西门子PLC工业通信完全精通教程

西门子PLC工业通信完全精通教程 详解西门全部通信前营随着计算机技术的发展,以可编程序控制器、变频器调速和计算机通信等技术为主体的新型电气控制系统已经逐渐取代传统的继电器电气控制系统,并广泛应用于各行业。由于西门子PLC具有的卓越的性能,因此在工控市场占有非常大的份额,应用十分广泛。PLC通信和张力控制是PLC控制中的公认的难点,对于那些西门子的PLC刚入门的读者来说就更是如此,因此,为了使读者能更好地掌握西门子的网络通信技术,我们在总结长期的教学经验和工程实践的基础上,联合相关企业人员,编写了《西门子PLC工业通信网络应用案例精讲》一书,此书出版后,深受读者欢迎,很多读者发来邮件交流学习体会,并提出了一些意见。我们认真吸取了读者的意见,并结合这两年PLC网络通信技术的发展,又重新编写了本书,并增加了第三方网关模块通信、OPC通信、工业物联网通信等内容,使本书内容更加全面、更加实用、更加新颖。本书在编写过程中,将一些生动的操作实例融入到实际中,以提高读者的学习兴趣,本书具有以下特点①用实例引导读者学习。该书的内容全部用精选的例子讲解。例如,用例子说明现场总线通信的实现的全过程。②所有的例子都包含软硬件的配置方案图、接线图和程序,而且为确保程序刀mT>O的正确性,程序已经在PLC上运行通过。③本书配学习光盘,对于比较复杂的例子,学习资源中有录像和程序源代码。如工业以太网通信的硬件组态较复杂,就配有录像和程序源代码,方便读者学习④本书内容实用,实例容易被读者进行模仿学习,直接应用到工程中去。n本书由向晓汉任主编,苏高峰任副主编,第1章由无锡雪浪环保科技有限公司的王飞飞编写;第2、3、10章由无锡小天鹅股份有限公司的苏高峰编写;第4、7和8章由无锡职业技术学院的向晓汉编写;第5章由无锡雷华科技有限公司的陆彬编写;第6章由桂林电子科技大学的向定汉编写;第9章无锡雷华科技有限公司的欧阳慧编写;第∏1章由无锡雪浪环保科技有限公司的刘摇摇编写,本书由陆金荣高级工程师主审。由于编者水平有限,不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。编者相关图书推荐书名定价/元书号西门子S7-200PLC完全精通教程(附光盘)49978-7-122-13836-1三菱FX系列PLC完全精通教程(附光盘)48978-7-122-13007-5就业金钥匙—PLC技术一点通(图解版)26978-7-122-13560-5就业金钥匙—变频器技术一点通(图解版)29978-7-122-15257-2电工电子技术全图解丛书—电工识图速成全图解39978-7-122-10812-8电工电子技术全图解丛书—一家电维修技能速成全图解469787-122-108074电工电子技术全图解丛书—变频技术速成全图解46978-7-122-10808-1电工电子技术全图解丛书——电工技能速成全图解978-7-122-10827-2电工电子技术全图解丛书——电子电路识图速成全图解978-7-122-10818-0电工电子技术全图解丛书——家装电工技能速成全图解978-7-122-10811-1电工电子技术全图解丛书——示波器使用技能速成全图解38978-7-122-10806-7电工电子技术全图解从书—电子技术速成全图解978-7-122-10817-3电工电子技术全图解丛书—PLC技术速成全图解38978-7-122-12416-2西门子PLCS7-2003004001200应用案例精讲(附光盘)978-7-122-10896-8怜解易学PLC技术及应用(双色版)46978-7-122-12185-8图解易学变频技术(双色版)48978-7122134158学频器实用手册978-7-122-10333-8西门子S7300400PLC快速入门手册58978-7-122-138545以上图书由化学工业出版社电气分社出版。如要以上图书的内容简介和详细目录,或者更多的专业图书信息,请登录www.cip.com.cn。如要出版新著,请与编辑联系。