西门子6ES7351-1AH02-0AE0详细说明

西门子6ES7351-1AH02-0AE0详细说明

1．循环移位指令

右、左循环移位指令(D)ROR(P)和(D)ROL(P)编号分别为FNC30和FNC31。执行这两条指令时，各位数据向右（或向左）循环移动n位，后一次移出来的那一位同时存入进位标志M8022中，如图1所示。

图1  右、左循环移位指令的使用

2．带进位的循环移位指令

    带进位的循环右、左移位指令(D) RCR(P)和(D) RCL(P)编号分别为FNC32和FNC33。执行这两条指令时，各位数据连同进位（M8022）向右（或向左）循环移动n位，如图2所示。

图2  带进位右、左循环移位指令的使用

使用ROR/ROL/RCR/RCL指令时应该注意：

1）目标操作数可取KnY，KnM，KnS，T，C，D，V和Z，目标元件中指定位元件的组合只有在K4（16位）和K8（32位指令）时有效。

2）16位指令占5个程序步，32位指令占9个程序步。

3）用连续指令执行时，循环移位操作每个周期执行一次。

3．位右移和位左移指令

位右、左移指令SFTR(P)和SFTL(P)的编号分别为FNC34和FNC35。它们使位元件中的状态成组地向右（或向左）移动。n1指定位元件的长度，n2指定移位位数，n1和n2的关系及范围因机型不同而有差异，一般为n2≤n1≤1024。位右移指令使用如图3 所示。

图3 　位右移指令的使用

使用位右移和位左移指令时应注意：

1）源操作数可取X、Y、M、S，目标操作数可取Y、M、S。

2）只有16位操作，占9个程序步。

4．字右移和字左移指令

字右移和字左移指令WSFR(P)和WSFL(P)指令编号分别为FNC36和FNC37。字右移和字左移指令以字为单位，其工作的过程与位移位相似，是将n1个字右移或左移n2个字。

使用字右移和字左移指令时应注意：

1）源操作数可取KnX、KnY、KnM、KnS、T、C和D，目标操作数可取KnY、KnM、KnS、T、C和D。

2）字移位指令只有16位操作，占用9个程序步．

3）n1和n2的关系为n2≤n1≤512。

5.先入先出写入和读出指令

　　先入先出写入指令和先入先出写入读出指令SFWR(P)和SFRD(P)的编号分别为FNC38和FNC39。

先入先出写入指令SFWR的使用如图4所示, 当X0由OFF变为ON时，SFWR执行， D0中的数据写入D2，而D1变成指针，其值为1（D1必须先清0）；当X0再次由OFF变为ON时，D0中的数据写入D3，D1变为2，依次类推，D0中的数据依次写入数据寄存器。D0中的数据从右边的D2顺序存入，源数据写入的次数放在D1中，当D1中的数达到n-1后不再执行上述操作，同时进位标志M8022置1。

图4  先入先出写入指令的使用

 先入先出读出指令SFRD，当X0由OFF变为ON时，D2中的数据送到D20，同时指针D1的值减1，D3～D9的数据向右移一个字，数据总是从D2读出，指针D1为0时，不再执行上述操作且M8020置1。

图5  先入先出读出指令的使用

使用SFWR和SFRD指令时应注意：

1）目标操作数可取KnY、KnM、KnS、T、C和D，源操数可取所有的数据类型。

2）指令只有16位运算，占7个程序步。

PROFIBUS是世界上个开放式现场总线标准，目前技术已成熟，其应用领域覆盖了从机械加工、过程控制、电力、交通到楼宇自动化的各个领域。PROFIBUS于1995年成为欧洲工业标准（EN50170），1999年成为（1EC61158-3）。

在S7-200 系列plc的CPU中，CPU22X都可以通过增加EM277 PROFIBUS-DP 扩展模块的方法支持PROFIBUS DP 网络协议。高传输速率可达12Mbit/s。采用PROFIBUS的系统，对于不同厂家所生产的设备不需要对接口进行特别的处理和转换，就可以通信。PROFIBUS连接的系统由主站和从站组成，主站能够控制总线，当主站获得总线控制权后，可以主动发送信息。从站通常为传感器、执行器、驱动器和变送器。它们可以接收信号并给予响应，但没有控制总线的权力。当主站发出请求时，从站回送给主站相应的信息。PRORFIBUS除了支持主／从模式，还支持多主／多从的模式。对于多主站的模式，在主站之间按令牌传递顺序决定对总线的控制权。取得控制权的主站，可以向从站发送，获取信息，实现点对点的通信。

