第7章S7-200PLC網絡通訊及應用7.2S7-200網絡通訊實現7.2.1S7-200網絡通訊實現1．通訊接口S7-200支持多種類型的通訊網絡，能通過多主站PPI電纜、CP通訊卡或以太網通訊卡訪問這些通訊網絡。用戶可在STEP7-Micro/WIN編程軟件中為STEP7-Micro/WIN選擇通訊接口，步驟如下所示：1）在STEP7-Micro/WIN的操作欄中單擊“通訊”圖標，然后在通訊設置窗口中雙擊“PC/PPIcable(PPI)”圖標或單擊“設置PG/PC接口”按鈕，如下圖所示。2）在彈出的設置PG/PC接口對話框中，可以看到STEP7-Micro/WIN提供了多種通訊接口供用戶選擇，如PC/PPI電纜、TCP/IP等。其中，PC/PPI電纜可以通過COM或USB端口與S7-200通訊。在“Properties”對話框中點擊“LocalConnection”標簽，用戶可以選擇COM端口或USB端口。3）在彈出的設置PG/PC接口對話框中，用戶還可以使用安裝/刪除接口對話框安裝或刪除計算機上的通訊接口。4）如果用戶需要添加一個接口，可以在“Installed”欄中選擇需要刪除的通訊硬件，點擊“Install-->”按鈕安裝。當關閉安裝/刪除接口對話框后，新安裝的接口會在設置PG/PC接口對話框中的“InterfaceParameterAssignmentUsed”框中顯示。5）如果用戶需要刪除一個接口，可以在“Selection”欄中選擇合適的通訊硬件，點擊“<--Uninstall”按鈕刪除。當關閉安裝/刪除接口對話框后，設置PG/PC接口對話框中會在“InterfaceParameterAssignmentUsed”框中刪除該接口。2．主站和從站（1）主站網絡上的主站器件可以向網絡上的其它器件發出要求，也可以對網絡上的其它主站的要求作出響應。例如，S7-200與PC機的通訊網絡中，PC機中的STEP7-Micro/WIN是主站。典型的主站器件除了STEP7-Micro/WIN外，還有S7-300PLC、S7-400PLC和HMI產品（TD200、TP或OP等）。（2）從站網絡上的從站器件只能對其它主站的要求作出響應，自己不能發出要求。一般S7-200都被配置為從站，用于負責響應來自某網絡主站器件（如STEP7-Micro/WIN或人機操作員面板HMI）的請求。在PROFIBUS網絡中，S7-200也可以充當主站，但只能向其它S7-200發出請求以獲得信息。（3）主站與從站連接方式主站和從站之間主要有單主站和多主站兩種連接方式。單主站是指只有一個主站，一個或多個從站的網絡結構。多主站是指有兩個或兩個以上的主站，一個或多個從站的網絡結構。3．波特率和站地址（1）波特率所謂波特率是指數據通過網絡傳輸的速度，常用單位為Kbaud或Mbaud。波特率是用于度量給定時間傳輸數據多少的重要性能指標，如的波特率表示傳輸速率為每秒9600比特，即9600bit/s。在同一個網絡中通訊的器件必須被配置成相同的波特率，而且，網絡的最高波特率取決于連接在該網絡上的波特率最低的設備。S7-200不同的網絡器件支持的波特率范圍不同，如標準網絡可支持的波特率范圍為～，而使用自由口模塊的網絡只能支持～的波特率范圍。（2）站地址在網絡中每個設備都要被指定唯一的站地址，這個唯一的站地址可以確保數據發送到正確的設備或來自正確的設備。S7-200PLC支持的網絡地址范圍為0～126，如果某個S7-200PLC帶多個端口，那么每個端口都會有一個唯一的網絡地址。在網絡中，STEP7-Micro/WIN系統默認的缺省站地址為0，HMI系統默認的缺省站地址為1，S7-200CPU系統默認的缺省站地址為2。用戶在使用到這些設備時，可以不必修改它們的站地址。（3）配置波特率和站地址在使用S7-200設備之前，必須正確配置設備的波特率和站地址，此處以如何設置STEP7-Micro/WIN和S7-200CPU為例說明。①配置STEP7-Micro/WIN通訊參數在使用STEP7-Micro/WIN前，必須為其配置波特率和站地址。STEP7-Micro/WIN的波特率必須與網絡上其它設備的波特率一致，而且其站地址必須唯一。通常情況下，用戶不需要改變STEP7-Micro/WIN的缺省站地址0。如果網絡上還有其它的編程工具包，可改動STEP7-Micro/WIN的站地址。配置STEP7-Micro/WIN通訊參數的界面如圖7-2所示。首先在操作欄中單擊“通訊”圖標，打開“設置PG/PC接口”對話框。然后在彈出的設置PG/PC接口對話框中單擊“Properties”按鈕，如下圖（a）所示；在PC/PPI屬性對話框中為STEP7-Micro/WIN選擇站地址和波特率，如下圖7-2所示。

