PLC课程考核论文Word格式.docx

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串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全双工三种方式。

分别如图3中的（a）、（b）和（c）所示。

图3　单工、半双工和双工

图4　异步串行传送数据格式

2.异步串行通信

（1）异步串行通信基本原理

异步串行通信的字符物格式所谓异步串行通信是指具有不规则数据段传送特性的串行数据传输。

（2）异步串行通信的数据格式

异步通信数据帧的第一位是开始位，在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。

当发送设备要发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑“0”信号，这个逻辑低电平就是起始位。

起始位通过通信线传向接收设备，当接收设备检测到这个逻辑低电平后，就开始准备接收数据位信号。

因此，起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

当接收设备收到起始位后，紧接着就会收到数据位。

数据位的个数可以是5，6，7或8位的数据。

在字符数据传送过程中，数据位从最低位开始传输。

数据发送完之后，可以发送奇偶校验位。

奇偶校验位用于有限差错检测，通信双方在通信时需约定一致的奇偶校验方式。

就数据传送而言，奇偶校验位是冗余位，但它表示数据的一种性质，这种性质用于检错，虽有限但很容易实现。

在奇偶位或数据位之后发送的是停止位，可以是1位、1．5位或2位。

停止位是一个字符数据的结束标志。

在异步通信中，字符数据以图所示的格式一个一个地传送。

在发送间隙，即空闲时，通信线路总是处于逻辑“1”状态，每个字符数据的传送均以逻辑“0”开始。

3.通信接口

（1）RS232接口

RS232采用负逻辑电平：

-15~-3：

逻辑1；

+15~+3：

逻辑0；

电压值通常在7V左右

（2）RS485接口

RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”。

RS485有两线制和四线制两种接线，四线制是全双工通讯方式，两线制是半双工通讯方式。

（3）RS422接口

RS422总线,RS485和RS422电路原理基本相同，都是以差动方式发送和接受，不需要数字地线。

RS422通过两对双绞线可以全双工工作收发互不影响，而RS485只能半双工工作，发收不能同时进行，但它只需要一对双绞线。

1.2　网络概述

1.网络结构概述

（1）简单网络

多台设备通过传输线相连，可以实现多设备间的通信，就形成网络结构。

下图8.5就是一种最简单的网络结构，它由单主设备和多个从设备构成。

（2）多级网络

现代大型工业企业中，一般采用多级网络的形式，可编程序控制器制造商经常用生产金字塔结构来描述其产品可实现的功能。

这种金字塔结构的特点是：

上层负责生产管理，底层负责现场检测与控制，中间层负责生产过程的监控与优化。

2.通信协议

国际标准化组织ISO（InternationalStandardOrganization）于1978年提出了开放系统互联OSI（OpenSystemsInterconnection）的模型，它所用的通信协议一般为7层，如下图5所示。

