山東西門子S7-200SMARTPLC代理批發(fā)銷售

全局I/O方式是一種共享存儲區(qū)的串行通信方式，它主要用于帶有連接存儲區(qū)的PLC之間的通信。

    全局I/O方式的通信原理如圖4-4所示。在PLC網(wǎng)絡(luò)的每臺PLC的I/O區(qū)中各劃出一塊來作為鏈接區(qū)，每個鏈接區(qū)都采用如圖4-4所示的結(jié)構(gòu)。相同編號的發(fā)送區(qū)與接收區(qū)大小相同，占用相同的地址段。每臺PLC只有一個發(fā)送區(qū)，其他皆為接收區(qū)，采用廣播方式通信。PLC1把1#發(fā)送區(qū)的數(shù)據(jù)在PLC網(wǎng)絡(luò)上廣播，PLC2、PLC3把它接收下來，存在各自的1#接收區(qū)中；PLC2把2#發(fā)送區(qū)的數(shù)據(jù)在PLC網(wǎng)絡(luò)上廣播，PLC1、PLC3把它接收下來，存在各自的2#接收區(qū)中……以此類推。由于每臺PLC的鏈接區(qū)大小一樣，占用的地址段相同，數(shù)據(jù)保持*，所以每臺PLC訪問自己的鏈接區(qū)就等于訪問了其他PLC的鏈接區(qū)，也就相當(dāng)于與其他PLC交換了數(shù)據(jù)。這樣鏈接區(qū)就變成了名符其實的共享存儲區(qū)，共享存儲區(qū)成為各PLC交換數(shù)據(jù)的中介。

    全局I/O方式中的鏈接區(qū)是從PLC的I/O區(qū)劃分出來的，經(jīng)過等值化通信變成所有PLC的共享存儲區(qū)，因此稱為全局I/O方式。這種方式PLC直接用讀寫指令對鏈接區(qū)進(jìn)行讀寫操作，簡單、方便、快速，但應(yīng)注意：在一臺PLC中對某地址進(jìn)行寫操作時在其他PLC中對同一地址只能進(jìn)行讀操作。

    PLC的遠(yuǎn)程I/O鏈路就是一種PLC控制網(wǎng)絡(luò)，在遠(yuǎn)程I/O鏈路中采用周期I/O方式交換數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程I/O鏈路按主從方式工作，PLC的遠(yuǎn)程I/O主單元在遠(yuǎn)程I/O鏈路中擔(dān)任主站，其他遠(yuǎn)程I/O單元皆為從站。主站中負(fù)責(zé)通信的處理器采用周期掃描方式，按順序與各從站交換數(shù)據(jù)，把命令數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的從站，同時由從站中讀取數(shù)據(jù)。
  通過典型PLC網(wǎng)絡(luò)的介紹，可以看出PLC各級子網(wǎng)通信協(xié)議的配置規(guī)律如下。

    ①PLC網(wǎng)絡(luò)通常采用3級或4級子網(wǎng)構(gòu)成的復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各級子網(wǎng)中配置不同的通信協(xié)議，以適應(yīng)不同的通信要求。

    ②在PLC網(wǎng)絡(luò)中配置的通信協(xié)議有兩類：一類是通用協(xié)議，另一類是協(xié)議。

    ③在PLC網(wǎng)絡(luò)的高層子網(wǎng)中配置的通用協(xié)議主要有兩種：一種是MAP規(guī)約(MAP3.0)，另一種是Ethernet協(xié)議，這反映PLC網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化與通用化的趨勢。PLC間的互聯(lián)、PLC網(wǎng)與其他局域網(wǎng)的互聯(lián)將通過高層協(xié)議進(jìn)行。

    ④在PLC網(wǎng)絡(luò)的低層子網(wǎng)及中間層子網(wǎng)采用協(xié)議。其層由于傳遞過程數(shù)據(jù)及控制命令，這種信息很短，對實時性要求較高，常采用周期I/O方式通信；中間層負(fù)責(zé)傳遞監(jiān)控信息，信息長度居于過程數(shù)據(jù)和管理信息之間，對實時性要求比較高，常采用令牌方式控制通信，也可采用主從式控制通信。

    ⑤個人計算機(jī)加入不同級別的子網(wǎng)，必須根據(jù)所連入的子網(wǎng)要求配置通信模板，并按照該級子網(wǎng)配置的通信協(xié)議編制用戶程序，一般在PLC中不需編制程序。對于協(xié)議比較復(fù)雜的子網(wǎng)，可購置廠家提供的通信軟件，裝入個人計算機(jī)中，將使用戶通信程序的編制變得比較簡單、方便。

