今天給大家分享西門子PLC幾種常見的連接口和通訊協(xié)議。

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RS232接口與RS485接口的區(qū)別

一、接口的物理結(jié)構(gòu)

1、RS232接口：
計算機通訊接口之一，通常 RS-232 接口以9個引腳(DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。

2、RS485

RS485無具體的物理形狀，根據(jù)工程的實際情況而采用的接口。

二、接口的電子特性

1、RS232：傳輸電平信號接口的信號電平值較高(信號“1”為“-3V至-15V”,信號“0”為“3至15V”)，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL電平(0~“<0.8v”,1~“>2.0V”)不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。另外抗干擾能力差。

2、RS485：傳輸差分信號邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

三、通訊距離長短
1、RS232：RS232傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為15米，且只能點對點通訊，最大傳輸速率最大為20kB/s。

2、RS485：RS485最大無線傳輸距離為1200米。最大傳輸速率為10Mbps，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離。

采用阻抗匹配、低衰減的專用電纜可以達到1800米！超過1200米，可加中繼器（最多8只），這樣傳輸距離接近10Km。

四、能否支持多點通訊
RS232：RS232接口在總線上只允許連接1個收發(fā)器，不能支持多站收發(fā)能力，所以只能點對點通信，不支持多點通訊。

RS485：RS485接口在總線上是允許連接多達128個收發(fā)器。即具有多站通訊能力，這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

五、通訊線的差別
RS232：可以采用三芯雙絞線、三芯屏蔽線等。
RS485：可以采用兩芯雙絞線、兩芯屏蔽線等。在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線，反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜（STP-120Ω（用于RS485 & CAN）一對18AWG），而在干擾惡劣的環(huán)境下還應(yīng)采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜（ASTP-120Ω（用于RS485 & CAN）一對18AWG）。

補充：即然RS232傳輸距離只有15米這么短，那么有什么作用呢？

其實它的應(yīng)用非常廣泛，可以連接各種設(shè)備，例如監(jiān)控、其它的設(shè)備升級或調(diào)試等都可能需要用到它。功能與USB比較接近，隨著USB端口的越來越普遍，將會出現(xiàn)更多的把USB轉(zhuǎn)換成RS-232或其它接口的轉(zhuǎn)換裝置。

通過USB接口可連接更多的RS-232設(shè)備，不僅可獲得更高的傳輸速度，實現(xiàn)真正的即插即用，同時解決了USB接口不能遠距離傳輸?shù)娜秉c(USB通訊距離在5米內(nèi)）。

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幾種常見的通訊協(xié)議

在開始這個問題之前，我們應(yīng)該了解一個之前我一直混淆的問題。

RS485和MODBUS的區(qū)別：
RS485是一個物理接口，簡單的說是硬件。
MODBUS是一種國際標準的通訊協(xié)議，用于不同廠商之間的設(shè)備交換數(shù)據(jù)（一般是工業(yè)用途）；所謂協(xié)議，也可以理解為上面有人說的“語言”吧，簡單的說是軟件。

一般情況下，兩臺設(shè)備通過MODBUS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)：最早是用RS232作為硬件接口，（也就是普通電腦上的串行通訊口（串口））；也有用RS422的，也有常用的RS485，這種接口傳輸距離遠，在一般工業(yè)現(xiàn)場用的比較多。

MODBUS協(xié)議又分MODBUS RTU，MODBUS ASCII和后來發(fā)展的MODBUS TCP三種模式。

其中前兩種（MODBUS RTU，MODBUS ASCII）所用的物理硬件接口都是串行（Serial）通訊（RS232，RS422，RS485）。而MODBUS TCP則是為了順應(yīng)當今世界發(fā)展潮流，什么都可以用Ethernet網(wǎng)或Internet來連接，傳送數(shù)據(jù)。所以又產(chǎn)生MODBUS TCP模式，該模式的硬件接口就是以太網(wǎng)（Ethernet）口了，也就是我們電腦上一般用的網(wǎng)絡(luò)口了。

然后我們可以通過一張圖片了解S7-200 PLC支持的幾種通訊協(xié)議。

一、PPI通訊

是西門子公司專為s7-200系列plc開發(fā)的通訊協(xié)議。內(nèi)置于s7-200CPU中。PPI協(xié)議物理上基于RS-485口，通過屏蔽雙絞線就可以實現(xiàn)PPI通訊。PPI協(xié)議是一種主-從協(xié)議。主站設(shè)備發(fā)送要求到從站設(shè)備，從站設(shè)備響應(yīng)，從站不能主動發(fā)出信息。主站靠PPI協(xié)議管理的共享連接來與從站通訊。PPI協(xié)議并不限制與任意一個從站的通訊的主站的數(shù)量，但在一個網(wǎng)絡(luò)中，主站不能超過32個。PPI協(xié)議最基本的用途是讓西門子Step7-Micro/Win編程軟件上傳和下載程序和西門子人機界面與PC通信。

二、MPI通訊

MPI (multipoint interface)是SIMATIC s7多點通信的接口，是一種適用于少數(shù)站點間通信的網(wǎng)絡(luò)，多用于連接上位機和少量plc之間近距離通信。通過Profibus電纜和接頭，將控制器s7-300或s7-400的CPU自帶的MPI編程口及s7-200CPU 自帶的PPI通信口相互連接，以及與上位機網(wǎng)卡的編程口（MPI/DP 口）通過Profibus或MPI電纜連接即可實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中當然也可以不包括PC機而只包括plc。

