西门子PLC网络介绍 让菜鸟轻松学会

发布时间:2023-10-08
1.一般而言,企业的通信网络可划分为三级:企业级、车间级、现场级
企业级:企业的上层管理;it技术应用十分广泛,如internet
车间级:解决车间内各需要协调工作的不同工艺段之间的通讯;主要解决方案:工业以态网
现场级:工业网络的底层,直接连接现场的各种设备,包括i/o设备、传感器、变送器、变频与驱动等装置;主要解决方案:profibus、同时还有:as-interface、eib总线技术;as-interface和eib总线均可以通过转换器连接到profibus-dp上
2.profibus协议包括三个主要部分:
profibus-dp:主站和从站之间采用轮询的通讯方式,支持高速的循环数据通讯,主要用于制造业自动化系统中现场级的通信
profibus-pa:电源和通信数据通过电源并行传输,主要用于面向过程自动化系统中本质安全要求的防爆场合
profibus-fms:定义了主站和从站之间的通信模型,主要用于自动化系统中车间级的数据交换
3. profibus现场总线标准由三部分组成:
① profibus-dp(decentralized periphery分布式外围设备)
② profibus-pa(process automation 过程自动化)
③ profibus-fms(fieldbus message specification 现场总线报文规范)
4.①profibus是一种广泛应用范围的,开发的数字通信系统,特别适用与工厂自动化和过程自动化领域。profibus适合与快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务
②profibus-dp主要侧重与工厂自动化,它使用的是rs485传输技术
③profibus-pa主要侧重于过程自动化,典型的使用mbp-is传输技术,扩展的profibus-dp
5. ① profibus-pa适用于过程自动化,pa将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来,用来替代4~20ma的模拟技术
② profibus-fms适用于解决车间监控级通信。在这一层,中央控制器(例如plc 、pc等)之间需要比现场层更大量的数据传送,但通信的实时性要求低于现场。
6.mpi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型的
通信;mpi网络的通信速率为19.2kbit/s-12mbps,通常默认设置为187.5kbps
西门子plc s7-200/300/400 cpu上的rs485接口不仅是编程接口,同时也是一个mpi
的通信接口
7.plc与plc之间的mpi通讯方式:
①全局数据包通讯方式:对于plc之间的数据交换,我们只关心数据的发送区和接受区,全局数据包的通讯方式是在培植plc硬件的过程中,组态所要通讯的plc站之间的发 送区和接受区,不需要任何程序处理,这种通讯方式只适合s7-300/400plc之间相互通讯
②调用系统功能的通讯方式:
⑴双向通讯方式——在通讯的双方都要调用通讯块,一方调用发送块(sfc65 x-send),另一方调用接收块(sfc66 x-rcv)
⑵单向通讯方式——只在一方编写通讯程序,是客户机与服务器的关系,编写程序一方的cpu作为客户机,没有编程的一方作为服务器
8.通过mpi实现plc到plc之间通讯有三种方式: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
全局数据包通信方式:配置plc硬件过程中,组态所要通讯的plc站之间的发送和接收区,不需要任何程序处理。这种方式只适合s7-300/400之间相互通讯
无组态连接通信方式(数据包大76字节)有两种:双边通信方式、单边通信方式
ⅰ 双边通信方式:一方调用数据发送块sfc65(x-send),同时另一方调用数据接收块sfc66(x-rcv),双方均需要编程。
ⅱ 单边通信方式:只在一方编写程序,即客户机与服务器的访问模式。编写程序的一方做为客户机,不编写程序的一方作为服务器。s7-300/400既可作客户机又可作服务器。s7-200只能作服务器。
sfc67(x-get)用来将服务器指定数据区的数据读回并存放到本地数据区
sfc68(x-put)用来将本地数据区中的数据写到服务器中指定的数据区
组态连接方式:只适合s7-300与s7-400或s7-400与s7-400之间的通信;数据包大长度为160字节
ⅰ s7-300与s7-400通信时,s7-300只能作服务器,s7-400作为客户机对s7-300的数据进行读写操作
在s7-400站中调用系统功能块sfb15,将数据发送到s7-300站中
调用系统功能块sfb14,读出s7-300中的数据
ⅱ s7-400与s7-400通信时,s7-400既可作服务器,又可作客户机
9.mpi通讯方式:
mpi通讯
功能块
gd(全局数据包)

