重庆西门子S7-200SMART模块代理价格

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西门子S7-200 PLC为网络计算令牌循环时间

    在令牌传送网络中，只有拥有令牌的站才有初始化通信的权限，令牌循环时间可以体现出网络性能的高低（逻辑环中主站循环传送令牌的时间）。

    现在计算图1-26所示的多主网络的令牌循环时间。在该网络中，TD200（3号站）与CPU 222（2号站）通信；TD 200（5号站）与CPU 222（4号站）通信，以此类推。两个CPU 224使用网络读写指令从其他S7-200采集数据：CPU 224（6号站）向2号站、4号站和8号站发送数据；同时CPU 224（8号站）向2号站、4号站和6号站发送数据。在该网络中，有6个主站（4个TD 200和两个CPU 224）和两个从站（两个CPU 222）。

    图1-26    多主网络

    主机要发送信息，必须持有令牌。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，然后把令牌传给站6。站6再初始化到站2、站4或站8的请求信息，然后把令牌传给站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、站7、站8、站9，后又返回站3。主机要能够发出请求信息，这个令牌必须在逻辑环中完整循环。对于一个6个站的逻辑环，如果每个令牌持有者发送一个请求信息，为一双字值（4个字节），则令牌循环时间在9600bit下为900ms。如果信息访问的数据字节数增加，或者站的数目增加，那么令牌循环时间也会增加。

    令牌循环时间是由各站占有令牌的时间决定的。对于多主网络，令牌循环时间可以由各主站占有令牌时间相加得出。如果允许PPI主站模式（在网络中使用PPI协议），S7-200可以使用网络读写指令向其他S7-200发送信息。如果采用这些指令发送信息，并且下述假设成立的话，令牌循环时间可以由公式近似得出：各站在每次占有令牌时发送一个请求；该请求为连续的数据地址读或写请求；CPU的通信缓冲区使用没有冲突；CPU的扫描时间不超过10mS。

    令牌持有时间（Thold）= (128+n)字符×11位/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

    其中，n是数据的字符（字节）数；m是主站数；一位时间等于一个信号的持续时间。

    对上述多主网络计算令牌循环时间，设6台主机中每个主机都有相同的令牌占用时间。

    T（令牌持用时间）=(128+4)字符×11位/字符×1/9600位=151.25ms/主机

    T（令牌循环时间）= 151.25ms/主机×6主机- 907.5ms

   影响网络性能的因素有以下几个（波特率和主站数的影响大）。

    (1)波特率。如果网络能在所有设备都支持的波特率下运行，那么其效率是大的。

    (2)网络中的主站个数。减少网络中的主站数目可以提高网络性能。网络中的每个主站都会增加网络的负载要求，减少主站可以减轻网络负载。

    (3)主站和从站地址的选择。所有主站的地址应该顺序地进行设定，不带地址间隙。当主站间存在地址间隙时，主站连续检查间隙内的地址，确定是否有其他主站等待进入连接，这个检查需要时间，会增加网络的负载。如果主站之间没有地址间隙，就不需要进行检查，这样网络的负载小。只要从站不位于主站之间，从站地址设置成任何值都不会影响网络性能。位于主站之间的从站会造成主站之间的地址间隙，因而会增加网络的负载。

    (4)间隙刷新因子(GUF)。只有在S7-200 CPU作为PPI主站时才使用间隙刷新因子，它告诉S7-200检查其他主站地址间隙的时间间隔。使用STEP 7-Micro/WIN在CPU配置中为CPU通信口设置GUF，这个配置使S7-200周期性地检测地址间隔。如果GUF=1，则S7-200每次占有令牌时都会检查地址间隔；如果GUF=2，则S7-200每两次占有令牌时，才会检查一次地址间隔。如果主站之间有间隙，则设置高的GUF可以降低网络负载。如果主站之间没有间隙，那么GUF不影响网络性能。由于不频繁检查地址，设置大的GUF会造成其他主站无法及时进入连接。默认的GUF设置为10。

    (5)站地址(HSA)。只有在S7-200 CPU作为PPI主站时才使用站地址，它定义了一个主站寻找其他主站的地址。使用STEP 7-Micro/WIN在CPU配置中为CPU通信口设置HSA，设置HSA限制了后一个主站地址）必须检查的地址间隙。限制地址间隙的长度可以小化寻找和连接另一个主站所需要的时间。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。总的规则是应该在所有的主站上设置相同的站地址，这个地址应该大于或等于系统中的主站地址。HSA的默认值是31.

    (1) S7-200网络通信的几个概念。

    1)网络通信接口。S7-200可以支持各种类型的通信网络，有多主站PPI电缆、CP通信卡、以太网通信卡三种接口。

    S7-200可通过两种不同类型的PPI多主站电缆进行通信，这些电缆允许通过RS-232或USB接口进行通信。

    S7-200支持主-从网络，并能在PROFIBUS网络中充当主站或从站，而STEP 7-Micro/WIN只能作为主站。

    2)波特率和站地址。数据通过网络传输的速度是波特率，用于量度在给定时间内传输数据的多少，单位通常为kbit或者Mbit，比如19.2kbit的波特率即表示传输速率为19200biUs。在同一个网络中，通信的器件被配置成相同的波特率，网络的波特率取决于连接在该网络上的波特率低的设备。

    在网络中要为每个设备的站地址，以确保数据发送到正确的设备或者来自正确的设备。S7-200支持的网络地址为从0到126，如果某S7-200带有两个端口，那么每个端口都有一个网络地址。S7-200设备的默认地址：STEP 7-Micro/WIN为0；HMI (TD200、TP或OP)为1；S7-200的CPU为2。

