1.優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能

  調(diào)整下列設(shè)置可優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能:

  (1)波特率調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的波特率，以所有設(shè)備都支持的最高波特率來(lái)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)具有最高數(shù)據(jù)傳輸率。

  (2)網(wǎng)絡(luò)上的主設(shè)備數(shù)減少網(wǎng)絡(luò)上的主設(shè)備數(shù)目也可改善網(wǎng)絡(luò)的性能。網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)主設(shè)備都會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)資源占用:減少主設(shè)備可減少網(wǎng)絡(luò)資源占用。

  (3)主設(shè)備和從屬裝置地址的選擇對(duì)主設(shè)備的地址進(jìn)行正確地設(shè)置，使所有主設(shè)備的地址都是連續(xù)的，地址之間沒(méi)有空缺。如果主設(shè)備之間存在地址空缺，主設(shè)備都將不斷檢查地址空缺，以確定是否有另一個(gè)主設(shè)備即將聯(lián)機(jī)。這種檢查將需要占用一定的時(shí)間，并增加網(wǎng)絡(luò)的資源消耗。如果主設(shè)備之間不存在任何地址空缺，則不進(jìn)行檢查，從而減小了網(wǎng)絡(luò)資源消耗。只要從屬裝置沒(méi)有位于主設(shè)備之間，可將從屬裝置地址設(shè)置為不影響網(wǎng)絡(luò)性能的任何值。主設(shè)備之間的從屬裝置與主設(shè)備一樣，如果存在地址空缺，將增加網(wǎng)絡(luò)資源消耗。

  (4)間隙刷新因子(GUF)只有在S7-200CPU作為PPI主設(shè)備運(yùn)行時(shí)才使用，GUF表示S7-200檢查其他主設(shè)備的地址空缺的周期?？墒褂肧TEP7-Micro/WIN來(lái)設(shè)置CPU配置中用于CPU端口的GUF，把S7-200配置為只定時(shí)檢查地址空缺。對(duì)于GUF=1，S7-200將在每一次持有令牌時(shí)檢查地址空缺:對(duì)于GUF=2，S7-200將在每?jī)纱纬钟辛钆茣r(shí)檢查地址空缺。如果主設(shè)備之間存在地址空缺，則設(shè)置更高的GUF將可減小網(wǎng)絡(luò)資源消耗。如果主設(shè)備之間不存在任何地址空缺，則GUF對(duì)性能將不產(chǎn)生任何影響。設(shè)置過(guò)高的GUF數(shù)值將導(dǎo)致主設(shè)備聯(lián)機(jī)成功的時(shí)間產(chǎn)生較大的延遲，因?yàn)椴⒉唤?jīng)常對(duì)地址進(jìn)行檢查。通常默認(rèn)的GUF設(shè)置為10。

  (5)另一個(gè)主設(shè)備時(shí)的最高地址可使用STEP7-Micro/WIN來(lái)設(shè)置CPU配置中用于CPU端口的HSA。設(shè)置HSA將限制網(wǎng)絡(luò)中最后一個(gè)主設(shè)備(具有最高地址)所必須檢查的地址空缺，限制地址空缺的大小將減少對(duì)另一個(gè)主設(shè)備進(jìn)行查找和聯(lián)機(jī)時(shí)所需要的時(shí)間。最高站址對(duì)從屬裝置地址沒(méi)有任何影響，主設(shè)備可仍然與地址大于HSA的從屬裝置進(jìn)行通信。通常，將所有主設(shè)備上的最高站址都設(shè)置為同一個(gè)數(shù)值，該地址應(yīng)大于或等于最高主設(shè)備地址。通常HSA的默認(rèn)值為31。

  2.計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時(shí)間

  在令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)中，只有得到令牌的站才有進(jìn)行通信的權(quán)力。令牌循環(huán)時(shí)間(令牌循環(huán)到邏輯環(huán)中的每個(gè)主設(shè)備所需要的時(shí)間)是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)參數(shù)。

  計(jì)算多臺(tái)主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時(shí)間的示例，如圖6-48所示。在該示例中，TD200(站3)與CPU222(站2)進(jìn)行通信，TD200(站5)與CPU222(站4)進(jìn)行通信，依此類(lèi)推。兩個(gè)CPU224模塊都使用網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入指令來(lái)收集來(lái)自其他S7-200的數(shù)據(jù)。CPU224(站6)發(fā)送信息給站2、站4和站8，CPU224(站8)發(fā)送信息給站2、站4和站6。在該網(wǎng)絡(luò)中，存在有6個(gè)主設(shè)備站(4個(gè)TD200單元和兩個(gè)CPU224模塊)和兩個(gè)從屬裝置站(兩個(gè)CPU222模塊).

