网络通信协议设置方法- S7-200PLC

S7-200系列PLC安装有串行通信口。CPU 221、CPU 222、CPU 224为1个RS-485口，定义为PORTO；CPU 226及CPU 226 XM为2个RS-485口，定义为PORTO及PORT1。

S7-200 CPU支持多样的通信协议，根据所使用的S7-200 CPU网络支持一个或多个协议，包括通用协议和公司专用协议。专用协议包括点到点（Point-to-Point）接口协议（PPI）、多点（Mu1ti-Point）接口协议（MPI）、Profibus协议、自由通信接口协议和USS协议。

PPI、MPI、Profibus协议在OSI七层模式通信结构的基础上，通过令牌环网实现。令牌环网遵守欧洲标准EN 50170中的过程现场总线（Profibus）标准。这些协议都是异步、基于字符传输的协议，带有起始位、8位数据、偶校验和一个停止位。通信帧由特殊的起始和结束字符、源和目的站地址、帧长度和数据完整性检查组成。如果使用相同的波特率，这些协议可以在一个网络中同时运行，不相互影响。

网络通信通过RS-485标准双绞线实现，在一个网络段上允许最多连接32台设备。根据波特率不同，网络段的确切长度可以达到1200 m（3936 ft）。采用中继器连接，各段可以在网络上连接更多的设备，延长网络的长度。根据不同的波特率，采用中继器可以把网络延长到9600m（31488 ft）。

1.PPI协议

PPI通信协议是西门子公司专门为S7-200系列PLC开发的一个通信协议，内置于S7-200 CPU中。PPI协议物理上基于RS-485口，主要应用于对S7-200的编程、S7-200之间的通信以及S7-200与HMI产品的通信。可以通过PC/PPI电缆或两芯屏蔽双绞线联网，支持的波特率为9.6 kbps、19.2 kbps和187.5 kbps。PPI协议最基本的用途是使用PC运行STEP7-Micro/WIN软件编程时上传及下载应用程序，此时使用西门子公司的PC/PPI电缆连接PC的RS-232口及PLC的RS-485口，并选择一定的波特率。如图7-2所示为PC/PPI电缆的外观，它除了完成RS-232口与RS-485口间的信号转换外，还提供口间的供电隔离功能。图中给出了通信电缆上DIP开关的位置及使用意义，它们是为选择通信波特率及选择通信字节位而设置的。

图7-2 PC/PPI电缆外观

PPI是一个主/从协议。在这个协议中，S7-200一般作为从站，自己不发送信息，只有当主站，如西门子编程器、TD 200等HMI给从站发送申请时，从站才响应。

如果在用户程序中将S7-200设置（由SMB30设置）为PPI主站模式，则这个S7-200CPU在RUN模式下可以作为主站。一旦被设置为PPI主站模式，就可以利用网络读（NE-TR）指令和网络写（NETW）指令来读写另外一个S7-200中的数据。有关这些指令的详细描述。当S7-200 CPU作为PPI主站时，它还可以作为从站响应来自其他主站的申请。如图7-3所示为通过PC/PPI电缆与多台S7-200机通信时的连接。

图7-3 利用PC/PPI电缆与多台S7-200 CPU通信

PPI通信协议是一个令牌传递协议，对于一个从站可以响应多少个主站的通信请求，PPI协议没有限制；但是在不加中继器的情况下，网络中最多只能有32个主站，包括编程器、HMI产品或被定义为主站的S7-200。如图7-4所示为多主站的PPI网络。

图7-4 多主站PPI网络

2.MPI协议

MPI允许主—主通信和主—从通信。S7-200系列PLC在MPI协议网络中仅能作为从站。PC运行STEP7-Micro/WIN与S7-200机通信时必须通过CP卡，且设备之间通信连接的个数受S7-200 CPU及Profibus-DP模块EM277所支持的连接个数限制。表8-1给出了这些设备支持的连接个数，如图7-5所示为带有主站及从站的MPI协议网络。