    PLC網(wǎng)絡(luò)低層子網(wǎng)對實時性要求較高，通常只有物理層、鏈路層、應(yīng)用層；而高層子網(wǎng)傳送管理信息，與普通網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)接近，但考慮到異種網(wǎng)互聯(lián)，因此，高層子網(wǎng)的通信協(xié)議大多為7層。
   由于PLC各層對通信的要求相差很遠(yuǎn)，所以只有采用多級通信子網(wǎng)，構(gòu)成復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在不同級別的子網(wǎng)中配置不同的通信協(xié)議，才能滿足各層對通信的要求。而且采用復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使通信不僅具有適應(yīng)性，而且具有良好的可擴(kuò)展性，用戶可以根據(jù)投資和生產(chǎn)的發(fā)展，從單臺PLC到網(wǎng)絡(luò)、從底層向高層逐步擴(kuò)展。下面以SIEMENS公司的PLC網(wǎng)絡(luò)為例，描述PLC網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議配置。

    圖4-3示出了SIEMENS公司的S7系列PLC網(wǎng)絡(luò)，它采用3級總線復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一級為遠(yuǎn)程I/O鏈路，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場設(shè)備通信，在遠(yuǎn)程I/O鏈路中配置周期I/O通信機(jī)制；中間一級是Profibus現(xiàn)場總線或主從式多點鏈路，前者(Profibus)是一種新型的現(xiàn)場總線，可承擔(dān)現(xiàn)場、控制、監(jiān)控3級的通信，采用令牌方式或與輪循式相結(jié)合的存取控制方式；后者為一種主從式總線，采用輪循式通信；高層為工業(yè)以太網(wǎng)，它負(fù)責(zé)傳送生產(chǎn)管理信息。在工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的下層中配置以802.3為核心的以太網(wǎng)協(xié)議，在上層向用戶提供接口，實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。

    S7-300與S7-200通過EM277進(jìn)行PROFIBUS DP通信，需要在STEP7中進(jìn)行S7-300站組態(tài)，在S7-200系統(tǒng)中不需要對通信進(jìn)行組態(tài)和編程，只需要將要進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)整理存放在V存儲區(qū)中，與S7-300的組態(tài)EM277從站的硬件I/O地址相對應(yīng)就可以了。

    (1) Install New GSD

    選中STEP7硬件組態(tài)窗口中的菜單Options>lnstall New GSD，、導(dǎo)入SIEM089D.GSD文件，安裝EM277從站配置文件，如圖7-11所示。

    找到有EM277的GSD文件在SIMATIC文件夾，選SIEM089D.GSD文件。

    導(dǎo)入GSD文件后，在右側(cè)的設(shè)備選擇列表中找到EM277從站，PROFIBUS DP>Additional Field Devices>PLC>SIMATIC>EM277，并且根據(jù)您的通信字節(jié)數(shù)，選擇一種通信方式，本例中選擇了32字節(jié)入/32字節(jié)出的方式，如圖7-13所示。

    (3)設(shè)置站地址

    EM277上的撥位開關(guān)設(shè)定要與EM277從站組態(tài)的站地址*，這里都設(shè)為1，雙擊EM277從站圖標(biāo)打開EM277 PROFIBUS-DP屬性對話框，站地址設(shè)為1。

    (4)設(shè)置I/O Offset in the V-memory

    I/O Offset in the V-memory設(shè)為0，表示S7-200通信變量從vb0開始，如圖7-15所示。

    (5)下載硬件配置

    組態(tài)完系統(tǒng)的硬件配置后，將硬件信息下載到S7-300的PLC中，如圖7-16所示。

    圖7-16    硬件信息下載

    (6)測試數(shù)據(jù)交換

    S7-300的硬件下載完成后，將EM277的撥位開關(guān)撥到與以上硬件組態(tài)的設(shè)定值*，在S7-200中編寫程序?qū)⑦M(jìn)行交換的數(shù)據(jù)存放在VB0～VB63，對應(yīng)S7-300的PQB18～PQB59和PIB12～PIB43，打開STEP7中的變量表（如圖7-17所示）和STEP7 MicroWin32的狀態(tài)表進(jìn)行監(jiān)控。

    VB0～VB31是S7-300寫到S7-200的數(shù)據(jù)，VB32～VB63是S7-300從S7-200讀取的值。EM277上撥位開關(guān)的位置一定要和S7-300中組態(tài)的地址值*。為了便于控制和監(jiān)視，在S7-200中將VB0～VB16送到MB10～MB26、QB0～QB6送到VB32～VB38，MB0～MB4送到MB60～MB64。

    對S7-300編程，將IB8送到PQB28, MB460送到PQB29，如圖7-21和圖7-22所示。則S7-300的IB8對應(yīng)S7-200的MB20, S7-300的MB460對應(yīng)S7-200的MB21；PIB12送到MB112，PIB132送到MB113，PIB14送到MB114，PIB15送到MB115，PIB272送到MB304，則S7-200的QB0對應(yīng)S7-300的MB112，則S7-200的QB1對應(yīng)S7-300的MB113，則S7-200的QB2對應(yīng)S7-300的MB114，則S7-200的QB3對應(yīng)S7-300的MB115。

