PLC通信指令编程及应用PPT

《PLC通信指令编程及应用PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC通信指令编程及应用PPT（82页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、2021/8/251PLC通信指令的应用通信指令的应用n任务一 S7-200之间的PPI通信n任务二 S7-200与S7-300 通信n任务三 S7-200与变频器通信n任务四 S7-200 PLC的自由口通信2021/8/252任务一 S7-200之间的PPI通信n知识点：n了解通信基本知识。n了解S7-200 PLC支持的通信协议。n掌握网络读写指令的使用。n技能点：n会构建两台S7-200通信网络。n会对PPI通信参数进行设置。2021/8/253任务提出任务提出nPPI通信协议是西门子专门为S7-200系列PLC开发的通信协议，如何实现两台S7-200系列PLC之间的PPI通信？202

2、1/8/254一、通信的基本知识一、通信的基本知识 数据通信数据通信就是将数据信息通过适当的传送电路从一台机器传送到另一台机器。这里的机器可以是计算机、PLC或具有数据通信功能的其他数字设备。数据通信系统一般由传送设备、传送控制设备和传送协议及通信软件等组成。n基本概念和术语基本概念和术语1.传输介质传输介质知识点剖析知识点剖析2021/8/255（1）并行传输和串行传输并行传输和串行传输并行传输是指通信中同时传送构成一个字或字节的多位二进制数据。串行传输是指通信中构成一个字或字节的多位二进制数据是一位一位被传送的。并行通行的通信速度高并行通行的通信速度高，不用过多考虑同步问题，适用于距离较近

3、时的数据通信，一般用于PLC的内部通信中，如PLC内部元件之间、PLC与扩展模块之间的数据通信。串行通信易于实现串行通信易于实现，比较便宜，在长距离连接中比并行通在长距离连接中比并行通信更可靠，但传输速度较慢信更可靠，但传输速度较慢，一般用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。知识点剖析知识点剖析2021/8/256知识点剖析知识点剖析（1）并行传输和串行传输）并行传输和串行传输2021/8/257（2）异步传输和同步传输异步传输和同步传输在异步传输中，信息以字符为单位进行传输。每个字符由一个起始位、78个数据位、一个奇偶校验位（可有可无）和停止位（1位、1.5或2位）组成。异步传输

4、的优点就是收、发双方不需要严格的位同步，所谓“异步”是指字符与字符之间的异步，字符内部仍为同步。在同步传输中，不仅字符内部为同步，字符与字符之间也要保持同步。同步传输的特点是可获得较高的传输速度，但实现起来较复杂。知识点剖析知识点剖析2021/8/258（3）基带传输和频带传输基带传输和频带传输基带传输就是在数字通信的信道上直接传送数据的基带信号，即按照数据波的原样进行传输，不包含有任何调制，它是最基本的数据传输方式。在进行远距离的数据传输时，通常将基带信号进行调制，通常将基带信号进行调制，再通过带通型模拟信道传输调制后的信号，接收方通过解接收方通过解调器调器得到原来的基带信号，这种传输方式称

5、为频带传输。在PLC网络中，大多采用基带传输，一般不采用频带传输的方式。远距离传输时，为降低成本，传输线频带不够宽，使信号严重失真、衰减，常采用的方法是调制解调调制解调技术。知识点剖析知识点剖析2021/8/259（4）传输速率传输速率传输速率是指单位时间内传输的信息量，它是衡量系统传输性能的主要指标，其单位为，表示每秒传送的二进制位数。常用波特率19200bit/s、9600 bit/s、4800bit/s、2400bit/s、1200bit/s等。知识点剖析知识点剖析2021/8/2510知识点剖析知识点剖析（5）信息交互方式信息交互方式常用的信息交互方式有单工通信、半双工和全双工通信三种

6、。其中单工通信是指信息始终保持一个方向传输，发送端和接收端是固定的，如图5-3a所示。例如无线电广播、电视广播等就属于这种类型。半双工通信是指数据可以在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输，如图5-3b所示。例如对讲机就属于这种类型。全双工通信是指通信双方能够同时进行数据的发送和接收，如图5-3c所示。RS-232、RS-422采用的都是全双工通信方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。a）单工通信示意图 b）半双工通信示意图 c）全双工通信示意图2021/8/25112.传输介质传输介质传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。传输介质大致可分为有线

7、介质和无线介质。常用的有线介质有双绞线、同轴电缆和光纤双绞线、同轴电缆和光纤等。无线介质是指在空间传播的电磁波、红外线、微波等电磁波、红外线、微波等。PLC网络中，普遍使用的是有线介质。知识点剖析知识点剖析2021/8/2512知识点剖析知识点剖析（1）双绞线）双绞线一对相互绝缘的线以螺旋形式绞合在一起就构成了双绞线，它是一种使用广泛且价格低廉的传输介质，分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两种。2021/8/2513知识点剖析知识点剖析（2）同轴电缆）同轴电缆同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、铝箔、屏蔽层和塑料保护层5部分构成，如图5-5所示。与双绞线相比，同轴电缆抗干扰能力强，能够应用于频率更高、

8、数据传输速率更快的场合。2021/8/2514知识点剖析知识点剖析（3）光纤）光纤光纤是一种传输光信号的传输媒介，其从中心到外层分别为光纤芯、包层、保护层，如图5-6所示。光纤芯是一种横截面积很小质地脆、易断裂的光导纤维，制造这种纤维的材料可以是玻璃也可以是塑料。光纤芯的外层裹有一个包层，它由折射率比光纤芯小的材料制成。正是由于在光纤芯与包层之间存在着折射率的差异，光信号到达包层的界面上发生全反射，从而保证了光纤的低衰减、长距离传输。2021/8/2515知识点剖析知识点剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介绍通信部件介绍1.1.通信端口通信端口S7-200系列PLC内部集成的PPI接口的

