1、第 1 章 绪论 1.1 PLC 控制网络的基本特点和通信功能 1.2 数据通信 1.3 工业局域网概述 1.4 S7-300/400 PLC 的通信网络概述1.1 PLC 控制网络的基本特点和通信功能 1.PLC 控制网络的基本特点1）传输介质和链接组件标准化 2）传输高可靠性 3）良好的系统扩展性 4）良好的覆盖面积5）较高的数据传输速率 2.PLC 的通信功能1）远程控制 2）PLC 局域网络系统 3）PLC 与上位机进行点对点通信1.2 数据通信 具有一定的编码、格式和位长要求的数字信号成为数据信息。 数据通信是将数据信息通过适当的传送线路从一台机器传送到另一台机器。 数据通信系统的任
2、务是把地理位置不同的计算机和 PLC 及其他数字设备连接起来，高效率地完成数据的传送、信息交换和通信处理三项任务。 数据通信系统组成传送设备 传送控制设备 传送协议 通信软件1.2.1 数据传输方式的分类 1.串行传输与并行传输1）串行传输 数据在一个信道上按位顺序传输的方式。特点：一或两根传输线 远距离传输成本低 速度慢2）并行传输 数据在多个信道同时传输的方式。特点：传输速度快 传输线多，成本高 2.频带传输与基带传输1）频带传输 把信号调制到某一频带上的传输方式。三种调制方式： 调幅 调频 调相2）基带传输 数据传输系统对信号不做任何调制，直接传输数据的传输方式。PLC 网络大多采用基带
3、传输。基带传输方式使整个频带范围都用来传输某一数字信号，常用于半双工通信。频带传输时，在同一传输线路上可用频带分割的方法将频带划分为几个信道，同时传输多路信号，常用于全双工通信。3.异步传输和同步传输1）异步传输 异步传输也称为起止式传输，它是利用起止法来达到收发同步的。在异步传输中，被传输的数据编码为一串脉冲，每一个传输的字符都有一个附加的起始位和多个停止位。字节传输由起始位“0”开始，然后是被编码的字节。通常低位在前，高位在后，接下来是校验位（可省略） ，最后是停止位“1”（可以是 1 位、1.5 位或 2 位，用以表示字符的结束） 。2）同步传输 同步传输是把每个完整的数据块（帧）作为整
4、体来传输，而不是按异步传输时每个字符都附加起始位和停止位的方式传输，因此在需要传输大量数据块的场合用同步传输可以克服异步传输效率低的缺点。为了使接收设备能够准确地接收数据块的消息，同步传输在数据开始处用同步字符“SYN”来指示，由定时信号（同步时钟）来实现发送端和接收端同步，一旦检测到与规定的字符相符合，接下去就是按顺序传输数据。但同步传输所需要的软件、硬件的价格比异步传输的高，因此常在数据传输速率高的系统中才采用同步传输。1.2.2 传输速率和线路通信方式 1.传输速率1）调制速率 也称码元速率，是脉冲信号经过调制后的速率。单位是波特，通常用于表示调制解调器之间传输信号的速率。2）数据信号速
5、率 单位时间内通过信道的信息量，单位是比特 /秒（bit/s ） 。调制速率和数据信号速率在串行传输二进制调制信号时，两者的速率在数值上是相同的。通常，并不严格区分调制速率和数据信号速率，而是笼统地将它们称为传输速率，其单位是波特，即每秒传送二进制位数，用 bit/s 表示。3）数据传输速率 单位时间内传输的数据量，数据量的单位可以是比特、字符等，通常以字符/分钟为单位。 2.线路通信方式1）单工通信方式 信息的传输始终保持同一方向而不能进行反向的传输。2）半双工通信方式 信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。3）全双工通信方式 在同一个方向上同时发送和接收数据。1.2.3
6、 差错控制方式和检错码 1.差错控制方式1)自动检错重发（ARQ） 2）前向纠错（FEC） 3）混合纠错 4）不用编码的差错控制 2.检错码奇偶校验码 循环冗余校验（CRC）码1.2.4 传输介质工业数据通信系统可采用无线传输介质，如电磁波、红外线等。也可采用双绞线、电缆、电力线、光缆等有线介质。传输介质的特性主要有：1）物理特性：传输介质的物理结构；2）传输特性：介质对数据传送所允许的速率、频率 容量3）连通特性：点对点或一对多点的连接方式；4）地理范围：传输介质的最大传输范围；5）抗干扰性：传输介质防止电磁干扰等噪声对传输数据的影响能力；6）性能价格比1.2.4 串行通信接口标准 1.RS