    西门子S7通过PROFIBUS现场总线构成的系统，其基本特点如下：

（1）PLC、I/O模板、智能仪表及设备可通过现场总线连接，特别是同厂家的产品提供通用的功能模块管理规范，通用性强，控制效果好。

（2）I/O模板安装在现场设备（传感器、执行器等）附近，结构合理。

（3）信号就地处理，在一定范围内可实现互操作。

（4）编程仍采用组态方式，设有统一的设备描述语言。

（5）传输速率可在9.6kb／s～12Mb／s间选择。

（6）传输介质可以用金属双绞线或光纤。

    PROFIBUS由三个相互兼容的部分组成，即PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP及

PROFIBUS-PA。

    （1）PROFIBUS-DP（Distributed  Periphery  分布I/O系统）

    PROFIBUS-DP是一种优化模板，是制造业自动化主要应用的协议内容，是满足用户快速通信的佳方案，每秒可传输12兆位。扫描1000个I/O点的时间少于lms。它可以用于设备级的高速数据传输，远程I/O系统尤为适用。位于这一级的PLC或工业控制计算机可以通过PROFIBUSEDP同分散的现场设备进行通信。

   （2）PROFIBUS-PA（Process  Automation  过程自动化）

    是为PA主要用于过程自动化的信号采集及控制，它是专为过程自动化所设计的协议，可用于安全性要求较高的场合及总线集中供电的站点。

   （3）PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification  现场总线信息规范）

FMS是为现场的通用通信功能所设计，主要用于非控制信息的传输，传输速度中等，可以用于车间级监控网络。FMS提供了大量的通信服务，用以完成以中等级传输速度进行的循环和非循环的通信服务。对于FMS而言，它考虑的主要是系统功能而不是系统响应时间，应用过程中通常要求的是随机的信息交换，如改变设定参数。FMS服务向用户提供了广泛的应用范围和更大的灵活性，通常用于大范围、复杂的通信系统。

    PROFIBUS协议以ISO／OSI参考模型为基础。层为物理层，定义了物理的传输特性；第二层为数据链路层；第三层至第六层PROFIBUS未使用；第七层为应用层，定义了应用的功能。PROFIBUS-DP是高效、快速的通信协议，它使用了层、第二层及用户接口，第三～七层未使用。这样简化了的结构确保了DP的高速的数据传输。

    PROFIBUS对于不同的传输技术定义了惟一的介质存取协议。

    （1）RS-485

    RS485是PROFIBUS使用频繁的传输技术，具体论述参见前面有关章节。

    （2）IECll58-2

    根据IECll58-2在过程自动化中使用固定波特率31.25kb/s的同步传输，它可以满足化工和石化工业对安全的要求，采用双线技术通过总线供电，这样PROFIBUS就可以用于危险区域了。

    （3）光纤

    在电磁干扰强度很高的环境和高速、远距离传输数据时，PROFIBUS可使用光纤传输技术。使用光纤传输的PROFIBUS总线段可以设计成星型或环型结构。现在在市面上已经有RS-485传输链接与光纤传输链接之间的耦合器，这样就实现了系统内RS-485和光纤传输之间的转换。

    （4）PROFIBUS介质存取协议

    PROFIBUS通信规程采用了统一的介质存取协议，此协议由OSI参考模型的第二层来实现。在PROFIBUS协议设计时充分考虑了满足介质存取控制的两个要求，即：在主站间通信时，必须保证在分配的时间间隔内，每个主站都有足够的时间来完成它的通信任务，在PLC与从站（PLC或其他设备）间通信时，必须快速、简捷地完成循环，进行实时的数据传输。为此，PROFIBUS提供了两种基本的介质存取控制：令牌传递方式和主/从方式。

    令牌传递方式可以保证每个主站在事先规定的时间间隔内都能获得总线的控制权。令牌是一种特殊的报文，它在主站之间传递着总线控制权，每个主站均能按次序获得一次令牌，传递的次序是按地址升序进行的。

    主/从方式允许主站在获得总线控制权时，可以与从站通信，每发送或获得信息。

    主站要发出信息，必须持有令牌。假设有一个由3个主站和7个从站构成的PROFIBUS系统。3个主站构成了一个令牌传递的逻辑环，在这个环中，令牌按照系统预先确定的地址升序从一个主站传递给下一个主站。当一个主站得到了令牌后，它就能在一定的时间间隔内执行该主站的任务，可以按照主/从关系与所有从站通信，也可以按照主/主关系与所有主站通信。在总线系统建立的初期阶段，主站的介质存取控制(MAC)的任务是决定总线上的站点分配并建立令牌逻辑环。在总线的运行期间，损坏的或断开的主站必须从环中撤除，新接入的主站必须加入逻辑环。MAC的其他任务是检测传输介质和收发器是否损坏，检查站点地址是否出错，以及令牌是否丢失或有多个令牌。

