1、任务任务 2.6 任务任务2.6 工业通信网络技术应用工业通信网络技术应用 知识与能力目标知识与能力目标 了解不同类型的工业网络通信技术了解不同类型的工业网络通信技术 1 能够使用网络读能够使用网络读/写指令进行写指令进行PPI通信通信 2 了解了解PROFIBUS通信的基础知识通信的基础知识 3 工业通信网络技术应用 了解工业通信网络了解工业通信网络 PPI通信认知通信认知 PROFIBUS通信认知通信认知 2.6.1 了解工业通信网络 车间级车间级 现场级现场级 企业通信网络企业通信网络 企业级企业级 2.6.1 了解工业通信网络 用于企业的上层管理，为 企业提供生产、经营、管理等 数据，
2、通过信息化的方式优化 企业的资源，提高企业的管理 水平。 在这个层次的通信网 络中IT技术的应用十分广泛， 如Internet和Intranet。 企 业 级 通 信 网 络 2.6.1 了解工业通信网络 介于企业级和现场级之间。介于企业级和现场级之间。 主要任务：解决车间内各需要协调工作解决车间内各需要协调工作 的不同工艺段之间的通信的不同工艺段之间的通信 通信需求：要求通信网络能够要求通信网络能够高速传递高速传递 大量信息数据大量信息数据和和少量控制数据少量控制数据，同时，同时 具有较强的具有较强的实时性实时性。 对车间级通讯网络，所使用的主要解对车间级通讯网络，所使用的主要解 决方案是决
3、方案是工业以太网工业以太网。 车 间 级 通 信 网 络 2.6.1 了解工业通信网络 处于工业网络系统的最底层处于工业网络系统的最底层 直接连接现场的各种设备，包括直接连接现场的各种设备，包括I/OI/O设备、设备、 传感器、变送器、变频与驱动等装置传感器、变送器、变频与驱动等装置 所使用的通信方式比较复杂所使用的通信方式比较复杂 网络要求：上传递的控制信号，具有很高的上传递的控制信号，具有很高的 实时性和确定性。实时性和确定性。 现场级通信网络，现场总线是主要的解决方现场级通信网络，现场总线是主要的解决方 案案 最具有影响力的现场总线：最具有影响力的现场总线：PROFIBUSPROFIBU
4、S现场现场总线、总线、 基金会现场基金会现场总线、总线、DevicenetDevicenet现场现场总线和总线和CANCAN现场现场 总线等总线等 现 场 级 通 信 网 络 2.6.1 了解工业通信网络 借助于借助于集成的网络管理集成的网络管理功能，用户可以在功能，用户可以在企业级通信网络企业级通信网络 中很方便地实现对整个网络的中很方便地实现对整个网络的监控监控 可以很容易地实现工业控制系统中数据的可以很容易地实现工业控制系统中数据的横向横向和和纵向纵向集成集成 ，很好地满足工业领域的通信需求，很好地满足工业领域的通信需求 考虑到车间级网络和现场级网络的不同通信需求，在不同考虑到车间级网络
5、和现场级网络的不同通信需求，在不同 的层次提供了不同的解决方案的层次提供了不同的解决方案 为了满足这巨大的市场需求，世界著名的自动化产品生产为了满足这巨大的市场需求，世界著名的自动化产品生产 商都为工业控制领域提供了非常完整的通信解决方案商都为工业控制领域提供了非常完整的通信解决方案 强大的强大的工业通信网络工业通信网络与与信息技术信息技术的结合彻底改变了的结合彻底改变了传统的传统的 信息管理信息管理方式，将企业的生产管理带入到一个全新的境界方式，将企业的生产管理带入到一个全新的境界 ModBus 西门子工业通信网络的拓扑图 2.6.1 了解工业通信网络 2.6.1 了解工业通信网络 西门子工
6、业通信技术 工业以工业以 太网太网 PROFI BUS 在通信、在通信、 组态、编组态、编 程中使用程中使用 的一些通的一些通 信技术信技术 西门子工业通信技术 2.6.1 了解工业通信网络 （1 1）MPIMPI（MultiMulti- -Point InterfacePoint Interface， 多点接口）协议：多点接口）协议： 运用范围小，为小点数的现场级通信 为S7/M7和C7系统提供的多点接口，设计用 于 编程设备的接口 可以用在少数CPU之间传递少量数据 简要介绍简要介绍SIMATIC NET 1 2 3 2.6.1 了解工业通信网络 （2 2）PROFIBUSPROFIBUS