图5　通用协议模型

低层子网和中层子网一般采用公司专用协议，尤其是最底层子网，由于传送的是过程数据及控制命令，这种信息较短，但实时性要求高。

公司专用协议的层次一般只有物理层、链路层及应用层，而省略了通用协议所必须的其他层，信息传送速率快。

1.3　S7-200通信及网络

1.字符数据格式

（1）10位字符数据

传送数据由1个起始位、8个数据位、无校验位、一个停止位组成。

传送速率一般为9600波特。

（2）11位字符数据

传送数据由1个起始位、8个数据位、1个偶校验位、一个停止位组成。

传送速率一般为9600波特或19200波特。

2.网络层次结构

西门子公司的生产金字塔由4级组成，由下到上依次是：

过程测量与控制级、过程监控级、工厂与过程管理级、公司管理级。

S7系列的网络结构如右图6所示。

图6　西门子生产金字塔及网络

3.通信类型及协议

（1）通用协议

（2）公司专用协议

✓PPI协议

✓MPI协议

✓Profibus协议

✓自由口协议

（3）通信类型

可编程序控制器常见的有以下类型：

把计算机或编程器作为主站、把操作员界面作为主站和把PLC作为主站等类型，这几种类型又各有两种连接：

单主站和多主站。

图7单主站结构网络

图8　多主站结构网络

4.通信设备

（1）通信口

S7-200CPU主机上的通信口是符合欧洲标准EN50170中Profibus标准的RS-485兼容9针D型接口。

接口引脚如图8.11所示，端口0或端口1的引脚与Profibus的名称对应关系如表1所示。

表1对应关系表

2　通信实现

2.1　确立通信方案

包括根据实际通信需要选择单主站或多主站，同时确定各站的编号；

选择实现通信的硬件，如选择用PC/PPI电缆，还是用CP卡、MPI卡、EM277通信模块或调制解调器等。

这几种通信硬件的性能如表2所示。

表2STEP7Micro/Win32支持的硬件性能

2.2　参数组态

1、通信设置

图9　通信设置状态

图10　通信设置

2.安装或删除通信接口

（1）安装接口

（2）删除接口

图11　安装/删除

3.参数设置

单击Properties按钮，将弹出参数设置对话框，如图12所示。

其中有两个选项卡：

PPI选项卡和LocalConnection选项卡。

图12　参数设置（PPI选项卡）

3　网络通信

3.1　控制寄存器和传送数据表

1.控制寄存器

将特殊标志寄存器中的SMB30和SMB130的低2位置为2#10，其他位为0，即SMB30和SMB130的值为16#2，则可以控制将S7-200CPU设置为PPI主站模式。

2.传送数据表

（1）数据表格式

执行网络读写指令时，PPI主站与从站之间的数据以数据表的格式传送。

传送数据表的程式描述如表3所示。

表3传送数据表格式

（2）状态字节

传送数据表中的第一个字节为状态字节，各位及其的含义如下：

E1、E2、E3、E4错误编码。

如果执行指令后E位为1，则由这4位返回一个错误码。

这

3.2网络指令

网络指令有两条：

NETR和NETW。

1.NETR指令

NETR，网络读指令。

使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT从远程设备上接收数据并形成数据表TBL。

NETR指令最多可从远程站点上读16个字节的信息。

指令格式：

NETRTBL,PORT

例：

NETRVB200,0

2.NETW指令

NETW网络读指令。

使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过端口PORT将数据表TBL中的数据发送到从远程设备。

NETW指令最多可向远程站点上写16个字节的信息。

NETWTBL,PORT

使能流输出ENO为0的出错条件为：

SM4.3（运行时间），0006（间接寻址）。

4自由口通信

4.1相关寄存器及标志

1.控制寄存器

SMB30控制和设置通信端口0，如果PLC主机上有通信端口1，则用SMB130来进行控制和设置。

SMB30和SMB130的各位及其的含义如下：

（1）PP位：

奇偶选择

（2）D位：

有效位数

（3）BBB位：

自由口波特率

（4）MM位：

协议选择

2.特殊标志位及中断

中断

接收中断：

中断事件号为8（口0）和25（口1）。

发送完成中断：

中断事件号为9（口0）和26（口1）。

接收完成中断：

中断事件号为23（口0）和24（口1）。

特殊标志位

SM4.5和SM4.6：

分别用来表示口0和口1发送空闲状态

3.特殊存储器字节

接收信息时用到一系列特殊功能存储器。

对端口0用SMB86到SMB94；

对端口1用SMB186到SMB194。

各字节及内容描述如下表4所示。

表4特殊状态存储字节

4.2自由口指令

1.XMT指令

XMT，发送指令。

使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT将数据表TBL中的数据发送到远程设备。

发送缓冲区（数据表）TBL的格式如表6所示。

图5缓冲区格式

2.RCV指令

RCV，接收指令。

使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口PORT从远程设备上接收数据并放到缓冲区（数据表）TBL。

（2）网络连接器

网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到网络中。

网络连接器有两种类型：

一种是仅提供连接到主机的接口，另一种增加了一个编程接口。

带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时，为这些设备提供电源，而不用另加电源。

（3）网络中继器

网络中继器在Profibus可以用来延长网络的距离、允许给网络加入设备、隔离不同网络段，每个中继器为网络段提供偏置和终端匹配。

每个网络中最多可以有9个中继器，每个中继器最多可再增加32个设备。

（4）调制解调器

用调制解调器可以实现计算机或编程器与PLC主机之间的远距离通信。

以11位调制解调器为例，通信连接如下图13所示。

图13调制解调器通信连接