    PROFIBUS的第二层按照IEC870-5-1的规定，通过使用特殊的起始位和结束位、无间距字节异步传输及奇偶校验来保证传输数据的安全。PROFIBUS第二层按照非连接的模式操作，除了提供点对点通信功能外，还提供多点通信的功能，即广播通信和有选择的广播、组播。所谓广播通信，即主站向所有站点（主站和从站）发送信息，不要求回答。所谓有选择的广播、组播是指主站向一组站点（从站）。

5．S7-200CPU接入PROFIBUS网络

    S7-200CPU必须通过PROFIBUS-DP模块EM277连接到网络，不能直接接入PROFIBUS网络进行通信。EM277经过串行I/O总线连接到S7-200CPU。PROFIBUS网络经过其DP通信端口，连接到EM277模块。这个端口支持9600b/s～12Mb/s之间的任何传输速率。EM277模块在PROFIBUS网络中只能作为PROFIBUS从站出现。作为DP从站，EM277模块接受从主站来的多种不同的I/O配置，向主站发送和接收不同数量的数据。这种特性使用户能修改所传输的数据量，以满足实际应用的需要。与许多DP站不同的是，EM277模块不仅仅传输FO数据。EM277能读写S7-200CPU中定义的变量数据块。这样，使用户能与主站交换任何类型的数据。通信时，首先将数据移到S7-200CPU中的变量存储区，就可将输入、计数值、定时器值或其他计算值传输到主站。类似地，从主站来的数据存储在S7-200CPU中的变量存储区内，进而可移到其他数据区。

    EM277模块的DP端口可连接到网络上的一个DP主站上，仍能作为一个MPI从站与同一网络上如SIMATIC编程器或S7-300/S7-400CPU等其他主站进行通信。为了将EM277作为一个DP从站使用，用户必须设定与主站组态中的地址相匹配的DP端口地址。从站地址是使用EM277模块上的旋转开关设定的。在变动旋转开关之后，用户必须重新起动CPU电源，以便使新的从站地址起作用。主站通过将其输出区来的信息发送给从站的输出缓冲区（称为“接收信箱”），与每个从站交换数据。从站将其输入缓冲区（称为发送信箱）的数据返回给主站的输入区，以响应从主站来的信息。

    EM277可用DP主站组态，以接收从主站来的输出数据，并将输入数据返回给主站。输出和输入数据缓冲区驻留在S7-200CPU的变量存储区(V存储区)内。当用户组态DP主站时，应定义V存储区内的字节位置。从这个位置开始为输出数据缓冲区，它应作为EM277的参数赋值信息的一个部分。用户也要定义FO配置，它是写入到S7-200CPU的输出数据总量和从S7-200CPU返回的输入数据总量。EM277从FO配置确定输入和输入缓冲区的大小。DP主站将参数赋值和I／O配置信息写入到EM277模块V存储器地址和输入及输出数据长度传输给S7-200CPU。

    输入和输出缓冲区的地址可配置在S7-200CPU的V存储区中任何位置。输入和输出缓冲区器的默认地址为VB0。输入和输出缓冲地址是主站写入S7—200CPU赋值参数的一部分。用户必须组态主站以识别所有的从站及将需要的参数和I/O配置写入每一个从站。

    一旦EM277模块已用一个DP主站成功地进行了组态，EM277和DP主站就进入数据交换模式。在数据交换模式中，主站将输出数据写入到EM277模块，然后，EM277模块响应新的S7-200CPU输入数据。EM277模块不断地更新从S7-200CPU来的输入，以便向DP主站提供新的输入数据。然后，该模块将输出数据传输给S7-200CPU。从主站来的输出数据放在V存储区中（输出缓冲区）由某地址开始的区域内，而该地址是在初始化期间，由DP主站提供的。传输到主站的输入数据取自V存储区存储单元（输入缓冲区），其地址是紧随输出缓冲区的。

    在建立S7-200CPU用户程序时，必须知道V存储区中的数据缓冲区的开始地址和缓冲区大小。从主站来的输出数据必须通过S7—200CPU中的用户程序，从输出缓冲区转移到其他所用的数据区。类似地，传输到主站的输入数据也必须通过用户程序从各种数据区转移到输入缓冲区，进而发送到DP主站。