7、： PROFIBUS符合国际标准 IEC61158 是目前国际上通用的现 场总线标准之一 独特的技术特点 严格的认证规范 开放的标准 众多厂商的支出 不断发展的应用行规 简要介绍简要介绍SIMATIC NET 成为现场级成为现场级 通信网络的通信网络的 最优解决方最优解决方 案案，其网络，其网络 节点数已突节点数已突 破破10001000万个，万个， 在现场总线在现场总线 领域遥遥领领域遥遥领 先。先。 1 2 3 4 5 6 7 2.6.1 了解工业通信网络 （3 3）工业以太网络）工业以太网络： 为工业应用而专门设置的为工业应用而专门设置的 一种符合遵循一种符合遵循IEEE802.3IEE
8、E802.3国际标准的国际标准的开放式开放式、多供应多供应 商商、高性能高性能的区域和的区域和单元级网络单元级网络 将自动化系统各个工作站互相连接将自动化系统各个工作站互相连接 可以连接计算机可以连接计算机 高速开放网络。高速开放网络。 是目前工控界最为流行的网络技术是目前工控界最为流行的网络技术 为为SIMATIC NETSIMATIC NET提供了无缝集成到多媒体世界的途径提供了无缝集成到多媒体世界的途径 简要介绍简要介绍SIMATIC NET 1 2 3 4 5 6 7 2.6.1 了解工业通信网络 （4 4）点对点（点对点（PointPoint- -toto- -PointPoint）
9、连接）连接： 点对点连接并不是网络技术。点对点连接并不是网络技术。 在在SIMATICSIMATIC中，点对点连接通过串口连接模块来实现。中，点对点连接通过串口连接模块来实现。 （5）ASAS- -InterfaceInterface： 称为传感器称为传感器/ /执行器接口，是用于自动化系统最执行器接口，是用于自动化系统最 底层的通信网络。底层的通信网络。 被专门设计用来连接二进制的传感器和执行器，被专门设计用来连接二进制的传感器和执行器， 每个从站的最大数据为每个从站的最大数据为4bit4bit。 简要介绍简要介绍SIMATIC NET 2.6.2 PPI通信认知 PPIPPI（point
10、to pointpoint to point）通讯协议：）通讯协议： 是西门子专为是西门子专为S7S7- -200200系列系列PLCPLC开发的一种通讯协议开发的一种通讯协议 是是S7S7- -200 CPU200 CPU最基本的通信方式，也是其默认的通信方式最基本的通信方式，也是其默认的通信方式 该系列该系列PLCPLC可通过自带的通信端口实现西门子规定的可通过自带的通信端口实现西门子规定的PPIPPI通通 信协议信协议 PPIPPI是一种点对点的串行通信协议，同时也是主是一种点对点的串行通信协议，同时也是主- -从通信协议从通信协议 PPIPPI是串行通信，传输速度比较慢，但其可以长距离
11、传输数据是串行通信，传输速度比较慢，但其可以长距离传输数据 2.6.2 PPI通信认知 PPI通信参数主要有：通信参数主要有： 波特率波特率 起始位个数起始位个数 数据位数数据位数 检验位检验位 停止位停止位 站地址站地址 S7-200默认通信参数为：默认通信参数为： 波特率为波特率为9600kbit/s 1位起始位位起始位 8位数据位位数据位 2位偶检验位偶检验 1位停止位位停止位 站地址是站地址是2 注意注意：地址与波特率可以在系统块中进行更改，地址与波特率可以在系统块中进行更改， 其他的参数格式不能更改。其他的参数格式不能更改。 2.6.2 PPI通信认知 网络读和网络写指令网络读和网络
12、写指令 当EN为ON时，执行对 应的网络通信命令 PORT指定通信端口，分 别对应PLC两通信端口 此值可以是0或1 TBL为读/写指定报文。 网络读网络读/ /写指令最多可以向远程从站写指令最多可以向远程从站 发送或接收发送或接收1616个字节个字节的信息，但最多的信息，但最多 只能有只能有8 8条条读读/ /写指令同时被激活。写指令同时被激活。 用网络读用网络读/ /写指令进行通信，只有主写指令进行通信，只有主 站需要调用站需要调用NETR /NETW NETR /NETW 指令，便可指令，便可 实现站与站之间的数据交换。实现站与站之间的数据交换。 主主-从站之间的数据交换可通过从站之间的
