1、第第8章章 s7-200的通信与网络的通信与网络 l本章要点l通信基本概念和术语lS7-200PLC通信部件的介绍lS7-200PLC通信协议与通信 8.1通信的基本知识通信的基本知识 l在计算机控制与网络技术不断推广和普及的今天，对参与控制系统中的设备提出了可相互连接，构成网络及远程通信的要求，可编程控制器生产厂商为此加强了可编程控制器的网络通信能力。8.1.1 基本概念和术语基本概念和术语 1.并行传输与串行传输并行传输与串行传输 l并行传输是指通信中同时传送构成一个字或字节的多位二进制数据。而串行传输是指通信中构成一个字或字节的多位二进制数据是一位一位被传送的。2.异步传输和同步传输异步
2、传输和同步传输 l在异步传输中，信息以字符为单位进行传输。l异步传输的优点就是收、发双方不需要严格的位同步，所谓“异步”是指字符与字符之间的异步，字符内部仍为同步。l在同步传输中，不仅字符内部为同步，字符与字符之间也要保持同步。l同步传输的特点是可获得较高的传输速度，但实现起来较复杂。3.信号的调制和解调l串行通信通常传输是数字量，这种信号包括从低频到高频极其丰富的谐波信号，要求传输线的频率很高。而远距离传输时，为降低成本，传输线频带不够宽，使信号严重失真、衰减，常采用的方法是调制解调技术。4.传输速率传输速率 l 传输速率是指单位时间内传输的信息量，它是衡量系统传输性能的主要指标，常用波特率
3、(Baud Rate)表示。波特率是指每秒传输二进制数据的位数，单位是bps。8.1.2 差错控制差错控制 1.纠错编码纠错编码 l纠错编码是差错控制技术的核心。纠错编码的方法是在有效信息的基础上附加一定的冗余信息位，利用二进制位组合来监督数据码的传输情况。l（1）奇偶检验码是应用最多、最简单的一种纠错编码。循环检验码是在信息码组之后加一位监督码，即奇偶检验位。l（2）循环检验码循环检验码不象奇偶检验码一个字符校验一次，而是一个数据块校验一次。在同步通信中几乎都使用这种方法。2.错控制方法错控制方法 l（1）自动重发请求在自动重发请求中，发送端对发送序列进行纠错编码，可以检测出错误的校验序列
4、l（2）向前纠错方式向前纠错方式就是发送端对发送序列进行纠错编码，接收端收到此码后，进行译码。l（3）混合纠错方式混合纠错方式是上两种方法的结合 8.1.3 传输介质传输介质 l目前在分散控制系统中普遍使用的传输介质有：同轴电缆、双绞线、光缆，而其他介质如无线电、红外线、微波等，在PLC网络中应用很少。1.双绞线双绞线 l 一对相互绝缘的线螺旋形式绞合在一起就构成了双绞线，两根线一起作为一条通信电路使用，两根线螺旋排列的目的是为了使各线对之间的电磁干扰减小到最小。2.同轴电缆同轴电缆 l 同轴电缆是从内到外依次由内导体（芯线）、绝缘线、屏蔽层铜线网及外保护层的结构制造的。由于从横截面看这四层构
5、成了4个同心圆，故而得名。3.光纤（又称光导纤维或光缆）光纤（又称光导纤维或光缆）l它是由石英玻璃经特殊工艺拉成细丝来传输光信号的介质，这种细丝的直径比头发丝还要细，一般直径在89m（单模光纤）及50/62.5m（多模光纤，50m为欧洲标准，62.5m为美国标准），但它能传输的数据量却是巨大的。光纤是以光脉冲的形式传输信号的，它具有的优点l（1）所传输的是数字的光脉冲信号，不会受电磁干扰，不怕雷击，不易被窃听；l（2）数据传输安全性好；l（3）传输距离长，且带宽宽，传输速度快。l缺点：光纤系统设备价格昂贵，光纤的连接与连接头的制作需要专门工具和专门培训的人员。4.无线介质无线介质 l主要可分为
6、两类。一类为使用微波波长或更长波长的无线电频谱，另一类则是光波及红外光范畴的频谱。无线电频谱的典型实例是使用微波频率较低（2.4GHz）的扩频微波通信信道。这种小微波技术的一个例子是以310Mb/s的数据传输信道，两个通信点间无障碍物的传输距离可达10Km以上。8.1.4 串行通信接口标准串行通信接口标准 lRS-232C是美国电子工业协会EIA于1962年公布，并于1969年修订的串行接口标准 l1 RS-232C。如图8-2所示 连接文件夹第八章如图8.docl2RS-232C的不足主要表现在：（1）传输速率不够快 （2）传输距离不够远(3)电气性能不佳 l3RS-485 RS-485为半
