－的网络类型及配置

8．2　S7－200PLC的网络类型及配置

S7－200PLC具有网络通信的功能，它可与PLC、人机界面、计算机以及打印机等智能设备进行组网和通信。S7－200PLC支持多种通信协议来满足工业网络通信和网络配置的需要，这些通信协议有些是通用的，如Profibus、AS－I（actuator sensor interface）等，有些是专用的，如PPI。在各种工业控制网络中，S7－200PLC有时作为主站，有时作为从站。本节将详细介绍其支持的通信协议及网络配置。

8．2．1　通信协议

1．通信协议概念

通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，称为通信协议。包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定和数据传输方式，等等。只有当两台设备遵守同一个通信协议时，才能实现相互之间的通信联系。S7－200PLC支持多种通信协议。

S7－200PLC采用异步串行通信方式，传送数据格式为10位或11位。使用的协议有PPI、MPI、Profibus－DP、AS－I和自由口模式等。在PLC网络中使用的通信协议有通用协议和公司专用协议两大类。

（1）通用协议。在PLC网络的各个层次中，高层子网中一般采用通用协议，如PLC网之间的互联及PLC网与其他局域网的互联，这表明工业网络向标准化和通用化发展的趋势。

（2）公司专用协议。子网内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。

2．PLC网络常用通信协议

PLC网络常用通信协议如下。

1）PPI通信协议

PPI（point to point interface）通信协议是西门子公司专门为S7－200系列PLC开发的一种通信协议，主要应用于对S7－200PLC的编程、S7－200PLC之间的通信以及S7－200PLC与HMI（human machine interface）之间的通信。PLC上的编程口也是PPI的通信接口，可以通过PC／PPI电缆或两芯屏蔽双绞线进行联网，支持的波特率为9．6Kb／s、19．2Kb／s和187．5Kb／s。

PPI是一个主／从通信协议。在这个协议中，S7－200PLC一般作为从站，自己不发送信息，只有当主站给从站发送申请时，从站才进行响应。如西门子编程器（安装有编程软件的PC机）、TD200（文本显示器）、触摸屏等。如果在用户程序中将S7－200 PLC设置（由SMB30设置）为PPI主站模式，则这个S7－200PLC的CPU在RUN模式下可以作为主站。一旦被设置为PPI主站模式，就可以利用网络读（NETR）和网络写（NETW）指令来读／写另外一个S7－200PLC中的数据。

PPI网络包括单主站PPI网络和多主站PPI网络。PPI网络配置举例如下。

（1）单主站的PPI网络。

编程设备通过PC／PPI电缆或通信卡（如CP5611等）与S7－200PLC通信，完成对S7－200PLC的编程、监控等操作，如图8－5（a）所示；HMI产品（如TD200、TP或OP）通过标准RS－485电缆与S7－200PLC通信，如图8－5（b）所示，它们都是应用PPI协议组成的网络。而且两个网络中都只有单一的主站，如编程设备（带STEP 7－Micro／WIN软件）和HMI产品，而在这两个网络中S7－200PLC都是从站，只响应来自主站的请求。

图8－5　单主站的PPI网络

（2）多主站的PPI网络。

如图8－6所示的网络是有多个主站的网络实例，编程设备通过PC／PPI电缆或通信卡与S7－200PLC连接，HMI产品与S7－200PLC通过网络连接器及双绞线连接，网络应用PPI协议进行通信。在网络中，S7－200PLC作为从站响应网络中所有主站的通信请求，任意主站均可以读／写S7－200PLC中的数据。

因为PPI协议是一种主／从通信协议，所以在网络的多个主站之间不能相互通信。

图8－6　多主站的PPI网络

（3）复杂的PPI网络。

如图8－7所示的是一个点对点通信的有多个从站的多主站网络实例。

在图8－7（a）所示网络中，如果一个S7－200PLC除作为HMI或PC机的从站外，在用户程序中还被定义为PPI主站模式，则这个S7－200PLC就可以用于网络读（NETR）指令和网络写（NETW）指令读／写另外作为从站的S7－200PLC中的数据，但与网络中其他主站（编辑器PC或HMI）通信时还是作为从站，即此时只能响应主站请求，不能发出请求。

在图8－7（b）所示网络中，每个HMI监控一个S7－200PLC，另外S7－200PLC还应用网络读（NETR）指令和网络写（NETW）指令读／写另外作为从站的S7－200PLC中的数据。

图8－7　复杂的PPI网络

2）MPI通信协议

MPI（multi－point interface）是西门子公司S7系列产品之间的一种专用通信协议。MPI协议可以是主／主协议或主／从协议，协议如何操作有赖于通信设备的类型。如果是S7－300／400PLC之间通信，那就建立主／主连接，因为所有的S7－300／400PLC在网络中都是主站。如果设备是一个主站与S7－200PLC通信，那么就建立主／从连接，因为S7－200PLC在MPI网络中只能作为从站。在有S7－200PLC参与的MPI网络中，MPI通信的波特率为19．2Kb／s或187．5Kb／s，PLC的编程口也是MPI的通信接口。

MPI网络配置示意图如图8－8所示。S7－200PLC可以通过通信接口连接到MPI网上，实现作为主站的S7－300／400PLC与S7－200PLC的通信。在MPI网中，S7－200 PLC作为从站，从站之间不能通信，S7－300／400PLC作为主站，当然主站也可以是编程器或HMI产品。

