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)上的每個主設(shè)備都會增加網(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主設(shè)備的地址進行正確地設(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主設(shè)備即將聯(lián)機。這種檢查將需要占用一定的時間，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，則不進行檢查，從而減小了網(wǎng)絡(luò)資源消耗。只要從屬裝置沒有位于主設(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)備運行時才使用，GUF表示S7-200檢查其他主設(shè)備的地址空缺的周期。可使用STEP7-Micro/WIN來設(shè)置CPU配置中用于CPU端口的GUF，把S7-200配置為只定時檢查地址空缺。對于GUF=1，S7-200將在每一次持有令牌時檢查地址空缺:對于GUF=2，S7-200將在每兩次持有令牌時檢查地址空缺。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對性能將不產(chǎn)生任何影響。設(shè)置過高的GUF數(shù)值將導(dǎo)致主設(shè)備聯(lián)機成功的時間產(chǎn)生較大的延遲，因為并不經(jīng)常對地址進行檢查。通常默認的GUF設(shè)置為10。

  (5)另一個主設(shè)備時的最高地址可使用STEP7-Micro/WIN來設(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另一個主設(shè)備進行查找和聯(lián)機時所需要的時間。最高站址對從屬裝置地址沒有任何影響，主設(shè)備可仍然與地址大于HSA的從屬裝置進行通信。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的默認值為31。

  2.計算網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時間

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

  計算多臺主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時間的示例，如圖6-48所示。在該示例中，TD200(站3)與CPU222(站2)進行通信，TD200(站5)與CPU222(站4)進行通信，依此類推。兩個CPU224模塊都使用網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫入指令來收集來自其他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個主設(shè)備站(4個TD200單元和兩個CPU224模塊)和兩個從屬裝置站(兩個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，它將啟動對站2的請求信息，然后將令牌傳遞給站5。站5隨后啟動對站4的請求信息，然后將令牌傳遞給站6。站6隨后啟動給站2、站4或站8的信息，并將令牌傳遞給站7。啟動信息和傳遞令牌的這些過程將繼續(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)進行循環(huán)，以便主設(shè)備能夠發(fā)送對信息的請求。對于具有6個站的邏輯環(huán),如果每一持有的令牌發(fā)送一條請求信息,以讀或?qū)懸粋€雙字數(shù)值(4個字節(jié)的數(shù)據(jù)),則令牌循環(huán)時間在9.6kbaud下大約為900ms。增加每一信息所訪問的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)或增加站數(shù)都將延長令牌循環(huán)時間。

  令牌循環(huán)時間取決于各個站持有令牌的時間。將各個站持有令牌的時間相加，即可確定多臺主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時間。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)，則通過使用S7-200的網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫入指令，將信息發(fā)送給其他S7-200。

  令牌循環(huán)時間與主設(shè)備數(shù)、數(shù)據(jù)量以及波特率之間的對比關(guān)系見表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)寫入指令時，可參考表6-11計算時間。

  3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接

  網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過相互的連接進行通信，這些連接均是主設(shè)備和從屬裝置之間的專用連接。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高級協(xié)議、MPI和PROFIBUS協(xié)議使用的是任意兩個通信設(shè)備之間的單獨連接。

  當(dāng)使用PPI高級協(xié)議、MPI或PROFIBUS協(xié)議時，第二個主設(shè)備將不會干擾主設(shè)備與從屬裝置之間已經(jīng)建立的連接。S7-200 CPU和EM277始終保留一個用于STEP7-Micro/WIN的連接和一個用于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高級協(xié)議)時，始終可以將至少一個編程站和至少一個HMI設(shè)備連接到S7-200CPU或EM277。

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

  4.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的使用

  對于S7-200，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一個典型特點就是具有多個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)寫入(NETW)指令與PPI網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備進行通信。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)還可能存在一些特殊問題，可能使主設(shè)備中斷與從屬裝置的通信。

  如果網(wǎng)絡(luò)以較低的波特率運行(如9.6 kbaud或19.2 kbaud)，則在傳遞令牌之前，每個主設(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)備將對從屬裝置發(fā)出請求，然后傳遞令牌，它將使未完成的請求留在從屬裝置上。

  一個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)寫入指令與站4進行通信。網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫入指令使用PPI協(xié)議，這樣，所有S7-200均將共享站4中的單個PPI連接。

  在此示例中，站1發(fā)出對站4的請求。對于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)出對站4的請求，則站2的請求將被拒絕，因為站1的請求仍然存在。對站4的所有請求都將被拒絕，直到站4完成對站1的響應(yīng)。只有在響應(yīng)已經(jīng)完成之后，另一個主設(shè)備才能發(fā)出對站4的請求。