7、双工，不能同时发送和接收信号 8.2 工业局域网基础工业局域网基础 8.2.1 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 l指网络中的通信线路和节点间的几何连接结构，表示了网络的整体结构外貌。l1星形网络。l2环形网络。l3总线形网络。总的如图所示连接文件夹第八章Doc6.doc8.2.2 网络协议和体系结构网络协议和体系结构 l 1通信协议。PLC网络是由各种数字设备(包括PLC、计算机等)和终端设备等通过通信线路连接起来的复合系统 l 2体系结构。网络的结构通常包括网络体系结构、网络组织结构和网络配置。823 现场总线现场总线 l1概述。在传统的自动化工厂中，生产现场的许多设备和装置如：传感器、调
8、节器、变送器、执行器等都是通过信号电缆与计算机、PLC相连的。现场总线技术实际上是实现现场级设备数字化通信的一种工业现场层的网络通信技术 8.3 S7-200通信部件介绍通信部件介绍 l在本节中将介绍S7-200通信的有关部件，包括：通信口、PCPPI电缆、通信卡，及S7-200通信扩展模块等。8.3.1 通信端口通信端口 lS7-200系列PLC内部集成的PPI接口的物理特性为RS-485串行接口，为9针D型，该端口也符合欧洲标准EN50170中PROFIBUS标准如图8-4所示。连接文件夹第八章8-4.docl在进行调试时，将S7-200与接入网络时，该端口一般是作为端口1出现的，作为端口
9、1时端口各个引脚的名称及其表示的意义见表8-1 连接文件夹第八章8-1.doc8.3.2 PCPPI电缆电缆 lPCPPI电缆外型如图8-5所示。连接文件夹第八章8-5.docl1PCPPI电缆的连接 PC/PPI电缆上的DIP开关选择的波特率。连接文件夹第八章8-2.docl2PC/PPI电缆通信设置）计算机和可编程序控制器在线连接的建立。可编程序控制器通信参数的修改，可编程序控制器信息的读取。8.3.3 网络连接器网络连接器 l两个连接器中的一个连接器仅提供连接到CPU的接口，而另一个连接器增加了一个编程接口（如图8-6所示）。连接文件夹第八章8-6.doc8.3.4 PROFIBUS网络
10、电缆网络电缆l当通信设备相距较远时，可使用PROFIBUS电缆进行连接，表8-3连接文件夹第八章8-3.doc列出了PROFIBUS网络电缆的性能指标。l PROFIBUS网络的最大长度有赖于波特率和所用电缆的类型表8-4连接文件夹第八章表8-4.doc中列出的规范电缆时网络段的最大长度。8.3.5网络中继器网络中继器 l西门子公司提供连接到PROFIBUS网络环的网络中继器，如图8-7所示。连接文件夹第八章8-7.doc8.3.6 EM227 PROFIBUS-DP模块模块 lEM277 PROFIBUS-DP模块是专门用于PROFIBUS-DP协议通信的智能扩展模块。它的外形如图8-8所示
11、。连接文件夹第八章8-8.docl图8-9 连接文件夹第八章8-9.doc表示有一个CPU 224和一个EM 277 PROFIBUSDP模拟的PROFIBUS 网络。8.4 S7-200PLC的通信的通信 l在本节中介绍了与S7-200联网通信有关的网络协议，包括PPI，MPI，PROFIBUS，ModBus等协议，以及相关的程序指令。8.4.1 概述概述 lS7-200的通信功能强，有多种通信方式可供用户选择。在运行Windows或Windows NT 操作系统的个人计算机（PC）上安装了编程软件后，PC可作为通信中的主站。l 1单主站方式单主站与一个或多个从站相连（见图8-10）连接文件