应用MPI协议组成网络时，在S7－300PLC和S7－400PLC的用户程序中可以使用XGET指令和XPUT指令来读／写S7－200PLC的数据。

3）Profibus通信协议

Profibus（process field bus）协议是目前国际上通用的现场总线标准之一，并凭借其领先的技术特点、严格的认证规范、众多厂商的支持，逐渐发展为业界优良的现场级通信网络解决方案。该协议通常用于实现分布式I／O设备（远程式I／O）的高速通信，其使用RS－485串行口，通过屏蔽双绞线进行网络连接。Profibus网络中可以有若干主站，每个主站配有属于自己的数个从站。主站可以访问自己的从站，也可以有限地访问其他主站的从站。

图8－8　MPI通信网络

Profibus协议采用ISO／OSI模型的第一层、第二层和第七层。从用户角度看，Profibus提供了三种通信协议类型：DP、FMS和PA。Profibus－DP网络配置示意图如图8－9所示。

图8－9　Profibus－DP通信网络

Profibus－DP协议用于现场级控制系统与分布式I／O及其他现场级设备之间的高速通信。最高传输速率可达12Mb／s。S7－200PLC的CPU可以通过EM277Profibus－DP扩展模块连接到Profibus－DP协议支持的网络中。主站通过EM277对S7－200PLC进行读／写数据。

4）用户自定义协议

用户自定义协议，又称为自由口通信模式（freeport mode）是S7－200PLC一个很有特色的功能。借助于自由口通信，可以通过用户程序对通信口进行操作，从而自己定义通信协议。用户通过PLC指令自定义通信协议，可以与任何公开通信协议的RS－422或RS－232C接口设备（例如打印机、条形码阅读器、调制解调器、变频器、上位PC机等）进行通信。当然也可以用于两个CPU之间简单的数据交换。该通信方式使通信的范围大大增大，使控制系统配置更加灵活、方便。当连接的智能设备具有RS－485接口时，可以通过双绞线进行连接；如果连接的智能设备具有RS－232接口，则可以通过PC／PPI电缆连接起来进行自由口通信。

自由口通信速率可以设置为1．2Kb／s、2．4Kb／s、4．8Kb／s、9．6Kb／s、19．2 Kb／s、38．4Kb／s、57．6Kb／s或112．5Kb／s。凡是符合这些格式的串行通信设备，理论上都可以和S7－200PLC的CPU通信。在自由口通信模式下，通信协议完全由用户程序控制。设定特殊标志位寄存器SMB30（PORT0）或SM130（PORT1）为允许自由口模式后，用户程序就可以通过使用发送中断、接收中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）对通信口操作。

应注意的是，只有在CPU处于RUN模式时，才能允许自由口通信模式，此时编程器无法与S7－200PLC进行通信。当CPU处于STOP模式时，自由口通信停止，通信模式自动转换成正常的PPI协议模式，编程器与S7－200PLC恢复正常的通信。

此外，S7－200PLC可以通过通信处理器（如CP243－1）进入工业以太网，通过MODEM接上电话线。S7－200PLC还可以作为主站采用AS－I协议与传感器／执行器（从站）之间双向交换信息。另外还可以作为主站采用USS（Universal Serial Interface）协议与变频器建立通信，在工业控制网络中应用灵活方便。

8．2．2　通信参数的设置

不同的网络配置，其通信参数的设置是不同的，要进行通信参数设置，其基本操作步骤如下。

（1）在STEP 7－Micro／WIN V4．0运行时，单击浏览栏中的“通信”图标，出现“通信”对话框，如图8－10所示。

图8－10　通信对话框

（2）双击对话框中右上角的PC／PPI电缆图标，出现“设置PG／PC接口”对话框，如图8－11所示。

图8－11　设置PG／PC接口对话框

（3）单击“设置PG／PC接口”对话框中的“Properties□”按钮，出现“PC／PPI电缆属性”对话框，如图8－12所示。“PC／PPI电缆属性”对话框的“PPI”选项中对本站地址（默认设置为0，一般不需改动）、通信超时进行设定；如果选择“多主站网”，则可以启动多主站模式，未选择时，为单主站模式；可对网络传输速率、网络最高站址进行选择。

（4）单击“本地连接（local connecting）”选项卡，可选择连接PC／PPI电缆的计算机的通信口（COM口）或USB接口，以及选择是否使用调制解调器进行通信，如图8－13所示。

图8－12　PC／PPI电缆属性对话框

图8－13　本地连接选项对话框

设置好通信参数后，单击“OK”按钮。一般可以使用选项卡中的“默认”按钮，使用默认的参数。

（5）根据需要还要为S7－200PLC进行参数设置，主要包括：站地址、波特率、间隔更新系数等参数的设置（主站或从站）。

双击指令树中“系统块”文件夹下面的“通信端口”图标，将打开设置S7－200 PLC通信参数的选项框，如图8－14所示。设置好参数后，将系统块下载到S7－200 PLC中才会起作用。出厂时，第一个通信端口默认的波特率为9．6Kb／s，站地址为2。

图8－14　系统块中的通信端口设置对话框

下载成功后，可打开“通信”对话框并双击该对话框右上角的刷新图标搜寻并连接网络上的S7－200PLC。