西门子CPU412-1代理商

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浔之漫智控技术（上海）有限公司 

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西门子PLC各个通信协议解析，分析

1，协议分类

（0）协议背景介绍1

1，mpi接口、dp接口、rs485接口、rs232接口具体区别？

（一）mpi接口、dp接口：这两者均为基于RS485接口（可以理解为硬件标准）。mpi与dp是通信协议的名称（可以理解为软件）。

（二）MPI：MPI是多点接口（Multi Point Interface）的简称，是西门子公司开发的用于PLC之间讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。

（三）DP：PROFIBUS-DP协议。是一种总线协议，也是目前市场上用得比较多的一种协议。通讯波特率Zui大支持12MB，距离1200M，可以用来实现和上位机，从站，以及分布式I/O等实现高速远距离的通讯。

（四）RS485接口可以理解为硬件标准，RS485简介：

为扩展应用范围，美国电子工业协会（EIA）又于1983年在RS-422基础上制定了rs-485/'' target=''_blank''>RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同 一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

（五）RS232接口可以理解为硬件标准，RS232简介：

RS-232接口符合美国电子工业联盟（EIA）制定的串行数据通信的接口标准，原始编号全称是EIA-RS-232（简称232，RS232）。它被广泛用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。

总结的话：（1）MPI，PROFIBUS-DP是协议。（软件标准）

                   （2）mpi接口、dp接口，是基于RS485的接口，使用再MPI，PROFIBUS-DP协议的叫法(软硬标准)

                 （2）RS485，RS232是接口（硬件标准）

   2，RJ11和RJ45接口有什么区别?

RJ45接口 : 统称网口

RJ11接口和RJ45接口很类似，但只有4根针脚（RJ45为8根）。在计算机系统中，RJ11主要用来联接modem调制解调器。 

总结的话：   RJ11是4根针脚的RJ45    

（1）低端PLC ，S7-200 ，支持的通信协议有这些

（3）模块介绍

（1）EM241 对接PLC的网络模块

对接PLC图片

一、PPI通讯(点对点)

（1）协议介绍

PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议。S7-200 CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI通信协议，S7-200的一些通信模块也支持PPI协议。Micro/WIN与CPU进行编程通信也通过PPI协议。

S7-200 CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备是与其他RS-485网络一致的。

S7-200 CPU之间的PPI网络通信只需要两条简单的指令，它们是网络读（NetR）和网络写（NetW）指令。

 在网络读写通信中，只有主站需要调用NetR/NetW指令，从站只需编程处理数据缓冲区（取用或准备数据）。

 PPI网络上的所有站点都应当有各自不同的网络地址。否则通信不会正常进行。

可以用两种方法编程实现PPI网络读写通信：

可参考http://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/s7-200-portal/micropower2013/smart%20sms/017.html

（2）协议详解

通讯协议采用主从式的通讯方式，一次读写操作的步骤包括：首先上位机发出读写命令，PLC作出接收正确的响应，上位机接

到此响应则发出确认申请命令，PLC则完成正确的读写响应，回应给上位机数据。这样收发两次数据，完成一次数据的读写

1、读写申请的数据格式如下：

SD:(Start Delimiter)开始定界符(68H)

LE:（Length）报文数据长度

LER:（Repeated Length）重复数据长度

SD: (Start Delimiter)开始定界符(68H)

SA:（Source Address）源地址，指该地址的指针，为地址值乘以8

DA:（Destination Address）目标地址，指该地址的指针，为地址值乘以8

FC:（Function Code）功能码

DSAP:（Destination Service Access Point）目的服务存取点

SSAP:（Source Service Access Point）源服务存取点

DU:（Data Unit）数据单元

FCS:（Frame Check Sequence）校验码

ED:（End Delimiter）结束分界符（16H）

报文数据长度和重复数据长度为自DA至DU的数据长度，校验码为DA至DU数据的和校验，只取其中的

末字节值。

在读写PLC的变量数据中，读数据的功能码为 6CH，写数据的功能码为 7CH。

2、PLC接收到读写命令，校验后正确，返回的数据格式为 E5H

3、确认读写命令的数据格式为：

其中SD为起始符，为10H

SA为数据源地址

DA为目的地址

FC为功能码，取5CH

FCS为SA+DA+FC的和的末字节

ED为结束符，取16H

具体报文如下：

对于一次读取一个数据，读命令都是33个字节。前面的0—21字节是相同的，为

下面我们列表分析读取PLC密码的指令：68 1B 1B 68 02 00 6C 32 01 00 00 00 00 00 0E 00 00 04 01 12 0A 10 02 00 08 00 00 03 00 05 E0 D2 16

因为是PC上发的读PLC数据的命令，SA=00，DA=02，如果有多个站，DA要改成相应的站号。读命令中从DA到DU的长度为1B即27个字节。从22字节开始根据读取数据的类型、位置不同而不同。上表是读不同存储器命令的Byte22—32。