9、物理特性为RS-485串行接口，为9针D型连接器，该端口也符合欧洲标准EN50170中PROFIBUS标准。RS-485RS-485只有一对平衡差分信号线用于发送和接收数据只有一对平衡差分信号线用于发送和接收数据，使用RS-485通信接口和连接电路可以组成串行通信网络，实现分布式控制系统。网络中最多可以由32个子站组成。为提高网络的抗干扰能力，在网络的两端要并联两个电阻，阻值一般为120。RS-485的通信距离可以达到1200m。在在RS-485RS-485通信网络中，每个设备都有一个编号用通信网络中，每个设备都有一个编号用以区分其他设备，这个编号称为地址，地址必须是唯一的以区分其他设备，这个

10、编号称为地址，地址必须是唯一的，否则会引起通信混乱。2021/8/2516知识点剖析知识点剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介绍通信部件介绍1.1.通信端口通信端口表5-1 S7-200端口各引脚的名称及表示的意义 2021/8/2517知识点剖析知识点剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介绍通信部件介绍2.2.网络连接器网络连接器为了把多个设备连接到网络中，西门子公司提供了两种网络连接器：标准网络连接器和带编程接口的连接器。a）标准网络连接器 b）带编程接口的连接器 2021/8/2518知识点剖析知识点剖析二、二、S7-200 PLC通信部件介绍通信部件介绍2.2.网络连接器网络

11、连接器两种连接器也都有选择开关，可以对网络进行偏置和终端匹配，当开关在ON位置时，有偏置电阻和终端电阻，在OFF位置时未接偏置电阻和终端电阻，如图5-8所示，图中A、B线之间的终端电阻是220，可以吸收网络上的反射波，增强信号强度。偏置电阻390，用于在电气情况复杂时确保A、B信号的相对关系，保证0、1信号的可靠性。图5-8 典型网络连接器使用 2021/8/2519知识点剖析知识点剖析三、三、S7-200 PLC的通信协议的通信协议 西门子S7-200 PLC支持多种通信协议，根据所使用的机型，网络可以支持一个或多个协议。如点到点（Point-to-Point）接口协议（PPI）、多点（Mu

12、lti-Point）接口协议（MPI）、自由口通信协议、现场总线协议和工业以太网协议。1PPI协议 PPIPPI是一种主是一种主-从协议从协议：主站设备发送请求到从站设备，从站设备响应这个请求。从站设备不发信息，只能等待主站的请求并对请求做出响应。主站靠一个由PPI协议管理的共享连接来与从站通信。PPIPPI并不限制与任意一个从站通信的主站数量，但并不限制与任意一个从站通信的主站数量，但是在一个网络中，主站的个数不能超过是在一个网络中，主站的个数不能超过3232。PPIPPI通信协议用于通信协议用于S7-200S7-200与编程计算机之间、与编程计算机之间、S7-200 PLCS7-200 P

13、LC之间、之间、S7-200 PLCS7-200 PLC与与HMIHMI（人机界面）之间的通信。在此模式下可以使用网络读、写（人机界面）之间的通信。在此模式下可以使用网络读、写指令来读写其他设备中的数据。指令来读写其他设备中的数据。2021/8/2520知识点剖析知识点剖析三、三、S7-200 PLC的通信协议的通信协议 2MPI协议 MPI允许主-主通信和主-从通信，选择何种方式依赖于设备类型。如果是S7-300 PLC，由于所有的S7-300 PLC都必须是网络主站，所以应进行主-主通信方式。如果设备是S7-200 PLC，那么就进行主-从通信方式，因为S7-200 PLC只能做MPI从站

14、。3PROFIBUS协议 PROFIBUS是世界上第一个开放式现场总线标准，是用于车间级和现场级的国际标准，其传输速率最大为12 Mbit/s，响应时间的典型值为1ms，最多可接127个从站。在S7-200 PLC中，CPU22X都可以通过增加EM277 PROFIBUS-DP扩展模块的方法接入PROFIBUS网络。2021/8/2521知识点剖析知识点剖析三、三、S7-200 PLC的通信协议的通信协议 PROFIBUS协议通常用于实现与分布式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，主站能够控制总线，并通过配置可以知道并通过配置可以知道I/OI/O从站的类型和

15、站号从站的类型和站号。当主站获得总线控制权后，可以主动发送信息，从站可以接收信号并给予响应，但没有控制总线的权力。PROFIBUS除了支持主/从模式，还支持多主/多从的模式。4TCP/IP协议 为了实现企业管理自动化与工业控制自动化的无缝接合，工业以太网成为了工业控制系统中一种新的工业通信网络。通过工业以太网扩展模块（CP243-1）或互联网扩展模块（CP243-1 IT），S7-200将能支持TCP/IP以太网通信。2021/8/2522知识点剖析知识点剖析三、三、S7-200 PLC的通信协议的通信协议 5自由口通信协议 自由口通信协议方式（Freeport Mode）是S7-200 PL

16、C的一个很有特色的功能。自由口通信协议的应用，使可通信的范围大大增加，控制系统配置更加灵活、方便。应用此种方式，使S7-200 PLC可以使用任何公开的通信协议，并能与具有串口的外设智能设备和控制器进行通信：如打印机、条码阅读器、调制解调器、变频器和上位PC等。也可以用于两个CPU之间简单的数据交换。与外部设备连接后，用户程序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。在自由通信口模式下，通信协议完全由用户程序控制。另外，自自由口通信模式只有在由口通信模式只有在CPUCPU处于处于RUNRUN模式时才允许。模式时才允许。当CPU处于STOP模式时，自由通