    从DP主站来的输出数据，在执行程序扫描后立即放置在V存储区内。输入数据(传输到主站)从V存储区复制到EM277中，以便同时传输到主站。当主站提供新的数据时，则从主站来的输出数据才写入到V存储区内。在下次与主站交换数据时，将送到主站的输入数据发送到主站。

    SMB200～SMB249提供有关EM277从站模块的状态信息（如果它是I/O链中的个智能模块）。如果EM277是I/O链中的第二个智能模块，那么，EM277的状态是从SMB250一SMB299获得的。如果DP尚未建立与主站的通信，那么，这些SM存储单元显示默认值。当主站己将参数和I/O组态写入到EM277模块后，这些SM存储单元显示DP主站的组态集。用户应检查SMB224，并确保在使用SMB225～SMB229或V存储区中的信息之前，EM277己处于与主站交换数据的工作模式。

并行传输是指通信中同时传送构成一个字或字节的多位二进制数据。而串行传输是指通信中构成一个字或字节的多位二进制数据是一位一位被传送的。很容易看出两者的特点，与并行传输相比，串行传输的传输速度慢，但传输线的数量少，成本比并行传输低，故常用于远距离传输且速度要求不高的场合，如计算机与可编程控制器间的通信、计算机USB口与外围设备的数据传送。并行传输的速度快，但传输线的数量多，成本比高，故常用于近距离传输的场合，如计算机内部的数据传输、计算机与打印机的数据传输。

在异步传输中，信息以字符为单位进行传输，当发送一个字符代码时，字符前面都具有自己的一位起始位，极性为0，接着发送5到8位的数据位、1位奇偶校验位，1到2位的停止位，数据位的长度视传输数据格式而定，奇偶校验位可有可无，停止位的极性为1，在数据线上不传送数据时全部为1。异步传输中一个字符中的各个位是同步的，但字符与字符之间的间隔是不确定的，也就是说线路上一旦开始传送数据就必须按照起始位、数据位、奇偶校验位、停止位这样的格式连续传送，但传输下一个数据的时间不定，不发送数据时线路保持1状态。

异步传输的优点就是收、发双方不需要严格的位同步，所谓“异步”是指字符与字符之间的异步，字符内部仍为同步。其次异步传输电路比较简单，链络协议易实现，所以得到了广泛的应用。其缺点在于通信效率比较低。

在同步传输中，不仅字符内部为同步，字符与字符之间也要保持同步。信息以数据块为单位进行传输，发送双方必须以同频率连续工作，并且保持一定的相位关系，这就需要通信系统中有专门使发送装置和接收装置同步的时钟脉冲。在一组数据或一个报文之内不需要启停标志，但在传送中要分成组，一组含有多个字符代码或多个独立的码元。在每组开始和结束需加上规定的码元序列作为标志序列。发送数据前，必须发送标志序列，接收端通过检验该标志序列实现同步。

同步传输的特点是可获得较高的传输速度，但实现起来较复杂。

串行通信通常传输是数字量，这种信号包括从低频到高频极其丰富的谐波信号，要求传输线的频率很高。而远距离传输时，为降低成本，传输线频带不够宽，使信号严重失真、衰减，常采用的方法是调制解调技术。调制就是发送端将数字信号转换成适合传输线传送的模拟信号，完成此任务的设备叫调制器。接收端将收到的模拟信号还原为数字信号的过程称为解调，完成此任务的设备叫解调器。实际上一个设备工作起来既需要调制，又需要解调，将调制、解调功能由一个设备完成，称此设备为调制解调器。当进行远程数据传输时，可以将可编程控制器的PC／PPI电缆与调制解调器进行连接以增加数据传输的距离。

  传输速率是指单位时间内传输的信息量，它是衡量系统传输性能的主要指标，常用波特率(Baud Rate)表示。波特率是指每秒传输二进制数据的位数，单位是bps。常用的波特率有19200bps、9600bps、4800bps、2400bps、1200bps等。例如，1200bps的传输速率，每个字符格式规定包含10个数据位（起始位、停止位、数据位），信号每秒传输的数据为：

1200/10=120（字符/秒）

有以下几种方式：单工通信、半双工和全半双工通信方式。

单工通信方式单工通信是指信息始终保持一个方向传输，而不能进行反向传输。如无线电广播、电视广播等就属于这种类型。

半双工通信是指数据流可以在两个方向上流动，但同一时刻只限于一个方向流动，又称双向交替通信。

全双工通信方式是指通信双方能够同时进行数据的发送和接收。