7 S7-200 plc 网络通讯.

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1 7 S7-200 plc 网络通讯

2 主要内容 7.1理解S7--200网络通讯的基本概念 7.2为网络选择通讯协议 7.3通讯接口的安装和删除 7.4网络的建立
7.5用自由口模式创建用户定义的协议 7.6在网络中使用Modem和STEP 7--Micro/WIN 7.7高级议题 7.8配置RS--232/PPI多主站电缆实现远程操作 .

3 7.1理解S7--200网络通讯的基本概念 为网络选择通讯接口
S7--200可以支持各种类型的通讯网络。在SET PG/PC接口属性对话框中进行网络选择。一个选定的网络将被作为一个接口来使用。能够访问这些通讯网络的各类接口包括： 多主站PPI电缆 CP通讯卡 以太网通讯卡 通过下列步骤，可以为STEP7--Micro/WIN选择通讯接口。参见图7-1。 1. 在通讯设置窗口中双击图标。 2. 为STEP 7--Micro/WIN选择接口参数。

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5 多主站PPI电缆 S7--200可以通过两种不同类型的PPI多主站电缆进行通讯。这些电缆允许通过RS--232或USB接口进行通讯。
1. 在Set PG/PC Interface属性页中，点击属性按钮。 2. 在属性页中，点击本地连接标签。 3. 选中USB或所需的COM端口。

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7 在PROFIBUS网络上使用主站和从站器件。
S7--200支持主--从网络，并能在PROFIBUS网络中充当主站或从站，而STEP 7--Micro/WIN只能作为主站。 主站 网络上的主站器件可以向网络上的其它器件发出要求。主站也可以对网络上其它主站的要求作出响应。典型的主站器件包括：STEP 7--Micro/WIN、TD200等HMI产品和S7--300或S PLC。在向其它S7--200发出请求以获取信息（点对点通讯）时，S7--200是作为主站的。 从站 配置为从站的器件只能对其它主站的要求作出响应，自己不能发出要求。对于多数情况，S7--200被配置为从站。作为从站，S7--200响应主站的要求。作为从站时，S7--200将负责响应来自某网络主站器件（如操作员面板或STEP 7--Micro/WIN）的请求。

8 设置波特率和站地址 数据通过网络传输的速度是波特率。其单位通常为Kbaud或者Mbaud。波特率用于量度在给定时间内传输数据的多少。比如，19.2k的波特率即表示传输速率为每秒19200比特。 表7-1中列出了S7--200支持的波特率。 在网络中要为每个设备指定唯一的站地址。唯一的站地址可以确保数据发送到正确的设备或者来自正确的设备。S7--200支持的网络地址为从0到126。如果某S7--200带有两个端口，那么每个端口都会有一个网络地址。表7-2列出了S7--200设备的缺省（工厂）设置。

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10 为STEP 7--Micro/WIN设置波特率和站地址
通常，不需要改变STEP 7--Micro/WIN的缺省站地址0。如果网络上还含有其它编程工具包，那么可能需要改动STEP 7--Micro/WIN的站地址。

11 如图7-3所示，为STEP 7--Micro/WIN配置波特率和站地址非常简单。在操作栏中点击通讯图标，然后执行以下步骤：
1. 在通讯设置窗口中双击图标。 2. 在Set PG/PC Interface对话框中点击属性按钮。 3. 为STEP 7--Micro/WIN选择站地址。 4. 为STEP 7--Micro/WIN选择波特率。

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13 为S7--200设置波特率和站地址 必须为S7--200配置波特率和站地址。S7--200的波特率和站地址存储在系统块中。在为S7--200设置了参数之后，必须将系统块下载至S7--200中。 每一个S7--200通讯口的波特率缺省设置为9.6k，站地址的缺省设置为2。 如图7-4所示，使用STEP 7--Micro/WIN为S7--200设置波特率和站地址。可以在操作栏中点击系统块图标或者在命令菜单中选择View > Component >System Block，然后执行以下步骤：