7、-232C 标准是 1969 年由美国电子工业协会（EIA）所公布的穿行通信接口标准。 RS 是 recommend standard,232 是标识号。它既是一种协议标准，又是一种电气标准，它规定了终端和通信设备之间信息交换的方式和功能。RS-232C 一般使用 9 针或 25 针的 D 型连接器，工业控制中 9 针连接器用得较多。当通信距离较近时，通信双方可以直接连接，最简单的情况在通信中不需要控制联络信号，只需要三根线便可以实现全双工异步串行通信。 2.RS-422A/485422A 为全双工通信，485 为半双工通信。S7-200PLC 接入网络时，其端口一般是作为端口 1 出现的，其
8、各引脚的名称及其表示的意义如下表所示。端口 0 为所连接的调试设备的端口。1.3 工业局域网概述 1.3.1 计算机网络简介1.远程网 2.局域网 3.分布式多处理器 1.3.2 局域网的基础知识1.网络拓扑结构星型网络 总线型网络 环形网络2.节点访问控制令牌传输方式 争用方式3.通信网络协议 1.3.3 现场总线概述1.现场总线的特点1）信息集成度高2）系统的可靠性高、维护性能好3）开放性、互操作性、互换性、可靠性4）实时性好、成本低2.现场总线的发展通过现场总线将控制设备相互连接起来，即通过把每台设备的功能建立模型，使之成为相对独立的功能模块。现场中的控制功能由这些功能块完成，而设备间的
9、参数传递由这些功能块的互联实现。1.4 S7-300/400PLC 的通信网络概述 1.4.1 工厂自动化系统网络金字塔结构，上层负责生产管理，底层负责现场检测和控制，中间层负责生产过程的监控和优化。ISO 企业自动化模型如图1.4.2 S7-300/400 PLC 的通信网络1.工业以太网用于工厂管理层和车间监督层的通信系统，符合 IEEE802.3 国际标准，用于对时间要求不太严格、需要传输大量数据的通信场合，可以通过网关来连接远程网络。西门子公司的工业以太网的传输速率为 10/100Mbit/s，最多有 1024 个网络节点，网络的最大范围为 150km。2.多点接口网络S7-300/4
10、00 PLC CPU 都集成了 MPI 通信协议，MPI 网络的物理层是 RS-485，最大传输速率为 12Mbit/s。PLC 通引脚 名称 端口 0/端口 1 引脚 名称 端口 0/端口 11 屏蔽 机壳地 6 +5v +5v，100 欧串联电阻2 24v 返回 逻辑地 7 +24v +24v3 RS-485 信号 B RS-485 信号 B 8 RS-485 信号 A RS-485 信号 A4 发送申请 RTS(TTL) 9 不用 10 位协议选择（输入）5 5v 返回 逻辑地 连接器外壳 屏蔽 机壳接地过 MPI 能同时连接运行 STEP7 的编程软件、计算机、HMI 及其他 SIMA
11、TIC S7、C7 和 M7 PLC 等。STEP7 的用户界面提供了通信组态功能，使得通信的组态非常简单。每个 CPU 可以使用的 MPI 连接总数与 CPU的型号有关，为 664 个。3.PROFIBUS 网络PROFIBUS 网络是用于车间级监控和现场层的通信系统它符合 IEC61158 标准，具有开放性，符合该标准的各厂商 生产的设备都可以接入同一网络中。S7-300/400 PLC 可以通过通信处理器或集成在 CPU 上的 PROFIBUS-DP 接口连接到 PROFIBUS-DP 网络上。PROFIBUS 网络的物理层是 RS-485，最大传输速率为 12Mbit/s，最多可以与
12、127 个网络上的节点进行数据交换网络中最多可以串接 10 个中继器来延长通信距离。使用光纤作为通信介质，通信距离可达 90km。可以通过 CP 342/343 将 SIMATIC S7-300 PLC 与 PROFIBUS-DP 或工业以太网总线系统相连，可以连接的设备包括 S7-300/400 PLC、S5-115U/H 、编程器(PG)、个人计算机、SIMATIC 人机界面、数控系统、机器人控制系统、工业PC、变频器和非西门子公司装置等。4.执行器-传感器接口网络AS-i 网络是位于自动控制系统最底层的网络，用来连接有 AS-i 接口的现场二进制设备，只能传输少量的数据。5.点对点通信网
13、络使用西门子公司的 PRODAVE 通信软件和编程用的 PC/PM 适配器，通过 PLC 的 MPI 编程，可以方便地实现计算机与 S7-300/400 PLC 的通信。第二章 MPI 通信2.1 MPI 概述MPI（MultiPoint Interface)通信是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通信方式。MPI 通信可使用 PLC S7-200/300/400、操作面板 TP/OP 及上位机 MPI/PROFIBUS 通信卡，如CP5512/CP5611/CP5613 等进行数据交换。MPI 网络的通信速率为 19.2kbit/s12Mbit/s,通常默认设置为