地址:北京市东城区青年湖南街13号(100011)购书咨询:010-6451888(传真:010-64519686)编辑电话:010-64519274投稿邮箱:galea2004@163.com北航c1636611目录第o章概述………11.1通信基础知识…1.1.1通信的基本概念1.1.2RS485标准串行接口21.1.3PLC网络的术语解释1.1.4OSI参考模型………………………………41.2现场总线…………………………………512.1现场总线的概念……1.22主流现场总线的简介…123现场总线的特点………………………………71.2.4现场总线的现状…812.5现场总线的发展……………………91.3 SIMATIC NET工业通信网络…13.1工业通信网络结构1.3.2西门子通信网络技术说明10Oz-m第②章西门子PLC的自由囗通信2.1自由口通信概述……………………………………1222S7-200系列PLC之间的自由口通信…………………………………1423S7200PLC与个人计算机的自由口通信…192.3.1s7-200PLC与超级终端的自由口通信……,,,,,,19232S7-200PLC与个人计算机(自编程序)的自由口通信…………2124S7200PLC与三菱FX系列PLC的自由口通信……2425S7-1200系列PLC与S7200系列PLC的自由口通信…282.6S7-1200系列PLC之间的自由口通信…………………………3427S7-1200系列PLC与PC的自由口通信39第③章西门子PLC与变频器的USS通信4331USS协议的基本知识…433.1.1USs协议简介433.1.2通信报文结构………………………443.1.3有效数据字符443.14USS的任务和应答…463.2s7-200与MM440变频器的USS通信调速……473.3S7-1200PLC与MM440的USS通信…………51第②章西门子PLC的 Modbus通信…………584.1 Modbus通信概述……5841.1 Modbus协议简介………"……5841.2 Modbus传输模式…5941.3 Modbus消息帧……………………………594.2S7-200PLC间 Modbus通信614.2.1使用 Modbus协议库………………………………………61422 Modbus的地址……………………6142.3S7-200PLC间 Modbus通信应用举例……………6243S7-200PLC与S7-1200PLC间的 Modbus通信……44S7-1200与S7-1200的 Modbus通信………71第⑤章西门子PLC的PP通信………………7651认识PPI协议………………7651.1初识PPI协议……………………………………………76512PPI主站的定义…………………………7652两台S7200系列PLC之间的PPI通信…7752.1方法1——用指令向导…………775.2.,2方法2—用网络读/写指令……………8253.多台S7-200系列PLC之间的PI通信………………………………………85第⑥章西门子PLC的MP通信……9161MPI通信概述………………………………9162无组态连接通信方式…62.1无组态连接MPI通信简介……………9162,2无组态单边通信方式应用举例……………91623无组态双边通信方式应用举例…………………………9863全局数据包通信方式……………………………………………10663.1全局数据包通信简介…………………………………106632全局数据包通信应用举例…………………………………………10664组态连接通信方式………………………………11564.1组态连接通信方式简介…………………115642组态连接通信应用举例…1166.5S7PLC与HMI的MPI通信………………………………………………12l66 Win CC flexible和 PLCSIM的通信仿真…………………………1266.6.1S7- PLCSIM简介…………………………………………12666.2实例…………………………127第⑦章西门子PLC的 PROFIBUS通信……,,,,,,,,,,,1317.1 PRIFOIBUS现场总线概述……13171.1厂自动化网络结构…………………………………………13171.2 PROFIBUS的组成部分…………………………………1317.13 PROFIBUS的通信模型………………………4327.14 PROFIBUS的通信组成…………1337.15 PROFIBUS的通信方式13471.6 PROFIBUS-FMS/DP的物理层………………………1347.17 PROFIBUS-FMS/DP的数据链路层………………1357.18 PROFIBUS-DP的应用………………………13572S7-300系列PLC与第三方设备的 PROFIBUS-DP通信………………………1367.3 PROFIBUS-DP连接智能从站的应用……14774一主多从 PROFIBUS-DPDX通信………1587.5 PROFIBUS-DP接口连接远程ET200M16976CP3425的 