  主設(shè)備必須持有令牌，才能發(fā)送信息。例如，當(dāng)站3具有令牌時(shí)，它將啟動(dòng)對(duì)站2的請(qǐng)求信息，然后將令牌傳遞給站5。站5隨后啟動(dòng)對(duì)站4的請(qǐng)求信息，然后將令牌傳遞給站6。站6隨后啟動(dòng)給站2、站4或站8的信息，并將令牌傳遞給站7。啟動(dòng)信息和傳遞令牌的這些過(guò)程將繼續(xù)沿著邏輯環(huán)從屬裝置3到站5、站6、站7、站8、站9，最后回到站3。令牌必須完全沿著邏輯環(huán)進(jìn)行循環(huán)，以便主設(shè)備能夠發(fā)送對(duì)信息的請(qǐng)求。對(duì)于具有6個(gè)站的邏輯環(huán),如果每一持有的令牌發(fā)送一條請(qǐng)求信息,以讀或?qū)懸粋€(gè)雙字?jǐn)?shù)值(4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)),則令牌循環(huán)時(shí)間在9.6kbaud下大約為900ms。增加每一信息所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)或增加站數(shù)都將延長(zhǎng)令牌循環(huán)時(shí)間。

  令牌循環(huán)時(shí)間取決于各個(gè)站持有令牌的時(shí)間。將各個(gè)站持有令牌的時(shí)間相加，即可確定多臺(tái)主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時(shí)間。如果PPI主設(shè)備模式已經(jīng)啟用(在網(wǎng)絡(luò)上的PPI協(xié)議下)，則通過(guò)使用S7-200的網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入指令，將信息發(fā)送給其他S7-200。

  令牌循環(huán)時(shí)間與主設(shè)備數(shù)、數(shù)據(jù)量以及波特率之間的對(duì)比關(guān)系見(jiàn)表6-11。當(dāng)在S7-200CPU或其他主設(shè)備下使用網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入指令時(shí)，可參考表6-11計(jì)算時(shí)間。

  3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接

  網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)相互的連接進(jìn)行通信，這些連接均是主設(shè)備和從屬裝置之間的專(zhuān)用連接。如圖6-49所示，不同的通信協(xié)議在連接的處理方式上有所不同:

  (1)PPI協(xié)議使用的是所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的共享連接。

  (2)PPI高級(jí)協(xié)議、MPI和PROFIBUS協(xié)議使用的是任意兩個(gè)通信設(shè)備之間的單獨(dú)連接。

  當(dāng)使用PPI高級(jí)協(xié)議、MPI或PROFIBUS協(xié)議時(shí)，第二個(gè)主設(shè)備將不會(huì)干擾主設(shè)備與從屬裝置之間已經(jīng)建立的連接。S7-200 CPU和EM277始終保留一個(gè)用于STEP7-Micro/WIN的連接和一個(gè)用于HMI設(shè)備的連接，其他主設(shè)備不能使用這些保留的連接。這樣可以確保在主設(shè)備使用連接協(xié)議(如PPI高級(jí)協(xié)議)時(shí)，始終可以將至少一個(gè)編程站和至少一個(gè)HMI設(shè)備連接到S7-200CPU或EM277。

  S7-200CPU和EM277模塊的容量見(jiàn)表6-12。S7-200的每個(gè)端口(端口0和端口1)最多可支持4個(gè)單獨(dú)的連接。所以，不包含共享的PPI連接，S7-200CPU最多具有8個(gè)連接。EM277支持最多6個(gè)連接。

  4.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的使用

  對(duì)于S7-200，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典型特點(diǎn)就是具有多個(gè)S7-200主設(shè)備，這些主設(shè)備使用網(wǎng)絡(luò)讀取(NETR)和網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入(NETW)指令與PPI網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備進(jìn)行通信。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)還可能存在一些特殊問(wèn)題，可能使主設(shè)備中斷與從屬裝置的通信。