14、 187.5kbit/s，只有设置为 PROFIBUS 接口的 MPI 网络才支持 12Mbit/s 的通信速率。MPI 网络最多可以连接 32 个节点，最大通信距离为 50m,但是可以通过中继器来扩展长度。2.2 MPI 网络1.网络结构每个编程器都有一个 MPI 接口。 通过 CPU 的 MPI 接口可以访问 PLC 上的所有智能模块，例如：功能模块。每个 MPI 的连接节点都有自己的 MPI 地址 ( 0 到 126, 缺省设置为 PG=0, OP/TD=1, CPU=2)。在 S7-300 中，MPI 总线在 PLC 中与 K 总线连接在一起，这意味着在 S7-300 机架上 K 总线
15、的每个节点(FM 和 CP)也是 MPI 的一个节点，也有自己的 MPI 地址。在 S7-400 中， MPI (187.5 Kbps)的通讯模式被转换为内部 K 总线(10.5 Mbps)。在 S7-400 的机架上，只有 CPU具有自己的 MPI 地址。其它智能模块，例如 FM 和 CP 没有独立的 MPI 地址。可连接的设备 MPI 连接的优点是 CPU 可以同时与多个设备建立通讯联系。也就是说，编程器、 HMI 设备和其它的 PLC 可以在连接在一起并同时运行。 编程器通过 MPI 接口生成的网络还可以访问所连接硬件站上的所有智能模块。MPI 接口可同时连接的其它通讯对象的数目取决于
16、CPU 的型号。例如，CPU 314 的最大连接数为 4，CPU 416 为 64。2.通过中继器来扩展 MPI 网络长度1）两个站点之间没有其他站，如图示。最多可连接 10 个中继器，两个站点之间的最大距离为 9100m。2）两个中继器间有 MPI 站要用 PROFIBUS 总线连接器和 PROFIBUS 电缆。在 MPI 网络上最多可以有 32 个站，当用中继器扩展时，中继器也占节点数。2.4 PLC-PLC 之间通过 MPI 通信PLC-PLC 的三种通信方式：全局数据包通信方式、无组态连接通信方式、组态连接通信方式2.4.1 全局数据包通信方式1.概述 对于 PLC 之间的通信，只需要
17、关心数据的发送区和接收区，在配置 PLC 硬件的过程中，组态所要通信的PLC 站之间的发送区和接收区，不需要任何程序处理。只适合 S7-300/400 PLC 之间相互通信。2.网络配置如图特点 MPI 接口的主要特性为： RS 485 物理接口 传输率为 19.2 Kbps 或 187.5 Kbps 或 1.5 Mbps 最大连接距离为 50 m (2 个相邻节点之间) ，有中继器时为 1100 m ，采用光纤和星状连接时为 23.8 km采用 Profibus（工业现场总线）元件（电缆、连接器）连接器 安装 MPI 总线系统可选择两类连接器：在下面所示的两个连接器中左边的是具有 PG 连接
18、插口的标准连接器, 用于 MPI 网络站之间的连接。这一连接器同时可以与一个 PG 设备连接。右边没有 PG 连接插口的连接器,在不必连接 PG 时使用。为避免外走的总线，则在最后一个总线节点处必须连接一个终端电阻。3.全局数据在 SIMATIC S7 中，利用全局数据可以建立分布式 PLC 间的通讯联系而不必在用户程序中编写语句。通过全局数据的通讯不是通过程序而是利用组态来配置的。需要交换的数据存在一个配置表中。最多可以在一个项目中的 15 个 CPU 之间建立全局数据通讯。它只能用来循环地交换少量数据。S7-400 CPU 还具有对全局数据交换的程序控制功能，因此可支持事件驱动的数据传送方
19、式。4.配置使用“Define Global Data”工具可以对数据交换进行配置。首先打开全局数据表，在各列分配参与数据交换的各 CPU。然后在各行中定义要传输的变量。几乎所有 CPU 的地址区域（除了外部输入、输出和临时数据）都可以作为交换的变量，例如：标志位、输入、输出、定时器、计数器和数据块中的数据。5.全局数据包具有相同 sender/receiver （发送者/接受者）的全局数据，可以集合成一个全局数据包（GD packet）一起发送。每个数据包用数据包号码（GD packet number）来标识，其中的变量用变量号码（variable number ）来标识。6.全局数据组参与