17、信口停止，通信口转换成正常的PPI协议操作。2021/8/2523知识点剖析知识点剖析四、网络读四、网络读/写指令写指令 1网络读指令 网络读指令（Network Read）如图5-9a所示，当当ENEN为为ONON时，执行网络通信命令，初始化通信时，执行网络通信命令，初始化通信操作，通过指定端口（操作，通过指定端口（PORTPORT）从远程设备上读）从远程设备上读取数据并存储在数据表（取数据并存储在数据表（TBLTBL）中。）中。NETR指令最多可以从远程站点上读取16个字节。PORT指定通信端口，如果只有一个通信端口，那么此值为0。有两个通信端口时，此值可以是0或1，分别对应使用的通信端口

18、。2网络写指令 网络写指令（Network Write）如图5-9b所示，当当ENEN为为ONON时，执行网络通信命令，初始化通信时，执行网络通信命令，初始化通信操作，通过指定端口（操作，通过指定端口（PORTPORT）向远程设备发送）向远程设备发送数据表（数据表（TBLTBL）中的数据。）中的数据。2021/8/2524知识点剖析知识点剖析四、网络读四、网络读/写指令写指令 使用注意事项：使用注意事项：1）网络读写指令只能由在网络中充当主站的PLC执行，从站PLC不必作通信编程，只需准备通信数据和简单设置。2）同一个PLC的用户程序中可以有任意多条网络读写指令，但同一时刻最多只能有8条网络读

19、/写指令被激活。3）在SIMATICS7的网络中，S7-200 PLC被默认为PPI的从站。要执行网络读写指令，必须用程序把PLC设置为PPI主站模式。4）通过设置SMB30（端口0）或SMB130（端口1）低两位，使其取值为2，将PLC的通信端口0或通信端口1设定工作于PPI主站模式，就可以执行网络读写指令。2021/8/2525表5-3 SMB30和SMB130控制字各位的意义 2021/8/2526知识点剖析知识点剖析四、网络读四、网络读/写指令写指令 3TBL表的参数定义 TBL：缓冲区的首地址，操作数为字节。TBL表的参数定义见表5-2。状态字节各位的含义：状态字节各位的含义：D位：

20、表示操作完成位。0=未完成，1=已完成。A位：表示操作是否激活。0=无效，l=有效。E位：表示错误信息。0=无错误；l=有错误。El、E2、E3、E4位：表示错误码，如执行读写指令后E位为1，则由这4位返回一个错误码。2021/8/2527知识点剖析知识点剖析四、网络读四、网络读/写指令写指令 3TBL表的参数错误码 错误代码错误代码定定 义义0 0无错误无错误1 1远程站响应超时远程站响应超时2 2接受错误：奇偶校验错，响应时帧或校验出错接受错误：奇偶校验错，响应时帧或校验出错3 3离线错误：相同的站地址或无效的硬件引发冲突离线错误：相同的站地址或无效的硬件引发冲突4 4队列溢出错误：激活超

21、过队列溢出错误：激活超过8个的个的NETR/TREW指令指令5 5通信协议错误：没有使用通信协议错误：没有使用PPI协议（协议（SMB30）而调用）而调用NETR/NETW指令指令6 6非法参数：非法参数：NETR/NETW表中包含非法或无效的值表中包含非法或无效的值7 7没有资源：远程站点正在忙中（上装或下载程序）没有资源：远程站点正在忙中（上装或下载程序）8 8第第7层错误：违反应用协议层错误：违反应用协议9 9信息错误：错误的数据地址或数据长度信息错误：错误的数据地址或数据长度1010保留保留2021/8/2528任务实施任务实施一、工具、材料准备一、工具、材料准备 控制柜两台、计算机两

22、台、网络连接器两个、PROFIBUS电缆2m和导线若干。二、任务分析二、任务分析 用2号站的IB0控制3号站的QB0，用3号站的IB0控制2号站的QB0。三、任务实施过程三、任务实施过程（1）通信参数设置）通信参数设置（2）程序设计）程序设计 使用向导使用向导 手工编写手工编写2021/8/2529任务实施任务实施程序设计程序设计2021/8/2530任务实施任务实施二、任务实施过程二、任务实施过程（3）操作调试）操作调试 1）物理连接，用PROFIBUS电缆 将两台PLC组成PPI网络2）进行通信参数的设置，如图5-11所示，并分别对两台PLC进行下载。3）输入如图5-12所示的梯形图，进行

23、程序调试，检查是否实现了控制要求。一个网段 一个网段 一个网段 50米 最多1000米 50米PPI网络连接示意图PPI网络连接要求如下网络连接要求如下:每个网段至多32个网络节点；每个网段最长50米(不用中继器)，可通过中继器扩展网络，最多9 个中继器；网络可包含127节点；网络可包含32个主站；网络总长9600米。2021/8/2531思考与练习思考与练习1比较RS-232、RS-422和RS-485的区别。2S7-200 PLC的通信方式有哪几种，比较它们的不同点。3两台S7-200 PLC通信时，PLC运行后，甲机PLC的Q0.0Q0.7每隔1s依次亮，接着乙机PLC的Q0.0Q0.7