无组态连接
双向通讯
sfc65/sfc66
单向通讯
sfc67/sfc68
需要组态连接(仅限于s7-400与s7-400及与s7-300)
sfb/14sfb15
10.s7-300与s7-300之间的智能从站profibus-dp通讯网络:
⑴ 对于集成dp口cpu之间或通讯字节大于4字节时,要调用sfc14解包和sfc15打包
⑵ 通讯数据长度(大小):每包多32字节
⑶ 一致性(consistency):① 选择单位(unit),则按上面单位(unit)中定义的数据
格式字或字节来发送和接收。比如:主站以字节格式
② 选择全部(all),则表示是打包发送,每包多32字节,例如:发送20字节,从站将1字节逐个处理和接收这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,如果要保持数据的一致性,在同一个周期内处理这些数据,“一致性(consistency)”这栏就要选择“全部(all)”
⑷ sfc14:解开从站传送到主站通讯区的通讯数据包并存放到主站地址区
sfc15:向从站写入连续数据并存放到从站的接收区
11. cp342-5是s7-300系列的profibus通信模块,带有profibus接口,可以作为profibus-dp的主站和从站,但不能同时作为主站和从站,而且只能在s7-300的中央机架上使用
① 调用fc1 dp_send发送数据给et200m(cp342-5作主站)
② 调用fc2 dp_recv接收et200m发送的数据(cp342-5作从站)
注:若有两个(或多个)et200m从站各带有2位输出,它们的输出地址为0~1和2~3
对主站编程时 0~1 p#m10.0 byte 2
2~3 p#m20.0 byte 4 实际用的是m22.0~m23.7这两位
m20.0~m21.7都丢掉了没有用
参数名
参数说明
参数名
参数说明
cpladdr
cp342-5的地址
ndr
接收完成一次产生一个脉冲
send
发送区,对应从站输出区
error
错误位
recv
接收区,对于从站输入区
status
调用fc1和fc2时产生的状态字
done
发送完成一次产生一个脉冲
dpstatus
profibus-dp的状态字
sfc14 dprd_dat 读取连续数据
智能主从站
sfc15 dpwr_dat 写连续数据
profibus-dp
fc1 dp_send 发送
带cp卡
fc2 dp_recv 接收
如果访问的地址不连续,则不能调用sfc14/sfc15,必须使用装载(l)-传送(t)指令;调用sfc14/sfc15被访问的数据长度大为128个byte,取决于不同的cpu;调用sfc14/sfc15每包多传送32 bytes
12. 工业网络
13. cp5511是用于笔记本电脑通过mpi、profibus、fwl、s7 connection、opc、 ppi 等不同通讯方式链接s7-200、s7-300、s7-400等plc的通讯卡,与pc adapter相比, cp5511支持的链接方式更多。cp5512是cp5511的升级版
14. cp342—5是siemens s7-300型plc使用的profibus通讯处理器,它可以作为s7编程接口、连接siemens人机界面的接口、profibus主站、profibus从站
15.工控机与plc构成pcs系统。通过cp5611卡,以rs485方式完成s7-300plc与工控机的通讯。
主要完成下列任务:①传送现场监控数据;②运行监控;③故障记录和排除提示;④参数设置;⑤生产数据管理和处理;⑥图形化示教和离线编程
16.rs485中继器:信号放大、再生;各网段电气隔离
在一条profibus总线上多可以安装9个rs485中继器;一个profibus网段上多有
32个站点,如果一条profibus网上超过32个站点,也需要rs485中继器隔开。rs485中继器是一个有源的网络元件,其自身也要占一个站点
17.rs485传输技术:常用的传输技术,使用屏蔽双电缆,高速率可达12mbps
mbp传输技术: 是用于有设备由总线供电和本质安全要求的过程自动化领域
18.过程或现场通讯实用数据(下表提供的是经验值。是选择优化网络的基础)
as-interface
profibus-dp
profibus-pa
可连接的现场设备
二进制输入/输出
模拟量输入/输出
二进制输入/输出
模拟量输入/输出
智能现场设备,例如:
传动装置、电子测量传感器、带有预处理能力的从站(例如et200或s7-300)
在危险区域的现场设备(保护类型:eex ia),危险等级iic
非危险区域(测量变送器、执行器或阀门)
编程/调试
完全使用profibus-dp
与simatic pdm(过程设备管理)工具一起使用profibus-dp和pa
从 ①典型

