S7-200 PLC网络的建立技术方法

    (1) S7-200网络通信的几个概念。    1)网络通信接口。S7-200可以支持各种类型的通信网络，有多主站PPI电缆、CP通信卡、以太网通信卡三种接口。    S7-200可通过两种不同类型的PPI多主站电缆进行通信，这些电缆允许通过RS-232或USB接口进行通信。    S7-200支持主-从网络，并能在PROFIBUS网络中充当主站或从站，而STEP 7-Micro/WIN只能作为主站。    2)波特率和站地址。数据通过网络传输的速度是波特率，用于量度在给定时间内传输数据的多少，单位通常为kbit或者Mbit，比如19.2kbit的波特率即表示传输速率为19200biUs。在同一个网络中，通信的器件被配置成相同的波特率，网络的最高波特率取决于连接在该网络上的波特率最低的设备。    在网络中要为每个设备指定唯一的站地址，以确保数据发送到正确的设备或者来自正确的设备。S7-200支持的网络地址为从0到126，如果某S7-200带有两个端口，那么每个端口都有一个网络地址。S7-200设备的默认地址：STEP 7-Micro/WIN为0；HMI (TD200、TP或OP)为1；S7-200的CPU为2。    3) S7-200 CPU所支持的协议。S7-200 CPU所支持的协议总览为：点对点接口(PPI)、多点接口( MPI)、PROFIBUS。在开放系统互联(OSI)七层模式通信结构的基础上，这些通信协议在一个令牌环网络上实现。如果带有扩展模块CP 243-1或CP 243-1 IT，那么S7-200也能运行在以太网上。    ●点对点接口( PPI)：一种主一从协议，主站器件发送要求到从站器件，从站器件响应，主站个数不超过32。    ●多点接口( MPI)：MPI允许主一主通信和主一从通信，不能与作为主站的S7-200    CPU通信，S7-300和S7-400 PLC可以用XGET和XPUT指令来读写S7-200的数据。    ●PROFIBUS:用于实现与分布式I/O（远程I/O）的高速通信，PROFIBUS网络通常有一个主站和若干个I／O从站，主站器件通过配置可以知道I/O从站的类型和站号，主站初始化网络使网络上的从站器件与配置相匹配，主站不断地读写从站的数据，当一个DP主站成功配置了一个DP从站之后，它就拥有了这个从站器件，网上第二个主站器件对第一个主站的从站的访问受到限制。    ●TCP/IP协议：通过以太网扩展模块CP 243-1或互联网扩展模块CP 243-1 IT，S7-200能支持TCP/IP以太网通信。    4)多主站PPI网络。图1-22所示是多个主站和多个从站进行通信的PPI网络，STEP 7-Micro/WIN和HMI可以对任意S7-200 CPU从站读写数据。STEP 7-Micro/WIN和HMI共享网络，所有设备（主站和从站的设备）有不同的网络地址。如果使用PPI多主站电缆，那么该电缆将作为主站，并且使用STEP 7-Micro/WIN提供给它的网络地址；S7-200 CPU将作为从站。
    图1-22    多个主站和多个从站进行通信的PPI网络    5)复杂的PPI网络。图1-23给出了点到点通信多主网络的复杂PPI网络，每个HMI监控一个S7-200 CPU，S7-200 CPU使用NETR和NETW指令相互读写数据（点到点通信）。
    图1-23    点到点通信多主网络的复杂PPI网络    6) PROFIBUS网络。图1-24给出了用S7-315-2DP作PROFIBUS主站、EM 277作PROFIBUS从站的网络，该配置中的HMI通过EM 277监控S7-200，STEP 7-Micro/WIN通过EM 277对S7-200进行编程。网络支持9.6kbit/s到12MbiUs的波特率，当波特率高于19.2kbiUs时，STEP 7-Micro/WIN要用CP卡。若要使用CP卡，需配置STEP 7-Micro/WIN使用PROFIBUS协议。
    图1-24   用S7-315-2DP作PROFIBUS主站、EM作PROFIBUS从站的网络    如果网络上只有DP设备，则可以选择DP协议或标准协议；如果网络上有非DP设备（比如TD200），则可为所有的主站器件选择通用(DP/FMS)协议。网络上所有主站都使用同样的PROFIBUS网络协议（DP、标准或通用DP/FMS），并且只有当网络波特率小于187.5kbiUs时，PPI多主站电缆才能发挥其功能。    7)以太网和／或互联网设备的网络。在图1-25所示的配置中，STEP 7-Micro/WIN通过以太网连接与两个S7-200通信，而这两个S7-200分别带有以太网模块(CP 243-1)和互联网模块（CP 243-1 IT）。S7-200 CPU可以通过以太网连接交换数据。安装了STEP 7-Micro/WIN之后，PC上会有一个标准浏览器，可以用它来访问互联网模块(CP243-1 IT)的主页。若要使用以太网连接，需配置STEP 7-Micro/WIN使用TCP/IP协议。
    图1-25    10/100M以太网    (2) S7-200网络布线的基本原则。导线必须安装合适的浪涌抑制器，这样可以避免雷击浪涌。应避免将低压信号线和通信电缆与交流导线和高能量、快速开关的直流导线布置在同一线槽中。要成对使用导线，用中性线或公共线与能量线或信号线配对。    S7-200 CPU的端口是不隔离的，欲使网络隔离，应考虑使用RS-485中继器或者EM 277。    (3) S7-200网络的通信距离、通信速率和电缆类型。如表1-1所示，网段的最大长度取决于两个因素——隔离（使用RS-485中继器）和波特率。当连接具有不同地电位的设备时需要隔离；当接地点之间的距离很远时，有可能具有不同的地电位；即使距离较近，大型机械的负载电流也能导致地电位不同。    表1-1    网络电缆的最大长度
    如果不使用隔离端口或者中继器，则允许的最长通信距离为50m。测量该距离时，从网段的第一个节点开始，到网段的最后一个节点为止。    在网络中使用RS-485中继器，为网段提供偏压电阻和终端电阻，具有以下作用。    1)增加网络的长度：在网络中使用一个中继器可以使网络的通信距离扩展50m。如果在已连接的两个中继器之间没有其他节点，那么网络的长度将能达到波特率允许的最大值。在一个串联网络中，最多可以使用9个中继器，但是网络的总长度不能超过9600m。    2)为网络增加设备：在9600的波特率下，50m距离之内，一个网段最多可以连接32个设备。使用一个中继器允许在网络上再增加32个设备。    3)实现不同网段的电气隔离：如果不同的网段具有不同的地电位，将它们隔离会提高网络的通信质量。    一个中继器在网络中被看作网段的一个节点，尽管如此，它没有被指定站地址。    S7-200网络使用RS-485标准的屏蔽双绞线电缆，回路阻抗±115Ω/km、有效电容30pF/m、标称阻抗大约为135～160Ω（频率=3～20MHz）、衰减为0.9dB/100m(频率=200kHz)、导线截面积为0.3～0.5mm2、电缆直径为8mm±0.5mm。每个网段中最多只能连接32个设备。