S7-200PLC网络通信技术及应用

  本章重点

  ● 工业通信网络的串行通信

  ● S7-200 PLC的PPI、自由口通信协议

  ● S7-200 PLC的PPI、自由口网络结构

  ● PPI、自由口通信指令及其使用

  ● 工业通信网络设计要点

  随着计算机网络技术的发展以及各企业对工厂自动化程度要求的不断提高，自动控制从传统的集中式向多元化分布式方向发展。为了适应这种形式的发展，世界各国PLC生产厂家纷纷给自己的产品增加了通信及联网的功能，现在即使是微型和小型的PLC也都具有了网络通信接口。特别是在现场总线技术成为工业自动化热点应用技术的今天，更要求PLC必须具备能和标准现场总线联网的功能，开放性和多功能的网络通信要求成为了PLC的必备条件。S7-200 PLC强大、廉价的网络通信功能是其在现在的工业自动化领域得到广泛应用的重要原因。本章首先介绍一些工业通信网络的基础知识，然后主要介绍西门子S7-200 PLC的通信网络及其配置，通过举例介绍其通信指令的使用。

  在本章的讲解中，使用了“S7-200 PLC”和“S7-200 CPU”两种表示术语。这两种表示区别不大，前者泛指S7-200系列的PLC，后者是指S7-200 PLC中的CPU模块。不作特殊说明的情况下，两者可视为一样。

  工业网络结构

  工业网络是指应用于工业领域的计算机网络。具体地说，工业网络是在一个企业范围内将信号检测和数据传输、处理、存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现企业内部的资源共享、信息管理、过程控制、经营决策，并能够访问企业外部资源和提供有限的外部访问，使得企业的生产、管理和经营能够高效率地协调运作，从而实行企业集成管理和控制的一种网络环境。

  工业网络是一种应用技术，它涉及到局域网、广域网、现场总线以及网络互联等技术，是计算机技术、信息技术和控制技术在工业企业管理和控制中的有机统一。工业网络具有确定性、集成性、安全性、限制性、可靠性和实时性的特点。确定性一般是指工业网络的地域范围、服务范围、控制对象和动作方式均是明确的，在一定时期内是稳定的。集成性是指工业网络通过技术集成实现了数据集成，从而得到了功能集成。安全性是指工业网络要严防不良入侵，同时确保系统的稳定和安全。限制性是指工业网络既是企业内部的纽带，也是联系外部客户的桥梁，要在确保安全的前提下实行有限制的对外开放。可靠性是指工业网络的底层处于连续生产的工业现场，要采取各种措施保证系统具有强大的抗干扰能力和抵御突发故障的能力，使系统能对各种各样的故障情况有足够的应对手段。实时性是指工业网络的底层网络必须有足够快餐响应能力，来满足时刻变化的工业现场参数对控制算法和计算结果的要求，从而可靠，形速强完成测控任务。

  图8-1所示为工业网络的层次结构。按网络连接结构，一般可将企业的网络系统划分店三层，它以底层控制网(Infranet，Infrastructure Internet)为基础，中间为企业内部网(6m net，Internal Internet)，通过它延伸到外部世界的互联网(Internet)，形成Internet-Intrane---franet的网络结构。如果按网络的功能结构，一般又将工业网络系统划分为以下三层企业务源规划层ERP(Enterprise Resource Planning)、制造执行层MES(Manufactufi System)以及现场控制层FCS(Fieldbus Control System)。

  图8-1 工业网络系统的层次结构及现场总线的位置

  Internet作为国际互联网是由大量局域网连接形成的广域网，是由全球范围内成千上万个网络连接起来的。它已成为当今世界上最大的分布式计算机网络的集合，成为当代信息社会的高速公路和重要的基础设施。分布地域广泛是Internet 的最大特点，它适合大范围的信息共享和高速传输，能为企业的生产、管理、经营提供供应链中从原料到市场等各方面的信息资源，是企业通向外部世界的通道。

  Intranet是企业内部网，属于局域网的一种。它是Internet技术在企业内部范围内改进应用的结果。它改进了Internet难于管理、安全性差等缺点，使其能适合在企业内部使用的需要。Intranet可以改变企业内部的管理方式，改善企业内部的信息交流与共享状况，成为企业应用程序之间、雇主与雇员之间、雇员与雇员之间、企业与客户之间交换信息的主要手段与媒介。

  Infranet是处于底层的控制网。这种用于自动控制系统的下层网络，把具有通信功能的现场设备按一定的拓扑形式连接起来，形成低成本、高可靠性的分布式控制系统网络。它是Intranet的特殊网段，是Intranet的基础和支撑;它也可以直接和Internet相连，组成高性能的控制网络。现场总线网络以及PLC组成的网络等都属于底层控制网络。

  工业网络各层次的相互配合和支持，为企业实现管控一体化提供了保证。