20、全局数据包交换的 CPU 构成了全局数据组（GD circle） 。每个全局数据组用数据组号码来标识（GD circle number ） 。一个全局数据组是全局数据包的一个确定的分配清单。全局数据组中的每个 CPU 既可以发送也可以接收数据。全局数据组有以下种类： 组内包含 2 个以上的 CPU，其中一个发送数据包，其它的 CPU 接收数据。 组内只有 2 个 CPU，每一个 CPU 可以既发送数据又接受数据。GD 1.1.1 第一数据组中第一数据包里的第一个变量GD 1.2.1 第一数据组中第二数据包里的第一个变量GD m.3.n 第 n 数据组中第 3 数据包里的第 m 个变量7.全局数
21、据组的数量 S7-300 的每个 CPU 可以参与最多 4 个不同的数据组。在一个 MPI 网上最多可以有 15 个 CPU 通过全局通讯来交换数据。8.全局数据配置步骤生成硬件站、设定 MPI 地址、连接网络 、生成全局数据表数据的容量S7-300 :一个 CPU 可包含 4 个全局数据组。每个全局数据组中一个 CPU 最多只能发送和接收一个数据包。 每一个数据包中最多可包含 22 个数据字节。S7-400 :一个 CPU 可包含 16 个全局数据组。每个全局数据组中一个 CPU 最多只能发送一个数据包和接收两个数据包。 每一个数据包中最多可包含 54 个数据字节。9.编译全局数据表 第一次
22、编译后，生成了全局数据组和数据包。接着可以为每个数据包定义不同 的扫描率（ scan rates ）以及存储状态信息的地址。 然后必须再次编译，使扫描率及状态信息存储地址等包含在配置数据中。S7-300/400MPI 通信实例2.4.2 无组态连接通信方式 P202.4.3 组态连接通信方式 P272.5 S7 PLC 与 HMI 产品之间的 MPI 通信 P30第三章 工业以太网3.1 工业以太网简介3.1.1 工业以太网的特点Industrial Ethernet 是为工业应用专门设计的，遵循国际标准 IEEE802.3 的开放式、多供应商的高性能的区域和单元网络。企业内部互联网（Intr
23、anet)、外部互联网（Extranet)、国际互联网以太网特点:西门子公司的工业以太网的传输速率为 10Mbit/s 或 100Mbit/s，最多为 1024 个网络节点，网络的最大范围为150km。3.1.2 工业以太网的构成1）连接部件 FC 快速链接插座、电气连接模块（ELM） 、电气交换模块（ESM)、光纤交换模块（OSM） 、光纤电气转换模块（MC TP11 ） ；2）通信媒体 普通双绞线、工业屏蔽双绞线、光纤；3）SIMATIC PLC 的工业以太网通信处理器；4）PG/PC 的工业以太网通信处理器。3.1.3 工业以太网的特性1.与 IEEE802.3/802.3u 兼容，使用
24、 ISO 和 TCP/IP 通信协议；2. 10Mbit/s 或 100Mbit/s 自适应传输速率；3.DC 24v 冗余供电；4.简单的机柜导轨安装；5.能方便地组成星型、总线型和环形拓扑结构；6.高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为 0.3s；7.用于严酷环境的网络元件，通过 EMC（电磁兼容性）测试；8.通过 RJ-45 接口、工业级的 Sub-D 连接技术和安装专用屏蔽电缆的 Fast Connect 技术，确保现场电缆安装工作快速进行；9.简单高效的信号装置不断地监视网络元件；10.符合 SNMP 网络管理协议；11.可以使用基于 WWW 的网络管理器；12.使用 VB/VC 或
25、组态软件即可监控管理网络。3.1.4 工业以太网的优势应用广泛、成本低廉、通信速率高、软硬件资源丰富、可持续发展潜力大3.1.5 工业以太网的技术发展趋势与前景1.工业以太网与现场总线相结合；2.工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大趋势。在国家“863”计划的支持下，国内许多大学开展了 EPA（Ethernet for Automation)技术的研究，重点是研究以太网技术应用于工业控制现场设备间通信的关键技术。3.2 工业以太网的网络部件3.2.1 S7-300、400 的工业以太网通信处理器 S7-300/400 工业以太网通信处理器有以下特点：1.通过 UDP 连接或群播功
26、能可向多用户发送数据； 2.CP443-1 和 CP443-1 IT 可用网络时间协议提供时钟同步；3.可以选择 Keep Alive 功能；4.使用 TCP/IP 的 WAP 功能，通过电话网络，CP 可以实现远距离编程和对设备进行调试；5.可以实现 OP 通信的多路转换，最多连接 16 个 OP；6.使用集成在 STEP7 中的 NCM7 软件，提供范围广泛的诊断功能，包括现实 CP 的操作状态，实现通用诊断和统计功能，提供链接诊断和 LAN 控制器统计及诊断缓冲区。一。CP343-1/CP443-1CP343-1/CP443-1 通信处理器是分别用于 S7-300 和 S7-400 的全