三、MPI通讯

MPI通信是一种比较简单的通信方式，MPI网络通信的速率是19.2Kbit/s~12Mbit/s，MPI网络Zui多支持连接32个节点，

Zui大通信距离为50M。通信距离远，还可以通过中继器扩展通信距离，但中继器也占用节点。

三、ProfiBus总线通讯

（1）协议背景介绍

  1，什么是ProfiBus 

            （1）统述：

           ProfiBus是一种现场总线协议，是基于RS485上的一种接口

             2）什么是现场总线协议

           标准答案：

          简单来说就是安装在现场的协议，

如下图所示：

具体的运用场景

（1）具体的协议解析

profibus可以布置成已主多从模式，这种模式从机通过各个不同的令牌进行传输

报文结构

多主站时令牌可以互相传递

具体的接线图如下

dp口和dp线

四、Profinet总线通讯

百度：

PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。

PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。

原理就是：就是PROFIBUS 的网络版，是基于TCP/IP之上的协议

常见的接线结构

与PROFIBUS 接线方式不同，PROFIBUS是使用双芯频闭线

PROFINet使用的是网线

2,报文如下

RT帧结构参数解释：

VLAN：优先级数据标签，有0-7八个优先级，数值越大则优先级越高；RT帧此处为6；

Eth.type（上图左数第三个）：0x8892代表该帧为PROFINET协议的一个帧；

Frame：规定该帧的实时等级、数据通道；

RT-User：该帧携带的数据，36-1440字节，数据长度不足则会自动补齐；

APDU status：该帧数据位的一些指示状态；

FCS：循环冗余校检码；

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西门子PLC故障诊断及处理方法

西门子plc具有很完善的自诊断功能，如出现故障，借助自诊断程序可以方便的找到出现故障的部件，更换后就可以恢复正常工作。故障处理的方法可参看西门子S7-200PLC系统手册的故障处理指南。实践证明，外部设备的故障率远高于PLC，而这些设备故障时，PLC不会自动停机，可使故障范围扩大。为了及时发现故障，可用梯形图程序实现故障的自诊断和自处理。

1. 超时检测

机械设备在各工步的所需的时间基本不变，因此可以用时间为参考，在可编程控制器发出信号，相应的外部执行机构开始动作时起动一个定时器开始定计时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。如某执行机构在正常情况下运行10s后，使限位开关动作，发出动作结束的信号。在该执行机构开始动作时起动设定值为12s的定时器定时，若12s后还没有收到动作结束的信号，由定时器的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的程序，起动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。

2. 逻辑错误检查

在系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部的信号(如存储器为的状态)相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出了故障。因此可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。如机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时接通。若它们同时接通，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。在梯形图中，用这两个限位开关对应的存储器的位的常开触点串联，来驱动一个表示限位开关故障的存储器的位就可以进行检测。

A、外部设备故障

外部设备就是与实际过程直接联系的各种开关、传感器、执行机构、负载等。这部分设备发生故障,直接影响系统的控制功能。

B、系统故障

这是影响系统运行的全局性故障。系统故障可分为固定性故障和偶然性故障。故障发生后,可重新启动使系统恢复正常,则可认为是偶然性故障。重新启动不能恢复而需要更换硬件或软件,系统才能恢复正常,则可认为是固定故障。

C、硬件故障

这类故障主要指系统中的模板(特别是I/O模板)损坏而造成的故障。这类故障一般比较明显,影响局部。

D、软件故障

软件本身所包含的错误,主要是软件设计考虑不周,在执行中一旦条件满足就会引发。在实际工程应用中,由于软件工作复杂、工作量大,因此软件错误几乎难以避免。对于可编程控制器组成的控制系统而言,绝大部分故障属于上述四类故障。根据这一故障分类,可以帮助分析故障发生的部位和产生的原因。

E、可编程控制器的自诊断测试

可编程序控制器具有极强的自诊断测试功能,在系统发生故障时要充分利用这一功能。在进行自诊断测试时,都要使用诊断调试工具,也就是编程器。

F、利用系统功能进行诊断测试

利用可编程控制器本身所具有的各种功能,自行编制软件、采取一定措施、结合具体分析确定故障原因。用户通过程序可以编辑组织块,来告诉CPU当出现故障时应如何处理,如果相应的故障组织块OB没有编程,当出现该故障时,CPU转到“STOP”状态。

西门子(SIMATIC)PLC以其精湛的德国电路板制造工艺，在我国很过行业被广泛应用，西门子故障处理、PCL电路板维修因而成为很多企业设备维护技术人员必须掌握的本领。

