本章重點

  ● 工業(yè)通信網(wǎng)絡的串行通信

  ● S7-200 PLC的PPI、自由口通信協(xié)議

  ● S7-200 PLC的PPI、自由口網(wǎng)絡結(jié)構

  ● PPI、自由口通信指令及其使用

  ● 工業(yè)通信網(wǎng)絡設計要點

  隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展以及各企業(yè)對工廠自動化程度要求的不斷提高，自動控制從傳統(tǒng)的集中式向多元化分布式方向發(fā)展。為了適應這種形式的發(fā)展，世界各國PLC生產(chǎn)廠家紛紛給自己的產(chǎn)品增加了通信及聯(lián)網(wǎng)的功能，現(xiàn)在即使是微型和小型的PLC也都具有了網(wǎng)絡通信接口。特別是在現(xiàn)場總線技術成為工業(yè)自動化熱點應用技術的今天，更要求PLC必須具備能和標準現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)的功能，開放性和多功能的網(wǎng)絡通信要求成為了PLC的必備條件。S7-200 PLC強大、廉價的網(wǎng)絡通信功能是其在現(xiàn)在的工業(yè)自動化領域得到廣泛應用的重要原因。本章首先介紹一些工業(yè)通信網(wǎng)絡的基礎知識，然后主要介紹西門子S7-200 PLC的通信網(wǎng)絡及其配置，通過舉例介紹其通信指令的使用。

  在本章的講解中，使用了“S7-200 PLC”和“S7-200 CPU”兩種表示術語。這兩種表示區(qū)別不大，前者泛指S7-200系列的PLC，后者是指S7-200 PLC中的CPU模塊。不作特殊說明的情況下，兩者可視為一樣。

  工業(yè)網(wǎng)絡結(jié)構

  工業(yè)網(wǎng)絡是指應用于工業(yè)領域的計算機網(wǎng)絡。具體地說，工業(yè)網(wǎng)絡是在一個企業(yè)范圍內(nèi)將信號檢測和數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲、計算、控制等設備或系統(tǒng)連接在一起，以實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享、信息管理、過程控制、經(jīng)營決策，并能夠訪問企業(yè)外部資源和提供有限的外部訪問，使得企業(yè)的生產(chǎn)、管理和經(jīng)營能夠高效率地協(xié)調(diào)運作，從而實行企業(yè)集成管理和控制的一種網(wǎng)絡環(huán)境。

  工業(yè)網(wǎng)絡是一種應用技術，它涉及到局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、現(xiàn)場總線以及網(wǎng)絡互聯(lián)等技術，是計算機技術、信息技術和控制技術在工業(yè)企業(yè)管理和控制中的有機統(tǒng)一。工業(yè)網(wǎng)絡具有確定性、集成性、安全性、限制性、可靠性和實時性的特點。確定性一般是指工業(yè)網(wǎng)絡的地域范圍、服務范圍、控制對象和動作方式均是明確的，在一定時期內(nèi)是穩(wěn)定的。集成性是指工業(yè)網(wǎng)絡通過技術集成實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集成，從而得到了功能集成。安全性是指工業(yè)網(wǎng)絡要嚴防不良入侵，同時確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。限制性是指工業(yè)網(wǎng)絡既是企業(yè)內(nèi)部的紐帶，也是聯(lián)系外部客戶的橋梁，要在確保安全的前提下實行有限制的對外開放?？煽啃允侵腹I(yè)網(wǎng)絡的底層處于連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)現(xiàn)場，要采取各種措施保證系統(tǒng)具有強大的抗干擾能力和抵御突發(fā)故障的能力，使系統(tǒng)能對各種各樣的故障情況有足夠的應對手段。實時性是指工業(yè)網(wǎng)絡的底層網(wǎng)絡必須有足夠快餐響應能力，來滿足時刻變化的工業(yè)現(xiàn)場參數(shù)對控制算法和計算結(jié)果的要求，從而可靠，形速強完成測控任務。

  圖8-1所示為工業(yè)網(wǎng)絡的層次結(jié)構。按網(wǎng)絡連接結(jié)構，一般可將企業(yè)的網(wǎng)絡系統(tǒng)劃分店三層，它以底層控制網(wǎng)(Infranet，Infrastructure Internet)為基礎，中間為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(6m net，Internal Internet)，通過它延伸到外部世界的互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，形成Internet-Intrane---franet的網(wǎng)絡結(jié)構。如果按網(wǎng)絡的功能結(jié)構，一般又將工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)劃分為以下三層企業(yè)務源規(guī)劃層ERP(Enterprise Resource Planning)、制造執(zhí)行層MES(Manufactufi System)以及現(xiàn)場控制層FCS(Fieldbus Control System)。

  圖8-1 工業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)的層次結(jié)構及現(xiàn)場總線的位置

  Internet作為國際互聯(lián)網(wǎng)是由大量局域網(wǎng)連接形成的廣域網(wǎng)，是由全球范圍內(nèi)成千上萬個網(wǎng)絡連接起來的。它已成為當今世界上最大的分布式計算機網(wǎng)絡的集合，成為當代信息社會的高速公路和重要的基礎設施。分布地域廣泛是Internet 的最大特點，它適合大范圍的信息共享和高速傳輸，能為企業(yè)的生產(chǎn)、管理、經(jīng)營提供供應鏈中從原料到市場等各方面的信息資源，是企業(yè)通向外部世界的通道。

  Intranet是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，屬于局域網(wǎng)的一種。它是Internet技術在企業(yè)內(nèi)部范圍內(nèi)改進應用的結(jié)果。它改進了Internet難于管理、安全性差等缺點，使其能適合在企業(yè)內(nèi)部使用的需要。Intranet可以改變企業(yè)內(nèi)部的管理方式，改善企業(yè)內(nèi)部的信息交流與共享狀況，成為企業(yè)應用程序之間、雇主與雇員之間、雇員與雇員之間、企業(yè)與客戶之間交換信息的主要手段與媒介。

  Infranet是處于底層的控制網(wǎng)。這種用于自動控制系統(tǒng)的下層網(wǎng)絡，把具有通信功能的現(xiàn)場設備按一定的拓撲形式連接起來，形成低成本、高可靠性的分布式控制系統(tǒng)網(wǎng)絡。它是Intranet的特殊網(wǎng)段，是Intranet的基礎和支撐;它也可以直接和Internet相連，組成高性能的控制網(wǎng)絡。現(xiàn)場總線網(wǎng)絡以及PLC組成的網(wǎng)絡等都屬于底層控制網(wǎng)絡。

  工業(yè)網(wǎng)絡各層次的相互配合和支持，為企業(yè)實現(xiàn)管控一體化提供了保證。