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西門子S7-200 PLC的PROFIBUS協(xié)議

    S7-200CPU需通過EM277PROFIBUS-DP模塊接入PROFIBUS網(wǎng)絡，網(wǎng)絡通常有一個主站和幾個I/O從站。給主站提供了網(wǎng)絡中的I/O從站的型號和地址，主站初始化網(wǎng)絡并核對網(wǎng)絡中的從站設備是否與設置的相符。主站周期性地將輸出數(shù)據(jù)寫到從站，并從從站讀取輸入數(shù)據(jù)。當DP主站成功地設置了一個從站時，它就擁有該從站。如果網(wǎng)絡中有第二個主站，它只能很有限地訪問*個主站的從站。

  MPI是集成在西門子公司的可編程序控制器、操作員界面和編程器上的集成通信接口，用于建立小型的通信網(wǎng)絡。它多可接32個節(jié)點，典型數(shù)據(jù)長度為64字節(jié)，大距離為100 m。

    MPI(Multi-Point)可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。S7-300CPU作為網(wǎng)絡主站，使用主/主協(xié)議。對S7-200CPU建立主/從連接，因為S7-200CPU是從站。

    MPI在兩個相互通信的設備之間建立連接，一個連接可能是兩個設備之間的非公用連接，另一個主站不能干涉兩個設備之間已經(jīng)建立的連接。主站可以短時間建立連接，或使連接*斷開。

    每個S7-200CPU支持四個連接，每個EM277模塊支持六個連接。它們保留兩個連接，其中一個給SIMATIC編程器或計算機，另一個給操作員面板。保留的連接不能被其他類型的主站(如CPU)使用。

    通過與S7W200CPU建立一個非保留的連接，S7-300CPU和S7-400CPU可以和S7-200CPU或EM277模塊進行通信。利用XGET和XPUT指令，S7-300和S7-400可以讀寫S7-200。

S7-200支持多種通信協(xié)議，如點對點接口協(xié)議(PPI)、多點接口協(xié)議(MPI)、PROFIBUS協(xié)議和用戶定義協(xié)議。這些協(xié)議基于7層開放系統(tǒng)互連模型(OSI)。PPI和MPI協(xié)議通過PROFIBUS令牌環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)，令牌環(huán)網(wǎng)是遵循IEC61158和歐洲標準EN50170的過程現(xiàn)場總線。它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據(jù)、偶校驗和1個停止位。通信幀由起始和結束字符、源和目的站地址、幀長度和數(shù)據(jù)完整性校驗和組成。只要波特率相向，三個協(xié)議就可以在網(wǎng)絡中同時運行，不會相互影響。

    PPI(Point-to-Point)是主/從協(xié)議，網(wǎng)絡上的S7-200CPU均為從站，其他CPU、SIMATIC編程器或TD200為主站。

    如果在用戶程序中允許PPI主站模式，則一些S7-200CPU在RUN模式下可以作主站（見表10-12中SMB30的描述），它們可以用網(wǎng)絡讀(NETR)和網(wǎng)絡寫(NETW)指令讀寫其他CPU中的數(shù)據(jù)。S7-200CPU作PPI主站時，還可以作為從站響應來自其他主站的通信申請。PPI沒有限制可以有多少個主站與一個從站通信，但是在網(wǎng)絡中多只能有32個主站。

  在令牌循環(huán)網(wǎng)絡中，只有擁有令牌的站有初始化通信的權力。令牌循環(huán)時間是將令牌傳送到邏輯環(huán)中所有主站（令牌擁有者）所需的時間。對于像PPI這樣的令牌傳送網(wǎng)絡，令牌循環(huán)時間是一個很重要的參數(shù)。

    假設網(wǎng)絡中4個S7-200CPU模塊的站地址分別為2、4、6、8，每一個都有自己的TD200，其站地址分別為3、5、7、9，僅站2和站4為從站，其余的均為主站。兩個CPU224模塊收集來自其他所有CPU模塊的數(shù)據(jù)。

    主站要發(fā)送信息，必須持有令牌。例如，當站3持有令牌時，它初始化到站2的請求，然后把令牌傳給站5，站5才能初始化到站4的請求信息，再把令牌傳給站6，站6再初始化到站2、4或8的請求信息，接著再把令牌傳給站7。這個初始化信息和傳送令牌的過程會在邏輯環(huán)中持續(xù)進行，從站3到站5，又到站6、7、8、9，后又返回站3。為了使主機能發(fā)出請求信息，這個令牌必須在邏輯環(huán)中完整循環(huán)。

    如果允許PPI主站模式（在網(wǎng)絡中使用PPI協(xié)議），則CPU用網(wǎng)絡讀(NETR)和網(wǎng)絡寫(NETW)指令與其他CPU交換信息。如果下列假設成立，則令牌循環(huán)時間可由下式近似求出：

    (1)各站占有令牌時發(fā)送一個請求。

    (2)請求讀或寫的數(shù)據(jù)的地址是連續(xù)的。

    (3) CPU的通信緩沖區(qū)的使用沒有沖突。

    (4) CPU的掃描時間都不超過10 ms。

    令牌占用時間Thold=(128+n)字符×11 biU字符×1/波特率

    令牌循環(huán)時間Trot=主站1的Thold+主站2的Thold+…+主站m的Thold

式中：128為附加字符數(shù)；n為數(shù)據(jù)字符的字節(jié)數(shù)，每個字符11位；m為主站的個數(shù)。

    假設上例中6個主站均發(fā)送一個雙字的請求信息，各主站的令牌占用時間均為Thold=(128+4)字符×11 biU字符×1/9600 b/s=151.25 ms．則令牌循環(huán)時間Trot=Thold×6=151.25×6 ms=907.5 ms。

  波特率和主站數(shù)是影響網(wǎng)絡性能的兩個主要因素。選擇所有設備都支持的高波特率進行通信會得到的通信效果，增加網(wǎng)絡中的主站會增加網(wǎng)絡的負載，減少網(wǎng)絡中的主站數(shù)目可以提高網(wǎng)絡性能。主站和從站地址選擇、間隙刷新因子(GUF)和高站地址也影響網(wǎng)絡性能。

    各主站的地址應連續(xù)排列，如果主站間的地址有間隙，主站將不斷地檢查間隙中的地址，確定是否有其他主站等待進入連接。這種檢查需要時間，會增加網(wǎng)絡的負載。如果主站之間沒有地址間隙，就不需要進行這種檢查。

    如果從站地址在主站地址之間，則會造成主站之間的地址間隙，增加網(wǎng)絡的負載。

    當CPU作為PPI主站時，可以在STEP7-Micro/Win系統(tǒng)塊的通信標簽中設置間隙刷新因子(GUF)和高站地址。GUF用來確定檢查地址間隙的時間間隔。GUF=1表示每次占有令牌時都要檢查地址間隙，GUF=2表示每兩次占有令牌檢查一次地址間隙。如果主站之間有地址間隙，則設置高的GUF可以降低網(wǎng)絡負載。如果主站間沒有地址間隙，則GUF不影響網(wǎng)絡性能。GUF過大會使主站加入網(wǎng)絡通信時有較長的延遲。

    高站地址(HSA)定義了一個主站尋找其他主站的高地址。合理設置的HSA可以減少尋找和連接另一個主站所需要的時間。高站地址對于從站地址沒有影響，主站仍然可以與地址大于HSA的從站通信。

    應在所有的主站上設置相同的高站地址，這個地址應大于或等于系統(tǒng)中的高站地址，HSA的缺省值是31。

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