13、数据交换可通过PPI调用网络调用网络 读读/写指令实现。写指令实现。 网络读（网络读（NETR）指令）指令：是指主站读取远程：是指主站读取远程 从站相关数据信息的指令从站相关数据信息的指令 网络写（网络写（NETW）指令）指令：是主站发送相关信：是主站发送相关信 息到远程从站。息到远程从站。 2.6.2 PPI通信认知 网络读/写指令通过TBL参数来指定报文，报文可显示 操作的完成状态、操作是否有效、有无错误、远程站PLC 的地址及数据长度等。 TBL报文格式报文格式 错误代码错误代码 PPIPPI网络需要在程序中使能通信端口为主站网络需要在程序中使能通信端口为主站 或从站模式，这就需要对或从
14、站模式，这就需要对SMB30SMB30或或SMB130SMB130进行进行 设置。设置。 2.6.2 PPI通信认知 特殊寄存器特殊寄存器SMB30SMB30和和SMB130SMB130分别分别 是是S7S7- -200 PLC PORT0200 PLC PORT0和和PORT1PORT1口的控口的控 制字节，利用该特殊寄存器可选择制字节，利用该特殊寄存器可选择 PPIPPI协议属性模式协议属性模式 2.6.2 PPI通信认知 bit7bit7 bit6bit6 bit5bit5 bit4bit4 bit3bit3 bit2bit2 bit1bit1 Bit0Bit0 p p p p d d
15、b b b b b b m m m m pp:pp:校验选择校验选择 d: d: 每个字符的数据位每个字符的数据位 mm:mm:协议选择协议选择 00=00=不校验不校验 0=80=8位位 00=PPI/00=PPI/从站模式从站模式 01=01=偶校验偶校验 1=71=7位位 01=01=自由口模式自由口模式 10=10=不校验不校验 10=PPI/10=PPI/主站模式主站模式 11=11=奇校验奇校验 11=11=保留（未用）保留（未用） bbb: bbb: 自由口波特率自由口波特率 （单位：（单位：bpsbps） 000=38400000=38400 011=4800011=4800
16、110=115.2k110=115.2k 001=19200001=19200 100=2400100=2400 111=57.6k111=57.6k 010=9600010=9600 101=1200101=1200 SMB30和和SMB130各位的意义各位的意义 2.6.2 PPI通信认知 在在PPIPPI模式下，控制字节的模式下，控制字节的2 2至至7 7位是忽略掉的位是忽略掉的； 当其默认值为当其默认值为2 2，定义，定义PPIPPI主站；而其默认值为主站；而其默认值为0 0，为，为 PPIPPI从站，因此从站则不需要初始化。从站，因此从站则不需要初始化。 PPIPPI通信中主站通信中
17、主站PLCPLC程序，必须在上电第一个扫程序，必须在上电第一个扫 描周期，用特殊寄存器描周期，用特殊寄存器SMB30SMB30或或SMB130SMB130指定其主站指定其主站 属性，从而使其成为主站模式属性，从而使其成为主站模式。 2.6.2 PPI通信认知 用PPI网络读/写指令实现图上所示的两台PLC之间数 据的传送任务。 主站PLC地址为2 从站PLC地址为3 网络读网络读/写指令读写数据区写指令读写数据区 2.6.2 PPI通信认知 一号一号PLC网络读初始化程序网络读初始化程序 网络1用于定义一号PLC为PPI主站模式。 网络2是对NETW指令进行设定： 1 设定以VB300开始的T
18、BL为NETW的 参数表 2 将通信远程站号“3”填入 “VB301” 3 将远程站的地址以指针形式填入 “VD302” 4 发送字节数填入“VB306” 5 需要发送的数据填入从 “VB307”开始的4B的区域内 6 将NETW的TBL（VB300）输出到 PORT0 网络3是网络信息发送程序，当一号PLC 的I0.7接通时，V307.0接通，同时，通过 NETW指令，二号PLC的V307.0也接通。 2.6.2 PPI通信认知 一号一号PLC网络写初始化程序网络写初始化程序 网络4是对NETR指令进行设定： 设定以VB200开始的TBL为NETR的参 数表 将通信远程站号“3”填入“VB2
