議題

網(wǎng)絡(luò)性能

影響網(wǎng)絡(luò)性能的因素有以下幾個(gè)(波特率和主站數(shù)的影響)：

q 波特率：以所有設(shè)備都支持的波特率操作網(wǎng)絡(luò)將具有的效果。

q 網(wǎng)絡(luò)上的主站數(shù)目：將網(wǎng)絡(luò)上的主站數(shù)目降至也可網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)主站都會(huì)

增大網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載要求；主站越少，負(fù)載越低。

q 選擇主站和從網(wǎng)絡(luò)地址：應(yīng)將主站設(shè)備的地址設(shè)置為使用連續(xù)地址，各地址之間沒有間隙。當(dāng)主站間存在地址間隙時(shí)，主站連續(xù)檢查間隙內(nèi)的地址，確定是否有其它主站等待連接。這       個(gè)檢查需要時(shí)間，這樣會(huì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。如果主站之間沒有地址間隙，就不需要進(jìn)行檢查，      這樣網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。只要從站不位于主站之間，從網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置成任何值不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)性能。位于主站之間的從站會(huì)造成主站之間的地址間隙，因而會(huì)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。

q 間隙更新系數(shù)(GUF)：只有在S7-200 CPU當(dāng)作PPI主站運(yùn)行時(shí)才使用，GUF告訴S7-200檢查

其它主站的地址間隙的。使用STEP 7- Micro/WIN在CPU組態(tài)中為CPU通訊口設(shè)置

GUF。這個(gè)組態(tài)使S7- 200周期性地檢測(cè)地址間隔。對(duì)于GUF=1，每次持有令牌時(shí)，S7-200檢查地址間隙一次；對(duì)于GUF=2，持有令牌兩次后，S7- 200檢查地址間隙一次。如果主站之間有間隙，設(shè)置高的GUF可以網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。如果主站之間沒有間隙，GUF不影響網(wǎng)絡(luò)性能。由      于不檢查地址，設(shè)置大的GUF會(huì)造成其他主站無法及時(shí)連接。缺省的GUF設(shè)置是10。

q 網(wǎng)絡(luò)地址(HSA)：只有當(dāng)S7- 200 CPU作為PPI主站操作時(shí)，HSA才定義一個(gè)主站查找另一個(gè)主站的地址。使用STEP 7- Micro/WIN在CPU組態(tài)中為CPU通訊口設(shè)置HSA。設(shè)置

HSA了后一個(gè)主站(地址)必須檢查的地址間隙。地址間隙的長度可以化尋     找和連接另一個(gè)主站所需要的時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)從網(wǎng)絡(luò)地址沒有影響：主站可與地址高于

HSA的從站進(jìn)行通訊?？偟囊?guī)則是應(yīng)該在所有的主站上設(shè)置相同的網(wǎng)絡(luò)地址。這個(gè)地址應(yīng)

該大于或等于中的主網(wǎng)絡(luò)地址。HSA的缺省值是31。

為網(wǎng)絡(luò)計(jì)算令牌循環(huán)時(shí)間

在令牌傳送網(wǎng)絡(luò)中，只有擁有令牌的站有初始化通訊的權(quán)限。令牌循環(huán)時(shí)間可以體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)性能的高

低(邏輯環(huán)中主站循環(huán)傳送令牌的時(shí)間)。

圖7--31為計(jì)算一個(gè)多主網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時(shí)間給出了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)例。在這個(gè)例子中，TD200 (3號(hào)站) 與CPU222 (2號(hào)站)通訊；TD200 (5號(hào)站)與CPU222 (4號(hào)站)通訊，以此類推。兩個(gè)CPU 224模塊使用“網(wǎng)絡(luò)讀"和“網(wǎng)絡(luò)寫"指令從其它S7- 200收集數(shù)據(jù)：CPU 224 (6號(hào)站)將消息發(fā)送至2號(hào)、4號(hào)