24、每隔1S依次亮，然后不断循环。试设计出梯形图并调试程序，直至实现功能。4三台S7-200 PLC如何实现PPI通信。2021/8/2532任务二 S7-200与S7-300 PLC的通信n知识点：n了解S7-200与S7-300的通信方式。n了解EM277的技术要点。n理解S7-200和S7-300通信映射区。n技能点：n会构建S7-200与S7-300通信网络。n会连接S7-200、EM277和S7-300。2021/8/2533任务提出任务提出nS7-200与S7-300 PLC之间的通信，可以使众多独立的PLC有机的连接在一起，组成工业自动化系统的“现场总线”网络（称为PLC链接网）。这

25、一“现场总线”网络可以通过各种通信电路与上位计算机连接，以组成规模大、功能强、可靠性高的综合网络控制系统。那么如何实现S7-200系列PLC与S7-300 PLC之间的Profibus DP通信？2021/8/2534一、一、S7-200与与S7-300的通信方式的通信方式 1S7-200和S7-300进行MPI通信 MPI是多点通信接口（MultiPoint Interface）的简称。MPI物理接口符合Profibus RS485（EN 50170）接口标准。MPI网络的通信速率为19.2kbit/s12Mbit/s，S7-200只能选择19.2kbit/s的通信速率，S7-300通常默认

26、设置为187.5kbit/s，只有能够设置为Profibus接口的MPI网络才支持12Mbit/s的通信速率。S7-200与S7-300之间采用MPI通信方式时，S7-200 PLC中不需要编写任何与通信有关的程序，只需要将要交换的数据整理到一个连续的V 存储区当中即可，而S7-300中需要在OB1（或是定时中断组织块OB35）当中调用系统功能X_GET（SFC67）和X_PUT(SFC68)，实现S7-300 与S7-200之间的通信。知识点剖析知识点剖析2021/8/2535一、一、S7-200与与S7-300的通信方式的通信方式 2S7-200和S7-300进行以太网通信 S7-200通

27、过CP243-1接入工业以太网有以下几种方式：S7-200之间的以太网通信，S7-200与S7-300/400之间的以太网通信，S7-200与OPC及WINCC的以太网通信。在S7-200与S7-300/400之间的以太网通信，S7-200即可以做Server（服务器）端，也可以做为Client（客户端）。3S7-200和S7-300进行Profibus通信S7-200与S7-300通过EM277进行PROFIBUS-DP通信，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通信进行组态和编程，只需要将要进行通信的数据整理存放在V存储区，然后与S7-300的组态EM277

28、从站时的硬件I/O地址相对应就可以了。知识点剖析知识点剖析2021/8/2536知识点剖析知识点剖析二、二、EM277模块介绍模块介绍nEM277模块是专门用于PROFIBUS-DP协议通信的智能扩展模块。n它的外形如图5-13所示，EM277机壳上有一个RS-485接口，通过接口可将S7-200系列CPU连接至网络，它支持PROFIBUS-DP和MPI从站协议。其上的地址选择开关可进行地址设置，地址范围为0-99。从站地址是使用从站地址是使用EM277模块上的旋转开关设定的。在变动旋转开关之后，用户必须模块上的旋转开关设定的。在变动旋转开关之后，用户必须重新起动重新起动CPU电源，以便使新的

29、从站地址起作用。电源，以便使新的从站地址起作用。2021/8/2537知识点剖析知识点剖析二、二、EM277模块介绍模块介绍nEM277可用DP主站组态，以接收从主站来的输出数据，并将输入数据返回给主站。输出和输入数据缓冲区驻留在S7-200 PLC的变量存储区（V存储区）内。当用户组态DP主站时，应定义V存储区内的字节位置。从这个位置开始为输出数据缓冲区，它应作为EM277的参数赋值信息的一个部分。n输入和输出缓冲区的地址可配置在S7-200 PLC的V存储区中任何位置。输入和输出缓冲区器的默认地址为VB0。输入和输出缓冲地址是主站写入S7-200 PLC赋值参数的一部分。用户必须组态主站以

30、识别所有的从站及将需要的参数和I/O配置写入每一个从站。2021/8/2538任务实施任务实施一、工具、材料准备一、工具、材料准备 控制柜两台、计算机两台、网络连接器两个、PROFIBUS电缆2m和导线若干。二、任务分析二、任务分析 S7-300 PLC通过PROFIBUS-DP来读写S7-200 PLC中的数据。（S7-300 QB0QB7 S7-200 VB0VB7 S7-200 VB8QB16 S7-300 IB0IB7）三、任务实施过程三、任务实施过程1.主站组态 （1）新建项目 （2）插入站点 （3）配置CPU2021/8/2539任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程1.

31、主站组态2.EM277从站组态（1）安装EM277模块的GSD文件 将S7-200 PLC总线通信模块EM277组态到网络中，是通过安装“GSD”文件实现的。打开硬件组态如图5-21所示，单击“选项”菜单下的“安装GSD文件”命令。在弹出的对话框中选择SIEM089D.GSD文件，并单击“安装”按钮。这样，EM277模块的GSD文件就安装成功了。EM277是以第三方设备的形式出现在PROFIBUS-DP网络中，支持PROFIBUS-DP协议的第三方设备都会有GSD文件，通常以*.GSD或*.GSE文件名出现。组态时将此文件加入就可以设置第三方设备的通信接口了，EM277的GSD文件为“siem

32、089d.gsd”。2021/8/2540任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程1.主站组态2.EM277从站组态（2）添加EM277 在STEP7软件中打开硬件组态，然后在右侧配置目录下选择PROFIBUS-DPAdditional Field DevicesPLCSIMATIC EM277项；弹出PROFIBUS接口属性参数对话框，在“地址”文本框中输入3（要和EM277实际地址设置相同）；根据需要设置通信的字节数，本例中选择了8字节入8字节出的方式，地址分配为IB0IB7、QB0QB7，从站组态完成，如图5-22所示。（3）定义EM277在S7-200中的地址 首先右击EM27

