西門子6EP1436-3BA00

時間：2023-03-14

作者：潯之漫智控技術(上海)有限公司

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S7-200網絡設備與PPI設備通信

1.優(yōu)化網絡能

調整下列設置可優(yōu)化網絡能:

(1)波特率調整網絡的波特率，以所有設備都支持的高波特率來設置網絡，使網絡具有高率。

(2)網絡上的主設備數減少網絡上的主設備數目也可改善網絡的性能。網絡上的每個主設備都會增加網絡資源占用:減少主設備可減少網絡資源占用。

(3)主設備和從屬裝置地址的選擇對主設備的地址進行正確地設置，使所有主設備的地址都是連續(xù)的，之間沒有空缺。如果主設備之間存在地址空缺，主設備都將不斷檢查地址空缺，以確定是否有另一個主設備即將聯機。這種檢查將需要占用一定的時間，并增加網絡的資源消耗。如果主設備之間不存在任何地址空缺，則不進行檢查，從而減小了網絡資源消耗。只要從屬裝置沒有位于主設備之間，可將從屬裝置地址設置為不影響網絡能的任何值。主設備之間的從屬裝置與主設備一樣，如果存在地址空缺，將增加網絡資源消耗。

(4)間隙刷新因子(GUF)只有在S7-200CPU作為PPI主設備運行時才使用，GUF表示S7-200檢查其他主設備的地址空缺的周期?？墒褂肧TEP7-Micro/WIN來設置CPU配置中用于CPU端口的GUF，把S7-200配置為只定時檢查地址空缺。對于GUF=1，S7-200將在每一次持有令牌時檢查地址空缺:對于GUF=2，S7-200將在每兩次持有令牌時檢查地址空缺。如果主設備之間存在地址空缺，則設置高的GUF將可減小網絡資源消耗。如果主設備之間不存在任何地址空缺，則GUF對性能將不產生任何影響。設置過高的GUF數值將導致主設備聯機成功的時間產生較大的延遲，因為并不經常對地址進行檢查。通常默認的GUF設置為10。

(5)另一個主設備時的高地址可使用STEP7-Micro/WIN來設置CPU配置中用于CPU端口的HSA。設置HSA將限制網絡中后一個主設備(具有高地址)所必須檢查的地址空缺，限制地址空缺的大小將減少對另一個主設備進行查找和聯機時所需要的時間。高站址對從屬裝置沒有任何影響，主設備可仍然與地址大于HSA的從屬裝置進行通信。通常，將所有主設備上的高站址都設置為同一個數值，該地址應大于或等于高主設備地址。通常HSA的默認值為31。

2.計算網絡的令牌循環(huán)時間

在令牌傳遞網絡中，只有得到令牌的站才有進行通信的權力。令牌循環(huán)時間(令牌循環(huán)到邏輯環(huán)中的每個主設備所需要的時間)是衡量網絡能的一個參數。

計算多臺主設備網絡的令牌循環(huán)時間的示例，如圖6-48所示。在該示例中，TD200(站3)與CPU222(站2)進行通信，TD200(站5)與CPU222(站4)進行通信，依此類推。兩個CPU224模塊都使用網絡讀取和網絡寫入指令來收集來自其他S7-200的數據。CPU224(站6)發(fā)送信息給站2、站4和站8，CPU224(站8)發(fā)送信息給站2、站4和站6。在該網絡中，存在有6個主設備站(4個TD200單元和兩個CPU224模塊)和兩個從屬裝置站(兩個CPU222模塊).

主設備必須持有令牌，才能發(fā)送信息。例如，當站3具有令牌時，它將啟動對站2的請求信息，然后將令牌傳遞給站5。站5隨后啟動對站4的請求信息，然后將令牌傳遞給站6。站6隨后啟動給站2、站4或站8的信息，并將令牌傳遞給站7。啟動信息和傳遞令牌的這些過程將繼續(xù)沿著邏輯環(huán)從屬裝置3到站5、站6、站7、站8、站9，后回到站3。令牌必須完全沿著邏輯環(huán)進行循環(huán)，以便主設備能夠發(fā)送對信息的請求。對于具有6個站的邏輯環(huán),如果每一持有的令牌發(fā)送一條請求信息,以讀或寫一個雙字數值(4個字節(jié)的數據),則令牌循環(huán)時間在9.6kbaud下大約為900ms。增加每一信息所訪問的數據字節(jié)數或增加站數都將延長令牌循環(huán)時間。