    3) S7-200 CPU所支持的协议。S7-200 CPU所支持的协议总览为：点对点接口(PPI)、多点接口( MPI)、PROFIBUS。在开放系统互联(OSI)七层模式通信结构的基础上，这些通信协议在一个令牌环网络上实现。如果带有扩展模块CP 243-1或CP 243-1 IT，那么S7-200也能运行在以太网上。

    ●点对点接口( PPI)：一种主一从协议，主站器件发送要求到从站器件，从站器件响应，主站个数不超过32。

    ●多点接口( MPI)：MPI允许主一主通信和主一从通信，不能与作为主站的S7-200    CPU通信，S7-300和S7-400 PLC可以用XGET和XPUT指令来读写S7-200的数据。

    ●PROFIBUS:用于实现与分布式I/O（远程I/O）的高速通信，PROFIBUS网络通常有一个主站和若干个I／O从站，主站器件通过配置可以知道I/O从站的类型和站号，主站初始化网络使网络上的从站器件与配置相匹配，主站不断地读写从站的数据，当一个DP主站成功配置了一个DP从站之后，它就拥有了这个从站器件，网上第二个主站器件对*个主站的从站的访问受到限制。

    ●TCP/IP协议：通过以太网扩展模块CP 243-1或互联网扩展模块CP 243-1 IT，S7-200能支持TCP/IP以太网通信。

    4)多主站PPI网络。图1-22所示是多个主站和多个从站进行通信的PPI网络，STEP 7-Micro/WIN和HMI可以对任意S7-200 CPU从站读写数据。STEP 7-Micro/WIN和HMI共享网络，所有设备（主站和从站的设备）有不同的网络地址。如果使用PPI多主站电缆，那么该电缆将作为主站，并且使用STEP 7-Micro/WIN提供给它的网络地址；S7-200 CPU将作为从站。

    5)复杂的PPI网络。图1-23给出了点到点通信多主网络的复杂PPI网络，每个HMI监控一个S7-200 CPU，S7-200 CPU使用NETR和NETW指令相互读写数据（点到点通信）。

    6) PROFIBUS网络。图1-24给出了用S7-315-2DP作PROFIBUS主站、EM 277作PROFIBUS从站的网络，该配置中的HMI通过EM 277监控S7-200，STEP 7-Micro/WIN通过EM 277对S7-200进行编程。网络支持9.6kbit/s到12MbiUs的波特率，当波特率高于19.2kbiUs时，STEP 7-Micro/WIN要用CP卡。若要使用CP卡，需配置STEP 7-Micro/WIN使用PROFIBUS协议。

    如果网络上只有DP设备，则可以选择DP协议或标准协议；如果网络上有非DP设备（比如TD200），则可为所有的主站器件选择通用(DP/FMS)协议。网络上所有主站都使用同样的PROFIBUS网络协议（DP、标准或通用DP/FMS），并且只有当网络波特率小于187.5kbiUs时，PPI多主站电缆才能发挥其功能。

    7)以太网和／或互联网设备的网络。在图1-25所示的配置中，STEP 7-Micro/WIN通过以太网连接与两个S7-200通信，而这两个S7-200分别带有以太网模块(CP 243-1)和互联网模块（CP 243-1 IT）。S7-200 CPU可以通过以太网连接交换数据。安装了STEP 7-Micro/WIN之后，PC上会有一个标准浏览器，可以用它来访问互联网模块(CP243-1 IT)的主页。若要使用以太网连接，需配置STEP 7-Micro/WIN使用TCP/IP协议。

    (2) S7-200网络布线的基本原则。导线必须安装合适的浪涌抑制器，这样可以避免雷击浪涌。应避免将低压信号线和通信电缆与交流导线和高能量、快速开关的直流导线布置在同一线槽中。要成对使用导线，用中性线或公共线与能量线或信号线配对。

    S7-200 CPU的端口是不隔离的，欲使网络隔离，应考虑使用RS-485中继器或者EM 277。

    (3) S7-200网络的通信距离、通信速率和电缆类型。如表1-1所示，网段的大长度取决于两个因素——隔离（使用RS-485中继器）和波特率。当连接具有不同地电位的设备时需要隔离；当接地点之间的距离很远时，有可能具有不同的地电位；即使距离较近，大型机械的负载电流也能导致地电位不同。

    表1-1    网络电缆的大长度

    如果不使用隔离端口或者中继器，则允许的长通信距离为50m。测量该距离时，从网段的*个节点开始，到网段的后一个节点为止。

    在网络中使用RS-485中继器，为网段提供偏压电阻和终端电阻，具有以下作用。

    1)增加网络的长度：在网络中使用一个中继器可以使网络的通信距离扩展50m。如果在已连接的两个中继器之间没有其他节点，那么网络的长度将能达到波特率允许的大值。在一个串联网络中，多可以使用9个中继器，但是网络的总长度不能超过9600m。

    2)为网络增加设备：在9600的波特率下，50m距离之内，一个网段多可以连接32个设备。使用一个中继器允许在网络上再增加32个设备。

    3)实现不同网段的电气隔离：如果不同的网段具有不同的地电位，将它们隔离会提高网络的通信质量。

    一个中继器在网络中被看作网段的一个节点，尽管如此，它没有被站地址。

    S7-200网络使用RS-485标准的屏蔽双绞线电缆，回路阻抗±115Ω/km、有效电容30pF/m、标称阻抗大约为135～160Ω（频率=3～20MHz）、衰减为0.9dB/100m(频率=200kHz)、导线截面积为0.3～0.5mm2、电缆直径为8mm±0.5mm。每个网段中多只能连接32个设备。

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