33、7图标对象属性选择“参数赋值”属性页查看工作站点参数，如图5-23所示。设置I/O Offset in the V-memory（V存储区中的IO偏移量）如为0，即用S7-200的VB0VBl5与S7-300的IBOIB7和QB0QB7交换数据。2021/8/2541任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程1.主站组态2.EM277从站组态3.程序设计图5-24 S7-200的程序图5-25 S7-300的程序 2021/8/2542任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程1.主站组态2.EM277从站组态3.程序设计4.操作调试1）物理连接，将S7-300和EM277用PRO

34、FIBUS电缆连接在一起，检查电路正确性，确保无误。2）进行STEP7网络组态。3）编制程序，并分别进行下载，调试检查是否实现了控制要求。2021/8/2543思考与练习思考与练习1两台S7-200与S7-300进行PROFIBUS-DP通信如何实现。2S7-200与S7-300通信方式有哪几种，比较它们的不同点。3S7-200与S7-300进行PROFIBUS-DP通信时，两机能互相读取对方的计数器值。设计出梯形图，调试程序，直至实现功能。2021/8/2544任务三 S7-200与变频器通信n知识点：n掌握PLC与变频器之间USS协议的使用方法。n掌握USS协议中读/写程序的编写。n技能点

35、：n会进行PLC、触摸屏与变频器之间的通信连接。n会用USS协议进行PLC编程、变频器参数设置及联机调试。2021/8/2545任务提出任务提出 设计一个用S7-200 PLC与MM440变频器的RS485之间的通信系统，实现如下功能：1）正反转运行。2）调速功能、具备读写参数功能。2021/8/2546一、一、USS通信硬件接线通信硬件接线S7-200 CPU上的通信口支持的通信协议有：PPI协议：协议：西门子专为S7-200开发的通信协议 MPI协议：协议：不完全支持，只能作从站 自由口模式：自由口模式：由用户自定义的通信协议，用于与其他串行通信设备通信（如串行打印机等）。S7-200编程

36、软件Micro/WIN提供了通过自由口模式实现的通信功能：nUSS指令库：指令库：用于S7-200与西门子变频器（MM4系列、SINAMICS G110和老的MM3系列）nModbus RTU指令库指令库：用于与支持Modbus RTU主站协议的设备通信知识点剖析知识点剖析2021/8/2547知识点剖析知识点剖析一、一、USS通信硬件接线通信硬件接线1.S7-200 PLC与与MM440之间的之间的硬件连接硬件连接 RS-485电缆可以用于连接S7-200与MM440，在S7-200端使用PROFIBUS连接器，将A端连至MM440驱动的接线端30，将B端连到接线端29。如果驱动在网络中组态

37、为端点站，那么终端和偏置电阻必须正确地连接至连接终端上，图5-26所示为对MM440驱动做的终端和偏置连接。2021/8/2548知识点剖析知识点剖析一、一、USS通信硬件接线通信硬件接线2.MM440驱动器参数设置驱动器参数设置 在将驱动连至S7-200之前，必须确保驱动具有以下系统参数：1）对所有参数的读/写访问：P0003=3（专家模式）。2）USS PZD长度：P2012 Index 0=2；USS PKW长度：P2013 Index 0=127。3）本地/远程控制模式：P0700 Index0=5（COM链接的USS设置）。4）频率设定值：P1000 Index0=5（COM链接的U

38、SS设置）。5）设置串行链接参考频率：P2000=1650Hz。2021/8/2549知识点剖析知识点剖析一、一、USS通信硬件接线通信硬件接线2.MM440驱动器参数设置驱动器参数设置 6）设置USS标准化：P2009 Index0=0（以P2000基准频率进行规格化）。7）设置RS485串口波特率：P2010 Index0=412（2400bit/s、4800 bit/s、9600 bit/s、19200 bit/s等）。8）输入从站地址：P2011 Index 0=031。9）设置串行链接超时：P2014 Index 0=065535ms（0=超时禁止）。10）从RAM向EEPROM传送

39、数据：P0971=1（启动传送）将参数设置的改变存入EEPROM。2021/8/2550知识点剖析知识点剖析二、二、USS通信协议介绍通信协议介绍 USS（Universal Serial Interface,通用串行通信接通用串行通信接口）是西门子专为驱动装置开发的通信协议。口）是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS 协议的基本特点如下：1）支持多点通信（因而可以应用在 RS485等网络上）。2）采用单主站的“主从”访问机制。3）一个网络上最多可以有32个节点（最多31个从站）4）简单可靠的报文格式，使数据传输灵活高效。5）容易实现，成本较低。2021/8/2551知识点剖析知识点剖析二

40、、二、USS通信协议介绍通信协议介绍 USS的工作机制的工作机制是：通信总是由主站发起，USS主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否、以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答：1）接收到的主站报文没有错误。2）并且本从站在接收到主站报文中被寻址。上述条件不满足，或者主站发出的是广播报文，从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应。否则主站将视为出错。2021/8/2552知识点剖析知识点剖析三、三、USS字符帧格式字符帧格式 USS的字符传输格式符合 UART规范，即使用串行异步传输方式。USS在串行数据总线上的字