S5系列PLC目前在我国工业市场常见的主要有U型(通用型)、W型(字处理型)、R型(开关型)等三种型号。不同型号的PLC，其故障表现和判断方式也不同。这其中，软件故障都可以利用西门子专用编程器解决问题，西门子plc都留有通讯PC接口，通过专用伺服编程器即可以解决几乎所有的软件问题。

通过软件PC程序可以判断是否是软件故障，如果是硬件故障，则需要专用的芯片级电路板维修工程师才可对其进行修复工作，PLC一般都是模块话结构构成，较为简单的处理方式就是更换故障板卡。而上海彩亚电路板维修有限公司独有的西门子在线检测平台则可以对所有模块结构进行检测，然后对故障部位进行芯片级维修处理，从而节约客户成本超过70%以上。

1、软故障的判断和处理

S5 PLC具有自诊断能力，发生模块功能错误时往往能报警并按预先程序作出反应，通过故障指示灯就可判断。当电源正常，各指示灯也指示正常，特别是输入信号正常，但系统功能不正常(输出无或乱)时，本着先易后难、先软后硬的检修原则首先检查用户程序是否出现问题。S5的用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发生闪失时，程序丢失或紊乱的可能性就很大，当然强烈的电磁干扰也会引起程序出错。有EPROM存储卡及插槽的PLC恢复程序就相当简单，将EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能解决问题;没有EPROM子卡的用户就要利用PG的联机功能将正确的程序发送到PLC上。需要特别说明的是，有时简单的程序覆盖不能解决问题，这时在重新拷贝程序前总清一下RAM中的用户程序是相当必要的。通过将PLC上的“RUN”“ST”开关按RUN---ST---RUN---ST---RUN的顺序拨打一遍或在PG上执行“Object—Blocks—Delete---inPLC—allblocks---overall—Reset”功能就完成了RAM中程序的总清。 另外，保存在EPROM中的程序并不是万无一失的，过分相信EPROM上的程序有时会给检修带来困惑。所以经常性的检查核对EPROM中的程序，特别是PG中的备份程序就显的尤为重要。

2、PLC硬件故障

PLC的硬件故障较为直观地就能发现，维修的基本方法就是更换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的更换会带来不必要的损失。

(1)电源模块故障。

一个工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是绿色长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。“AC”灯表示PLC的交流总电源，“AC”灯不亮时多半无工作电源，整个PLC停止。这时就应该检查电源保险丝是否熔断，更换熔丝是应用同规格同型号的保险丝，无同型号的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝说明电路板短路或损坏，更换整个电源。“5VDC”、“24VDC”灯熄灭表示无相应的直流电源输出，当电源偏差超出正常值5%时指示灯闪烁，此时虽然PLC仍能工作，但应引起重视，必要时停机检修。“BATT”变色灯是后备电源指示灯，绿色正常，黄色电量低，红色故障。黄灯亮时就应该更换后备电池，手册规定两到三年更换锂电池一次，当红灯亮时表示后备电源系统故障，也需要更换整个模块。

(2)I/O模块故障。

输入模块一般由光电耦合电路组成;输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二极管指示。有输入信号但该点不亮或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，如果只是因为一个点的损坏就更换整个模块在经济上不合算。通常的做法是找备用点替代，然后在程序中更改相应的地址。但要注意，程序较大是查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是更换输入模块还是更换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是juedui不允许的。

(3)CPU模块故障。

通用型S5 PLC的CPU模块上往往包括有通信接口、EPROM插槽、运行开关等，故障的隐蔽性更大，因为更换CPU模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细。

检修实例：一台PLC合上电源时无法将开关拨到RUN状态，错误指示灯先闪烁后常亮，断电复位后故障依旧，更换CPU模块后运行正常。在进行芯片级维修时更换了CPU但故障灯仍然不停闪烁，至到更换了通信借口板后功能才恢复正常。

3.外围线路故障

据有关文献报道，在PLC控制系统中出现的故障率为：CPU及存储器占5%，I/O模块占15%，传感器及开关占45%，执行器占30%，接线等其他方面占5%，可见80%以上的故障出现在外围线路。外围线路由现场输入信号(如按钮开关、选择开关、接近开关及一些传感器输出的开关量、继电器输出触点或模数转换器转换的模拟量等)和现场输出信号(电磁阀、继电器、接触器、电机等)，以及导线和接线端子等组成。接线松动、元器件损坏、机械故障、干扰等均可引起外围电路故障，排查时要仔细，替换的元器件要选用性能可靠安全系数高的优质器件。一些功能强大的控制系统采用故障代码表表示故障，对故障的分析排除带来极大便利，应好好利用。

总结：西门子PLC其他系列的故障判断和处理方法与此原理相同可依次类推。任何芯片级精密设备遇到故障时，在没有十足把握情况下，一定要请专业的技术服务企业予以处理，擅自改动程序和维修紧密设备电路板可能会造成设备维修难度加大甚至报废的严重后果。