重慶西門子S7-200SMART模塊代理價格

西門子S7-200 PLC為網(wǎng)絡計算令牌循環(huán)時間

    在令牌傳送網(wǎng)絡中，只有擁有令牌的站才有初始化通信的權限，令牌循環(huán)時間可以體現(xiàn)出網(wǎng)絡性能的高低（邏輯環(huán)中主站循環(huán)傳送令牌的時間）。

    現(xiàn)在計算圖1-26所示的多主網(wǎng)絡的令牌循環(huán)時間。在該網(wǎng)絡中，TD200（3號站）與CPU 222（2號站）通信；TD 200（5號站）與CPU 222（4號站）通信，以此類推。兩個CPU 224使用網(wǎng)絡讀寫指令從其他S7-200采集數(shù)據(jù)：CPU 224（6號站）向2號站、4號站和8號站發(fā)送數(shù)據(jù)；同時CPU 224（8號站）向2號站、4號站和6號站發(fā)送數(shù)據(jù)。在該網(wǎng)絡中，有6個主站（4個TD 200和兩個CPU 224）和兩個從站（兩個CPU 222）。

    圖1-26    多主網(wǎng)絡

    主機要發(fā)送信息，必須持有令牌。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，然后把令牌傳給站6。站6再初始化到站2、站4或站8的請求信息，然后把令牌傳給站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、站7、站8、站9，后又返回站3。主機要能夠發(fā)出請求信息，這個令牌必須在邏輯環(huán)中完整循環(huán)。對于一個6個站的邏輯環(huán)，如果每個令牌持有者發(fā)送一個請求信息，為一雙字值（4個字節(jié)），則令牌循環(huán)時間在9600bit下為900ms。如果信息訪問的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)增加，或者站的數(shù)目增加，那么令牌循環(huán)時間也會增加。

    令牌循環(huán)時間是由各站占有令牌的時間決定的。對于多主網(wǎng)絡，令牌循環(huán)時間可以由各主站占有令牌時間相加得出。如果允許PPI主站模式（在網(wǎng)絡中使用PPI協(xié)議），S7-200可以使用網(wǎng)絡讀寫指令向其他S7-200發(fā)送信息。如果采用這些指令發(fā)送信息，并且下述假設成立的話，令牌循環(huán)時間可以由公式近似得出：各站在每次占有令牌時發(fā)送一個請求；該請求為連續(xù)的數(shù)據(jù)地址讀或寫請求；CPU的通信緩沖區(qū)使用沒有沖突；CPU的掃描時間不超過10mS。

    令牌持有時間（Thold）= (128+n)字符×11位/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

    其中，n是數(shù)據(jù)的字符（字節(jié)）數(shù)；m是主站數(shù)；一位時間等于一個信號的持續(xù)時間。

    對上述多主網(wǎng)絡計算令牌循環(huán)時間，設6臺主機中每個主機都有相同的令牌占用時間。

    T（令牌持用時間）=(128+4)字符×11位/字符×1/9600位=151.25ms/主機

    T（令牌循環(huán)時間）= 151.25ms/主機×6主機- 907.5ms

   影響網(wǎng)絡性能的因素有以下幾個（波特率和主站數(shù)的影響大）。

    (1)波特率。如果網(wǎng)絡能在所有設備都支持的波特率下運行，那么其效率是大的。

    (2)網(wǎng)絡中的主站個數(shù)。減少網(wǎng)絡中的主站數(shù)目可以提高網(wǎng)絡性能。網(wǎng)絡中的每個主站都會增加網(wǎng)絡的負載要求，減少主站可以減輕網(wǎng)絡負載。

    (3)主站和從站地址的選擇。所有主站的地址應該順序地進行設定，不帶地址間隙。當主站間存在地址間隙時，主站連續(xù)檢查間隙內(nèi)的地址，確定是否有其他主站等待進入連接，這個檢查需要時間，會增加網(wǎng)絡的負載。如果主站之間沒有地址間隙，就不需要進行檢查，這樣網(wǎng)絡的負載小。只要從站不位于主站之間，從站地址設置成任何值都不會影響網(wǎng)絡性能。位于主站之間的從站會造成主站之間的地址間隙，因而會增加網(wǎng)絡的負載。

    (4)間隙刷新因子(GUF)。只有在S7-200 CPU作為PPI主站時才使用間隙刷新因子，它告訴S7-200檢查其他主站地址間隙的時間間隔。使用STEP 7-Micro/WIN在CPU配置中為CPU通信口設置GUF，這個配置使S7-200周期性地檢測地址間隔。如果GUF=1，則S7-200每次占有令牌時都會檢查地址間隔；如果GUF=2，則S7-200每兩次占有令牌時，才會檢查一次地址間隔。如果主站之間有間隙，則設置高的GUF可以降低網(wǎng)絡負載。如果主站之間沒有間隙，那么GUF不影響網(wǎng)絡性能。由于不頻繁檢查地址，設置大的GUF會造成其他主站無法及時進入連接。默認的GUF設置為10。

