1.優(yōu)化網(wǎng)絡性能

  調(diào)整下列設置可優(yōu)化網(wǎng)絡性能:

  (1)波特率調(diào)整網(wǎng)絡的波特率，以所有設備都支持的最高波特率來設置網(wǎng)絡，使網(wǎng)絡具有最高數(shù)據(jù)傳輸率。

  (2)網(wǎng)絡上的主設備數(shù)減少網(wǎng)絡上的主設備數(shù)目也可改善網(wǎng)絡的性能。網(wǎng)絡上的每個主設備都會增加網(wǎng)絡資源占用:減少主設備可減少網(wǎng)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，地址之間沒有空缺。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(lián)機。這種檢查將需要占用一定的時間，并增加網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡性能的任何值。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(wǎng)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，則設置更高的GUF將可減小網(wǎng)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(chǎn)生任何影響。設置過高的GUF數(shù)值將導致主設備聯(lián)機成功的時間產(chǎn)生較大的延遲，因為并不經(jīng)常對地址進行檢查。通常默認的GUF設置為10。

  (5)另一個主設備時的最高地址可使用STEP7-Micro/WIN來設置CPU配置中用于CPU端口的HSA。設置HSA將限制網(wǎng)絡中最后一個主設備(具有最高地址)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(lián)機時所需要的時間。最高站址對從屬裝置地址沒有任何影響，主設備可仍然與地址大于HSA的從屬裝置進行通信。通常，將所有主設備上的最高站址都設置為同一個數(shù)值，該地址應大于或等于最高主設備地址。通常HSA的默認值為31。

  2.計算網(wǎng)絡的令牌循環(huán)時間

  在令牌傳遞網(wǎng)絡中，只有得到令牌的站才有進行通信的權(quán)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(wǎng)絡性能的一個參數(shù)。

  計算多臺主設備網(wǎng)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(wǎng)絡讀取和網(wǎng)絡寫入指令來收集來自其他S7-200的數(shù)據(jù)。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(wǎng)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，最后回到站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?qū)懸粋€雙字數(shù)值(4個字節(jié)的數(shù)據(jù)),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(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)或增加站數(shù)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(wǎng)絡的令牌循環(huán)時間。如果PPI主設備模式已經(jīng)啟用(在網(wǎng)絡上的PPI協(xié)議下)，則通過使用S7-200的網(wǎng)絡讀取和網(wǎng)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(shù)、數(shù)據(jù)量以及波特率之間的對比關(guān)系見表6-11。當在S7-200CPU或其他主設備下使用網(wǎng)絡讀取和網(wǎng)絡寫入指令時，可參考表6-11計算時間。

  3.網(wǎng)絡設備的連接

  網(wǎng)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專用連接。如圖6-49所示，不同的通信協(xié)議在連接的處理方式上有所不同:

  (1)PPI協(xié)議使用的是所有網(wǎng)絡設備的共享連接。

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

  當使用PPI高級協(xié)議、MPI或PROFIBUS協(xié)議時，第二個主設備將不會干擾主設備與從屬裝置之間已經(jīng)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(xié)議(如PPI高級協(xié)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)最多可支持4個單獨的連接。所以，不包含共享的PPI連接，S7-200CPU最多具有8個連接。EM277支持最多6個連接。

  4.復雜網(wǎng)絡的使用

  對于S7-200，復雜網(wǎng)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(wǎng)絡讀取(NETR)和網(wǎng)絡寫入(NETW)指令與PPI網(wǎng)絡中的其他設備進行通信。復雜網(wǎng)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(wǎng)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?qū)?。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(wǎng)絡如圖6-50所示。在該網(wǎng)絡中，站1、站2和站3均是主設備，它們將使用網(wǎng)絡讀取或網(wǎng)絡寫入指令與站4進行通信。網(wǎng)絡讀取和網(wǎng)絡寫入指令使用PPI協(xié)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(jīng)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(wǎng)絡上的唯一主設備。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(chǎn)生沖突，而且也可減少由于具有多臺主設備而導致的額外網(wǎng)絡資源占用，使網(wǎng)絡運行更為高效。

  然而，對于某些應用場合，不能隨意選擇減少網(wǎng)絡中的主設備數(shù)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(wǎng)絡不超出目標令牌循環(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)時間低于目標令牌循環(huán)時間時，主設備才可發(fā)出請求。

  S7-200的最高站址(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(wǎng)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(wǎng)絡，該網(wǎng)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(wǎng)絡的目標循環(huán)時間為0.613s。然而，由表6-11可知，該網(wǎng)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(diào)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(wǎng)絡上的主設備數(shù)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡所占用的總時間。如果使用計時器來確保在指定時間內(nèi)完成網(wǎng)絡讀取或網(wǎng)絡寫入指令的執(zhí)行，則在啟動主設備模式并將S7-200添加為網(wǎng)絡中的主設備期間的延遲可能導致系統(tǒng)提示出現(xiàn)超時。通過減小網(wǎng)絡上所有主設備的間隙刷新因子(GUF)，可最大限度減小添加主設備所產(chǎn)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(shù)據(jù)來確定網(wǎng)絡讀取和網(wǎng)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(wǎng)絡上所有設備的時間相加來計算令牌循環(huán)時間，所需時間最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(wǎng)絡所需最大令牌循環(huán)時間的定義。

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

  ●4個TD200設備傳送16字節(jié)的數(shù)據(jù)=0.66 s；

  ●4個S7-200傳送10字節(jié)的數(shù)據(jù)=0.63s:

  ●總的令牌循環(huán)時間=1.29s。

  為使該網(wǎng)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)大于最大令牌循環(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(shù)據(jù)。

  為提高多臺主設備網(wǎng)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更長的間隔。例如，將TD200的刷新速率從“盡可能快”改變?yōu)椤懊棵胍淮巍薄?

  (2)對網(wǎng)絡讀取操作或網(wǎng)絡寫入操作進行組合，減少請求數(shù)量，以減少處理請求時的網(wǎng)絡資源占用。例如，不使用各自讀取4字節(jié)的兩個網(wǎng)絡讀取操作，而使用一個讀取8字節(jié)的網(wǎng)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(diào)整S7-200主設備的刷新速率，以使其刷新速率低于令牌循環(huán)時間。