和8號(hào)站，CPU 224 (8號(hào)站)將消息發(fā)送至2號(hào)、4號(hào)和6號(hào)站。在該網(wǎng)絡(luò)中，有六個(gè)主站(四個(gè)TD 200

單元和兩個(gè)CPU 224模塊)和兩個(gè)從站(兩個(gè)CPU 222模塊)。

關(guān)于令牌循環(huán)，請(qǐng)參見資料光盤里的應(yīng)用示例。見示例42。

圖7--31 令牌傳送網(wǎng)絡(luò)舉例

主機(jī)要發(fā)送消息，必須持有令牌。例如：當(dāng)3號(hào)站擁有令牌時(shí)，它啟動(dòng)到2號(hào)站的請(qǐng)求消息，然后將令      牌傳遞給5號(hào)站。5號(hào)站啟動(dòng)到4號(hào)站的請(qǐng)求消息，將令牌傳遞給6號(hào)站。6號(hào)站啟動(dòng)到2號(hào)、4號(hào)或8號(hào)站的消息，并將令牌傳遞給7號(hào)站。該啟動(dòng)消息和傳遞令牌的在邏輯環(huán)中連續(xù)執(zhí)行，即從3號(hào)站到

5號(hào)站、6號(hào)站、7號(hào)站、8號(hào)站、9號(hào)站，后返回3號(hào)站。令牌必須在邏輯環(huán)內(nèi)*循環(huán)，以便主站

可以發(fā)送信息請(qǐng)求。對(duì)于一個(gè)6個(gè)站的邏輯環(huán)，如果每個(gè)令牌持有者發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求消息，為一雙字值

(4個(gè)字節(jié))，則令牌循環(huán)時(shí)間在9600波特下為900 ms。如果消息訪問的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，或者站的數(shù)目，那么令牌循環(huán)時(shí)間也會(huì)。

令牌循環(huán)時(shí)間是由各站占有令牌的時(shí)間決定的。對(duì)于多主網(wǎng)絡(luò)，令牌循環(huán)時(shí)間可以由各主站占有令牌       時(shí)間相加得出。如果允許PPI主站(在網(wǎng)絡(luò)中使用PPI協(xié)議)，S7- 200可以使用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令向其它S7- 200發(fā)送消息。如果使用這些指令發(fā)送消息，則可基于下列假設(shè)，使用下列公式計(jì)算大致的令牌循環(huán)時(shí)間：每個(gè)站在每次持有令牌時(shí)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，請(qǐng)求可以是連續(xù)數(shù)據(jù)位置的讀或?qū)懻?qǐng)求，使用  S7- 200的一個(gè)通訊緩沖區(qū)不會(huì)發(fā)生沖突，S7- 200的掃描時(shí)間都不大于10毫秒。

圖7--31中實(shí)例的令牌循環(huán)時(shí)間計(jì)算等式如下(1“位時(shí)間"等于1個(gè)的時(shí)間)：

令牌循環(huán)時(shí)間比較

表7--12中給出了在不同通訊站個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)量以及波特率下的令牌循環(huán)時(shí)間比較。這個(gè)時(shí)間是在使用S7-200 CPU或其它主站設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)讀(Network Read)或網(wǎng)絡(luò)寫(Network Write)的情況下計(jì)算出來的。

表7--12 令牌循環(huán)時(shí)間(單位：秒)

理解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏈接

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過連接來實(shí)現(xiàn)通訊，連接是主站與從站之間的單獨(dú)鏈接。如圖7--32所示，連接的實(shí)現(xiàn)       不同，通訊協(xié)議也會(huì)不同：

q PPI協(xié)議中所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共享一個(gè)連接。

q PPI、MPI和PROFIBUS協(xié)議中，任何兩個(gè)設(shè)備間的通訊，使用不同的連接。

在使用PPI、MPI或PROFIBUS時(shí)，已經(jīng)建立連接的主站與從站之間不能再加入第二個(gè)主站。S7-200 CPU和EM 277總是為STEP 7- Micro/WIN和HMI設(shè)備各保留一個(gè)連接。其它主站設(shè)備不能使用這些被保留的連接。這就保證了當(dāng)正在使用諸如PPI這樣的協(xié)議時(shí)，在連接其它主站的同時(shí)，至少可以連接一個(gè)編程站和HMI設(shè)備到S7- 200 CPU或EM 277。

