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议题

网络性能

影响网络性能的因素有以下几个(波特率和主站数的影响)：

q 波特率：以所有设备都支持的波特率操作网络将具有的效果。

q 网络上的主站数目：将网络上的主站数目降至也可网络性能。网络上的每个主站都会

增大网络的负载要求；主站越少，负载越低。

q 选择主站和从网络地址：应将主站设备的地址设置为使用连续地址，各地址之间没有间隙。当主站间存在地址间隙时，主站连续检查间隙内的地址，确定是否有其它主站等待连接。这       个检查需要时间，这样会网络的负载。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。只要从站不位于主站之间，从网络地址设置成任何值不会影响网络性能。位于主站之间的从站会造成主站之间的地址间隙，因而会网络的负载。

q 间隙更新系数(GUF)：只有在S7-200 CPU当作PPI主站运行时才使用，GUF告诉S7-200检查

其它主站的地址间隙的。使用STEP 7- Micro/WIN在CPU组态中为CPU通讯口设置

GUF。这个组态使S7- 200周期性地检测地址间隔。对于GUF=1，每次持有令牌时，S7-200检查地址间隙一次；对于GUF=2，持有令牌两次后，S7- 200检查地址间隙一次。如果主站之间有间隙，设置高的GUF可以网络负载。如果主站之间没有间隙，GUF不影响网络性能。由      于不检查地址，设置大的GUF会造成其他主站无法及时连接。缺省的GUF设置是10。

q 网络地址(HSA)：只有当S7- 200 CPU作为PPI主站操作时，HSA才定义一个主站查找另一个主站的地址。使用STEP 7-Micro/WIN在CPU组态中为CPU通讯口设置HSA。设置

HSA了后一个主站(地址)必须检查的地址间隙。地址间隙的长度可以化寻     找和连接另一个主站所需要的时间。网络地址对从网络地址没有影响：主站可与地址高于

HSA的从站进行通讯。总的规则是应该在所有的主站上设置相同的网络地址。这个地址应

该大于或等于中的主网络地址。HSA的缺省值是31。

为网络计算令牌循环时间

在令牌传送网络中，只有拥有令牌的站有初始化通讯的权限。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)。

图7--31为计算一个多主网络的令牌循环时间给出了一个网络实例。在这个例子中，TD200 (3号站) 与CPU222 (2号站)通讯；TD200 (5号站)与CPU222 (4号站)通讯，以此类推。两个CPU 224模块使用“网络读"和“网络写"指令从其它S7- 200收集数据：CPU 224 (6号站)将消息发送至2号、4号

和8号站，CPU 224 (8号站)将消息发送至2号、4号和6号站。在该网络中，有六个主站(四个TD 200

单元和两个CPU 224模块)和两个从站(两个CPU 222模块)。

关于令牌循环，请参见资料光盘里的应用示例。见示例42。

图7--31 令牌传送网络举例

主机要发送消息，必须持有令牌。例如：当3号站拥有令牌时，它启动到2号站的请求消息，然后将令      牌传递给5号站。5号站启动到4号站的请求消息，将令牌传递给6号站。6号站启动到2号、4号或8号站的消息，并将令牌传递给7号站。该启动消息和传递令牌的在逻辑环中连续执行，即从3号站到

5号站、6号站、7号站、8号站、9号站，后返回3号站。令牌必须在逻辑环内完全循环，以便主站

可以发送信息请求。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消息，为一双字值

(4个字节)，则令牌循环时间在9600波特下为900 ms。如果消息访问的数据字节数，或者站的数目，那么令牌循环时间也会。

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(在网络中使用PPI协议)，S7- 200可以使用网络读写指令向其它S7- 200发送消息。如果使用这些指令发送消息，则可基于下列假设，使用下列公式计算大致的令牌循环时间：每个站在每次持有令牌时发送一个请求，请求可以是连续数据位置的读或写请求，使用  S7- 200的一个通讯缓冲区不会发生冲突，S7- 200的扫描时间都不大于10毫秒。

图7--31中实例的令牌循环时间计算等式如下(1“位时间"等于1个的时间)：

令牌循环时间比较

表7--12中给出了在不同通讯站个数、数据量以及波特率下的令牌循环时间比较。这个时间是在使用S7-200 CPU或其它主站设备进行网络读(Network Read)或网络写(Network Write)的情况下计算出来的。

表7--12 令牌循环时间(单位：秒)

理解网络设备的链接

网络设备通过连接来实现通讯，连接是主站与从站之间的单独链接。如图7--32所示，连接的实现       不同，通讯协议也会不同：

q PPI协议中所有网络设备共享一个连接。

q PPI、MPI和PROFIBUS协议中，任何两个设备间的通讯，使用不同的连接。

在使用PPI、MPI或PROFIBUS时，已经建立连接的主站与从站之间不能再加入第二个主站。S7-200 CPU和EM 277总是为STEP 7-Micro/WIN和HMI设备各保留一个连接。其它主站设备不能使用这些被保留的连接。这就保证了当正在使用诸如PPI这样的协议时，在连接其它主站的同时，至少可以连接一个编程站和HMI设备到S7- 200 CPU或EM 277。

图7--32 通讯连接

如表7--13所示，S7-200 CPU或EM 277提供一定数量的连接。S7- 200 CPU的每一个端口(通讯口0 和通讯口1)支持4个的连接。(这意味着S7- 200 CPU多允许8个连接) 这除去了共享的PPI连接。一个EM277支持6个连接。每个端口为编程器保留一个连接，为操作面板保留一个连接(OP或

