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探索PLC通讯的秘密:6大主流协议汇总解析

 知行合一5000W 2023-07-15 发布于湖北
探索PLC通讯的秘密:6大主流协议汇总解析
探索PLC通讯的秘密:6大主流协议汇总解析

200主流通讯协议

一、PPI通讯

西门子公司为S7-200系列PLC开发了一种通讯协议,名为PPI通讯。该通讯协议被嵌入在S7-200CPU中。PPI协议利用物理上的RS-485口以及屏蔽双绞线来实现通讯。它采用主-从协议的方式,其中主站设备向从站设备发送请求,从站设备进行响应,从站无法主动发送信息。主站通过PPI协议管理的共享连接与从站进行通讯。PPI协议并没有限制与任意从站通讯的主站数量,但在同一个网络中,主站数量不能超过32个。PPI协议最基本的功能是让西门子Step7-Micro/Win编程软件能够上传和下载程序,并实现西门子人机界面与PC之间的通信。

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二、MPI通讯


MPI(Multipoint Interface)是一种用于SIMATIC S7的多点通信接口,主要用于连接上位机和少量S7-200SMART PLC之间的近距离通信。它适用于少数站点间通信的网络。MPI通信通过使用Profibus电缆和接头来实现,将S7-300或S7-400控制器CPU自带的MPI编程口与S7-200SMART CPU自带的PPI通信口相互连接,同时可以通过上位机网卡的编程口(MPI/DP口)通过Profibus或MPI电缆连接。在MPI网络中,也可以只包括PLC而不包括PC机。

MPI通信的速率范围为19.2k~12Mbit/s。直接连接到S7-200SMART CPU通信口的MPI网通常的最高速率是187.5kbit/s,但这受到S7-200SMART CPU最高通信速率的限制。在MPI网络上可以有最多32个站点,并且一个网段的最长通信距离为50米(当通信波特率为187.5kbit/s时)。如果需要更长的通信距离,可以通过RS-485中继器进行扩展。MPI支持主-主通信和主-从通信,每个S7-200SMART CPU通信口最多可连接4个设备。

需要注意的是,MPI协议不能与作为PPI主站的S7-200SMART CPU通信。也就是说,当S7-300或S7-400与S7-200SMART进行通信时,必须确保S7-200SMART CPU不再充当PPI主站,而Micro/Win也不能通过MPI协议访问作为PPI主站的S7-200SMART CPU。S7-200SMART CPU只能作为MPI从站,因此S7-200SMART CPU之间无法通过MPI网络相互通信,只能通过PPI方式进行通信。

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三、PROFINET通讯

PROFINET是一种用于工业自动化领域的通讯协议,它提供了高性能、实时性和可靠性的数据传输。PROFINET基于以太网技术,可以在工业现场实现设备之间的通信。它支持主-从通信模式,其中主站设备发送请求并接收从站设备的响应。

PROFINET通讯使用标准以太网电缆进行连接,支持不同拓扑结构,如星型、环型和线型等。它具有灵活的配置能力,可以根据系统需求设置不同的通信参数。PROFINET支持高速数据传输,通讯速率可达到100Mbps或更高。

在PROFINET网络中,可以同时存在多个主站设备和从站设备。每个设备都有一个唯一的网络地址,通过该地址进行通信。PROFINET还支持多播和广播通信方式,方便实现群发和广播操作。

PROFINET通讯广泛应用于自动化系统中,可以实现各种设备之间的数据交换和远程监控。它也可以与上位机系统集成,实现与其他系统的数据共享和远程访问。

Modbus协议是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的,是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。它是一种应用于电子控制器上的通用语言,使控制器之间以及控制器与其他设备之间可以通过该协议进行通信。这使得不同厂商生产的控制设备可以连接到工业网络上,并进行集中监控。Modbus协议已成为通用的工业标准,并在我国成为国家标准GB/T19582-2008。为了更好地推广和推动Modbus在基于以太网的分布式应用上的应用,施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA(Interface for Distributed Automation,分布式自动化接口)组织,并成立了Modbus-IDA组织,为Modbus的未来发展奠定了基础。据统计,截至2007年,全球安装的Modbus节点数量已经超过了1000万个。

四、Modbus 通讯

Modbus协议具有以下几个特点:

  1. 标准、开放:Modbus协议是一个标准、开放的协议,用户可以免费、放心地使用它,无需支付许可证费用,也不会侵犯知识产权。目前,支持Modbus协议的厂家超过400家,支持Modbus的产品超过600种。
  2. 多种接口支持:Modbus协议可以支持多种电气接口,如RS-232、RS-485等,并且可以在多种传输介质上进行传输,如双绞线、光纤、无线等。
  3. 简单、易懂:Modbus协议的帧格式简单、紧凑,容易理解和使用。用户可以轻松使用该协议,而厂商也可以轻松开发与之兼容的设备。

需要注意的是,S7-200只支持Modbus RTU协议,不支持Modbus ASCII协议。S7-200smart支持Modbus ASCII协议.

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五、ProfiBus通讯

ProfiBus是欧洲工业界最广泛应用的现场总线标准之一,也是目前国际通用的现场总线标准之一。作为众多现场总线家族的成员,ProfiBus属于单元级、现场级的SIMITAC网络,适用于传输中、小量的数据。该协议的开放性允许多家厂商开发符合ProfiBus协议的产品,并将这些产品连接在同一个ProfiBus网络上。

ProfiBus是一种电气网络,可以采用屏蔽双绞线、光纤或无线传输作为物理传输介质。它于1989年成为现场总线的国际标准。PROFIBUS是一种国际化、开放式的现场总线标准,不依赖于设备生产商,传输速率可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择。在总线系统启动时,所有连接到总线上的设备应设定相同的传输速率。PROFIBUS广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化以及楼宇、交通电力等其他领域的自动化。它还是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。通过PROFIBUS,可以实现分散式数字控制和现场通信网络,将现场设备层连接到车间级监控系统,为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

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六、USS通讯

USS(Universal Serial Interface,即通用串行通信接口)是西门子专为驱动装置开发的通信协议,在过去的多年中经历了不断发展和完善的过程。最初,USS主要用于对驱动装置进行参数化操作,即更多地用于参数设置。它被广泛应用于驱动装置与操作面板、调试软件(如DriveES/STARTER)之间的连接。

近年来,由于USS协议的简单性和较低的硬件要求,它也越来越多地用于与控制器(如PLC)进行通信,实现一般水平的通信控制。(请注意:USS提供了一种低成本、相对简单的通信控制方式,但由于其设计本身的限制,USS在对通信速率和数据传输量有较高要求的场合并不适用。在这些对通信要求较高的场合,应选择具有更好实时性的通信方式,如PROFIBUS-DP等。在进行系统设计时,必须考虑到USS的这一局限性。

举例来说,如果在一些对速度同步要求较高的应用场合(如造纸生产线)中,采用USS通信控制十几甚至数十台变频器,那么效果将不尽如人意。因此,在选择通信方式时,需要根据具体应用的要求和场景来决定是否使用USS协议。

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