令牌循環(huán)時間取決于各個站持有令牌的時間。將各個站持有令牌的時間相加，即可確定多臺主設備網絡的令牌循環(huán)時間。如果PPI主設備模式已經啟用(在網絡上的PPI協議下)，則通過使用S7-200的網絡讀取和網絡寫入指令，將信息發(fā)送給其他S7-200。

令牌循環(huán)時間與主設備數、數據量以及波特率之間的對比關系見表6-11。當在S7-200CPU或其他主設備下使用網絡讀取和網絡寫入指令時，可參考表6-11計算時間。

3.網絡設備的連接

網絡設備通過相互的連接進行通信，這些連接均是主設備和從屬裝置之間的**連接。如圖6-49所示，不同的通信協議在連接的處理方式上有所不同:

(1)PPI協議使用的是所有網絡設備的共享連接。

(2)PPI**協議、MPI和PROFIBUS協議使用的是任意兩個通信設備之間的單獨連接。

當使用PPI**協議、MPI或PROFIBUS協議時，二個主設備將不會干擾主設備與從屬裝置之間已經建立的連接。S7-200 CPU和EM277始終保留一個用于STEP7-Micro/WIN的連接和一個用于HMI設備的連接，其他主設備不能使用這些保留的連接。這樣可以確保在主設備使用連接協議(如PPI**協議)時，始終可以將至少一個編程站和至少一個HMI設備連接到S7-200CPU或EM277。

S7-200CPU和EM277模塊的容量見表6-12。S7-200的每個端口(端口0和端口1)多可支持4個單獨的連接。所以，不包含共享的PPI連接，S7-200CPU多具有8個連接。EM277支持多6個連接。

4.復雜網絡的使用

對于S7-200，復雜網絡的一個典型特點就是具有多個S7-200主設備，這些主設備使用網絡讀取(NETR)和網絡寫入(NETW)指令與PPI網絡中的其他設備進行通信。復雜網絡還可能存在一些特殊問題，可能使主設備中斷與從屬裝置的通信。

如果網絡以較低的波特率運行(如9.6 kbaud或19.2 kbaud)，則在傳遞令牌之前，每個主設備將完成事務處理(讀或寫)。然而，如果波特率為187.5 kbaud，則主設備將對從屬裝置發(fā)出請求，然后傳遞令牌，它將使未完成的請求留在從屬裝置上。

一個具有潛在通信沖突的網絡如圖6-50所示。在該網絡中，站1、站2和站3均是主設備，它們將使用網絡讀取或網絡寫入指令與站4進行通信。網絡讀取和網絡寫入指令使用PPI協議，這樣，所有S7-200均將共享站4中的單個PPI連接。

在此示例中，站1發(fā)出對站4的請求。對于19.2kbaud以上的波特率，站1將令牌傳遞給站2。如果站2試圖發(fā)出對站4的請求，則站2的請求將被拒絕，因為站1的請求仍然存在。對站4的所有請求都將被拒絕，直到站4完成對站1的響應。只有在響應已經完成之后，另一個主設備才能發(fā)出對站4的請求。

為避免站4通信端口的沖突，應設置站4成為網絡上的一主設備。站4隨后即可發(fā)出對其他S7-200的讀/寫請求，如圖6-51所示。

這種設置不但可避免通信中產生沖突，而且也可減少由于具有多臺主設備而導致的額絡資源占用，使網絡運行為。

然而，對于某些應用場合，不能隨意選擇減少網絡中的主設備數量。當存在多個主設備時，必須對令牌循環(huán)時間進行管理，確保網絡不出目標令牌循環(huán)時間。令牌循環(huán)時間指的是從主設備傳遞令牌開始到主設備又重新收到令牌為止所花費的總時間。

如果令牌返回到主設備所需要的時間大于目標令牌循環(huán)時間，則不允許主設備發(fā)出請求。只有在實際令牌循環(huán)時間**目標令牌循環(huán)時間時，主設備才可發(fā)出請求。

