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西门子S7-200 PLC的PROFIBUS协议

    S7-200CPU需通过EM277PROFIBUS-DP模块接入PROFIBUS网络，网络通常有一个主站和几个I/O从站。给主站提供了网络中的I/O从站的型号和地址，主站初始化网络并核对网络中的从站设备是否与设置的相符。主站周期性地将输出数据写到从站，并从从站读取输入数据。当DP主站成功地设置了一个从站时，它就拥有该从站。如果网络中有第二个主站，它只能很有限地访问*个主站的从站。

  MPI是集成在西门子公司的可编程序控制器、操作员界面和编程器上的集成通信接口，用于建立小型的通信网络。它多可接32个节点，典型数据长度为64字节，大距离为100 m。

    MPI(Multi-Point)可以是主/主协议或主/从协议。S7-300CPU作为网络主站，使用主/主协议。对S7-200CPU建立主/从连接，因为S7-200CPU是从站。

    MPI在两个相互通信的设备之间建立连接，一个连接可能是两个设备之间的非公用连接，另一个主站不能干涉两个设备之间已经建立的连接。主站可以短时间建立连接，或使连接*断开。

    每个S7-200CPU支持四个连接，每个EM277模块支持六个连接。它们保留两个连接，其中一个给SIMATIC编程器或计算机，另一个给操作员面板。保留的连接不能被其他类型的主站(如CPU)使用。

    通过与S7W200CPU建立一个非保留的连接，S7-300CPU和S7-400CPU可以和S7-200CPU或EM277模块进行通信。利用XGET和XPUT指令，S7-300和S7-400可以读写S7-200。

S7-200支持多种通信协议，如点对点接口协议(PPI)、多点接口协议(MPI)、PROFIBUS协议和用户定义协议。这些协议基于7层开放系统互连模型(OSI)。PPI和MPI协议通过PROFIBUS令牌环网实现，令牌环网是遵循IEC61158和欧洲标准EN50170的过程现场总线。它们都是基于字符的异步通信协议，带有起始位、8位数据、偶校验和1个停止位。通信帧由起始和结束字符、源和目的站地址、帧长度和数据完整性校验和组成。只要波特率相向，三个协议就可以在网络中同时运行，不会相互影响。

    PPI(Point-to-Point)是主/从协议，网络上的S7-200CPU均为从站，其他CPU、SIMATIC编程器或TD200为主站。

    如果在用户程序中允许PPI主站模式，则一些S7-200CPU在RUN模式下可以作主站（见表10-12中SMB30的描述），它们可以用网络读(NETR)和网络写(NETW)指令读写其他CPU中的数据。S7-200CPU作PPI主站时，还可以作为从站响应来自其他主站的通信申请。PPI没有限制可以有多少个主站与一个从站通信，但是在网络中多只能有32个主站。

  在令牌循环网络中，只有拥有令牌的站有初始化通信的权力。令牌循环时间是将令牌传送到逻辑环中所有主站（令牌拥有者）所需的时间。对于像PPI这样的令牌传送网络，令牌循环时间是一个很重要的参数。

    假设网络中4个S7-200CPU模块的站地址分别为2、4、6、8，每一个都有自己的TD200，其站地址分别为3、5、7、9，仅站2和站4为从站，其余的均为主站。两个CPU224模块收集来自其他所有CPU模块的数据。

    主站要发送信息，必须持有令牌。例如，当站3持有令牌时，它初始化到站2的请求，然后把令牌传给站5，站5才能初始化到站4的请求信息，再把令牌传给站6，站6再初始化到站2、4或8的请求信息，接着再把令牌传给站7。这个初始化信息和传送令牌的过程会在逻辑环中持续进行，从站3到站5，又到站6、7、8、9，后又返回站3。为了使主机能发出请求信息，这个令牌必须在逻辑环中完整循环。

    如果允许PPI主站模式（在网络中使用PPI协议），则CPU用网络读(NETR)和网络写(NETW)指令与其他CPU交换信息。如果下列假设成立，则令牌循环时间可由下式近似求出：

    (1)各站占有令牌时发送一个请求。

    (2)请求读或写的数据的地址是连续的。

    (3) CPU的通信缓冲区的使用没有冲突。

    (4) CPU的扫描时间都不超过10 ms。

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

    令牌循环时间Trot=主站1的Thold+主站2的Thold+…+主站m的Thold

式中：128为附加字符数；n为数据字符的字节数，每个字符11位；m为主站的个数。

    假设上例中6个主站均发送一个双字的请求信息，各主站的令牌占用时间均为Thold=(128+4)字符×11 biU字符×1/9600 b/s=151.25 ms．则令牌循环时间Trot=Thold×6=151.25×6 ms=907.5 ms。

  波特率和主站数是影响网络性能的两个主要因素。选择所有设备都支持的高波特率进行通信会得到的通信效果，增加网络中的主站会增加网络的负载，减少网络中的主站数目可以提高网络性能。主站和从站地址选择、间隙刷新因子(GUF)和高站地址也影响网络性能。

    各主站的地址应连续排列，如果主站间的地址有间隙，主站将不断地检查间隙中的地址，确定是否有其他主站等待进入连接。这种检查需要时间，会增加网络的负载。如果主站之间没有地址间隙，就不需要进行这种检查。

    如果从站地址在主站地址之间，则会造成主站之间的地址间隙，增加网络的负载。

    当CPU作为PPI主站时，可以在STEP7-Micro/Win系统块的通信标签中设置间隙刷新因子(GUF)和高站地址。GUF用来确定检查地址间隙的时间间隔。GUF=1表示每次占有令牌时都要检查地址间隙，GUF=2表示每两次占有令牌检查一次地址间隙。如果主站之间有地址间隙，则设置高的GUF可以降低网络负载。如果主站间没有地址间隙，则GUF不影响网络性能。GUF过大会使主站加入网络通信时有较长的延迟。

    高站地址(HSA)定义了一个主站寻找其他主站的高地址。合理设置的HSA可以减少寻找和连接另一个主站所需要的时间。高站地址对于从站地址没有影响，主站仍然可以与地址大于HSA的从站通信。

    应在所有的主站上设置相同的高站地址，这个地址应大于或等于系统中的高站地址，HSA的缺省值是31。

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