表7-1 通信口及EM277模块链接站点的数目

图7-5 带有主站及从站的MPI协议网络

MPI协议可以是主/主协议或主/从协议。协议如何操作，有赖于通信设备的类型。如果是S7-300/400 CPU之间通信，那就建立主/主连接，因为所有的S7-300/400 CPU在网站中都是主站。如果设备是一个主站与S7-200 CPU通信，那么就建立主/从连接，因为S7-200 CPU是从站。

应用MPI协议组成网络时，在S7-300/400 CPU的用户程序中可以利用XGET和XPUT指令来读写S7-200的数据。

3.Profibus协议(www.xing528.com)

Profibus协议通常用于实现分布式I/O设备（远程式I/O）的高速通信。许多厂家生产类型众多的Profibus设备，包括从简单的输入或输出模块，到电机控制器和可编程控制器。S7-200 CPU可以通过EM277 Profibus-DP扩展模块的方法连接到Profib us-DP协议支持的网络中。协议支持的波特率为9600 kbps～12 Mbps。

Profibus网络通常有一个主站和几个I/O从站，如图7-6所示。主站通过配置可以知道所连接的I/O从站的型号和地址。主站初始化网络时核对网络上的从站设备与配置的从站是否匹配。运行时，主站可以像操作自己的I/O一样对从站进行操作，不断地把数据写到从站或从从站读取数据。当DP主站成功地配置一个从站时，它就拥有了该从站。如果在网络中有另外一个主站，它只能很有限制地访问属于第一个主站的从站数据。

图7-6 Profibus网络中的S7-200

Profibus包括以下3个相互兼容的部分。

①Profibus-DP（Distributed Periphery）它可以用于PLC与分散的现场设备进行通信。

②Profibus-PA（Process Automation）它是专为过程自动化设计的协议，可用于安全性要求较高的场合。

③Profibus-FMS（Fie1dbus Message Specification）可以用于车间级监控网络。对于FMS而言，它考虑的主要是系统功能而不是响应时间。FMS通常用于大范围、复杂的通信系统。

4.用户自定义协议（自由口通信模式）

自由口通信（Freeport Mode）模式是S7-200 PLC一个很有特色的功能。S7-200 PLC的自由口通信，即用户可以通过用户程序对通信口进行操作，自己定义通信协议（例如ASCII协议）。应用这种通信方式，使S7-200 PLC与任何通信协议已知、具有串口的智能设备和控制器（例如打印机、条形码阅读器、调制解调器、变频器、上位PC等）通信，也可以用于两个CPU之间简单的数据交换。该通信方式使可通信的范围大大增大，使控制系统配置更加灵活、方便。当连接的智能设备具有RS-485接口时，可以通过双绞线连接；如果连接的智能设备具有RS-232接口，可以通过PC/PPI电缆连接起来进行自由口通信。此时，通信支持的波特率为1.2～115.2 kbps。

在自由口通信模式下，通信协议完全由用户程序控制。通过设定特殊存储字节SMB30（端口0）或SMB130（端口1）允许自由口模式，用户程序使用发送中断、接收中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）对通信口操作。应注意的是，只有在CPU处于RUN模式时才能允许自由口模式，此时编程器无法与S7-200通信。当CPU处于STOP模式时，自由口模式通信停止，通信模式自动转换成正常的PPI协议模式，编程器与S7-200恢复日常的通信。

5.USS协议

USS协议是西门子传动产品（变频器等）通信的一种协议。S7-200提供USS协议的指令，用户使用这些指令可以方便地实现对变频器的控制。通过串行USS总线最多可接30台变频器（从站），然后用一个主站（PC，西门子PLC）进行控制，包括变频器的启/停、频率设定、参数修改等操作。总线上的每个传动装置都有一个从站号（在传动设备的参数中设定），主站依靠此从站号识别每个传动装置。USS协议是一种主从总线结构，从站只是对主站发来的报文做出回应并发送报文。另外，可以是一种广播通信方式，一个报文同时发给所有USS总线传动设备。