S7-200的高站址(HSA)和波特率設置決定了目標令牌循環(huán)時間。HSA和目標令牌循環(huán)時間見表6-13。

對于較低的波特率，例如，9.6kbaud和19.2kbaud，主設備在傳遞令牌之前，將等待對其請求的響應。因為按照掃描時間，處理請求/響應循環(huán)將要花費相對較長的時間，所以，當網絡上的某主設備得到令牌時，它們具有準備就緒的傳送請求。這樣，實際的令牌循環(huán)時間將增加，且某些主設備將有可能不能處理任何請求。在某些情況下，有可能完全不允許主設備對請求進行處理。

例如，一個具有10個主設備的網絡，該網絡以9.6 kbaud的波特率傳輸一個HSA配置為15字節(jié)，在此例中每個主設備始終具有準備發(fā)送的信息。由表6-13可知，該網絡的目標循環(huán)時間為0.613s。然而，由表6-11可知，該網絡所需要的實際令牌循環(huán)時間將為1.48s。因為實際的令牌循環(huán)時間大于目標令牌循環(huán)時間，所以，在后面的令牌循環(huán)之前將不允許某些主設備傳輸信息。

調整實際令牌循環(huán)時間大于目標令牌循環(huán)時間這種狀況，有兩種基本的方法:

(1)通過減少網絡上的主設備數目，可以縮短實際令牌循環(huán)時間。但隨著應用場合變化，有可能不能解決問題。

(2)通過增加網絡上的所有主設備的HSA，可以增加目標令牌循環(huán)時間。

增加HSA可能引起網絡的其他問題，因為這影響S7-200切換到主設備模式并進入網絡所占用的總時間。如果使用計時器來確保在*時間內完成網絡讀取或網絡寫入指令的執(zhí)行，則在啟動主設備模式并將S7-20**為網絡中的主設備期間的延遲可能導致系統提示出現時。通過減小網絡上所有主設備的間隙刷新因子(GUF)，可大限度減小添加主設備所產生的延遲。

由于以187.5kbaud將請求發(fā)送并保留在從屬裝置上所采取的方式，在選擇目標令牌循環(huán)時間時應留出多余的時間。對于187.5kbaud波特率，實際的令牌循環(huán)時間應大約為目標令牌循環(huán)時間的1/2。

為確定令牌循環(huán)時間，須使用表6-11中的數據來確定網絡讀取和網絡寫入指令所需要的時間。HMI設備(如TD200)所需要的時間，按傳送16字節(jié)的時間查表。通過將網絡上所有設備的時間相加來計算令牌循環(huán)時間，所需時間長的情況是所有設備在同-令牌循環(huán)期間都希望處理一個請求，這即是網絡所需大令牌循環(huán)時間的定義。

例如，設具有4個TD200和4個S7-200的網絡以9.6kbaud波特率運行，每個S7-200每秒將10個字節(jié)的數據寫入另一個S7-200。根據表6-11來計算網絡的特定傳送時間:

●4個TD200設備傳送16字節(jié)的數據=0.66 s；

●4個S7-200傳送10字節(jié)的數據=0.63s:

●總的令牌循環(huán)時間=1.29s。

為使該網絡有足夠的時間來處理一個令牌循環(huán)期間的所有請求，可將HSA設置為63(見表6-13)。選擇目標令牌循環(huán)(1.89s)大于大令牌循環(huán)時間(1.29s)，確保每個設備在令牌的每個循環(huán)中都可傳送數據。

為提高多臺主設備網絡的可靠性，還可進行下列設置:

(1)改變HMI設備的刷新速率，使得兩次刷新之間有長的間隔。例如，將TD200的刷新速率從“盡可能快”改變?yōu)椤懊棵胍淮巍薄?/p>

(2)對網絡讀取操作或網絡寫入操作進行組合，減少請求數量，以減少處理請求時的網絡資源占用。例如，不使用各自讀取4字節(jié)的兩個網絡讀取操作，而使用一個讀取8字節(jié)的網絡讀取操作。因為處理一個8字節(jié)的請求所需要的時間遠少于處理兩個4字節(jié)的請求所需要的時間。

(3)調整S7-200主設備的刷新速率，以使其刷新速率**令牌循環(huán)時間。

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