②配置S7-200CPU通訊參數在使用S7-200CPU前，必須為其配置波特率和站地址。S7-200CPU的波特率和站地址存儲在系統塊中，S7-200CPU配置參數后，必須將系統塊下載到S7-200CPU中。每個S7-200CPU通訊口的波特率缺省值為9600，站地址缺省值為2。STEP7-Micro/WIN編程工具使配置網絡變得簡便易行，用戶可以在STEP7-Micro/WIN編程工具中為S7-200CPU設置波特率和站地址。在操作欄中單擊“系統塊”圖標，或者選擇菜單“查看→組件→系統塊”命令，然后為S7-200CPU選擇站地址和波特率，如下圖所示。

7.2S7-200網絡通訊實現7.2.2S7-200網絡通訊協議S7-200支持的通訊協議很多，如點對點接口協議PPI、多點接口協議MPI、PROFIBUS-DP協議、自由口通訊協議、AS-I協議、USS協議、MODBUS協議以及以太網協議等。其中PPI、MPI、PROFIBUS是S7-200CPU所支持的通訊協議，其它通訊協議需要有專門的CP模塊或EM模塊支持。如果帶有擴展模塊CP243-1和CP243-1IT的S7-200CPU也能運行在以太網上。1．PPI協議PPI是一個主-從協議，主站向從站發出請求，從站作出應答，如下圖所示。從站不主動發出信息，而是等候主站向其發出請求或查詢，并對請求或查詢作出響應。主站利用一個PPI協議管理的共享連接來與從站通訊，PPI不限制能夠與任何一臺從站通訊的主站數目，但是一個網絡中主站的個數不能超過32。用戶可在STEP7-Micro/WIN編輯軟件中配置PPI參數，步驟如下：1）在PC/PPI電纜屬性對話框中，為STEP7-Micro/WIN配置站地址，系統默認缺省值為0。網絡上的第一臺PLC的默認站地址是2，網絡上的其它設備（PC、PLC等）都有一個唯一的站地址，相同的站地址不允許指定給多臺設備。2）在“Timeout”方框中選擇一個數值。該數值代表用戶希望通訊驅動程序嘗試建立連接花費的時間，默認值缺省值為1s。3）如果用戶希望將STEP7-Micro/WIN用在配備多臺主站的網絡上，需要選中“MultipleMasterNetwork”的方框。在與S7-200CPU通訊時，STEP7-Micro/WIN默認值是多臺主站PPI協議，該協議允許STEP7-Micro/WIN與其它主站（文本顯示和操作面板）同時在網絡中存在。在使用單臺主站協議時，STEP7-Micro/WIN假設PPI協議是網絡上的唯一主站，不與其它主站共享網絡。用調制解調器或噪音很高的網絡傳輸時，應當使用單臺主站協議。可取消“MultipleMasterNetwork”復選框內的選中符號，從而改成單臺主站模式。4）設置STEP7-Micro/WIN的波特率。PPI電纜支持9.6kbaud、19.2kbaud和187.5kbaud。5）點擊“LocalConnection”標簽，選擇COM端口連接方式。6）點擊“確定”，退出設置PG/PC接口對話框。如果選擇“PPI高級協議”，則允許網絡設備在設備之間建立邏輯連接。但使用“PPI高級協議”，每臺設備可提供的連接數目有限，下表列出了由S7-200提供的連接數目。如果要在用戶程序中啟用PPI主站模式，S7-200CPU能在運行模式下作主站。啟用PPI主站模式后，可以使用“網絡讀取”（NETR）或“網絡寫入”（NETW）從其它S7-200CPU讀取數據或向S7-200CPU寫入數據。當S7-200作PPI主站時，它仍然可以作為從站應答其它主站的請求。