27、双工以太网通信处理器，通信速率为 10Mbit/s 或100Mbit/s。新 CP 343-1 Lean 提供以下功能和性能特性： 连接 SIMATIC S7-300 到 Industrial Ethernet- 使用 ERTEC200 实时 ASIC - 集成的 2 口实时交换机 - 带用于自动切换的 Autosensing 和 Autocrossover 功能的 10/100 Mbit/s 全/半双工连接 - 2 个 RJ45 连接 - 使用 TCP 和 UDP 传输协议和 PROFINET IO 的多协议运行 - Keep Alive 功能 通讯服务- 开放的 IE 通讯 (TCP/IP
28、 和 UDP) - PG/OP 通讯 - S7 通讯 (Server) - S5 兼容的通讯 (通过 TCP/IP) - PROFINET IO Device 使用 UDP 多播 完全通过 Industrial Ethernet 进行远程编程和初始化运行 通过 SNMP 进行网络管理 使用 Industrial Ethernet NCM S7 配置 CP 343-1 Lean (集成在 STEP 7 中) 通过 S7 Routing Trans-network PG/OP 通讯CP 343-1 Lean 是用来将 SIMATIC S7-300 PLC 连接到 Industrial Ethern
29、et 的通讯模块。 CP 343-1 Lean 有自己的微处理器，分担 CPU 的通讯负载并且允许附加的连接。 CP 343-1 Lean 使得 S7-300 能够与以下设备通讯： 编程设备、电脑和 HMI 设备 其它 SIMATIC S7 系统 SIMATIC S5 PLC PROFINET IO 控制器二。PC/PG 的工业以太网通信处理器1.CP1613CP 1613 是一种带有微处理器的 PCI 插卡，用来将 PG/PC 连接到工业以太网。使用 AUI/ITP 接口或 RJ 45 接口，可将 PG/PC 连接到以太网网络。应用 CP 1613 可实现时钟的网络范围同步。 8025 人民
30、币/台 2.CP1612/CP1512CP1612 用于将 PC/PG 连接到工业以太网。 10/100Mbit/s 通讯速率自检测，支持全双工/半双工连接 15 针 ITP 接口 RJ45 接口 基于 SNMP 的远程诊断 通讯服务 TCP/IP 和 UDP 传输协议 PG/OP 通讯 S7 通讯 S5 兼容通讯 客户收益 可实现 RJ45 连接 很好与 SOFTNET 配合 用于小规模安装 3.CP1515 CP1515 是符合 IEEE 802.11B 的无线通信网卡，应用于 RLM 和可移动计算机。3.3 工业以太网的交换技术1.交换技术 共享局域网 交换局域网2.全双工模式在 PRO
31、FIBUS 中，SIMATIC 的交换机通过“存储转发”和“切入”满足实时性要求。存储转发：交换机存储接收到的报文，并将它们排成一个队列。这些报文将选择性地转发到可以访问的节点的特定端口。 在切入过程中，读取数据包的前 6B（目标地址）后，马上将他们传送到目标端口。3.电气交换模块（ESM)和光纤交换模块(OSM)4.SNMP-OPC Server 通过 OPC 软件对网络进行远程管理。3.4 自适应与冗余网络1.自适应与自协商功能 2.冗余网络 3.SIMATIC NET 的高速冗余SIMATIC 高速冗余网络控制技术1）SIMATIC NET 的网络配置不会影响所连接的终端，在所有时间内都
32、保证过程或应用的控制。2）除了在 100Mbit/s 光纤环中实现高速介质冗余外， OSM/ESM 为光纤环和网络段的高速冗余提供所需要的功能。3）只要配置两个 OSM 或 ESM，OSM/ESM 和工业以太网 OLM 环之间以及任何拓扑结构网络之间都可以进行互联。3.5 两套 S7-300 之间的以太网通信第四章 PROFIBUS 通信4.1 PROFIBUS 介绍开放的通信接口 透明的通信协议 分散 I/O 装置和现场设备满足生产过程现场级数据可存取性的重要要求，覆盖了传感器/执行器领域的通信要求，有单元级领域的所有网络通信功能。 是国际标准 IEC61158 的组成部分； 是机械行业标准