41、符传输帧为11位长度，包括：u连续的字符帧组成 USS报文。u在一条报文中，字符帧之间的间隔延时要小于两个字符帧的传输时间（当然这个时间取决于传输速率）。起始位数据位校验位停止位10LSB1234567偶112021/8/2553知识点剖析知识点剖析四、四、USS报文帧格式报文帧格式 报文由一连串的字符组成，协议中定义了它们的特定功能：以上每小格代表一个字符（字节）。其中：uSTX：起始字符，总是02 h。uLGE：报文长度。uADR：从站地址及报文类型。uBCC：BCC校验符。u在 ADR和BCC之间的数据字节，称为USS的净数据。主站和从站交换的数据都包括在每条报文的净数据区域内。STXL

42、GEADR净数据区BCC1.2 3.n2021/8/2554知识点剖析知识点剖析四、四、USS报文帧格式报文帧格式 净数据区由 PKW区和 PZD区组成：以上每小格代表一个字（两个字节）。PKW：此区域用于读写参数值、参数定义或参数描述文本，并可修改和报告参数的改变，其中：PKE：参数 ID。包括代表主站指令和从站响应的信息，以及参数号等。IND：参数索引，主要用于与 PKE 配合定位参数。PWEm：参数值数据。PKW区PZD区PKEINDPWE1PWE2PWEmPZD1PZD2PZDn2021/8/2555知识点剖析知识点剖析四、四、USS报文帧格式报文帧格式 净数据区由 PKW区和 PZD

43、区组成：PZD：此区域用于在主站和从站之间传递控制和过程数据。控制参数按设定好的固定格式在主、从站之间对应往返，如：PZD1：主站发给从站的控制字/从站返回主站的状态字。PZD2：主站发给从站的给定/从站返回主站的实际反馈。PZDn：根据传输的数据类型和驱动装置的不同，根据传输的数据类型和驱动装置的不同，PKW和和 PZD区的数据长度都不是区的数据长度都不是固定的，它们可以灵活改变以适应具体的需要。固定的，它们可以灵活改变以适应具体的需要。PKW区PZD区PKEINDPWE1PWE2PWEmPZD1PZD2PZDn2021/8/2556知识点剖析知识点剖析五、五、USS通信协议库相关指令通信协

44、议库相关指令 1.USS_INIT指令 2.USS_CTRL指令 3.USS_RPM指令 4.USS_WPM指令 2021/8/25571USS_INIT 指令指令nUSS_INIT指令被用于启用和初始化或禁止MicroMaster驱动器通信。在使用任何其他USS协议指令之前，必须执行USS_INIT指令，且无错。图5-27所示为USS_INIT指令的应用示例。Mode：选择不同的通信协议，输入值为1指定Port 0为USS协议并使能该协议，输入值为0指定Port 0为PPI，并且禁止USS协议。BAUD（波特率）：将波特率设为1200 bit/s、2400 bit/s、4800 bit/s、

45、9600 bit/s、19200 bit/s、38400 bit/s、57600 bit/s或115200bit/s。ACTIVE（激活）：激活驱动器。图5-28所示为Active参数的格式。知识点剖析知识点剖析2021/8/25581USS_INIT 指令指令nUSS_INIT指令被用于启用和初始化或禁止MicroMaster驱动器通信。在使用任何其他USS协议指令之前，必须执行USS_INIT指令，且无错。图5-27所示为USS_INIT指令的应用示例。Mode：选择不同的通信协议，输入值为1指定Port 0为USS协议并使能该协议，输入值为0指定Port 0为PPI，并且禁止USS协议。

46、BAUD（波特率）：将波特率设为1200 bit/s、2400 bit/s、4800 bit/s、9600 bit/s、19200 bit/s、38400 bit/s、57600 bit/s或115200bit/s。知识点剖析知识点剖析2021/8/25591USS_INIT 指令指令ACTIVE（激活）：激活驱动器。图5-28所示为Active参数的格式。DONE（完成）：当USS_INIT指令完成时，输出1。Error（错误）：输出字节中包含该指令的执行结果。知识点剖析知识点剖析2021/8/25602USS_CTRL 指令指令nUSS_CTRL指令被用于控制ACTIVE（激活）Micro

47、Master驱动器。nUSS_CTRL指令将选择的命令放到通信缓冲区内；如果已经在USS_INIT指令的激活参数中选择了驱动，则此命令将被发送到该驱动（驱动参数）中。对于每一个驱动只能使用一个USS_CTRL指令。图5-29所示为USS_CTRL指令的应用示例。知识点剖析知识点剖析2021/8/25612USS_CTRL 指令指令nEN位：必须打开，才能启用USS_CTRL指令。该指令应当始终启用。nRUN（运行）：（RUN/STOP）表示驱动是否接通（1）或断开（0）。当RUN位接通时，MicroMaster驱动接收命令，以指定的速度和方向运行。为使驱动运行，必须满足以下条件：DRIVE（驱

48、动器）在USS_INIT中必须被选为ACTIVE（激活）。OFF2和OFF3必须被设为0。FAULT（故障）和INHIBIT（禁止）必须为0。nF_ACK（故障应答）位：用于应答驱动的故障。当它从0变1时，驱动清除该故障（Fault）。nDIR（方向）位：指示驱动应向哪个方向运动。知识点剖析知识点剖析2021/8/25622USS_CTRL 指令指令nDrive（驱动地址）：MicroMaster驱动的地址。有效地址为031。nType（驱动类型）：选择驱动的类型。对于4系列的MicroMaster驱动，类型为1。nSpeed_SP（速度设定值）：驱动的速度，是满速度的百分比。负值使驱动反向旋