    (5)站地址(HSA)。只有在S7-200 CPU作為PPI主站時才使用站地址，它定義了一個主站尋找其他主站的地址。使用STEP 7-Micro/WIN在CPU配置中為CPU通信口設置HSA，設置HSA限制了后一個主站地址）必須檢查的地址間隙。限制地址間隙的長度可以小化尋找和連接另一個主站所需要的時間。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?？偟囊?guī)則是應該在所有的主站上設置相同的站地址，這個地址應該大于或等于系統(tǒng)中的主站地址。HSA的默認值是31.

    (1) S7-200網(wǎng)絡通信的幾個概念。

    1)網(wǎng)絡通信接口。S7-200可以支持各種類型的通信網(wǎng)絡，有多主站PPI電纜、CP通信卡、以太網(wǎng)通信卡三種接口。

    S7-200可通過兩種不同類型的PPI多主站電纜進行通信，這些電纜允許通過RS-232或USB接口進行通信。

    S7-200支持主-從網(wǎng)絡，并能在PROFIBUS網(wǎng)絡中充當主站或從站，而STEP 7-Micro/WIN只能作為主站。

    2)波特率和站地址。數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)乃俣仁遣ㄌ芈?，用于量度在給定時間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的多少，單位通常為kbit或者Mbit，比如19.2kbit的波特率即表示傳輸速率為19200biUs。在同一個網(wǎng)絡中，通信的器件被配置成相同的波特率，網(wǎng)絡的波特率取決于連接在該網(wǎng)絡上的波特率低的設備。

    在網(wǎng)絡中要為每個設備的站地址，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的設備或者來自正確的設備。S7-200支持的網(wǎng)絡地址為從0到126，如果某S7-200帶有兩個端口，那么每個端口都有一個網(wǎng)絡地址。S7-200設備的默認地址：STEP 7-Micro/WIN為0；HMI (TD200、TP或OP)為1；S7-200的CPU為2。

    3) S7-200 CPU所支持的協(xié)議。S7-200 CPU所支持的協(xié)議總覽為：點對點接口(PPI)、多點接口( MPI)、PROFIBUS。在開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)七層模式通信結構的基礎上，這些通信協(xié)議在一個令牌環(huán)網(wǎng)絡上實現(xiàn)。如果帶有擴展模塊CP 243-1或CP 243-1 IT，那么S7-200也能運行在以太網(wǎng)上。

    ●點對點接口( PPI)：一種主一從協(xié)議，主站器件發(fā)送要求到從站器件，從站器件響應，主站個數(shù)不超過32。

    ●多點接口( MPI)：MPI允許主一主通信和主一從通信，不能與作為主站的S7-200    CPU通信，S7-300和S7-400 PLC可以用XGET和XPUT指令來讀寫S7-200的數(shù)據(jù)。

    ●PROFIBUS:用于實現(xiàn)與分布式I/O（遠程I/O）的高速通信，PROFIBUS網(wǎng)絡通常有一個主站和若干個I／O從站，主站器件通過配置可以知道I/O從站的類型和站號，主站初始化網(wǎng)絡使網(wǎng)絡上的從站器件與配置相匹配，主站不斷地讀寫從站的數(shù)據(jù)，當一個DP主站成功配置了一個DP從站之后，它就擁有了這個從站器件，網(wǎng)上第二個主站器件對*個主站的從站的訪問受到限制。

    ●TCP/IP協(xié)議：通過以太網(wǎng)擴展模塊CP 243-1或互聯(lián)網(wǎng)擴展模塊CP 243-1 IT，S7-200能支持TCP/IP以太網(wǎng)通信。

    4)多主站PPI網(wǎng)絡。圖1-22所示是多個主站和多個從站進行通信的PPI網(wǎng)絡，STEP 7-Micro/WIN和HMI可以對任意S7-200 CPU從站讀寫數(shù)據(jù)。STEP 7-Micro/WIN和HMI共享網(wǎng)絡，所有設備（主站和從站的設備）有不同的網(wǎng)絡地址。如果使用PPI多主站電纜，那么該電纜將作為主站，并且使用STEP 7-Micro/WIN提供給它的網(wǎng)絡地址；S7-200 CPU將作為從站。

    5)復雜的PPI網(wǎng)絡。圖1-23給出了點到點通信多主網(wǎng)絡的復雜PPI網(wǎng)絡，每個HMI監(jiān)控一個S7-200 CPU，S7-200 CPU使用NETR和NETW指令相互讀寫數(shù)據(jù)（點到點通信）。