    通過PROFIBUS DP總線，在主站S7-300上操作PQB變量，就相當(dāng)于操作S7-200上的MB變量，再通過S7-200上的MB變量，控制S7-200的輸出。S7-200的QB，MB，IB，DB先送到S7-200的VB，再通過PROFIBUS DP總線送給S7-300的PIB變量。
全局I/O通信方式是一種串行共享存儲區(qū)通信方式，主要用于帶有鏈接區(qū)的PLC之間的通信。

    全局I/O通信方式的通信原理如圖7-8所示。在PLC網(wǎng)絡(luò)的每臺PLC的I/O區(qū)中各劃出一塊來作為鏈接區(qū)，每一個鏈接區(qū)都采用結(jié)構(gòu)。相同編號的發(fā)送區(qū)與接收區(qū)大小相同，占用相同的地址段，一個為發(fā)送區(qū)，其他皆為接收區(qū)。采用廣播方式通信。PLC1把1發(fā)送區(qū)的數(shù)據(jù)在PLC網(wǎng)絡(luò)上廣播，PLC2、PLC3接收到后把它接收下來存入各自的1#接收區(qū)中，PLC2把2#發(fā)送區(qū)的數(shù)據(jù)在PLC網(wǎng)絡(luò)上廣播，PLC1、PLC3接收到后把它接收下來存入各自的2#接收區(qū)中，PLC3把3#發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)在PLC網(wǎng)上廣播，PLC1、PLC2把它接收下來存入各自的3#接收區(qū)中。顯然通過上述廣播通信過程，PLC1、PLC2、PLC3的各鏈接區(qū)中數(shù)據(jù)是相同的，這個過程稱為等值變化過程，通過等值化通信使得PLC網(wǎng)絡(luò)中的每臺PLC鏈接區(qū)中的數(shù)據(jù)保持*。它既包含著自己送出去的數(shù)據(jù)，也包含著其他PLC送來的數(shù)據(jù)。由于每臺PLC鏈接區(qū)大小一樣，占用的地址段相同，每臺PLC只要訪問自己的鏈接區(qū)，就等于訪問了其他PLC的鏈接區(qū)，也就相當(dāng)于與其他PLC交換了數(shù)據(jù)。這樣鏈接區(qū)就變成了名副其實的共享存儲，共享區(qū)成為各PLC交換數(shù)據(jù)的中介。

    圖7-8    全局I/O通信方式的通信原理

    當(dāng)然這里的共享存儲區(qū)與并行總線的共享存儲區(qū)在結(jié)構(gòu)上有些差別，它把物理上分布在各站的鏈接區(qū)，通過等值化通信使其好像重疊在一起，在邏輯上變成一個存儲區(qū)，大小與一個鏈接區(qū)一樣，這種共享存儲區(qū)稱為串行共享存儲區(qū)。

    鏈接區(qū)可以采用異步方式刷新（等值化），也可以采用同步方式刷新。異步方式刷新與PLC中用戶程序無關(guān)，由各PLC所帶的通信處理器按順序進(jìn)行廣播通信，周而復(fù)始，使其所有鏈接區(qū)保持等值化，同步方式刷新是由用戶程序中對鏈接區(qū)的發(fā)送指令啟動一次刷新，這種方式只有當(dāng)鏈接區(qū)的發(fā)送數(shù)據(jù)變化時才刷新（等值化），這樣事半功倍。

    全局I/O方式中的鏈接區(qū)是從PLC的I/O區(qū)劃分出來的，經(jīng)過等值化通信變成所有PLC共享（全局共享），因此稱為“全局I/O方式”。這種方式下PLC直接用讀/寫指令對鏈接區(qū)進(jìn)行讀/寫操作，簡單、方便、快速，但應(yīng)注意在一臺PLC中對某地址的寫操作在其他PLC中對同一地址只能進(jìn)行讀操作。與周期I/O方式一樣，全局I/O方式也要占用PLC的I/O區(qū)，因而這適用于少量數(shù)據(jù)的通信。

    PLC網(wǎng)絡(luò)中，各站通過通信子網(wǎng)互聯(lián)在一起，當(dāng)某站對子網(wǎng)請求通信時，它對響應(yīng)時間是有要求的，不同站對實時性的要求可能不同，同一站不同通信任務(wù)對實時性的要求也可能不同。一項通信任務(wù)的實時性得到滿足是指其響應(yīng)時間小于規(guī)定的時限。一個站的實時性合乎要求是指該站提出的所有通信任務(wù)在的時限內(nèi)都能獲得響應(yīng)。整個通信子網(wǎng)的實時性符合要求是指分布在子網(wǎng)上每一個站的每項通信任務(wù)的實時性均得到保證。

    PLC網(wǎng)絡(luò)的實時性首先是由它所選用的存取控制方式來保證的。此外提高實時性還可以通過減少通信協(xié)議的層數(shù)來實現(xiàn)。另外選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳送方式對于提高實時性有明顯的效果，發(fā)送數(shù)據(jù)要求對方答應(yīng)，比無應(yīng)答服務(wù)慢得多，要求連接又要有應(yīng)答的服務(wù)則更慢，而廣播式通信較快。當(dāng)然不能只考慮實時性，還要考慮可靠性。

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