  如果網(wǎng)絡(luò)以較低的波特率運(yùn)行(如9.6 kbaud或19.2 kbaud)，則在傳遞令牌之前，每個(gè)主設(shè)備將完成事務(wù)處理(讀或?qū)?。然而，如果波特率為187.5 kbaud，則主設(shè)備將對(duì)從屬裝置發(fā)出請(qǐng)求，然后傳遞令牌，它將使未完成的請(qǐng)求留在從屬裝置上。

  一個(gè)具有潛在通信沖突的網(wǎng)絡(luò)如圖6-50所示。在該網(wǎng)絡(luò)中，站1、站2和站3均是主設(shè)備，它們將使用網(wǎng)絡(luò)讀取或網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入指令與站4進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入指令使用PPI協(xié)議，這樣，所有S7-200均將共享站4中的單個(gè)PPI連接。

  在此示例中，站1發(fā)出對(duì)站4的請(qǐng)求。對(duì)于19.2kbaud以上的波特率，站1將令牌傳遞給站2。如果站2試圖發(fā)出對(duì)站4的請(qǐng)求，則站2的請(qǐng)求將被拒絕，因?yàn)檎?的請(qǐng)求仍然存在。對(duì)站4的所有請(qǐng)求都將被拒絕，直到站4完成對(duì)站1的響應(yīng)。只有在響應(yīng)已經(jīng)完成之后，另一個(gè)主設(shè)備才能發(fā)出對(duì)站4的請(qǐng)求。

  為避免站4通信端口的沖突，應(yīng)設(shè)置站4成為網(wǎng)絡(luò)上的唯一主設(shè)備。站4隨后即可發(fā)出對(duì)其他S7-200的讀/寫(xiě)請(qǐng)求，如圖6-51所示。

  這種設(shè)置不但可避免通信中產(chǎn)生沖突，而且也可減少由于具有多臺(tái)主設(shè)備而導(dǎo)致的額外網(wǎng)絡(luò)資源占用，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更為高效。

  然而，對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合，不能隨意選擇減少網(wǎng)絡(luò)中的主設(shè)備數(shù)量。當(dāng)存在多個(gè)主設(shè)備時(shí)，必須對(duì)令牌循環(huán)時(shí)間進(jìn)行管理，確保網(wǎng)絡(luò)不超出目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間。令牌循環(huán)時(shí)間指的是從主設(shè)備傳遞令牌開(kāi)始到主設(shè)備又重新收到令牌為止所花費(fèi)的總時(shí)間。

  如果令牌返回到主設(shè)備所需要的時(shí)間大于目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間，則不允許主設(shè)備發(fā)出請(qǐng)求。只有在實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間低于目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間時(shí)，主設(shè)備才可發(fā)出請(qǐng)求。

  S7-200的最高站址(HSA)和波特率設(shè)置決定了目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間。HSA和目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間見(jiàn)表6-13。

  對(duì)于較低的波特率，例如，9.6kbaud和19.2kbaud，主設(shè)備在傳遞令牌之前，將等待對(duì)其請(qǐng)求的響應(yīng)。因?yàn)榘凑諕呙钑r(shí)間，處理請(qǐng)求/響應(yīng)循環(huán)將要花費(fèi)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間，所以，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的某主設(shè)備得到令牌時(shí)，它們具有準(zhǔn)備就緒的傳送請(qǐng)求。這樣，實(shí)際的令牌循環(huán)時(shí)間將增加，且某些主設(shè)備將有可能不能處理任何請(qǐng)求。在某些情況下，有可能完全不允許主設(shè)備對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行處理。

  例如，一個(gè)具有10個(gè)主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)以9.6 kbaud的波特率傳輸一個(gè)HSA配置為15字節(jié)，在此例中每個(gè)主設(shè)備始終具有準(zhǔn)備發(fā)送的信息。由表6-13可知，該網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)循環(huán)時(shí)間為0.613s。然而，由表6-11可知，該網(wǎng)絡(luò)所需要的實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間將為1.48s。因?yàn)閷?shí)際的令牌循環(huán)時(shí)間大于目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間，所以，在后面的令牌循環(huán)之前將不允許某些主設(shè)備傳輸信息。