12、夹第八章8-10.doc。l2多主站方式图8-11连接文件夹第八章8-11.doc。l 3使用调制解调器的远程通信方式。l 4 S7-200通信的硬件选择 表8-5连接文件夹第八章表8-5.doc给出了可供用户选择的SETP-Micro/WIN 32支持的通信硬件和波特率。8.4.2 利用利用PPI协议进行网络通信协议进行网络通信 lPPI 通信协议是西门子专为S7-200 系列PLC 开发的一个通信协议，可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网，波特率为9.6kbit/s 19.2kbit/s 和187.5kbit/s网络读/网络写指令格式如图8-12所示。连接文件夹第八章8-12.doclTB
13、L表的参数定义见表8-6所示。连接文件夹第八章表8-6.doc 8.4.3 利用利用MPI协议进行网络通信协议进行网络通信 lMPI协议允许主主和主从两种通信方式。选择何种方式依赖于设备类型。8.4.4 利用利用PROFIBUS协议进行网络通协议进行网络通信信 l 西门子S7通过PROFIBUS现场总线构成的系统，其基本特点如下：连接文件夹第八章（1）PLC、I.docl1PROFIBUS的组成 （1)PROFIBUS-DP（Distributed Periphery 分布I/O系统）（2）PRORBLIS-PA（Process Automation 过程自动化）(3)PROFIBUS-FMS
14、（Fiddbus Message Specification 现场总线信息规范）l2PROFIBUS协议结构 l 3传输技术 845 利用利用ModBus协议进行网络协议进行网络通信通信 l STEP7 MicroWIN指令库包含有专门为Modbus通信设计的预先定义的专门的子程序和中断服务程序，从而与Modbus主站通信简单易行。l1Modbus协议介绍 1）ModBus协议网络选择。2）ModBus查询回应周期 3）ModBus数据传输模式。l2、S7-200中ModBus从站协议指令 （1）MBUS INIT指令 （2）MBUS_SLAVE指令 846 工业以太网工业以太网 l工业以太网
15、有以下的一些优点：l1）以太网可以满足控制系统各个层次的要求，使企业信息网与控制网得以统一。l2）可使设备的成本下降。l3）有利于企业工程人员的学习和管理，以太网维护容易，工作人员无需再专门学习。l4）工业以太网易于与其他网络(如Intemet)进行集成。l5）速度快。习题习题 l1什么是并行传输？什么是并行传输？l2什么是异步传输和同步传输？l3.为什么要对信号的调制和解调？l4、常见的传输介质有哪些，它们的特点是什么？l5、PC/PPI电缆上的DIP开关如何设定？l6、奇偶检验码如何实现奇偶检验的？l7、常见的网络的拓扑结构有哪些？l8、NETR/NETW指令各引脚的含义是什么？如何应用？
16、l9、MBUS INIT指令各引脚的含义是什么？如何应用？l10、MBUS_SLAVE指令各引脚的含义是什么？如何应用？“以铜为镜，可以正衣冠；以铜为镜，可以正衣冠；以史为镜，可以知兴亡；以史为镜，可以知兴亡；以人为镜，可以明得失。以人为镜，可以明得失。”唐唐魏征魏征l战国策战国策是一部重要的历史著作，也是一部是一部重要的历史著作，也是一部重要的散文集。作者已不可考，最初有重要的散文集。作者已不可考，最初有国国策策、国事国事、短长短长等名称，经过等名称，经过汉代汉代刘向整理编辑刘向整理编辑，始定为，始定为战国策战国策。全书。全书共共33篇篇，分，分国别国别编辑。编辑。l 战国策战国策的内容，主
17、要记载战国时期各国的内容，主要记载战国时期各国谋臣策士游说诸侯或进行谋议论辩时的政治主谋臣策士游说诸侯或进行谋议论辩时的政治主张和纵横捭阖、尔虞我诈的故事，也记叙了一张和纵横捭阖、尔虞我诈的故事，也记叙了一些义士豪侠不畏强暴、勇于斗争的行为。些义士豪侠不畏强暴、勇于斗争的行为。l战国策战国策长于议论和叙事，文笔流畅，生动长于议论和叙事，文笔流畅，生动活泼，在我国散文史上具有重要的地位。活泼，在我国散文史上具有重要的地位。邹忌 齐人，有辩才，善鼓琴。齐人，有辩才，善鼓琴。齐威王二十一年（公元前齐威王二十一年（公元前358358年），以鼓琴见威王，年），以鼓琴见威王，见三日，拜为相。一年后，见三日