2．MPI協議MPI協議支持主-主通訊和主-從通訊。與S7-200CPU通訊時，STEP7-Micro/WIN建立主-從連接，如下圖所示。MPI協議不能與作為主站的S7-200CPU通訊。網絡設備通過任何兩臺設備之間的連接進行通訊，設備之間通訊連接個數受S7-200CPU所支持的連接數目的限制，可參閱表7-1中的S7-200支持的連接數目。關于MPI通訊參數的設置，用戶可參閱PPI的參數的設置步驟。對于MPI協議，S7-300和S7-400PLC使用XGET和XPUT指令（有關這些指令的信息，請參閱S7-300或S7-400編程手冊）來讀寫S7-200的數據。3.PROFIBUS協議PROFIBUS協議用于實現與分布式I/O（遠程I/O）設備進行高速通訊。各類制造商提供多種PROFIBUS設備，如簡單的輸入/輸出模塊、電機控制器等。通常，在S7-200中，PROFIBUS網絡有一臺主站和幾臺I/O從站，如下圖所示。主站器件通過配置，可獲得連接的I/O從站的類型以及連接的地址，而且主站通過初始化網絡使網絡上的從站器件與配置相匹配。主站不斷將輸出數據寫入從站，并從從站設備讀取輸入數據。

當一臺DP（DecentralizedPeriphery）主站成功配置了一臺DP從站后，該主站就擁有了這個從站器件。如果網絡上還有第二臺主站，那么它對第一臺主站擁有的從站的訪問將會受到限制。4．用戶自定義協議S7-200PLC還具有允許用戶在自由口模式下使用自定義的通訊協議的功能。用戶自定義協議又稱自由口通信模式，用戶自定義協議是指用戶通過應用程序來控制S7-200CPU的通訊口，并且自己定義通訊協議（如ASCII協議和二進制協議）。用戶自定義協議只能在S7-200處于RUN模式時才能被激活，如果將S7-200設置為STOP模式，所有的自由口通訊都將中斷，而且通訊口會按照S7-200系統塊中的配置轉換到PPI協議。PPI通訊協議是S7-200PLC專用的一種通訊協議，一般不對外開放。但是用戶自定義協議則是對用戶完全開放的，在自由口模式下通訊協議是由用戶自定義的。應用用戶自定義協議，S7-200PLC可以與任何通訊協議已知且具有串口的智能設備和控制器進行通訊，當然也可以用于兩個CPU之間簡單的數據交換。要使用自定義協議，用戶需要使用特殊存儲器字節SMB30（端口0）和SMB130（端口1）。在自定義協議通訊模式下PC機與PLC之間是主從關系，PC機始終處于主導地位，PC機通過串行口發送指令到PLC的通信端口，PLC通過RCV指令接收信息，對指令譯碼后再調用相應的子程序，實現PC機發出的指令要求，然后再通過XMT指令返回指令執行的狀態信息。7.2S7-200網絡通訊實現7.2.3網絡通訊配置實例本節主要以使用PPI通訊協議的S7-200網絡為例進行說明。PPI通訊協議是西門子公司專為S7-200PLC開發的一個通訊協議，既支持單主站網絡，也支持多主站網絡。1．單主站PPI網絡對于簡單的單臺主站網絡，STEP7-Micro/WIN和S7-200CPU通過PC/PPI電纜或安裝在STEP7-Micro/WIN中的通訊處理器（CP卡）連接。其中，STEP7-Micro/WIN是網絡中的主站。另外，人機接口（HMI）設備（例如TD、TP或OP）也可以作為網絡主站，如下圖所示，S7-200CPU是從站，對來自主站的請求作出應答。對于單臺主站PPI網絡，需要將STEP7-Micro/WIN配置為使用PPI協議，而且，盡量不要選擇多主站網絡選框和PPI高級選框。一臺從站通訊的主站數目，但是一個網絡中主站的個數不能超過32。2．多主站PPI網絡多主站PPI網絡又可細分為單從站和多從站網絡兩種。下圖為單從站多主站網絡示意圖。S7-200CPU是從站，STEP7-Micro/WIN和HMI設備都是網絡的主站，它們共享網絡資源，但是它們必須有不同的網絡地址。如果使用PPI多主站電纜，那么該電纜將作為主站，并使用STEP7-Micro/WIN提供給它的網絡地址。下圖為多從站多主站網絡示意圖。STEP7-Micro/WIN和HMI設備是主站，可以對任意S7-200CPU從站讀寫數據，STEP7-Micro/WIN和HMI共享網絡資源。網絡中的主站和從站設備都有不同的網絡地址。如果使用PPI多主站電纜，那么該電纜將作為主站，并且使用STEP7-Micro/WIN提供給它的網絡地址。對于單/多從站與多主站組成的網絡，需要配置STEP7-Micro/WIN使用PPI協議，而且，要盡量選中多主站網絡選框和PPI高級選框。如果使用的電纜是PPI多主站電纜，電纜無須配置即會自動調整為適當的設置，因此多主站網絡選框和PPI高級選框可以忽略。

