麻桃花

摘要：德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC，不僅可以使控制系統(tǒng)的設(shè)計更加簡單，而且還可以進(jìn)行PLC之間、PLC與計算機(jī)之間、PLC與其他智能設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通信。實(shí)際應(yīng)用中可利用PPI協(xié)議或自由口協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的配置和參數(shù)組態(tài)完成S7-200系列PLC與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)調(diào)控制，提高整個控制系統(tǒng)的控制功能和控制范圍，加強(qiáng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控和管理能力。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)通信；結(jié)構(gòu)配置；通信協(xié)議；參數(shù)組態(tài)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）08-1758-02

在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的SIMATICS7系列的PLC是被廣泛應(yīng)用之一。特別是S7-200系列PLC更具有代表性，它是一種高性價比、功能強(qiáng)大的小型PLC。它不僅可以使控制系統(tǒng)的設(shè)計更加簡單，而且還可以實(shí)現(xiàn)PLC之間、PLC與計算機(jī)之間、PLC與其他智能設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通信，滿足自動化系統(tǒng)發(fā)展的需要。

1 S7-200系列PLC與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)配置的三要素

S7-200系列PLC與計算機(jī)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置，主要需要考慮的因素有要建立網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的通信方式及要達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率三大要素。

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也稱作網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是指如何從物理上把各個節(jié)點(diǎn)連接起來。常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有鏈接結(jié)構(gòu)和聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

鏈接結(jié)構(gòu)指通過通信接口和通信介質(zhì)將兩個節(jié)點(diǎn)鏈接起來的連接形式。鏈接結(jié)構(gòu)按通信的方向分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群捅ＷC傳輸數(shù)據(jù)獨(dú)立性，在PLC與計算機(jī)之間經(jīng)常采用全雙工通信。

聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)指多個節(jié)點(diǎn)之間的連接形式。常用的有星型結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)。在PLC與計算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信時可根據(jù)實(shí)際情況選用任一種聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)通信方式

網(wǎng)絡(luò)通信方式是指節(jié)點(diǎn)間的信息傳輸方式。通常有串行和并行通信兩種。串行通信是指要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按照先后順序一位一位地發(fā)送或接收。該通信方式需要的數(shù)據(jù)線較少，線路簡單，成本低，適合遠(yuǎn)距離傳輸。在PLC與計算機(jī)之間經(jīng)常采用串行通信方式。并行通信是指要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)所有位同時發(fā)送或接收。該通信方式需要的數(shù)據(jù)線較多，成本高，但傳輸速度快，一般用于近距離的數(shù)據(jù)傳輸。

1.3 數(shù)據(jù)傳輸速率

數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率成為波特率，用每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制的位數(shù)來表示。在PLC與計算機(jī)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時必須要注意，網(wǎng)絡(luò)上通信的每臺設(shè)備一定要配置相同的波特率。

2 S7-200系列PLC與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)配置的兩內(nèi)容

在完成S7-200系列PLC與計算機(jī)通信的配置內(nèi)容包括兩大部分，即硬件配置和軟件配置。

2.1 硬件配置

實(shí)現(xiàn)S7-200系列PLC與計算機(jī)通信的硬件配置主要考慮的兩個問題是通信接口和通信介質(zhì)。

通信接口的主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)的并行、串行轉(zhuǎn)換、進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈屎妥址麕袷?。在S7-200系列的PLC中，CPU222和CPU224有一個RS-485串行通信接口，定義為端口0，CPU226有兩個RS-485通信接口，定義為端口0和1。這些接口都符合歐洲EN50170標(biāo)準(zhǔn)中的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的RS-485兼容的9針D型接口

