实例4 PLC与计算机的连接和通信

实例控制要求

如图1-17所示是S7-200PLC和计算机硬件的连接示意图。通过本实例的学习，要求掌握硬件的连接和通信的基本知识。

基本知识

西门子S7-200PLC是德国西门子公司生产的小型PLC，其内部集成的PPI接口为用户提供了强大的通信功能。PPI的接口（编程口）为RS-485，通过此接口可以和不同的设备进行通信或组成网络。

S7-200以其高可靠性、丰富的指令、丰富的内置功能、强劲的通信能力、较高的性价比等特点，在工业控制领域中得到了广泛应用。

PLC的通信包括PLC之间、PLC与上位计算机之间，以及PLC与其他智能设备之间的通信。S7-200PLC主要用于现场控制，在主站和从站之间通信时可以采用3个标准化协议和1个自由端口协议，如下所示。

① PPI协议，也就是点对点的主/从接口协议。

② MPI协议，也就是多点接口协议。

③ PROFIBUS-DP协议，用于分布式I/O设备的高速通信。

④ 自由端口协议，用户定义的协议。

1）S7-200的通信方式

S7-200系统支持的主要通信方式如表1-6所示。

1）PPI网络通信

PPI（点对点接口）是专门为S7-200开发的通信协议。PPI是一个主/从协议：主站向从站发送申请，从站进行响应；从站不主动发信息，不初始化信息，只是等待主站的要求，并对要求做出响应。PPI网络可以有多个主站，PPI并不限制与任意一个从站通信的主站数量，但是在一个网络中，主站的个数不能超过32个。

S7-200CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI协议，S7-200的一些通信模块也支持PPI协议。Micro/Win与CPU进行编程通信时也需通过PPI协议来完成。S7-200CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上的，因此其连接属性和需要的网络硬件设备是与其他RS-485网络一致的。S7-200CPU之间的PPI网络通信只需要两条简单的指令，它们是网络读（NETR）和网络写（NETW）指令，如表1-7所示。在网络读/写通信中，只有主站需要调用NETR/NETW指令，从站只需编程处理数据缓冲区（取用或准备数据）。

（2）MPI通信

MPI网络是SIMATICS7多点通信的接口，是一种适用于少数站点的主/主协议或主/从协议通信的网络，多用于连接上位机和少量PLC之间的近距离通信，如图1-18所示。这种网络使用的是MPI协议通信，MPI总是在两个相互通信的设备之间建立连接的。该网络中也可以不包括PC而只包括PLC。

（3）PROFIBUS-DP网络通信

PROFIBUS-DP网络通信是一种高速且优化的通信方案，主要用于现场级控制系统与分布式I/O及其他现场设备之间的通信。S7-200CPU可以通过EM277PROFIBUS-DP从站模块连入PROFIBUS-DP网络中，主站可以通过EM277对S7-200CPU进行读/写数据，如图1-19所示。作为S7-200的扩展模块，与其他I/O扩展模块一样，EM277通过出厂时就带有的I/O总线与CPU相连。因EM277只能作为从站，所以两个EM277之间不能通信，但可以由一台PC作为主站来访问几个联网的EM277。通过EM277模块进行的PROFIBUS-DP通信是最可靠的通信方式。

（4）自由端口通信

S7-200系列PLC的串行通信口可以由用户程序来控制，这种由用户程序控制的通信方式叫做自由端口通信模式。利用自由端口通信模式，用户程序就可以完全控制通信端的操作，也可以完全控制通信协议了，还可以同多种智能设备进行通信，使通信范围大为增加，控制系统配制更加灵活。当选择自由端口通信模式时，用户程序可通过发送/接收中断、发送/接收指令来控制串行通信口的操作。通信所使用的波特率、奇偶校验及数据位数等由特殊存储器位SMB30（对应端口0）和SMB130（对应端口1）来设定。

（5）以太网通信

S7-200CPU加装有CP-243-1IT通信处理器，可将S7-200系统连接到工业以太网（IE）中。该模块提供了一个标准的RJ-45网络接口，与支持TCP/IP协议的网络设备兼容。通过工业以太网，能实现与其他系列的PLC进行通信，也可与OPC服务器及PC进行通信。

2）网络通信硬件

S7-200支持的PPI、PROFIBUS-DP和自由端口通信模式都是建立在RS-485的硬件基础上的。为了保证足够的传输距离和通信速率，建议使用西门子制造的网络电缆和网络连接器。如图1-20所示为PC/PPI+编程电缆和网络电缆连接器的示意图。

实例解决方案

开发S7-200系列PLC的用户需要一台装有STEP7-Micro/Win4.0编程软件的PC、S7-200系列PLC及一根PC/PPI编程电缆。如图1-21所示是一个常见的硬件连接图：首先把PC/PPI编程电缆标有“PC”的RS-232端连接到计算机的COM口（RS-232）上，再把标有“PPI”的RS-485端连接到S7-200PLC的通信口（RS-485）端口 PORT0或端口PORT1上，拧紧连接螺钉；最后把RS-232/PPI编程电缆上的DIP开关拨至标有“11位”的端口上。