3．復雜PPI網絡下圖所示為帶點對點通訊的多主站復雜PPI網絡。（a）圖中STEP7-Micro/WIN和HMI通過網絡讀寫S7-200CPU，同時S7-200CPU之間使用網絡讀寫指令相互讀寫數據，即點對點通訊。（b）圖中每個HMI監控一個S7-200CPU，S7-200CPU之間使用網絡讀寫指令相互讀寫數據。圖7-107.3S7-200通訊指令和應用

7.3.1網絡讀/網絡寫指令1．網絡讀寫指令工作條件在S7-200網絡通訊中，使用網絡讀/網絡寫指令來讀寫其它S7-200CPU的數據，就必須在用戶程序中允許PPI主站模式，此外還需使S7-200CPU作為RUN模式下的主站設備。S7-200網絡通訊的協議類型，是由S7-200的特殊繼電器SMB30和SMB130的低2位決定的，見表7-2。在S7-200的特殊繼電器SM中，SMB30控制自由端口0的通訊方式，SMB130控制自由端口1的通訊方式，用戶可以對SMB30和SMB130進行讀寫操作。從表7-2可知，只要將SMB30/SMB130的低2位設置為2#10，就能允許該PLC的CPU為PPI主站模式，可以執行網絡讀/網絡寫指令。2．網絡讀寫指令格式網絡讀/網絡寫指令（NETR/NETW）的指令格式如下圖所示。其中，TBL是數據緩沖區首地址，操作數可以為VB、MB、*VD或*AC等，數據類型為字節；PORT是操作端口，0用于CPU221/222/224的PLC，0或1用于CPU226/226XM的PLC，數據類型為字節。

網絡讀（NETR）指令，在梯形圖中以指令盒形式表示，當允許輸入EN有效時，初始化通訊操作，通過指令指定的端口PORT，從遠程設備上接收數據，并將接收到的數據存儲在指定的數據表TBL中。在語句表STL中，NETR指令的指令格式為NETRTBL，PORT。

網絡寫（NETW）指令，在梯形圖中以功能框形式表示，當允許輸入EN有效時，初始化通訊操作，通過指令指定的端口PORT，將數據表TBL中的數據發送到遠程設備。在語句表STL中，NETW指令的指令格式為NETWTBL，PORT。NETR指令可從遠程站最多讀取16個字節信息，NETW指令可向遠程站最多寫入16個字節信息。在程序中，用戶可以使用任意數目的NETR/NETW指令，但在同一時間最多只能有8條NETR/NETW指令被激活。例如，在用戶選定的S7-200CPU中，可以有4條NETR指令和4條NETW指令，或2條NETR指令和6條NETW指令在同一時間被激活。3．網絡讀寫指令的TBL參數在執行網絡讀寫指令時，PPI主站與從站間傳送數據的數據表TBL參數見表7-3，其中“字節0”的各標志位及錯誤碼（4位）的含義見表7-4。例：在PPI主站模式下，主站地址為6，從站PLC地址為7。要求實現從站IW0輸入單元狀態控制主站QW0輸出單元；主站IW0輸入單元狀態控制從站QW0輸出單元。主站PLC梯形圖程序如圖所示。4．網絡讀寫指令應用實例某瓶裝飲料生產線，其生產線主要包括瓶提升機、理瓶機、空氣輸送機、蓋提升機、貼標機及裝箱機等工序。其中，裝箱機工序是將成品的瓶裝水飲料送給某臺裝箱機上進行打包。下圖是某瓶裝飲料裝箱機生產線的示意圖，主要有3臺裝箱機和1臺分流機組成。裝箱機把24瓶飲料包裝在一個紙箱中，分流機控制著瓶裝飲料流向各個裝箱機。3臺裝箱機分別由3臺CPU222控制，分流機由CPU224控制，在CPU224上還安裝了TD200操縱器接口。

分流機CPU224（站5）主要負責將瓶裝飲料、黏結劑和紙箱分配給不同的裝箱機，用NETR指令連續地讀取各個裝箱機的控制字節和包裝數量，每當某個裝箱機包裝完24箱（每箱24瓶飲料）時，分流機用NETW指令發送一條信息，復位該裝箱機的計數器。在每臺裝箱機的CPU222（站2、站3、站4）中，VB100存放控制字節，如下表所示。VW101（VB101和VB102）存放包裝完的紙箱數（計數器的當前值）。