18、，拜为相。一年后，又封为成侯，大得信任。又封为成侯，大得信任。注音：注音：邹（邹（zuzu）昳（昳（y y）丽）丽 朝（朝（zhozho）服衣冠（）服衣冠（gungun）蔽（蔽（b b）谤（谤（b bngng）间（间（jijin n）进）进 期（期（jj）年）年重点词句解释重点词句解释：美我：美我：私：私：诚知：诚知：皆以美于徐公：皆以美于徐公：地方：地方：左右：左右：认为我美认为我美动词，偏爱动词，偏爱确实知道确实知道 都认为比徐公美都认为比徐公美土地方圆土地方圆身边身边昳丽：昳丽：服：服：窥镜：窥镜：旦日：旦日：不若：不若：孰视之：孰视之：暮寝而思之：暮寝而思之：光艳美丽光艳美丽名词用作动
19、词，穿戴名词用作动词，穿戴 照镜子照镜子 第二天第二天 不如不如 仔细地看仔细地看 晚上躺着想这件事晚上躺着想这件事重点词句解释重点词句解释：蔽甚矣：蔽甚矣：善：善：面刺：面刺：谤讥：谤讥：市朝：市朝：门庭若市：门庭若市：时时而间进：时时而间进：期年：期年：蒙蔽很深了蒙蔽很深了好好当面指责当面指责在这里指议论在这里指议论公共场合公共场合 门前、院内像集市一样，形门前、院内像集市一样，形容人很多容人很多 有时候，偶尔有人进谏有时候，偶尔有人进谏满一年满一年邹忌在什么前提下邹忌在什么前提下“讽讽”齐王齐王的？的？面对妻、妾与客的赞美，邹忌面对妻、妾与客的赞美，邹忌态度如何？态度如何？邹忌邹忌“入朝
20、入朝”是如何是如何“讽讽”齐齐王的？王的？纳谏的结果如何？纳谏的结果如何？思考思考：比较：比较“三问三问”、“三答三答”有何不同有何不同？“我孰与城北徐我孰与城北徐公美？公美？”“吾孰与徐公吾孰与徐公美？美？”“吾与徐公孰吾与徐公孰美？美？”“君美甚，徐公何君美甚，徐公何能及君也？能及君也？”“徐公何能及君徐公何能及君也。也。”“徐公不若君之美徐公不若君之美也。也。”对象不同对象不同身份不同身份不同语气不同语气不同臣之妻私臣臣之妻私臣臣之妾畏臣臣之妾畏臣臣之客欲有求于臣臣之客欲有求于臣宫妇左右莫不私王宫妇左右莫不私王朝廷之臣莫不畏王朝廷之臣莫不畏王四境之内莫不有四境之内莫不有求于王求于王“邹忌
21、将己之美、邹忌将己之美、徐公之美，细细徐公之美，细细详勘。正欲于此详勘。正欲于此参出微理。千古参出微理。千古臣谄君蔽，兴亡臣谄君蔽，兴亡关头，从闺房小关头，从闺房小语破之，快哉！语破之，快哉！”古文观止古文观止 从文中看，齐威王最终能使从文中看，齐威王最终能使齐国齐国“战胜于朝廷战胜于朝廷”，达到，达到“大治大治”的原因是什么？这给的原因是什么？这给我们带来什么启示？请结合你我们带来什么启示？请结合你的生活体验，简要谈谈你的看的生活体验，简要谈谈你的看法。法。思考问题：思考问题：邹忌讽齐王纳谏威王受蔽威王受蔽2、宫妇左右宫妇左右私王私王 朝廷大臣朝廷大臣畏王畏王 四境之内四境之内求王求王邹忌比
22、美邹忌比美 臣之妻臣之妻私我私我臣之妾臣之妾畏我畏我臣之客臣之客求我求我1、威王除蔽威王除蔽3、三令三令面刺面刺上赏上赏上书上书中赏中赏谤讥谤讥下赏下赏三变三变门庭若市门庭若市时时而间进时时而间进无可进者无可进者除蔽结果除蔽结果4、四国朝齐四国朝齐战胜于朝廷战胜于朝廷l积累下列名言警句。积累下列名言警句。l1.1.人非圣贤，孰能无过？过而改之，善莫人非圣贤，孰能无过？过而改之，善莫大焉。大焉。l2.2.君子之过，如日月之食也。过也，人皆君子之过，如日月之食也。过也，人皆见之，及其更也，人皆仰之。（见之，及其更也，人皆仰之。（论语论语）l3.3.良药苦口利于病，忠言逆耳利于行。良药苦口利于病，忠