圖7--32 通訊連接

如表7--13所示，S7-200 CPU或EM 277提供一定數(shù)量的連接。S7- 200 CPU的每一個(gè)端口(通訊口0 和通訊口1)支持4個(gè)的連接。(這意味著S7- 200 CPU多允許8個(gè)連接) 這除去了共享的PPI連接。一個(gè)EM277支持6個(gè)連接。每個(gè)端口為編程器保留一個(gè)連接，為操作面板保留一個(gè)連接(OP或

TP)。剩余連接可用于常規(guī)用途。

表7--13 S7--200 CPU和EM 277模塊的連接個(gè)數(shù)

1 如果使用CP過端口0或端口1連接STEP 7- Micro/WIN和S7-200 CPU，那么您只能在該S7-200設(shè)備作為

從站時(shí)，才可以選用MPI或PROFIBUS協(xié)議中的一個(gè)。

2 PROFIBUS連接除外。

組態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于S7- 200來說，典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)S7-200主站，并且在PPI網(wǎng)絡(luò)上用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令與其它設(shè)

備通訊。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)往往會(huì)出現(xiàn)一些特殊的問題，主站和從站之間的通訊阻塞。

如果網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在較低的波特率下(9.6 kbaud或19.2 kbaud)，每個(gè)主站在傳送令牌之前完成操作(讀或

寫)。在187.5 kbaud下，主站對(duì)從站提出要求然后傳送令牌。在從站留下了一個(gè)未完成的請(qǐng)求。

圖7--33中給出了一個(gè)有潛在的網(wǎng)絡(luò)沖突的實(shí)例。在網(wǎng)絡(luò)中，1號(hào)站、2號(hào)站和3號(hào)站是主站，使用網(wǎng)絡(luò)       讀寫指令與4號(hào)站通訊。網(wǎng)絡(luò)讀寫指令使用PPI協(xié)議，因此所有S7- 200共享4號(hào)站中的一個(gè)連接。

在本例中，1號(hào)站對(duì)4號(hào)站提出請(qǐng)求。對(duì)于高于19.2

kbaud的波特率，1號(hào)站將令牌傳遞給2號(hào)站。如果2號(hào)站嘗試將請(qǐng)求發(fā)送給4號(hào)站，則由于來自1號(hào)站的請(qǐng)求仍存在，因此拒絕來自2號(hào)站的請(qǐng)求。在4號(hào)站完成對(duì)

1號(hào)站的響應(yīng)之前，所有請(qǐng)求都會(huì)被拒絕。只有在響應(yīng) 完成之后，4號(hào)站才能接受其它主站的請(qǐng)求。

站1主站 站2主站 站3主站

為了避免4號(hào)站通訊口上的通訊沖突，應(yīng)考慮使4號(hào)站 成為網(wǎng)絡(luò)上的主站，如圖7--34所示。4號(hào)站可以向其它S7- 200提出讀寫請(qǐng)求。

這樣的組態(tài)不僅能夠確保沒有通訊沖突，而且了 多主站網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，使網(wǎng)絡(luò)更的運(yùn)行。

圖7--33 通訊沖突

站1 從站 站2 從站 站3 從站

圖7--34 避免沖突

對(duì)于某些應(yīng)用來說，無法網(wǎng)絡(luò)上的主站數(shù)量。當(dāng)網(wǎng)上有多個(gè)主站時(shí)，您必須對(duì)令牌循環(huán)時(shí)間進(jìn)行，并確保網(wǎng)絡(luò)的令牌循環(huán)時(shí)間不超過目標(biāo)值。(令牌循環(huán)時(shí)間是指一個(gè)主站傳送令牌到再次令牌的時(shí)間間隔。)