33、 JB/T10308.3-20014.1.1 PROFIBUS 的协议结构和类型三种协议类型：DP、FMS 和 PAPROFIBUS-DP 数 据 处 理 （ data processing） （ DP） 使用 ISO 第一层和第二层，特别适合 PLC 与现场分散的I/O 设备之间的通信。PROFIBUS-FMS 使用 ISO 第一层、第二层和第七层，处理单元级 (PLC 和 PLC)的数据通信，应用领域广泛，为解决复杂的通信任务提供了很大的灵活性。PROFIBUS-PA 使用扩展的 DP 协议进行数据传输，执行规定现场设备特性的 PA 设备行规。使用 DP/PA 耦合器和 DP/PA LIN
34、K 很容易将 PA 设备集成到 DP 网络中。PROFIBUS 为西门子 PLC 提供 S7 通信和 S5 兼容通信。PROFIBUS-S7(PG/OP 通信)PROFIBUS-FDL(与 S5 兼容通信) 4.1.2 PROFIBUS 总线和总线终端器PROFIBUS 总线符合 EIA RS4858标准，以半双工、异步、无间隙同步为基础，传输介质为光缆或屏蔽双绞线，每一个传输段为 32 个站点和有源网络元件，总线两端为终端电阻。PROFIBUS 总线连接器PROFIBUS D 型连接器针脚定义见 P38 表 3-1.4.2 PROFIBUS 总线的拓扑结构4.2.1 PROFIBUS 电气接
35、口网络1.RS485 中继器功能西门子 RS484 中继器具有信号再生和放大功能，在一条 PROFIBUS 总线上最多可以安装 9 个中继器。一个 PROFIBUS 网段最多可有 32 个站点。1）RS485 中继器可以做有源总线终端2）Active Bus Terminal 有源总线终端4.2.2 PROFIBUS 光纤接口网络集成于模板上的 PROFIBUS 用 OLM 扩展 PROFIBUS 电气接口1.利用集成于模板上的 PROFIBUS 光纤接口组成的光纤网络如果普通的 PROFIBUS 站点设备没有光纤接头，只有电气接口，可以通过 OBT（OpticalBus Terminal)连
36、接一个电气接口设备到光线网络上。OBT 只适合连接无光纤接口的站点（PROFIBUS)到集成光纤接口的光纤网络上，OBT 是一个有源网络元件，占一个站点。 特点： 连接简单，成本低。只能连接一个 RS485 的 PRIFIBUS 站点；连接光纤只能是塑料光纤和 PCF 光纤；中间任一站点损坏或光纤断开，整个网络就不能工作。2.利用 OLM 组成的 PROFIBUS 光纤网络利用 OLM（Optical Link Module)模块将电信号转换为光信号，再组成光纤网络，整个网络传输最大速率为 12Mbit/s。3.OLM 网络的拓扑结构4.OLM 与 OBT 的对比1）两个 OLM 的间距可以达
37、到 15km，OBT 只有 300m。2）对于网络的高可靠性，OLM 可以组成冗余，而 OBT 不能。3）OLM 有双路电源接入端子， OBT 没有。4）OLM 可以连接玻璃光纤、塑料光纤和 PCF 光纤，而 OBT 只能连接塑料光纤、PCF 光纤。5）OLM 使用的光纤带有 BFOC 接头，与 OBT 得光纤接头不一样，更为通用。4.2.3 其他 PROFIBUS 接口网络红外线接口 激光接口 P444.3 PROFIBUS 总线设置和属性 最高站地址、 总线行规、 主站固定的扫描时间、网络上的站点数4.4 PROFIBUS-DP 的应用 4.4.1 CPU 集成 PROFIBUS-DP 接
38、口连接远程站 ET200M1.ET200 系列是远程 I/O 站，为减少信号电缆的敷设，可以再设备附近根据不同的要求放置不同类型的 I/O 站点。ET200M 适合在远程站点 I/O 点数较多的情况下使用。2.网络配置图3.网络组态及参数设置1）在“Set PG/PC Interface”中将 CP5611 的 MPI 改为 PROFIBUS 接口，并设置 CP5611 的传输速率与已组态的PROFIBUS 网络的传输速率一致。2.硬件组态 3.网络设置 传输速率、网络类型 4.添加接口模块 IM153-2 到 PROFIBUS 网络上。5.建立组织块4.4.2 通过 PROFIBUS-DP
39、连接智能从站在 PROFIBUS 网络中，某些型号的 CPU 可以作为 DP 从站。在 SIMATIC S7 系列中，称这些现场设备为 “智能（Intelligent)从站”，简称“I 从站 ”。DP 主站不是直接访问智能从站的物理 I/O 区，而是通过从站组态时指定的通信双方的 I/O 区来交换数据。该 I/O 区不能占用分配给 I/O 物理模块的物理 I/O 地址区。主站与从站的数据交换是由 PLC 的操作系统周期性地自动完成的无需用户编程，但是用户必须对主站与智能从站之间的通信连接和数据交换区组态。这种通信方式称为主/从通信（Master/Slave) 方式，简称 MS 通信。4.4.3