49、转。范围是-200.0%200.0%。nResp_R（响应收到）位：应答来自驱动的响应，轮询所有激活的驱动以获得最新的驱动的状态信息。nError：错误字节，包含最近一次向驱动发出的通信请求的执行结果。nStatus：驱动返回的状态字的原始值。知识点剖析知识点剖析2021/8/25632USS_CTRL 指令指令nSpeed：驱动速度，是满速度的百分比，范围是-200.0%200.0%。nRun_EN（RUN使能）：指示驱动是运行（1）还是停止（0）。nD_Dir：指示驱动转动的方向，正转（1）反转（0）。nInhibit：指示驱动上禁止位的状态（0未禁止，1禁止）。要清除禁止位，Fault（

50、故障）位必须为零，而且RUN、OFF2和OFF3输入必须断开。nFault：指示故障位的状态（0无故障，1有故障）。驱动显示故障代码。要清除Fault，必须排除故障并接通F_ACK位。知识点剖析知识点剖析2021/8/25643USS_RPM指令指令n用于USS协议的读指令有三个：1）USS_RPM_W指令读取一个无符号字类型的参数。2）USS_RPM_D指令读取一个无符号双字类型的参数。3）USS_RPM_R指令读取一个浮点数类型的参数。n同时只能有一个读（同时只能有一个读（USS_RPM_x）或写（）或写（USS_WPM_x）指）指令激活。令激活。知识点剖析知识点剖析2021/8/2565

51、3USS_RPM指令指令EN位：位：要传送一个请求，必须接通并且保持为1 直至Done位置1。XMT_REQ：使用脉冲边沿检测，每当EN输入有一个正的改变时，只发送一个请求。Drive：向其发送USS_RPM_x命令的MicroMaster驱动的地址。Param：参数号码。Index：要读的参数的索引值。Value：返回的参数数值。DB_Ptr：一个16字节缓存区的地址，用于存储执行结果。Done：当USS_RPM_x指令结束时，Done输出接通。Error：输出字节包含该指令的执行结果。只有只有Done位输出接通时位输出接通时Error和和Value输出才有效。输出才有效。知识点剖析知识点剖

52、析2021/8/25664USS_WPM指令指令n用于USS协议的写指令有三个：1）USS_WPM_W指令写一个无符号字类型的参数。2）USS_WPM_D指令写一个无符号双字类型的参数。3）USS_WPM_R指令写一个浮点数类型的参数。知识点剖析知识点剖析2021/8/2567任务实施任务实施一、工具、材料准备一、工具、材料准备 控制柜一台，计算机一台，直线工作台一台和导线若干。二、任务分析二、任务分析 根据任务要求，PLC与变频器的联机控制系统框图如图5-32所示。在PLC上连接开关（起动、停止、正反转、复位）、强制写入相关控制参数值（设定频率、减速时间）通过PLC的USS协议及RS485通

53、信控制变频器的运行（正反转、复位及运行频率）；同时，能够通过状态监控方式显示变频器的运行状态、电动机电流、实际频率、故障原因等。2021/8/2568任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程1通信连接 S7-200的Port 0接带编程接口的网络终端，网络终端连接MM440变频器，编程接口连接计算机，接通终端和偏置（开关位置=ON）。2PLC编程1）按下起动M0.0，电动机运行，按下停止M0.1，电动机停止。2）电动机运行方向由“正反转”开关选择。3）用USS_CTRL指令控制变频器的运行状态及频率，并显示相应运行状态及频率。4）用USS_ RPM_x指令读电动机电流及故障代码，用US

54、S_WPM_x指令写减速时间。5）用SM0.7（指示CPU工作方式开关的位置，0为TERM位置，1为RUN位置）。当开关在RUN位置时，用该位可使自由端口通信方式有效；当切换至TERM位置时，同编程设备的正常通信有效。2021/8/2569任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程3.录入、编译并下载程序 S7-200的Port 0接型号为6ES7972-0BB12-0XA0的带编程接口的网络终端，网络终端连接MM440变频器，接通终端和偏置（开关位置=ON）；Port1连接计算机。录入、编译并下载程序。4设置变频器参数1）恢复变频器工厂默认值。2）设置快速调试参数。除表5-6所示设置以

55、外，其他参数按快速调试参数表设置。参数号出厂值设置值 说 明P070025命令源选择由COM链接的USS设置P100025频率设定选择USS设置2021/8/2570任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程3）设置USS控制参数。按表5-7所示设置USS控制参数。参数号出厂值设置值说 明P000313设用户访问级为专家级P200900 USS以P2000基准频率进行规格化P200050.0050.00基准频率（Hz）P201067 RS485串口波特率为19200 bit/sP201100 从站地址为0P103210禁止反转的MOP设定值选择允许反向P097101从RAM向EEPROM

56、传送数据2021/8/2571任务实施任务实施三、任务实施过程三、任务实施过程4程序调试1）运行PLC程序并在线监控。2）使用强制功能调试。强制起动按钮M0.0先为1后为0，M2.0通，变频器按最小频率5HZ运行；强制VD500=25.0，观察VD510=50.0，则变频器按25HZ频率运行，电动机正转，观察实际频率VD610、VD600的值。强制“正反转”开关M0.2为1，M1.2通，电动机反转，观察实际频率VD610、VD600的值。观察时序M5.0M5.2、电动机电流VD24与VD20、故障代码VW34与VW30。强制减速时间VD40=5.0，强制停止按钮M0.1先为1后为0，M2.0断

57、，变频器停止运行，观察减速时间；强制减速时间VD40=20.0，重新起动后再停止，观察减速时间。5调试结束2021/8/2572思考与练习思考与练习 设计一套用PLC与变频器构成的恒压供水闭环控制系统。提供材料：PLC采用CPU 224 XP；变频器采用0.75kW的MM440；压力变送器的量程为05kPa，输出信号为DC010V；高、低液位传感器（用作液位上下限报警）采用光电式液位开关；水泵电动机功率为0.37kW。2021/8/2573任务四 S7-200 PLC的自由口通信n知识点：n了解S7-200自由口通信的配置。n理解接收指令的启动和结束条件。n掌握发送和接收指令的使用。n技能点：