PROFIBUS通信应用…………………………………175761CP342-5的 PROFIBU通信概述…………………17576,2CP342-5的 PROFIBUS通信应用举例………………………………1757.7S7-300与MM440变频器的场总线通信调速………………………………18178S7-300通过 PROFIBUS现场总线修改MM440变频器的参数…………18679 PROFIBUS与 Sinamics s120的连接………………………19179.1 Sinamics s120ACAC单轴驱动器概述……………191792S7-300与 Sinamics s120连接应用举例7.10 PROFIBUS-S7通信…………………………………………………2017.10.1 PROFIBUS-S7通信简介…………2017102 PROFIBUS-S7通信应用举例………202第e章工业以太网通信………………2088.1以太网通信概述…………………208811以太网通信简介…….2088.1.2工业以太网通信简介……20982S7-200PLC的以太网通信………………………………………2108.21S7-200PLC间的以太网通信…………………211822S7-200系列PLC与S7-300系列PLC间的以太网通信………………2248.2.3S7-200系列PLC与组态王的以太网通信………………………………23183S7-1200PLC的以太网通信……2408.31S7-1200系列PLC间的以太网通信……………………………240832S7200系列PLC与S7-1200系列PLC间的以太网通信……247833S7-1200系列PLC与S7-300系列PLC间的以太网通信………………25484S7-300/400系列PLC的以太网通信……………………26084.1西门子工业以太网通信方式简介……………………260842S7300/400工业以太网通信举例…………………………………26184.3S7300/400工业以太网通信仿真……275第◎章使用第三方网关模块进行以太网终通信………………………2819.1第三方网关模块简介……………………………………………28192 BCNet-S7PPI网关…………………………8193 BCNet-S7MPI网关………28594第三方网关的应用实例,,第⑩0章OPC通信…29110.1OPC基本知识……9110.1.1OPC概念……………29110.1.2OPC的宗旨……………………………………29110.1.3OPC技术基础…………………29110.14OPC基金会………………………29210.15OPC特性………………………………………………………29210.1.6OPC数据通讯………………………………………29210.1.7服务器与客户机的概念………………………………29310.2用西门子 Access组建OPC通信………………………2941021 PC Access软件简介………2941022 Winco与S7-200的通信……………29510.23用 Excel访问 PC Access………………30110.3用西门子 Simatic Net组建OPC通信…………………………………30610.31 SIMATIC NET软件简介………30610.3.2 WinCc与S7-1200的通信……………………………………30704用 KepServerEX组建OPC通信………………………3171041 KEPServerEX简介…………………………31710.42安装 KEPServerEX V5的要求……………………318104.3 WinCC与S7-200的通信………………………318第⑩章工业物联网及其应用………………3251.1物联网简介…3251.1.1物联网的概念……………………………………………32511.1.2物联网的技术特点………………………………32511.3物联网的应用范围………………………………………327112工业物联网的应用案例……328112.1电动机试验机功能描述328112.2控制系统方案……………………………328112.3硬件组态和程序的编写……………………330参考文献…………………………………………341第1章概述11通信基础知识PLC的通信包括PLC之间的通信、PLC与上位计算机之间的通信以及和其他智能设备之间的通信。PLC之间通信的实质就是计算机的通信,使得众多的独立的控制任务构成一个控制工程整体,形成模块控制体系。