MPI的通信速率為19.2k～12mbit/s ，但直接連接s7-200CPU通信口的MPI網(wǎng)，其最高速率通常為187.5kbit/s （受s7-200CPU最高通信速率的限制）。在MPI網(wǎng)絡(luò)上最多可以有32個站，一個網(wǎng)段的最長通信距離為50米（通信波特率為187.5kbit/s時），更長的通信距離可以通過rs-485中繼器擴展。MPI允許主－主通信和主－從通信，每個s7-200CPU通信口的連接數(shù)為4個。

MPI協(xié)議不能與一個作為PPI主站的s7-200CPU通信，即s7-300或s7-400與s7-200通信時必須保證這個s7-200 CPU不能再作PPI主站，Micro/Win也不能通過MPI協(xié)議訪問作為PPI主站的s7-200CPU。s7-200CPU只能做MPI從站，即s7-200CPU之間不能通過MPI網(wǎng)絡(luò)互相通信，只能通過PPI方式互相通信。

三、Modbus通訊

Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發(fā)明的，是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。為更好地普及和推動Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用，目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自動化接口）組織，并成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在我國，Modbus已經(jīng)成為國家標準GB/T19582-2008。據(jù)不完全統(tǒng)計：截止到2007年，Modbus的節(jié)點安裝數(shù)量已經(jīng)超過了1000萬個。

Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它,不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程,如何回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。Modbus是一種單主站的主/從通信模式。一條Modbus網(wǎng)絡(luò)上同時只能有一臺主站，從站可以有若干個。

Modbus具有以下幾個特點:

1、標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產(chǎn)權(quán)。目前，支持Modbus的廠家超過400家，支持Modbus的產(chǎn)品超過600種。

2、Modbus可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。

3、Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。

注：S7-200只支持Modbus RTU協(xié)議，不支持Modbus ASCII協(xié)議；

四、ProfiBus 通訊

作為眾多現(xiàn)場總線家族的成員之一ProfiBus是在歐洲 工業(yè)界得到最廣泛應(yīng)用的一個現(xiàn)場總線標準，也是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標準之一。ProfiBus是屬 于單元級、現(xiàn)場級的SIMITAC網(wǎng)絡(luò)，適用于傳輸中、小量的數(shù)據(jù)。其開放性可以允許眾多的廠商開發(fā)各自的符合ProfiBus協(xié)議的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以連接在同一個 ProfiBus網(wǎng)絡(luò)上。

ProfiBus是一 種電氣網(wǎng)絡(luò)， 物理傳輸介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖、無線傳輸。于1989年正式成為現(xiàn)場總線的國際標準。PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，傳送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。PROFIBUS廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動化。PROFIBUS也是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。

五、USS通訊

USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議，多年來也經(jīng)歷了一個不斷發(fā)展、完善的過程。最初 USS 用于對驅(qū)動裝置進行參數(shù)化操作，即更多地面向參數(shù)設(shè)置。在驅(qū)動裝置和操作面板、調(diào)試軟件（如DriveES/STARTER）的連接中得到廣泛的應(yīng)用。

近來 USS 因其協(xié)議簡單、硬件要求較低，也越來越多地用于和控制器（如 PLC）的通信，實現(xiàn)一般水平的通信控制。（注意：USS 提供了一種低成本的，比較簡易的通信控制途徑，由于其本身的設(shè)計，USS 不能用在對通信速率和數(shù)據(jù)傳輸量有較高要求的場合。在這些對通信要求高的場合，應(yīng)當選擇實時性更好的通信方式，如 PROFIBUS-DP 等。在進行系統(tǒng)設(shè)計時，必須考慮到 USS 的這一局限性。

例如，如果在一些速度同步要求比較高的應(yīng)用場合（如造紙生產(chǎn)線），對十幾甚至數(shù)十臺變頻器采用 USS 通信控制，其效果可想而知。

所有的西門子變頻器都帶有一個RS485通訊口，PLC作為主站，最多允許31個變頻器作為通訊連路中的從站，根據(jù)各變頻器的地址或者采用廣播方式，可以訪問需要通訊的變頻器，只有主站才能發(fā)出通訊請求報文，報文中的地址字符指定要傳輸數(shù)據(jù)的從站，從站只有在接到主站的請求報文后才可以向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，從站之間不能直接進行數(shù)據(jù)交換。

在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN32指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN32指令庫提供14個子程序、3個中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。調(diào)用一條指令時，將會自動地增加一個或幾個子程序。

USS 協(xié)議的基本特點如下：

支持多點通信（因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）

采用單主站的“主－從”訪問機制

一個網(wǎng)絡(luò)上最多可以有 32 個節(jié)點（最多 31 個從站）

簡單可靠的報文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效

容易實現(xiàn)，成本較低

USS 的工作機制是，通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否、以及如何響應(yīng)。從站永遠不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。

從站在以下條件滿足時應(yīng)答：

1、接收到的主站報文沒有錯誤；

2、并且本從站在接收到主站報文中被尋址。

審核編輯 ：李倩