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PLC的基本概念

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 

2、PLC的基本结构 

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：

a. 中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，*后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

b、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

C、电源 

PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

PLC网络通信协议的选择

S7-200系列PLC可支持多种通信协议，如点对点(Point-to-Point)协议(PPI)、多点协议(MPI)及PROFIBUS协议。这些协议的结构模型都是基于开放系统互联参考模型(OSI)的7层通信结构。PPI协议和MPI协议通过令牌环网实现，令牌环网遵守欧洲标准EN50170中的过程现场总线PROFIBUS标准。基于通信结构的“开放系统互联”(OSI)7层模型，这些协议用于令牌环网，该网络符合欧洲标准EN50170所定义的PROFIBUS标准。这些协议是异步、基于字符的协议，具有一个起始位、8个数据位、一个偶数校验位和一个停止位。通信帧包括:特殊的启动与停止字符、源站地址与目标站地址、帧长度以及数据完整性的检验。只要每个协议的波特率相同，可同时在一个网络上运行，不会相互干扰。

  除了上述3种协议外，通过S7-200的自由通信口和相关的网络通信指令，可以将S7-200CPU连接到ModBus网络和以太网络

  以太网也可用于具有扩充模块CP243-1和CP243-1IT的S7-200CPU。

4.TCP/IP协议

  S7-200通过使用以太网(CP243-1)或互联网(CP243-1IT)扩充模块可支持TCPIP以太网通信。以太网(CP243-1)和互联网(CP243-1IT)模块的连接数目见表6-4。

  5.仅使用S7-200设备的网络配置

  1)单台主设备PPI网络

  在对于简单的单台主设备网络,编程站和S7-200CPU既可以通过PPI多台主设备电缆

  连接，也可以通过安装在编程站中的通信处理器(CP)卡连接。

  在如图6-27(a)所示的网络中，编程站(STEP7-Micro/WIN)是网络主设备。在图6-27(b)所示的网络中，人机界面设备(HMI)(如TD200、TP或OP)是网络主设备。

  在上述两个网络例子中，S7-200CPU是对主设备的请求进行响应的从属装置。对于单台主设备PPI网络，需要设置STEP7-Micro/WIN以使用PPI协议。

  2)多台主设备PPI网络

  具有一个从属装置的多台主设备网络如图6-28所示。编程站(STEP7-MicroWIN)既可以使用CP卡，也可以使用PPI多台主设备电缆。STEP7-Micro/WIN和HMI设备共享网络。

  STEP 7-Micro/WIN和HMI设备是主设备，必须具有独立的网络地址。在使用PPI多台主设备电缆时，电缆是主设备:使用STEP 7-Micro/WIN所提供的网络地址，S7-200 CPU是从属装置。

  图6-29显示了一个PPI网络，它具有与多台从属装置进行通信的多台主设备。在这个网络中，STEP7-Micro/WIN和HMI可以对所有S7-200 CPU从属装置请求数据。STEP7-MicroWIN和HMI设备共享网络。

  所有设备(主设备和从属装置)均具有不同的网络地址。在使用PPI多台主设备电缆时，电缆是主设备，并使用STEP7-Micro/WIN所提供的网络地址，S7-200 CPU为从属装置。对于具有多台主设备和一台或多台从属装置的网络，设置STEP7-Micro/WIN以使用PPI协议，如果可用，勾选“多台主设备网络”和“PPI**协议”复选框。如果正在使用PPI多台主设备电缆，则“多台主设备网络”和“PPI**协议”复选框均将忽略。

  3)复杂PPI网络图

  对等通信网络如图6-30所示，该网络使用了具有对等通信的多台主设备。STEP7-Micro/WIN和HMI设备通过网络对S7-200CPU进行读写，S7-200 CPU使用网络读取和网络写入指令互相读写，即进行对等通信。

  一个复杂PPI网络的示例HMI设备与对等通信如图6-31所示。该网络使用了具有对等通信的多台主设备。在这个网络中，每个HMI监控一个S7-200 CPU。S7-200 CPU使用NETR和NETW指令互相读写(对等通信)。

  对于复杂PPI网络，设置STEP 7-Micro/WIN以使用PPI协议，如果可用，勾选“多台主设备网络”和“PPI**协议”复选框。如果正在使用PPI多台主设备电缆，则“多台主设备网络”和“PPI**协议”复选框均将忽略。

  1.PPI协议

  PPI协议是一种主从设备协议:主设备给从属装置发送请求，从属装置进行响应。如图6-24所示。从属装置不发出信息，而是一直等到主设备发送请求或轮询时才做出响应。

  主设备与从属装置的通信通过PPI协议管理的共享连接来进行。PPI协议不限制与任何一个从属装置进行通信的主设备的数目，但网络上*多可安装32个主设备。

  如果在用户程序中使用PPI主设备模式，则S7-200 CPU在处于RUN模式时可用作主设备。使用PPI主设备模式之后，可使用网络读取或网络输入指令从其他S7-200读取数据或将数据输入其他S7-200。当S7-200用作PPI主设备时，它仍将作为从属装置对来自其他主设备的请求做出响应。

  PPI**协议允许网络设备建立设备之间的逻辑连接。对于PPI**协议，每台设备可提供的连接数目是有限的。

  所有S7-200 CPU均支持PPI协议和PPI**协议，而PPI**协议是EM 277模块所支持的唯一PPI协议。

  2.MPI协议

  MPI允许进行主设备与主设备以及主设备与从属装置之间的通信，如图6-25所示。为与S7-200 CPU进行通信，STEP7-Micro/WIN建立一个主设备与从属装置之间的连接。MPI协议不与用做主设备的S7-200CPU进行通信。

  网络设备通过任意两台设备之间的独立连接(由MPI协议进行管理)进行通信，设备之间的通信受限于S7-200CPU或EM277模块所支持的连接数目。S7-200CPU和EM277模块的连接数目见表6-3。

  3.PROFIBUS协议

  PROFIBUS协议针对用于具有分布式I/O设备(远程I/O)的高速通信，来自不同厂家的设备只要支持PROFIBUS均可使用。这些设备包括I/O模块、电动机控制器、PLC等。

  PROFIBUS网络的典型特点就是具有一个主设备和多个IVO从属装置,如图6-26所示,为主设备设置所连接的I/O从属装置的型号及地址。主设备将初始化网络，并验证网络上的从属装置是否与配置相符。主设备可将输出数据连续地写入从属装置，也可从中读出输入数据。

  当DP主设备成功地配置从属装置时，它就拥有了该从属装置。如果网络上存在第二个主设备，则它对属于第一个主设备的从属装置进行访问将受到一定的限制。

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