    6) PROFIBUS網(wǎng)絡。圖1-24給出了用S7-315-2DP作PROFIBUS主站、EM 277作PROFIBUS從站的網(wǎng)絡，該配置中的HMI通過EM 277監(jiān)控S7-200，STEP 7-Micro/WIN通過EM 277對S7-200進行編程。網(wǎng)絡支持9.6kbit/s到12MbiUs的波特率，當波特率高于19.2kbiUs時，STEP 7-Micro/WIN要用CP卡。若要使用CP卡，需配置STEP 7-Micro/WIN使用PROFIBUS協(xié)議。

    如果網(wǎng)絡上只有DP設備，則可以選擇DP協(xié)議或標準協(xié)議；如果網(wǎng)絡上有非DP設備（比如TD200），則可為所有的主站器件選擇通用(DP/FMS)協(xié)議。網(wǎng)絡上所有主站都使用同樣的PROFIBUS網(wǎng)絡協(xié)議（DP、標準或通用DP/FMS），并且只有當網(wǎng)絡波特率小于187.5kbiUs時，PPI多主站電纜才能發(fā)揮其功能。

    7)以太網(wǎng)和／或互聯(lián)網(wǎng)設備的網(wǎng)絡。在圖1-25所示的配置中，STEP 7-Micro/WIN通過以太網(wǎng)連接與兩個S7-200通信，而這兩個S7-200分別帶有以太網(wǎng)模塊(CP 243-1)和互聯(lián)網(wǎng)模塊（CP 243-1 IT）。S7-200 CPU可以通過以太網(wǎng)連接交換數(shù)據(jù)。安裝了STEP 7-Micro/WIN之后，PC上會有一個標準瀏覽器，可以用它來訪問互聯(lián)網(wǎng)模塊(CP243-1 IT)的主頁。若要使用以太網(wǎng)連接，需配置STEP 7-Micro/WIN使用TCP/IP協(xié)議。

    (2) S7-200網(wǎng)絡布線的基本原則。導線必須安裝合適的浪涌抑制器，這樣可以避免雷擊浪涌。應避免將低壓信號線和通信電纜與交流導線和高能量、快速開關的直流導線布置在同一線槽中。要成對使用導線，用中性線或公共線與能量線或信號線配對。

    S7-200 CPU的端口是不隔離的，欲使網(wǎng)絡隔離，應考慮使用RS-485中繼器或者EM 277。

    (3) S7-200網(wǎng)絡的通信距離、通信速率和電纜類型。如表1-1所示，網(wǎng)段的大長度取決于兩個因素——隔離（使用RS-485中繼器）和波特率。當連接具有不同地電位的設備時需要隔離；當接地點之間的距離很遠時，有可能具有不同的地電位；即使距離較近，大型機械的負載電流也能導致地電位不同。

    表1-1    網(wǎng)絡電纜的大長度

    如果不使用隔離端口或者中繼器，則允許的長通信距離為50m。測量該距離時，從網(wǎng)段的*個節(jié)點開始，到網(wǎng)段的后一個節(jié)點為止。

    在網(wǎng)絡中使用RS-485中繼器，為網(wǎng)段提供偏壓電阻和終端電阻，具有以下作用。

    1)增加網(wǎng)絡的長度：在網(wǎng)絡中使用一個中繼器可以使網(wǎng)絡的通信距離擴展50m。如果在已連接的兩個中繼器之間沒有其他節(jié)點，那么網(wǎng)絡的長度將能達到波特率允許的大值。在一個串聯(lián)網(wǎng)絡中，多可以使用9個中繼器，但是網(wǎng)絡的總長度不能超過9600m。

    2)為網(wǎng)絡增加設備：在9600的波特率下，50m距離之內(nèi)，一個網(wǎng)段多可以連接32個設備。使用一個中繼器允許在網(wǎng)絡上再增加32個設備。

    3)實現(xiàn)不同網(wǎng)段的電氣隔離：如果不同的網(wǎng)段具有不同的地電位，將它們隔離會提高網(wǎng)絡的通信質(zhì)量。

    一個中繼器在網(wǎng)絡中被看作網(wǎng)段的一個節(jié)點，盡管如此，它沒有被站地址。

    S7-200網(wǎng)絡使用RS-485標準的屏蔽雙絞線電纜，回路阻抗±115Ω/km、有效電容30pF/m、標稱阻抗大約為135～160Ω（頻率=3～20MHz）、衰減為0.9dB/100m(頻率=200kHz)、導線截面積為0.3～0.5mm2、電纜直徑為8mm±0.5mm。每個網(wǎng)段中多只能連接32個設備。

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