在分流機的CPU224（站5）中，為了能在PPI主站模式下接收和發送數據，設置了接收緩沖區和發送緩沖區。對站2其接收緩沖區首地址為VB200，發送緩存區首地址為VB300；站3的接收緩沖區首地址為VB210，發送緩存區首地址為VB310；站4的接收緩沖區首地址為VB220，發送緩存區首地址為VB320。本實例中，分流機的程序應包括控制程序、與TD200的通信程序以及與其它站的通信程序，而各個裝箱機只有控制程序。此處僅以分流機（站5）與裝箱機（站2）間的通信程序為例說明，其它程序可以根據控制要求編寫。如下圖所示，是分流機和裝箱機網絡通訊的TBL數據表格式。對于另外兩個裝箱機，分流機的網絡通訊的TBL數據表格式，只是首地址與裝箱機不同，偏移地址與裝箱機完全相同。

分流機網絡讀寫裝箱機（站2）的梯形圖和語句表程序清單如下圖所示。分流機（站5）與裝箱機（站2）間的通信程序的工作過程如下：1）網絡1完成通信初始化設置。在第一個掃描周期，使能PPI主站模式，并且對所有接收緩沖區和發送緩沖區進行清零。2）網絡2實現對遠程站2的網絡寫操作。裝箱機完成包裝24箱任務時，復位包裝箱數存儲器。3）網絡3實現對遠程站2的網絡讀操作。如果不是第一個掃描周期并且沒有錯誤發生時，讀取裝箱機的狀況和完成箱數。

7.3S7-200通訊指令和應用7.3.2發送/接收指令1.發送/接收指令格式發送/接收指令（XMT/RCV）的指令格式如下圖所示。發送/接收指令只有在S7-200被定義為自由口通信模式時，才能發送/接收數據。其中，TBL是數據緩沖區首地址，操作數可以為VB、MB、SMB、*VD、*LD或*AC等，數據類型為字節；PORT是操作端口，0用于CPU221/222/224，0或1用于CPU226/226XM，數據類型為字節。

發送（XMT）指令，在梯形圖中以功能框形式表示，當允許輸入EN有效時，初始化通訊操作，通過通信端口PORT將數據表首地址TBL中的數據發送到遠程設備。在語句表STL中，XMT指令的指令格式為XMTTBL，PORT。接收（RCV）指令，在梯形圖中以指令盒形式表示，當允許輸入EN有效時，初始化通訊操作，通過通信端口PORT接收遠程設備的數據，并將其存放在首地址為TBL的數據接收緩沖區。在語句表STL中，RCV指令的指令格式為RCVTBL，PORT。XMT指令可以傳送一個或多個字節的緩沖區，最多可達255個字節。XMT指令發送數據的緩沖區格式，如下圖所示。如果有一個中斷服務程序連接到發送結束事件上，在發送完緩沖區的最后一個字符時，端口0會產生中斷事件9，端口1會產生中斷事件26。通過監視或信號，也可以判斷發送是否完成。當端口0和端口1發送空閑時，或置1。RCV指令可以接收一個或多個字符的緩沖區，最多可達255個字節。RCV指令接收數據的緩沖區格式，如下圖所示。如果有一個中斷服務程序連接到接收信息完成事件上，在接收完緩沖區的最后一個字符時，S7-200的端口0會產生中斷事件23，端口1會產生中斷事件24。也可以不使用中斷，通過監視SMB86或SMB186（端口0或端口1）來接收信息。當接收指令未被激活或已經被中止時，SMB86或SMB186為1；當接收正在進行時，SMB86或SMB186為0。需要注意，在使用RCV指令時，用戶必須指定一個起始條件和一個結束條件。設置起始和結束條件，是為了在自由口通訊模式下實現接收同步，保證信息接收的安全可靠。RCV指令允許用戶選擇接收信息的起始和結束條件，見表7-5。使用SMB86～SMB94對端口0進行設置，SMB186～SMB194對端口1進行設置。如果出現超限或有校驗錯誤時，接收信息功能會自動終止。表7-5（續）2.自由口通訊模式S7-200PLC支持自由口通訊模式，在這種通訊模式下，用戶程序通過使用接收中斷、發送中斷、發送指令和接收指令來控制通訊口的操作。當處于自由口通訊模式時，通訊協議完全由用戶程序控制。只有當S7-200處于RUN模式時（此時特殊繼電器為“1”），才能進行自由口通訊。