14 1. 为S7--200选择站地址。 2. 为S7--200选择波特率。 3. 下载系统块到S7--200。

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16 设置远端地址 在将新设置下载到S7--200之前，必须为STEP 7--Micro/WIN（本地）的通讯（COM）口和S7--200（远端）的地址作配置，使它与远端的S7--200的当前设置相匹配。如图7-5所示。 在下载了新设置后，可能需要重新配置PG/PC接口波特率设置（如果新设置与远端S7--200的设置不同）。关于波特率的配置，可参考图7-3。

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18 在网络上寻找S CPU 可以寻找并且识别连接在网络上的S7--200。在搜索S7--200s时，也可以寻找特定波特率上的网络或所有波特率上的网络。 只有在使用PPI多主站电缆时，才能实现全波特率搜索。若在使用CP卡进行通讯的情况下，该功能将无法实现。搜寻从当前选择的波特率开始。 1. 打开通讯对话框并双击刷新图标开始搜寻。 2. 要使用所有波特率搜寻，选中在所有波特率下搜寻复选框。

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20 7.2为网络选择通讯协议 下面是S7--200 CPU所支持的协议的总览。
点对点接口（PPI） 多点接口（MPI） PROFIBUS 在开放系统互联（OSI）七层模式通讯结构的基础上，这些通讯协议在一个令牌环网络上实现。令牌环网络符合欧洲标准EN 50170中定义的PROFIBUS标准。这些协议是非同步的字符协议，有1位起始位、8位数据位、偶校验位和1位停止位。通讯结构依赖于特定的起始字符和停止字符、源和目地站地址，报文长度和数据校验和。在波特率一致的情况下，这些协议可以同时在一个网络上运行，并且互不干扰。 如果带有扩展模块CP243--1和CP IT，那么S7--200也能运行在以太网上。

21 PPI协议 PPI是一种主--从协议：主站器件发送要求到从站器件，从站器件响应，参见图7-7。从站器件不发信息，只是等待主站的要求并对要求作出响应。 主站靠一个PPI协议管理的共享连接来与从站通讯。 PPI并不限制与任意一个从站通讯的主站数量，但是在一个网络中，主站的个数不能超过32。

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23 MPI协议 MPI允许主--主通讯和主--从通讯，参见图7-8。与一个S CPU通讯，STEP 7--Micro/WIN建立主--从连接。MPI协议不能与作为主站的S CPU通讯。 网络设备通过任意两个设备之间的连接通讯（由MPI协议管理）。设备之间通讯连接的个数受S7--200CPU或者EM277模块所支持的连接个数的限制。 S7--200支持的连接个数如表7-3所示。

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25 PROFIBUS协议 PROFIBUS协议通常用于实现与分布式I/O（远程I/O）的高速通讯。可以使用不同厂家的PROFIBUS设备。这些设备包括简单的输入或输出模块、电机控制器和PLC。 PROFIBUS网络通常有一个主站和若干个I/O从站，参见图7-9。主站器件通过配置可以知道I/O从站的类型和站号。主站初始化网络使网络上的从站器件与配置相匹配。主站不断地读写从站的数据。

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27 CP/IP协议 通过以太网扩展模块（CP243--1）或互联网扩展模块（CP IT），S7--200将能支持TCP/IP以太网通讯。表7-4列出了这些模块所支持的波特率和连接数。 若需更多信息，可参考SIMATIC NET CP243--1工业以太网通讯处理器手册或 SIMATIC NET CP IT工业以太网及信息技术通讯处理器手册。

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29 仅仅使用S7--200设备的网络配置实例 单主站PPI网络
对于简单的单主站网络来说，编程站可以通过PPI多主站电缆或编程站上的通讯处理器（CP）卡与S7--200CPU进行通讯。 在图7-10上面的网络实例中，编程站（STEP7--Micro/WIN）是网络的主站。在图7-10下面的网络实例中，人机界面（HMI）设备（例如：TD200、TP或者OP）是网络的主站。 在两个网络中，S CPU都是从站响应来自主站的要求。