  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)出對其他S7-200的讀/寫請求，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)運行更為高效。

  然而，對于某些應(yīng)用場合，不能隨意選擇減少網(wǎng)絡(luò)中的主設(shè)備數(shù)量。當(dāng)存在多個主設(shè)備時，必須對令牌循環(huán)時間進行管理，確保網(wǎng)絡(luò)不超出目標令牌循環(huán)時間。令牌循環(huán)時間指的是從主設(shè)備傳遞令牌開始到主設(shè)備又重新收到令牌為止所花費的總時間。

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

  S7-200的最高站址(HSA)和波特率設(shè)置決定了目標令牌循環(huán)時間。HSA和目標令牌循環(huán)時間見表6-13。

  對于較低的波特率，例如，9.6kbaud和19.2kbaud，主設(shè)備在傳遞令牌之前，將等待對其請求的響應(yīng)。因為按照掃描時間，處理請求/響應(yīng)循環(huán)將要花費相對較長的時間，所以，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的某主設(shè)備得到令牌時，它們具有準備就緒的傳送請求。這樣，實際的令牌循環(huán)時間將增加，且某些主設(shè)備將有可能不能處理任何請求。在某些情況下，有可能完全不允許主設(shè)備對請求進行處理。

  例如，一個具有10個主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)以9.6 kbaud的波特率傳輸一個HSA配置為15字節(jié)，在此例中每個主設(shè)備始終具有準備發(fā)送的信息。由表6-13可知，該網(wǎng)絡(luò)的目標循環(huán)時間為0.613s。然而，由表6-11可知，該網(wǎng)絡(luò)所需要的實際令牌循環(huán)時間將為1.48s。因為實際的令牌循環(huán)時間大于目標令牌循環(huán)時間，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)整實際令牌循環(huán)時間大于目標令牌循環(huán)時間這種狀況，有兩種基本的方法:

  (1)通過減少網(wǎng)絡(luò)上的主設(shè)備數(shù)目，可以縮短實際令牌循環(huán)時間。但隨著應(yīng)用場合變化，有可能不能解決問題。

  (2)通過增加網(wǎng)絡(luò)上的所有主設(shè)備的HSA，可以增加目標令牌循環(huán)時間。

  增加HSA可能引起網(wǎng)絡(luò)的其他問題，因為這影響S7-200切換到主設(shè)備模式并進入網(wǎng)絡(luò)所占用的總時間。如果使用計時器來確保在指定時間內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)讀取或網(wǎng)絡(luò)寫入指令的執(zhí)行，則在啟動主設(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。通過減小網(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將請求發(fā)送并保留在從屬裝置上所采取的方式，在選擇目標令牌循環(huán)時間時應(yīng)留出多余的時間。對于187.5kbaud波特率，實際的令牌循環(huán)時間應(yīng)大約為目標令牌循環(huán)時間的1/2。

  為確定令牌循環(huán)時間，須使用表6-11中的數(shù)據(jù)來確定網(wǎng)絡(luò)讀取和網(wǎng)絡(luò)寫入指令所需要的時間。HMI設(shè)備(如TD200)所需要的時間，按傳送16字節(jié)的時間查表。通過將網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備的時間相加來計算令牌循環(huán)時間，所需時間最長的情況是所有設(shè)備在同-令牌循環(huán)期間都希望處理一個請求，這即是網(wǎng)絡(luò)所需最大令牌循環(huán)時間的定義。

  例如，假設(shè)具有4個TD200和4個S7-200的網(wǎng)絡(luò)以9.6kbaud波特率運行，每個S7-200每秒將10個字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入另一個S7-200。根據(jù)表6-11來計算網(wǎng)絡(luò)的特定傳送時間:

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

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

  ●總的令牌循環(huán)時間=1.29s。

  為使該網(wǎng)絡(luò)有足夠的時間來處理一個令牌循環(huán)期間的所有請求，可將HSA設(shè)置為63(見表6-13)。選擇目標令牌循環(huán)(1.89s)大于最大令牌循環(huán)時間(1.29s)，確保每個設(shè)備在令牌的每個循環(huán)中都可傳送數(shù)據(jù)。

  為提高多臺主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的可靠性，還可進行下列設(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)對網(wǎng)絡(luò)讀取操作或網(wǎng)絡(luò)寫入操作進行組合，減少請求數(shù)量，以減少處理請求時的網(wǎng)絡(luò)資源占用。例如，不使用各自讀取4字節(jié)的兩個網(wǎng)絡(luò)讀取操作，而使用一個讀取8字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)讀取操作。因為處理一個8字節(jié)的請求所需要的時間遠少于處理兩個4字節(jié)的請求所需要的時間。

  (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)時間。