19、01” 将远程站的地址以指针形式填入 “VD202”（“&VB207”表示远程站中 从VB207开始的地址区） 读取字节数填入“VB206”(最大为 “16”，这里是“4”)，而接收来的数 据填入从VB207开始的4B的区域内 将NETR的TBL（VB300）输入到 PORT0 网络5实现当一号PLC接收到二号PLC 传递过来的V207.0信号后，一号PLC 置位M1.0。 2.6.2 PPI通信认知 除了使用网络读/写指令可 实现PPI网络通信外，还可 以使用网络读/写指令向导 （Instruction Wizard）实 现PPI通信操作。 2.6.3 PROFIBUS通信认知 PROFIB
20、US 国际化、开放式国际化、开放式 不依赖于设备生产商不依赖于设备生产商 应用最广泛的现场总线标准应用最广泛的现场总线标准 是目前国际上通用的现场总线标准之一是目前国际上通用的现场总线标准之一 2.6.3 PROFIBUS通信认知 PROFIBUSPROFIBUS满足了生产过程现场满足了生产过程现场 级数据可存取性的重要要求：级数据可存取性的重要要求： 覆盖了传覆盖了传 感器感器/ /执行器执行器 领域的通信领域的通信 要求要求 具有单元具有单元 级领域的所级领域的所 有网络通信有网络通信 功能功能 2.6.3 PROFIBUS通信认知 PROFIBUS提供的提供的 三种通信协议类型三种通信协
21、议类型 PROFI BUS- DP PROFI BUS- FMS PROFI BUS-PA 2.6.3 PROFIBUS通信认知 类 型 应 用 特 点 PROFIBU S-DP 专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计， 用于分布式控制系统数据传输，广泛适用于制造业 自动化等系统中单元级和现场级设备高速通信。 PROFIBU S- FMS 解决车间级通用性通信任务，提高大量的通信 服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务， 主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据 交换。 PROFIBU S-PA 专为过程自动化设计，标准的本征安全的传输技 术，实现了IEC1158-2中规定的
22、通信规程，电源和通 信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动 化等系统中单元级和现场级通讯。 PROFIBUS 类型特点类型特点 结构精简 传输速度快又稳定 适合PLC与现场分散的I/O设备之间的通信 整个PROFIBUS中应用最广泛 2.6.3 PROFIBUS通信认知 PROFIBUSPROFIBUS- -DPDP通信协议通信协议 PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统的系统配 置，系统设置描述包括站点数目、站点地址、输入 输出数据格式、诊断信息的格式和所用的总体参数。 典型的PROFIBUS-DP总线配置是以此总线存取程序为 基础，一个主站轮询多个从站。单主站系统中，总 线
23、系统操作阶段只有一个活动主站，PLC为中央控制 部件。 单主站系统在通信时可获得最短的总体循环时间。 2.6.3 PROFIBUS通信认知 PROFIBUS-DP单主站系统配置图单主站系统配置图 PROFIBUS-DP的介绍的介绍 2.6.3 PROFIBUS通信认知 在多主站配置系统，总线上的主站与各自的从站机构相互构在多主站配置系统，总线上的主站与各自的从站机构相互构 成一个独立的子系统，或者作为成一个独立的子系统，或者作为DPDP网络上的网络上的附加配置附加配置和和诊断诊断 设备设备。 在多主站在多主站DPDP网络中，一个从站只有一个网络中，一个从站只有一个1 1类主站，类主站，1 1类主站可类主站可 以对从站执行发送和接收数据操作，其它主站（以对从站执行发送和接收数据操作，其它主站（2 2类主站）类主站） 只能可选择的接收从站发送给只能可选择的接收从站发送给1 1类主站的数据，但它不直接类主站的数据，但它不直接 控制该从站。控制该从站。 与单主站系统相比，多主站系统的循环时间要长的多。与单主站系统相比，多主站系统的循环时间要长的多。 PROFIBUS-DP多主站配置系统图多主站配置系统图 PROFIBUS-DP的介绍的介绍