数 ②大

20
62
20~30
125
在危险区域每个dp/pa链路可以连接15个现场设备
每个dp控制系统支持20个dp/pa链接模块;在非危险区域每个dp/pa链路上可以连接31个现场设备,多有125个dp/pa链路
响应时间
<5ms
典型1ms在12mbps
典型5ms在1.5mbps
典型200ms
网络扩展
电气:大300m
(带中继器/扩展器)
电气:大9.6km
光纤:大90km
燃爆区:大1.9km
非燃爆区:1.9km
拓扑结构
线形、树形
线形、树形、星形、环形
线形、树形、星形
传输介质
无屏蔽双线电缆
屏蔽双线电缆
屏蔽双线电缆
提供的保护等级
ip20
ip65到ip67
ip20
ip65到ip67
ip20 ip65到ip67
[eex ia]
标准
en50295
iec61158/en50170
iec61158-2
用总线提供电力



总线连接
cp,集成接口或链接模块
im/cp,集成接口或链接模块
链接模块或网段耦合器
19.数据通讯实用的数据(下表提供的是经验值,这是选择优化网络的基础)
mpi
profibus
industrial ethernet
可连接的系统
simatic s7/c7
simatic pg/pc
simatic hmi
simatic winac
simatic s7/c7
simatic pa/pc
simatic hmi
simatic winac
simatic s7/c7
simatic pg/pc
simatic hmi
simatic winac
simatic pcs7
工作站 计算机



典型
2到10
2到16
2到100

32
126
超过1000
典型数据长度
(每帧)
64 bytes
120 bytes
250 bytes
网络大小
电气:大为100m
电气:大9.6km
光学:大为90km
电气大为1.5km
光学大为200km
tcp/ip为全国范围
拓扑结构
线形
线形、树形、星形
单光纤环行、冗余环形
线形、树形、星形
冗余环形
总线参数
缺省值/可调值
缺省值/可调值
不需要设定
提供的通讯功能
pg/op通讯
s7基本通讯
s7通讯
pg/op通讯
s7通讯
s7兼容的通讯
标准通讯
pg/op通讯
s7通讯
s7兼容的通讯
标准通讯
通讯处理器的使用
不使用
使用
使用
20. 问题:
当cpu315-2dp做主站或从站时,应分别调用哪些“故障 obs”?
解答:
当把cpu315-2dp配置为从站时,必须在step7程序中调用下列ob块以来识别分布式i/o出错的类型:
诊断中断 ob 块ob 82
机架故障 ob 块ob 86
i/o 访问出错 ob块ob 122
诊断块ob82
如果一个模块支持诊断功能并且选取了它的诊断中断,那么它就可以识别一个错误,当有错误事件进入或离去时,就会向cpu提出中断申请。操作系统就会调用ob82。在内部变量里ob82包含了错误模块的逻辑基本地址和四个字节的诊断数据,如果没有调用ob82,则cpu就会进入停止模式。
也可以通过系统功能块sfc39到sfc42来禁止或延迟诊断中断ob。
机架故障ob86
如果检测到一个 dp 主站系统或一个分布式 i/o 站有故障(对错误事件进入或离去),该 cpu 的操作系统就会调用 ob 86 。
果没有调用 ob 86, cpu 就会进入到停止模式。也可以通过系统功能块sfc39到sfc42来禁止或延迟诊断中断ob。
i/o 访问出错ob122
当访问一个模块i/o出错时,该cpu的操作系统就调用ob 122。比方说,cpu在读取信号模块时发现一个读取错误,那么操作系统就会调用ob122
ob122的优先级与引起错误的ob块的优先级一样,如果ob122没编程,那么cpu就会从运行模式进入到停止模式。
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