TP)。剩余连接可用于常规用途。

表7--13 S7--200 CPU和EM 277模块的连接个数

1 如果使用CP过端口0或端口1连接STEP 7- Micro/WIN和S7-200 CPU，那么您只能在该S7-200设备作为

从站时，才可以选用MPI或PROFIBUS协议中的一个。

2 PROFIBUS连接除外。

组态复杂网络

对于S7- 200来说，典型的复杂网络有多个S7-200主站，并且在PPI网络上用网络读写指令与其它设

备通讯。复杂网络往往会出现一些特殊的问题，主站和从站之间的通讯阻塞。

如果网络运行在较低的波特率下(9.6 kbaud或19.2 kbaud)，每个主站在传送令牌之前完成操作(读或

写)。在187.5 kbaud下，主站对从站提出要求然后传送令牌。在从站留下了一个未完成的请求。

图7--33中给出了一个有潜在的网络冲突的实例。在网络中，1号站、2号站和3号站是主站，使用网络       读写指令与4号站通讯。网络读写指令使用PPI协议，因此所有S7- 200共享4号站中的一个连接。

在本例中，1号站对4号站提出请求。对于高于19.2

kbaud的波特率，1号站将令牌传递给2号站。如果2号站尝试将请求发送给4号站，则由于来自1号站的请求仍存在，因此拒绝来自2号站的请求。在4号站完成对

1号站的响应之前，所有请求都会被拒绝。只有在响应 完成之后，4号站才能接受其它主站的请求。

站1主站 站2主站 站3主站

为了避免4号站通讯口上的通讯冲突，应考虑使4号站 成为网络上的主站，如图7--34所示。4号站可以向其它S7- 200提出读写请求。

这样的组态不仅能够确保没有通讯冲突，而且了 多主站网络负担，使网络更的运行。

图7--33 通讯冲突

站1 从站 站2 从站 站3 从站

图7--34 避免冲突

对于某些应用来说，无法网络上的主站数量。当网上有多个主站时，您必须对令牌循环时间进行，并确保网络的令牌循环时间不超过目标值。(令牌循环时间是指一个主站传送令牌到再次令牌的时间间隔。)

表7--14 HSA和令牌循环时间目标值

如果令牌回到主站的时间长于令牌循环时间目标值，该主站不能提出请求。只有当令牌循环时间小于

目标值时，主站才能提出请求。

网络地址(HSA)和S7- 200的波特率设置决定了令牌循环时间。表7--14给出了令牌循环时间目标值列表。

对于较低的波特率，如：9.6 kbaud或者19.2 kbaud，主站会在传送令牌前等待应答。由于请求/应答的周期在扫描时间中占相当长的时间，因而很有可能每个网络上的主站在占有令牌时都作好了       请求发送数据的。实际令牌循环时间并且有些主站可能不能发送任何请求。在某些情况下，       某个主站只能偶尔处理其请求。

例如：一个HSA组态为15的10个主站的网络以9.6 kbaud传输一个字节。对于此实例，每个主站始终有一条发送的消息。如表7--14所示，该网络的目标轮转时间为0.613秒。然而，基于表7--12所     列出的性能数据，该网络所需要的实际令牌轮转时间将为1.48秒。由于实际令牌循环时间大于目标令      牌循环时间，因此，除非后来的一些令牌循环到其中的一些主站，否则它们将不能传送消息。

当实际令牌循环时间大于目标令牌循环时间时，有两种基本改进：

q 通过网络上的主站数实际令牌循环时间。其可行性要取决于您的应用。

q 您也可以网络上所有主站设备的HSA值，从而目标令牌循环时间。

增大HSA的值会其它问题，它会S7- 200切换到主站网络的时间。如果您使用一个定时器来确保网络读写指令在的时间内完成，初始化主站和S7-    200作为主站网络时间的延时，会指令超时。您可以用减小间隙更新因子(GUF)的来使主站网络的时间

小化。

由于在187.5 kbaud时，请求传送并驻留在从站中需要一定时间，因而在选择令牌循环时间目标值时应留有余量。在187.5 kbaud下，实际令牌循环时间应大约为目标值的一半。

要计算令牌循环时间，使用表7--12中完成网络读写指令所需要的时间数据。要计算HMI设备(例如

TD200)的时间需求，使用传送16字节的数据。将网上每个设备的时间需求加在一起，就可以计算出令牌循环时间。将所有时间需求加在一起，意味着网上所有设备在同一个令牌循环里都有请求这种       坏的情况。这样计算出的时间是网络令牌循环时间的值。

例如：假设具有四个TD 200和四个S7- 200的网络以9.6 kbaud运行，每个S7- 200每秒将10个字节的数据写入另一个S7- 200。用表7--12计算网络的传输时间为：

4个TD200传输16个字节数据 = 0.66 s

4个S7- 200传输10个字节数据 = 0.63 s

0.63s总的令牌循环时间 = 1.29 s

为允许该网络有足够的时间来处理一个令牌循环期间的所有请求，将HSA设为63。(参见表7--14。) 选择的令牌循环目标值为1.89 s，大于令牌循环时间1.29 s，因而确保了每个设备在每一个令牌循环中都可以传输数据。

为了多主网络的可靠性，您还必须考虑以下措施：

q 增大HMI设备的更新时间。例如：将TD200的更新速率由“尽快"改为“每秒一次"。

q 网络读写指令的请求数量(处理请求的网络负担)。例如：将两次读4个字节的网络读指令操作，合并为一次读8个字节的网络读指令操作。两次读4个字节操作需要的时间会远远大于      一次读8个字节操作。

q 改变S7- 200主站的更新时间，使其不要试图使更新时间小于令牌循环时间

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