表7--14 HSA和令牌循環(huán)時(shí)間目標(biāo)值

如果令牌回到主站的時(shí)間長于令牌循環(huán)時(shí)間目標(biāo)值，該主站不能提出請(qǐng)求。只有當(dāng)令牌循環(huán)時(shí)間小于

目標(biāo)值時(shí)，主站才能提出請(qǐng)求。

網(wǎng)絡(luò)地址(HSA)和S7- 200的波特率設(shè)置決定了令牌循環(huán)時(shí)間。表7--14給出了令牌循環(huán)時(shí)間目標(biāo)值列表。

對(duì)于較低的波特率，如：9.6 kbaud或者19.2 kbaud，主站會(huì)在傳送令牌前等待應(yīng)答。由于請(qǐng)求/應(yīng)答的周期在掃描時(shí)間中占相當(dāng)長的時(shí)間，因而很有可能每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的主站在占有令牌時(shí)都作好了       請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)的。實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間并且有些主站可能不能發(fā)送任何請(qǐng)求。在某些情況下，       某個(gè)主站只能偶爾處理其請(qǐng)求。

例如：一個(gè)HSA組態(tài)為15的10個(gè)主站的網(wǎng)絡(luò)以9.6 kbaud傳輸一個(gè)字節(jié)。對(duì)于此實(shí)例，每個(gè)主站始終有一條發(fā)送的消息。如表7--14所示，該網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間為0.613秒。然而，基于表7--12所     列出的性能數(shù)據(jù)，該網(wǎng)絡(luò)所需要的實(shí)際令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間將為1.48秒。由于實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間大于目標(biāo)令      牌循環(huán)時(shí)間，因此，除非后來的一些令牌循環(huán)到其中的一些主站，否則它們將不能傳送消息。

當(dāng)實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間大于目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間時(shí)，有兩種基本改進(jìn)：

q 通過網(wǎng)絡(luò)上的主站數(shù)實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間。其可行性要取決于您的應(yīng)用。

q 您也可以網(wǎng)絡(luò)上所有主站設(shè)備的HSA值，從而目標(biāo)令牌循環(huán)時(shí)間。

增大HSA的值會(huì)其它問題，它會(huì)S7- 200切換到主站網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間。如果您使用一個(gè)定時(shí)器來確保網(wǎng)絡(luò)讀寫指令在的時(shí)間內(nèi)完成，初始化主站和S7-    200作為主站網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的延時(shí)，會(huì)指令超時(shí)。您可以用減小間隙更新因子(GUF)的來使主站網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間

小化。

由于在187.5 kbaud時(shí)，請(qǐng)求傳送并駐留在從站中需要一定時(shí)間，因而在選擇令牌循環(huán)時(shí)間目標(biāo)值時(shí)應(yīng)留有余量。在187.5 kbaud下，實(shí)際令牌循環(huán)時(shí)間應(yīng)大約為目標(biāo)值的一半。

要計(jì)算令牌循環(huán)時(shí)間，使用表7--12中完成網(wǎng)絡(luò)讀寫指令所需要的時(shí)間數(shù)據(jù)。要計(jì)算HMI設(shè)備(例如

TD200)的時(shí)間需求，使用傳送16字節(jié)的數(shù)據(jù)。將網(wǎng)上每個(gè)設(shè)備的時(shí)間需求加在一起，就可以計(jì)算出令牌循環(huán)時(shí)間。將所有時(shí)間需求加在一起，意味著網(wǎng)上所有設(shè)備在同一個(gè)令牌循環(huán)里都有請(qǐng)求這種       壞的情況。這樣計(jì)算出的時(shí)間是網(wǎng)絡(luò)令牌循環(huán)時(shí)間的值。