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31 多主站PPI网络 图7-11中给出了有一个从站的多主站网络示例。编程站（STEP 7--Micro/WIN）可以选用CP卡或PPI多主站电缆。STEP 7--Micro/WIN和HMI共享网络。 STEP 7--Micro/WIN和HMI设备都是网络的主站，它们必须有不同的网络地址。如果使用PPI多主站电缆，那么该电缆将作为主站，并且使用STEP7--Micro/WIN提供给它的网络地址。S CPU将作为从站。

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33 图7-12中给出了多个主站和多个从站进行通讯的PPI网络实例。在例子中，STEP 7--Micro/WIN和HMI可以对任意S CPU从站读写数据。STEP7--Micro/WIN和HMI共享网络。 所有设备（主站和从站）有不同的网络地址。如果使用PPI多主站电缆，那么该电缆将作为主站，并且使用STEP 7--Micro/WIN提供给它的网络地址。S7--200CPU将作为从站。

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35 复杂的PPI网络 图7-13给出了一个带点对点通讯的多主网络。
STEP 7--Micro/WIN和HMI通过网络读写S7--200CPU，同时S CPU之间使用网络读写指令相互读写数据（点对点通讯）。

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37 图7-14中给出了另外一个带点对点通讯的多主网络的复杂PPI网络实例。在本例中，每个HMI监控一个S7--200 CPU。S7--200 CPU使用NETR和NETW指令相互读写数据（点对点通讯）。
对于复杂的PPI网络，配置STEP 7--Micro/WIN使用PPI协议时，最好使能多主站，并选中PPI高级选框。如果使用的电缆是PPI多主站电缆，那么多主网络和PPI高级选框便可以忽略。

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39 使用S7--200、S7--300和S7--400设备的网络配置实例
网络波特率可以达到187.5k 在图7-15所示的网络实例中，S7--200用XGET和XPUT指令与S7--200CPU通讯。如果S7--200处于主站模式，那么S7--300将无法与之通讯。 若要与S7 CPU通讯，则最好在配置STEP7--Micro/WIN使用PPI协议时，使能多主站，并选中PPI高级选框。如果使用的电缆是PPI多主站电缆，那么多主网络和PPI高级选框便可以忽略。

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41 网络波特率高于187.5k 对于波特率高于187.5k的情况，S7--200 CPU必须使用EM277模块连接网络，参见图7-16。
STEP 7--Micro/WIN必须通过通讯处理器（CP）卡与网络连接。 在这个配置中，S7--300可以用XGET和XPUT指令与S7--200通讯，并且HMI可以监控S7--200或者S7--300。 EM277只能作从站。 通过S7--200附带的EM277，STEP 7--Micro/WIN将能够编程或监视S7--200。若要以高于187.5k的波特率与EM277通讯，则需配置STEP 7--Micro/WIN通过CP卡使用MPI协议。因为PPI多主站电缆的最高波特率为187.5k。

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43 7.3通讯接口的安装和删除 在Set PG/PC Interface对话框中，您可以使用安装/删除接口对话框来安装或者删除计算机上的通讯接口。 1. 在Set PG/PC Interface对话框中，点击Select，弹出安装/删除接口对话框。选择框中列出了可以使用的接口，安装框中显示计算机上已经安装了的接口。 2. 要添加一个接口：选择计算机上已经安装了的通讯硬件并点击安装。当关闭安装/删除接口对话框后，Set PG/PC Interface对话框中会在Interface Parameter Assignment Used框中显示接口。 3. 要删除一个接口：选择要删除的接口并点击删除。当关闭安装/删除接口对话框后，SetPG/PC Interface对话框中会在Interface Parameter Assignment Used框中删除该接口。

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45 7.4网络的建立 基本原则 导线必须安装合适的浪涌抑制器，这样可以避免雷击浪涌。
应避免将低压信号线和通讯电缆与交流导线和高能量、快速开关的直流导线布置在同一线槽中。要成对使用导线，用中性线或公共线与能量线或信号线配对。 S CPU的端口是不隔离的。如果想使网络隔离，应考虑使用RS--485中继器或者EM277。