40、 SFC14/SFC15 的应用在组态 PROFIBUS-DP 通信时常常会见到参数“Consistency”(数据的一致性） ，在配置从站输入输出接口区时，若Consistency 选择“Unit”，数据的通信将以在参数“Unit”中定义的格式字或字节来发送和接收，比如，主站以字节格式发送 20 字节，从站将一字节一字节地接收和处理这 20 字节。若数据到达从站接收区不在同一时刻，从站可能不在一个循环周期处理接收区的数据，如果想要保持数据的一致性，在一个周期处理这些数据就要选择参数“All”，通信数据 3 字节或大于 4 字节时，要调用 SFC15 给数据打包，调用 SFC14 给数据解包。
41、组网实例同上例，只是在从站设置时，一致性区中选“All”。4.4.4 通过 PROFIBUS-DP 连接的 DX 方式通信基于 PROFIBUS-DP 协议的 DX 通信方式是在主站轮询从站时，从站除了将数据发送给主站，同时还将数据发送给在 STEP 7 中组态的其他从站。如图示。4.4.5 基于 PROFIBUS-DP 协议 DX 的多主通信图中，3 号从站的一类主站为 2 号站，4 号站为在同一 PROFIBUS 网络上其他从站的主站。当 2 号站轮询 3 号站时，3 号从站的数据发送到 2 号站的同时，还可以发送给 4 号主站，4 号主站可以选择接收数据的长度。4.4.6 PROFIBU
42、S-DP 的等时模式（Isochrone Mode）分布式自动化体系中小的循环执行时间是不一致的，每个循环周期不能保持同步。如图示，图中过程分用户循环、DP 循环、I/O 循环。等时模式的实现是由 DP 主站发送给从站一个时钟脉冲作为一个全局控制帧（GC） ，由它来同步接收和发送从站数据。系统时钟贯穿整个系统，使其有一个恒定的时间间隔，总线循环时间的固定和各个循环的同步保证了过程响应时间是恒定的。由于不存在数据读取或发生的周期等待，响应时间更加迅速。4.4.7 PROFIBUS-DP 主站与 TP/OP 的连接利用 S7 协议，通过 CP 扩展的 PROFIBUS-DP 的接口连接 TP/OP
43、。4.5 PROFIBUS-DP 诊断1. 用 BT200 进行硬件测试与诊断 BT200 如图示2. 用 STEP7 软件进行网络诊断 3.STEP7 中用中继器 Diagnostics Reperter 进行诊断4.使用 FB125 程序诊断 5.使用 CP342-5 的程序诊断6.使用通信处理器 CP 进行诊断 7.使用 CP5611/CP5511/CP5512/CP5613 诊断4.6 PROFIBUS-DP 连接从站设备的应用S7-300 与变频器 MM440 的链接 1.网络配置图2.软硬件要求S7-300 CPU316-2DP 变频器 MM440 PROFIBUS-DP 接口模块
44、带有 CP5611 的编程器 STEP V5.2 SP13.网络组态及参数设置 组网实例见 P-MM4404.7 FDL 通信方式1.FDL 通信简介FDL 工作在 PROFIBUS 的第二层数据链路层，可以提供高等级的传输安全保证，能有效地检测出错位、双向数据传输，发送方和接收方可以同时触发发送和接收响应。PROFIBUS FDL 的每一个通信站点都具有令牌功能，通信以令牌环的方式进行数据交换，每一个 FDL 站点都可以和多个站点建立通信连接。FDL 服务允许发送和接收 240 字节的数据。2.支持 FDL 的通信处理器S7-300 CP342-5/CP342-5 S7-400 CP443-
45、5 网卡：CP5512/CP5611/CP5613 最大连接数一班为 16 个。3.FDL 通信应用1）同一个项目下的 FDL 通信2）不同项目下的 FDL 通信 3）自由第二层的 FDL 通信 4）FDL 的广播通信方式5）FDL 的多点传送通信方式 6）FDL 与 HMI/Application 的链接4.8 PROFIBUS-S7 通信1.PROFIBUS-S7 通信概述S7 通信是 S7 系列 PLC 基于 MPI、PROFIBUS、ETHERNET 网络的一种优化的通信协议，主要用于 S7-400、S7-300/400 PLC 之间主 -主通信、 S7 PLC 与 HMI 通信。2.