23、言逆耳利于行。（孔子家语）（孔子家语）l4.4.信言不美，美言不信。（老子）信言不美，美言不信。（老子）解释下列蓝色的词解释下列蓝色的词1、吾妻之、吾妻之美美我我者，者，私私我也。我也。2、能、能面面刺寡人刺寡人之过者之过者3、受、受上上赏赏4、闻闻寡人之耳寡人之耳者者认为认为美，美，形容词意动用形容词意动用法法偏爱偏爱，形容词作动词。，形容词作动词。当面当面，名词作状语，名词作状语头等的头等的，方位名词作形容，方位名词作形容词词使使听到听到，动词使动，动词使动用法。用法。词类活用词类活用朝朝服衣冠服衣冠入入朝朝见威王见威王能谤讥于市能谤讥于市朝朝皆皆朝朝于齐于齐朝朝吾吾孰孰与徐公美与徐公美徐
24、公来，徐公来，孰孰视之视之孰孰早晨早晨朝廷朝廷泛指公共场合泛指公共场合朝见朝见谁，哪一个谁，哪一个同同“熟熟”，仔，仔细细一字多义一字多义时时时时间间进（间或，偶然，动词）进（间或，偶然，动词）又何又何间间焉（参与，动词）焉（参与，动词）3.3.吾妻之吾妻之美美我者（以我者（以.为美）为美）徐公不若君之徐公不若君之美美也（漂亮好看，也（漂亮好看，形容词）形容词）4.4.宫妇左右莫不宫妇左右莫不私私王（偏爱，动词）王（偏爱，动词）不宜偏不宜偏私私（私情，名词）（私情，名词）1 1、今齐、今齐地方地方千里千里2 2、宫妇、宫妇左右左右莫不私王莫不私王3 3、邹忌、邹忌讽讽齐齐王纳谏王纳谏4 4、能
25、、能谤谤讥于讥于市朝市朝古义古义今义今义土地方土地方圆圆某区域、某区域、地区地区国君旁边的国君旁边的近臣近臣方位名词方位名词用委婉含蓄的用委婉含蓄的语言规劝别人语言规劝别人讽刺讽刺背后批评背后批评诽谤，无中诽谤，无中生有，说人生有，说人坏话坏话 课堂巩固检测（一）课堂巩固检测（一）解释下列句中红色的字。解释下列句中红色的字。朝朝服衣冠服衣冠 （）吾妻之吾妻之美美我者，私我也我者，私我也 （）能能面面刺寡人之过者。刺寡人之过者。（）闻闻寡人之耳者（寡人之耳者（）宫妇宫妇左右左右莫不私王（莫不私王（）邹忌邹忌讽讽齐王纳谏齐王纳谏 （）能能谤讥谤讥于市朝（于市朝（）今齐今齐地方地方千里千里 （）解释
26、下列句中红色的字。解释下列句中红色的字。(答案答案)朝朝服衣冠服衣冠（在早晨（在早晨 ）吾妻之吾妻之美美我者，私我也我者，私我也 （以（以为美为美 ）能能面面刺寡人之过者刺寡人之过者.（当面（当面 ）闻闻寡人之耳者寡人之耳者（使（使闻）闻）宫妇宫妇左右左右莫不私王（莫不私王（国君旁边的近臣）国君旁边的近臣）邹忌邹忌讽讽齐王纳谏齐王纳谏 （委婉劝说）（委婉劝说）能能谤讥谤讥于市朝（于市朝（公开指责）公开指责）今齐今齐地方地方千里千里 （土地方圆（土地方圆 ）（二）辨析下列句子中红色字的含义（二）辨析下列句子中红色字的含义l1.1.我我孰孰与城北徐公美与城北徐公美.l 孰孰视之视之 l2.2.吾妻
27、之吾妻之美美我者我者,私我也私我也.l 徐公不若君之徐公不若君之美美也也.l3.3.宫妇左右莫不宫妇左右莫不私私我也我也.l 不宜偏不宜偏私私,使内外异法也使内外异法也.l4.4.朝朝服衣冠服衣冠,窥镜窥镜.l燕赵韩魏闻之，皆燕赵韩魏闻之，皆朝朝于齐于齐.谁谁以以为美为美仔细仔细美丽美丽偏爱偏爱有私心有私心早晨早晨朝拜朝拜l(三三)翻译下列句子翻译下列句子.l1.1.我孰与城北徐公美我孰与城北徐公美?l2.2.忌不自信忌不自信.l 3.3.此所谓战胜于朝廷此所谓战胜于朝廷.4.4.王之蔽甚矣王之蔽甚矣.1.1.我和城北徐公相比谁美我和城北徐公相比谁美?2.2.邹忌不相信自己比徐公美邹忌不相信自己比徐公美.3.3.这就是所谓的在朝廷上战胜敌人这就是所谓的在朝廷上战胜敌人.4.4.大王您所受的蒙蔽太严重了大王您所受的蒙蔽太严重了 梁惠王曰：“寡人之于国也，尽心焉耳矣。河内凶，则移其民于河东，移其粟于河内。河东凶亦然。察邻国之政，无如寡人之用心者。邻国之民不加少，寡人之民不加多，何也？”孟子对曰：“王好战，请以战喻。填然鼓之，兵刃既接，弃甲曳兵而走。或百步而后止，或五十步而后止。以五十步笑百步，则何如？”曰：“不可；直不百步耳，是亦走也。”曰：“王如知此，则无望民之多于邻国也。”课外补充练习：课外补充练习：