在PLC網(wǎng)絡(luò)中，通信介質(zhì)主要有雙絞線、電纜和光纜，S7-200系列PLC與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)主要有網(wǎng)絡(luò)電纜和PC/PPI電纜。S7-200系列PLC主機(jī)通過電纜連接計算機(jī)及其他通信設(shè)備，PC/PPI的一端是RS-232端口，連接計算機(jī)等設(shè)備，另一端是RS-485端口，連接PLC主機(jī)。電纜中部有DIP開關(guān)，用以設(shè)置波特率、傳輸字符數(shù)據(jù)格式和設(shè)備模式。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485時，PC/PPI電纜是發(fā)送模式，當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232時，PC/PPI電纜是接收模式。

2.2 軟件配置

實(shí)現(xiàn)S7-200系列PLC與計算機(jī)通信的軟件配置主要包括兩大類軟件，一是系統(tǒng)編程軟件，用來實(shí)現(xiàn)計算機(jī)編程，并把程序下載到PLC，監(jiān)控PLC的工作狀態(tài)，S7-200系列的PLC均采用SIEMENS本公司的STEP7-Micro/WIN編程軟件；二是應(yīng)用軟件，用戶根據(jù)不同的開發(fā)環(huán)境，用不同的編程語言編寫的通信程序。

除了要考慮上述兩類軟件外，還要考慮必須遵循的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。S7-200系列PLC的通信協(xié)議有PPI（Point-to- Point Interface）協(xié)議和自由口協(xié)議。PPI協(xié)議是SIEMENS公司專門為S7-200系列的PLC開發(fā)的通信協(xié)議，屬于主/從協(xié)議。即主站可對網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備發(fā)出初始化請求，從站只是響應(yīng)來自主站的請求，而不能對網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備發(fā)出初始化請求。自由口協(xié)議是指通過編寫用戶程序來控制CPU通信端口的操作模式，可以用自定義的通信協(xié)議連接多種智能設(shè)備。

3 S7-200系列PLC與個人計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)過程

實(shí)際中進(jìn)行S7-200系列PLC與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信時，主要的工作有建立通信方案和進(jìn)行參數(shù)組態(tài)。

3.1 建立通信方案

到底選擇單主站還是多主站，可以通過軟件組態(tài)進(jìn)行設(shè)置。一般情況下，在S7-200的通信網(wǎng)絡(luò)中，如果使用了PPI電纜，安裝了STEP7-Micro/WIN編程軟件的計算機(jī)，或者是SIEMENS公司提供的編程器，默認(rèn)設(shè)置為主站。如果網(wǎng)絡(luò)中還有S7-300或HMI等，可設(shè)置為多主站，否則可設(shè)置為單主站，網(wǎng)絡(luò)中所有的S7-200都默認(rèn)為從站，有時可以在程序中指定某個S7-200為RUN工作方式下的PPI主站模式。

站號是網(wǎng)絡(luò)中各個站的編號，網(wǎng)絡(luò)中每個設(shè)備都要分配唯一的編號，及站地址。站號0是安裝編程軟件STEP7-Micro/WIN的計算機(jī)或編程器的默認(rèn)站地址，操作面板默認(rèn)為站號1，與站號0相連的第一臺PLC默認(rèn)為站號2，。一個網(wǎng)絡(luò)中最多可以有127個站地址，站號為0-126。

3.2 參數(shù)組態(tài)

在進(jìn)行S7-200系列PLC與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信時，參數(shù)組態(tài)是指在編程軟件STEP7-Micro/WIN中，對通信硬件參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在實(shí)際操作中PC/PPI電纜參數(shù)的組態(tài)可參考相關(guān)具體的產(chǎn)品說明手冊。

4 結(jié)束語

總之，在實(shí)現(xiàn)S7-200系列PLC與計算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)通信時，可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器的相互連接而構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，各個可編程序控制器按功能各自安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行分散直接控制，最后用網(wǎng)絡(luò)連接在一起，形成“集中管理、分散控制”的集散控制系統(tǒng)（DCS）。提高了整個控制系統(tǒng)的控制功能和控制范圍，實(shí)現(xiàn)了多設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)調(diào)控制，加強(qiáng)了控制系統(tǒng)的監(jiān)控和管理能力，便于用戶程序的開發(fā)和應(yīng)用，也促進(jìn)自動化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

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