46、支持 PROFIBUS-S7 通信的通信处理器和网络接口1).S7-300 系列、S7-400 系列、C7 系列集成的 DP 接口2).通信处理器 CP342-5、CP343-5、CP443-5Basic、CP443-5Extend3).PC 通信卡 CP5511/CP5512、CP5611、CP5613/CP56143.CPU 的 S7 链接资源 CPU 的连接数量指标4.S7 通信所需的功能模块5.S7 的通信数据量6.PROFIBUS-S7 通信实例第五章 AS-i 通信5.1 AS-i 概述1.AS-i 是执行器-传感器接口（ Actuator Sensor Interface,AS-
47、i）的英语缩写，符合 EN 50295 标准。用于现场自动化设备(传感器和执行器）的双向数据通信网络，位于工厂自动化网络的最底层。特别适用于连接需要传送开关量的传感器和执行器。AS-i 属于单主从式网络，每个网络只能有一个主站。主站是网络通信的中心，负责网络的初始化、设置从站的地址和参数等，具有错误校验功能（检错重发） 。AS-i 从站仅在被主站访问时才被激活。AS-i 所有分支电路的最大长度为 100m，可以用中继器延长。传输介质可以是屏蔽或非屏蔽的两芯电缆，网络的拓扑结构可以是总线型、星型或树型。2.优点简单：主站和从站的内部程序都是生产厂商预先在设备中写好的用户只需要按照要求做好基本的设
48、置即可。成本低：与传统的底层接线和设备维护相比，可节约 40%的成本可靠性高：采用交变脉冲和差错控制技术速度快：AS-i 对整个系统的最大扫描时间不超过 5ms,甚至超过了很多控制器的最小响应时间。5.2 AS-i 总线拓扑结构 拓扑类型 总线连接方式模块化技术：从站由底部的安装盘和上部的模块本体组成绝缘穿刺技术：触点插针会穿透电缆的绝缘层并与铜导线紧紧的接触。如果移走从站时，抽出插针，电缆的自封特性可以保证完整的绝缘。由于电缆具有特殊的几何形状，实际安装中不会将极性接反，也不必考虑屏蔽的问题。5.3 AS-i 网络部件1.连接 SIMATIC5，SIMATIC7，分布式 I/O ET200/
49、M/X 或 PC/PG 中央控制单元的接口；2.AS-i 异形电缆；3.中继器/扩展器网络部件； 4.对从站供电的供电单元；5.连接标准传感器/执行器的模块； 6.用于设定从站地址的编辑器。5.4 AS-i 的工作模式1.初始化初始化为 AS-i 的离线阶段。模块上电后或被重新启动后被初始化 在此阶段设置主站的基本状态，而所有从站的输入输入出数据映像被设置为 0。上电后，组态数据被复制到参数区，后面的激活操作可以使用预置的参数。如果主站在运行中被重新初始化，参数区中可能已经变化的值被保持。2.启动在启动阶段，主站检测 AS-i 电缆上连接有哪些从站以及它们的型号。厂家在制造 AS-i 从站时通过组态数据，将从站的型号永久性的保存在从站中，主站可以请求上传这些数据。组态文件中包含了 AS-i 从站的 I/O 分配情况和从站的类型，主站将检测到得从站信息放在从站表中。3.激活在激活阶段，主站检测到 AS-i 从站后，通过发送特殊的呼叫，激活这些从站。主站处于组态模式时，所有被检测到的地址不为 0 的从站被激活。在这一模式下，可以读取实际的值并将它们作为