58、n会使用接收和发送指令。n会简单使用自由口通信。2021/8/2574任务提出任务提出 自由口通信的核心指令是发送和接收指令。与网络通信指令类似，用户程序不能直接控制通信芯片而必须通过操作系统。用户程序使用通信数据缓冲区和特殊存储器与操作系统交换相关的信息。当PLC处于STOP模式时，停止自由口通信，通信口强制转换成其他协议模式（如PPI协议），从而保证了编程软件对PLC的编程和控制功能。只有PLC处于RUN模式时，才能使用自由端口模式。通过向控制字SMB30（Port0口）或SMB130（Port1口）的协议位置1，可以将通信端口设置为自由端口模式。本任务主要研究一台S7-200 PLC与上

59、位PC机之间的自由口通信的实现。2021/8/2575知识点剖析知识点剖析一、发送指令和接收指令一、发送指令和接收指令1.发送指令发送指令n发送指令（XMT）激活发送数据缓冲区（TBL）中的数据，如图5-34a所示。n 数据缓冲区的第一个数据指明了要发送的字节数，最大数为255个。PORT指定了用于发送的端口。如果有一个中断服务程序连接到发送结束事件上，在发送完缓冲区的最后一个字符时，则会产生一个中断（对端口0为中断事件9，端口1为中断事件26），通过监视SM4.5或SM4.6信号，也可以判断发送是否完成。当端口0或端口1发送空闲时，SM4.5或SM4.6置1。2021/8/2576知识点剖析

60、知识点剖析二、接收指令的启动和结束二、接收指令的启动和结束 采用自由口通信过程中，当接收指令执行时，如果在接收口上有来自其他器件的信号，接收信息功能就有可能从一个字符的中间开始接收字符，从而导致校验错误和接收信息功能的中止。为避免出现此类问题，就需要在接收开始前，对信息的起始和结束条件进行定义或选择。特殊标志位SMB86SMB94、SMB186SMB194分别为端口0和端口1的接收信息状态字及控制字。2021/8/2577知识点剖析知识点剖析三、自由口通信配置的一般过程三、自由口通信配置的一般过程（1）网络的连接 使用双绞线及网络连接器将网络内设备的RS-485接口连接起来，连接一般为总线方式

61、。（2）站地址及存储区的安排 为网络内所有的通信设备指定惟一的站地址。和和PPI通信方式不同，自由口通信中的站地址不通信方式不同，自由口通信中的站地址不能通过软件设定，而只能在通信协议中约定。能通过软件设定，而只能在通信协议中约定。约定后的地址在以后的通信过程中一般不再改变。发送信息是为了明确该信息是发给哪个站的，通常需要约定发送的地址格式。接收方收到信息后先判断信息是否是发给自己的，如果是则继续接收，否则放弃。为了清晰地管理网络上传送的信息，网络中各站要安排好各类数据的收发存储单元。2021/8/2578知识点剖析知识点剖析三、自由口通信配置的一般过程三、自由口通信配置的一般过程（3）约定通

62、信的操作流程 约定通信的操作流程是通信协议的重要内容。一般包括通信地址的认定，握手信号的安排，握手过程的设计，信息的传送方式，信息的起始及终止判定，信息的出错校验等内容。可以先绘出流程图，以明确并完善操作流程。（4）通信程序的编制 通信程序一般总是先进行初始化。在初始化程序中设置通信模式及参数，并准备存储单元及初始数据。初始化以后的编程主要是通过程序实现通信流程图的过程。S7-200系列PLC通信中断功能在通信程序的编制中很有用处，SMB2及SMB3在单字节通信中也常使用。通信程序常采用结构化程序，这对于简化程序段功能、方便程序的分析是非常有利的。2021/8/2579任务实施任务实施一、工具

63、、材料准备一、工具、材料准备 控制柜一台、计算机一台和导线若干。二、任务分析二、任务分析 S7-200 PLC通过自由口通信协议与计算机进行数据的接收与发送。计算机通过COM口发送指令到PORT0（通过SMB30设置）或PORT1（通过SMB130设置），PLC通过RCV指令接收数据，然后对指令进行译码，译码后通过XMT发送指令，将接收到数据回传给计算机。三、操作步骤三、操作步骤 1上位机编程 可以通过VB、VC等方法编程来实现PC与PLC之间的通信，也可使用串口调试助手来进行PC与PLC之间的通信。使用串口调试助手时通讯参数要一致。2021/8/2580任务实施任务实施三、操作步骤三、操作步

64、骤 1上位机编程 2PLC编程 本例中，计算机通过串口调试助手向PLC发送一个字符串，直到有回车字符发送时，PLC接收完成，当接收完成后，信息会发送回计算机。PLC收/发数据都是从PORT0口进行的，编制收/发数据的通信协议是波特率为9600bit/s、无奇偶校验、每字符8位。3系统调试2021/8/2581思考与练习思考与练习1自由口通信的特点。2利用S7-200自由口通信模式向计算机发送信息，当I0.0为1时，向计算机发送如下信息：SIMATIC S7-200。设计出梯形图，调试程序，直至实现功能。2021/8/2582项目小结项目小结1PLC网络的拓扑结构2S7-200 PLC的通信接口类型、网络部件以及常用的通信方式3S7-200 PLC通信指令的使用（NetR/NetW、XMT/RCV、USS_INIT/USS_CTRL/USS_RPM/USS_WPM）。