PLC与计算机连接组成网络,将PLC用于控制工业现场,计算机用于编程、显示和管理等任务,构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统(DCS)。1.1.1通信的基本概念(1)串行通信与并行通信串行通信和并行通信是两种不同的数据传输方式。并行通信就是将一个8位数据(或16位、32位)的每一个二进制位采用单独的导线进行传输,并将传送方和接收方进行并行连接,一个数据的各二进制位可以在同一时间内一次传送。例如,老式打印机的打印口和计算机的通信就是并行通信。并行通信的特点是一个周期里可以一次传输多位数据,其连线的电缆多,因此长距离传送时成本高。串行通信就是通过一对导线将发送方与接收方进行连接,传输数据的每个二进制位,按照规定顺序在同一导线上依次发送与接收。例如,常用的优盘的USB接口就是串行通信。串行通信的特点是通信控制复杂,通信电缆少,因此与并行通信相比,成本低。串行通信是一种趋势,随着串行通信速率的提高,以往使用并行通信的场合,现在完全或部分被串行通信取代,如打印机的通信,现在基本被串行通信取代,再如个人计算机硬盘的数据通信,现在已经被串行通信取代。(2)异步通信与同步通信异步通信与同步通信也称为异步传送与同步传送,这是串行通信的两种基本信息传送方式。从用户的角度上说,两者最主要的区别在于通信方式的“帧”不同。异步通信方式又称起止方式。它在发送字符时,要先发送起始位,然后是字符本身,最后是停止位,字符之后还可以加入奇偶校验位。异步通信方式具有硬件简单、成本低的特点,主要用于传输速率低于19.2 kbit/s以下的数据通信。同步通信方式在传递数据的同时,也传输时钟同步信号,并始终按照给定的时刻采集数据。其传输数据的效率高,硬件复杂,成本高,一般用于传输速率高于20 kbit/s以上的数据通信。(3)单工、双工与半双工单工、双工与半双工是通信中描述数据传送方向的专用术语。①单工( Simplex)指数据只能实现单向传送的通信方式,一般用于数据的输出,不可西门子PLC工业通信完全精通教程以进行数据交换。②全双工( Full Simplex)也称双工,指数据可以进行双向数据传送,同一时刻既能发送数据,也能接收数据。通常需要两对双绞线连接,通信线路成本高。例如,RS-422就是“全双工”通信方式。③半双工( Half Simplex)指数据可以进行双向数据传送,同一时刻,只能发送数据或者接收数据。通常需要一对双绞线连接,与全双工相比,通信线路成本低。例如,RS-485只用一对双绞线时就是“半双工”通信方式1.12Rs-485标准串行接口(1)RS485接口RS485接口是在RS422基础上发展起来的一种EA标准串行接口,采用“平衡差分驱动”方式。RS-485接口满足RS422的全部技术规范,可以用于RS422通信。RS485接口通常采用9针连接器。RS485接口的引脚功能参见表1-1表1-1RS485接口的引脚功能PLC侧引脚信号代号佰号功能SG或GND机壳接地2+24V返回逻辑地RXD+或TXD+RS485的B,数据发送接收+端4+5V返回逻辑地5v+Sv6+24V+24VRXD一或TXDRS485的A,数据发送/接收一端8不适用10位协议选择(输入)(2)西门子的PLC连线西门子PLC的PP通信、MPI通信和 PROFIBUS-DP现场总线通信的物理层都是RS485通信,而且都是采用相同的通信线缆和专用网络接头。西门子提供两种网络接头,即标准网络接头和包括编程端口接头,可方便地将多台设备与网络连接,编程端口允许用户将编程站或HMI设备与网络连接,而不会干扰任何现有网络连接。编程端口接头通过编程端口传送所有来自S7-200CPU的信号(包括电源针脚),这对于连接由S7-200CPU(例如 SIMATIC文本显示)供电的设备尤其有用。标准网络接头的编程端口接头均有两套终端螺钉,用于连接输入和输出网络电缆。这两种接头还配有开关,可选择网络偏流和终端。图1-1显示了电缆接头的普通偏流和终端状况,将拨钮拨向一侧,电阻设置为“on”,而将拨钮拨向另一侧,则电阻设置为“o”,图中只显示了一个,若有多个也是这样设置。图1-1中拨钮在“of”一侧,因此终端电阻未接入电路。【关键点】西门子的专用 PROFIBUS电缆中有两根线,一根为红色,上标有“B”,根为绿色,上面标有“A”,这两根线只要与网络接头上相对应的“A”和“B”接线端子相连即可(如“A”线与“A”接线端相连)。网络接头直接插在PLC的PORT口上即可,不需要其他设备。注意:三菱的FX系列PLC的RS485通信要加RS-485专用通信模块和终端电阻。2