  調(diào)整實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間大于目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間這種狀況，有兩種基本的方法:

  (1)通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)上的主設(shè)備數(shù)目，可以縮短實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間。但隨著應(yīng)用場(chǎng)合變化，有可能不能解決問(wèn)題。

  (2)通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò)上的所有主設(shè)備的HSA，可以增加目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間。

  增加HSA可能引起網(wǎng)絡(luò)的其他問(wèn)題，因?yàn)檫@影響S7-200切換到主設(shè)備模式并進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)所占用的總時(shí)間。如果使用計(jì)時(shí)器來(lái)確保在指定時(shí)間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)讀取或網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入指令的執(zhí)行，則在啟動(dòng)主設(shè)備模式并將S7-200添加為網(wǎng)絡(luò)中的主設(shè)備期間的延遲可能導(dǎo)致系統(tǒng)提示出現(xiàn)超時(shí)。通過(guò)減小網(wǎng)絡(luò)上所有主設(shè)備的間隙刷新因子(GUF)，可最大限度減小添加主設(shè)備所產(chǎn)生的延遲。

  由于以187.5kbaud將請(qǐng)求發(fā)送并保留在從屬裝置上所采取的方式，在選擇目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間時(shí)應(yīng)留出多余的時(shí)間。對(duì)于187.5kbaud波特率，實(shí)際的令牌循環(huán)時(shí)間應(yīng)大約為目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間的1/2。

  為確定令牌循環(huán)時(shí)間，須使用表6-11中的數(shù)據(jù)來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入指令所需要的時(shí)間。HMI設(shè)備(如TD200)所需要的時(shí)間，按傳送16字節(jié)的時(shí)間查表。通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備的時(shí)間相加來(lái)計(jì)算令牌循環(huán)時(shí)間，所需時(shí)間最長(zhǎng)的情況是所有設(shè)備在同-令牌循環(huán)期間都希望處理一個(gè)請(qǐng)求，這即是網(wǎng)絡(luò)所需最大令牌循環(huán)時(shí)間的定義。

  例如，假設(shè)具有4個(gè)TD200和4個(gè)S7-200的網(wǎng)絡(luò)以9.6kbaud波特率運(yùn)行，每個(gè)S7-200每秒將10個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入另一個(gè)S7-200。根據(jù)表6-11來(lái)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的特定傳送時(shí)間:

  ●4個(gè)TD200設(shè)備傳送16字節(jié)的數(shù)據(jù)=0.66 s；

  ●4個(gè)S7-200傳送10字節(jié)的數(shù)據(jù)=0.63s:

  ●總的令牌循環(huán)時(shí)間=1.29s。

  為使該網(wǎng)絡(luò)有足夠的時(shí)間來(lái)處理一個(gè)令牌循環(huán)期間的所有請(qǐng)求，可將HSA設(shè)置為63(見(jiàn)表6-13)。選擇目標(biāo)令牌循環(huán)(1.89s)大于最大令牌循環(huán)時(shí)間(1.29s)，確保每個(gè)設(shè)備在令牌的每個(gè)循環(huán)中都可傳送數(shù)據(jù)。

  為提高多臺(tái)主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的可靠性，還可進(jìn)行下列設(shè)置:

  (1)改變HMI設(shè)備的刷新速率，使得兩次刷新之間有更長(zhǎng)的間隔。例如，將TD200的刷新速率從“盡可能快”改變?yōu)椤懊棵胍淮巍薄?

  (2)對(duì)網(wǎng)絡(luò)讀取操作或網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入操作進(jìn)行組合，減少請(qǐng)求數(shù)量，以減少處理請(qǐng)求時(shí)的網(wǎng)絡(luò)資源占用。例如，不使用各自讀取4字節(jié)的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)讀取操作，而使用一個(gè)讀取8字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)讀取操作。因?yàn)樘幚硪粋€(gè)8字節(jié)的請(qǐng)求所需要的時(shí)間遠(yuǎn)少于處理兩個(gè)4字節(jié)的請(qǐng)求所需要的時(shí)間。

  (3)調(diào)整S7-200主設(shè)備的刷新速率，以使其刷新速率低于令牌循環(huán)時(shí)間。