（帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路存取控制協(xié)議） 的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)來(lái)處理通信中的沖突。在以太網(wǎng)模型的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層

43、上常采用TCP/IP協(xié)議組。其中IP（Internet Protocol) 稱為網(wǎng)際通信協(xié)議，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層；TCP(Transmission Control Protocol)稱為傳輸控制協(xié)議，對(duì)應(yīng)傳輸層，保證數(shù)據(jù)被可靠地傳送。第78頁(yè)，共96頁(yè)。3. 工業(yè)以太網(wǎng)將以太網(wǎng)高速傳輸技術(shù)引入到工業(yè)控制領(lǐng)域，使得企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)(如Intrunet)，外部互聯(lián)網(wǎng)(Extrunet)和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)提供的技術(shù)和廣泛應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化。工業(yè)以大網(wǎng)和傳統(tǒng)以太網(wǎng)的比較如表4-23所示。功能工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備普通商用以太網(wǎng)設(shè)備元器件和設(shè)計(jì)工業(yè)級(jí)商用級(jí)工作電壓24VDC220VAC電源冗余雙電

44、源一般沒(méi)有安裝方式DIN導(dǎo)軌安裝桌面，機(jī)架工作溫度0-60度5-40度冷卻方式無(wú)風(fēng)扇有風(fēng)扇電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)EN50081-2(EMC,工業(yè))EN50082-2(EMC,工業(yè))EN50081-1(EMC,辦公室)EN50082-1(EMC,辦公室) 冗余環(huán)網(wǎng)切換時(shí)間小于500ms30-90sMTFB（可靠性）至少10年3-5年要求備件供貨時(shí)間10年3-5年表4-23 工業(yè)以大網(wǎng)和傳統(tǒng)以太網(wǎng)的比較第79頁(yè)，共96頁(yè)。工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下：1可以滿足控制系統(tǒng)各個(gè)層次的要求，使企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)得以統(tǒng)一；2設(shè)備成本下降；3用戶擁有成本下降；4以太網(wǎng)易與Internet集成；5軟硬件開發(fā)方便；6避免工業(yè)總線技術(shù)游離于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展主流之外，相互促進(jìn)。工業(yè)以太網(wǎng)中的關(guān)鍵問(wèn)題包括：1通信實(shí)時(shí)性；2對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性；3總線供電；4本質(zhì)安全性。第80頁(yè)，共96頁(yè)。4西門子工業(yè)以太網(wǎng)（SIMATIC NET）西門子公司通過(guò)SIMATIC NET提供了開放的、適用于工業(yè)環(huán)境下各種控制級(jí)別的不同的通信系統(tǒng)。這些通信系統(tǒng)均基于國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，符合ISO/OSI模型。SIMATIC NET包括以下內(nèi)容：組成通信網(wǎng)絡(luò)的媒介、媒介附件和傳輸組件以及相應(yīng)的傳輸技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議和服務(wù)，用