S7—200系列PLC与计算机网络通信的构建

麻桃花

摘要：德国SIEMENS公司生产的S7-200系列PLC，不仅可以使控制系统的设计更加简单，而且还可以进行PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他智能设备之间的网络通信。实际应用中可利用PPI协议或自由口协议，通过网络通信结构的配置和参数组态完成S7-200系列PLC与计算机网络通信的构建，实现多设备之间的数据共享和协调控制，提高整个控制系统的控制功能和控制范围，加强控制系统的监控和管理能力。

关键词：网络通信；结构配置；通信协议；参数组态

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1758-02

在工业自动化控制系统中，德国SIEMENS公司生产的SIMATICS7系列的PLC是被广泛应用之一。特别是S7-200系列PLC更具有代表性，它是一种高性价比、功能强大的小型PLC。它不仅可以使控制系统的设计更加简单，而且还可以实现PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他智能设备之间的网络通信，满足自动化系统发展的需要。

1 S7-200系列PLC与计算机网络通信结构配置的三要素

S7-200系列PLC与计算机通信的网络结构配置，主要需要考虑的因素有要建立网络的结构、网络的通信方式及要达到的数据传输速率三大要素。

1.1 网络结构

网络结构也称作网络拓扑结构，是指如何从物理上把各个节点连接起来。常用的网络结构主要有链接结构和联网结构。

链接结构指通过通信接口和通信介质将两个节点链接起来的连接形式。链接结构按通信的方向分为单工通信、半双工通信和全双工通信。为了提高数据传输的速度和保证传输数据独立性，在PLC与计算机之间经常采用全双工通信。

联网结构指多个节点之间的连接形式。常用的有星型结构、总线型结构和环形结构。在PLC与计算机之间实现网络通信时可根据实际情况选用任一种联网结构。

1.2 网络通信方式

网络通信方式是指节点间的信息传输方式。通常有串行和并行通信两种。串行通信是指要传输的数据按照先后顺序一位一位地发送或接收。该通信方式需要的数据线较少，线路简单，成本低，适合远距离传输。在PLC与计算机之间经常采用串行通信方式。并行通信是指要传输的数据所有位同时发送或接收。该通信方式需要的数据线较多，成本高，但传输速度快，一般用于近距离的数据传输。

1.3 数据传输速率

数据在网络中的传输速率成为波特率，用每秒钟传输的二进制的位数来表示。在PLC与计算机之间进行网络通信时必须要注意，网络上通信的每台设备一定要配置相同的波特率。

2 S7-200系列PLC与计算机网络通信结构配置的两内容

在完成S7-200系列PLC与计算机通信的配置内容包括两大部分，即硬件配置和软件配置。

2.1 硬件配置

实现S7-200系列PLC与计算机通信的硬件配置主要考虑的两个问题是通信接口和通信介质。

通信接口的主要功能是进行数据的并行、串行转换、进行电平转换、控制数据传输的波特率和字符帧格式。在S7-200系列的PLC中，CPU222和CPU224有一个RS-485串行通信接口，定义为端口0，CPU226有两个RS-485通信接口，定义为端口0和1。这些接口都符合欧洲EN50170标准中的PROFIBUS标准的RS-485兼容的9针D型接口

在PLC网络中，通信介质主要有双绞线、电缆和光缆，S7-200系列PLC与计算机网络通信介质主要有网络电缆和PC/PPI电缆。S7-200系列PLC主机通过电缆连接计算机及其他通信设备，PC/PPI的一端是RS-232端口，连接计算机等设备，另一端是RS-485端口，连接PLC主机。电缆中部有DIP开关，用以设置波特率、传输字符数据格式和设备模式。当数据从RS-232传送到RS-485时，PC/PPI电缆是发送模式，当数据从RS-485传送到RS-232时，PC/PPI电缆是接收模式。

2.2 软件配置

实现S7-200系列PLC与计算机通信的软件配置主要包括两大类软件，一是系统编程软件，用来实现计算机编程，并把程序下载到PLC，监控PLC的工作状态，S7-200系列的PLC均采用SIEMENS本公司的STEP7-Micro/WIN编程软件；二是应用软件，用户根据不同的开发环境，用不同的编程语言编写的通信程序。

除了要考虑上述两类软件外，还要考虑必须遵循的网络协议。S7-200系列PLC的通信协议有PPI（Point-to- Point Interface）协议和自由口协议。PPI协议是SIEMENS公司专门为S7-200系列的PLC开发的通信协议，属于主/从协议。即主站可对网络中其他设备发出初始化请求，从站只是响应来自主站的请求，而不能对网络中其他设备发出初始化请求。自由口协议是指通过编写用户程序来控制CPU通信端口的操作模式，可以用自定义的通信协议连接多种智能设备。

3 S7-200系列PLC与个人计算机联网通信实现过程

实际中进行S7-200系列PLC与计算机联网通信时，主要的工作有建立通信方案和进行参数组态。

3.1 建立通信方案

到底选择单主站还是多主站，可以通过软件组态进行设置。一般情况下，在S7-200的通信网络中，如果使用了PPI电缆，安装了STEP7-Micro/WIN编程软件的计算机，或者是SIEMENS公司提供的编程器，默认设置为主站。如果网络中还有S7-300或HMI等，可设置为多主站，否则可设置为单主站，网络中所有的S7-200都默认为从站，有时可以在程序中指定某个S7-200为RUN工作方式下的PPI主站模式。

站号是网络中各个站的编号，网络中每个设备都要分配唯一的编号，及站地址。站号0是安装编程软件STEP7-Micro/WIN的计算机或编程器的默认站地址，操作面板默认为站号1，与站号0相连的第一台PLC默认为站号2，。一个网络中最多可以有127个站地址，站号为0-126。

3.2 参数组态

在进行S7-200系列PLC与计算机联网通信时，参数组态是指在编程软件STEP7-Micro/WIN中，对通信硬件参数进行设置。在实际操作中PC/PPI电缆参数的组态可参考相关具体的产品说明手册。

4 结束语

总之，在实现S7-200系列PLC与计算机之间的网络通信时，可以直接或通过通信处理单元、通信转接器的相互连接而构成网络，各个可编程序控制器按功能各自安装在生产现场进行分散直接控制，最后用网络连接在一起，形成“集中管理、分散控制”的集散控制系统（DCS）。提高了整个控制系统的控制功能和控制范围，实现了多设备之间的数据共享和协调控制，加强了控制系统的监控和管理能力，便于用户程序的开发和应用，也促进自动化系统的进一步发展。

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