46 为网络确定通讯距离、通讯速率和电缆类型 如表7-5所示，网段的最大长度取决于两个因素：隔离（使用RS--485中继器）和波特率。
当连接具有不同地电位的设备时需要隔离。当接地点之间的距离很远时，有可能具有不同的地电位。即使距离较近，大型机械的负载电流也能导致地电位不同。

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48 在网络中使用中继器 RS--485中继器为网段提供偏压电阻和终端电阻。中继器有以下用途：
增加网络的长度：在网络中使用一个中继器可以使网络的通讯距离扩展50米。如图7-21所示，如果在已连接的两个中继器之间没有其它节点，那么网络的长度将能达到波特率允许的最大值。在一个串联网络中，最多可以使用9个中继器，但是网络的总长度不能超过9600米。 为网络增加设备：在9600的波特率下，50米距离之内，一个网段最多可以连接32个设备。使用一个中继器允许您在网络上再增加32个设备。 实现不同网段的电气隔离：如果不同的网段具有不同的地电位，将它们隔离会提高网络的通讯质量。 一个中继器在网络中被算作网段的一个节点，尽管如此，它没有被指定站地址。

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50 选择网络电缆 S7--200网络使用RS--485标准，使用双绞线电缆。表7-6中列出了网络电缆的技术指标。每个网段中
最多只能连接32个设备。

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52 引脚分配 S CPU上的通讯端口是符合欧洲标准EN 50170中PROFIBUS标准的RS--485兼容9针D型连接器。表7-7列出了为通讯端口提供物理连接的连接器，并描述了通讯端口的针脚分配。

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54 网络电缆的偏压电阻和终端电阻 为了能够把多个设备很容易地连接到网络中，西门子公司提供两种网络连接器：一种标准网络连接器（引脚分配如表7-7所示）和一种带编程接口的连接器，后者允许您在不影响现有网络连接的情况下，再连接一个编程站或者一个HMI设备到网络中。带编程接口的连接器将S7--200的所有信号（包括电源引脚）传到编程接口。这种连接器对于那些从S7--200取电源的设备（例如TD200）尤为有用。 两种连接器都有两组螺钉连接端子，可以用来连接输入连接电缆和输出连接电缆。两种连接器也都有网络偏置和终端匹配的选择开关。典型的网络连接器偏置和终端如图7-22所示。

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57 7.5用自由口模式创建用户定义的协议 自由口模式允许应用程序控制S CPU的通讯端口。可以在自由口模式下使用用户定义的通讯协议来实现与多种类型的智能设备的通讯。自由口模式支持ASCII和二进制协议。 要使能自由口模式，需要使用特殊存储器字节SMB30（端口0）和SMB130（端口1）。应用程序中使用以下步骤控制通讯端口的操作：

58 发送指令（XMT）和发送中断：发送指令允许S7--200的通讯口上发送最多255个字节。发送中断通知程序发送完成。
接收字符中断：接收字符中断通知程序通讯口上接收到了一个字符。应用程序就可以根据所用的协议对该字符进行相关的操作。 接收指令（RCV）：接收指令从通讯口接收整条信息，当接收完成后产生中断通知应用程序。 需要在SM存储器中定义条件来控制接收指令开始和停止接收信息。接收指令可以根据特定的字符或时间间隔来启动和停止接收信息。接收指令可以实现多数通讯协议。

59 自由口模式只有在S7--200处于RUN模式时才能被激活。如果将S7--200设置为STOP模式，那么所有的自由口通讯都将中断，而且通讯端口会按照S7--200系统块中的配置转换到PPI协议。

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61 使用RS--232/PPI多主站电缆和自由口模式连接RS--232设备
使用RS--232/PPI多主站电缆和自由口通讯功能，可以将S CPU连接到多种兼容RS--232标准的设备上。但电缆必须必须设为PPI/自由口模式（开关5=0）才能进行自由口通讯。开关6用于选择本地模式（DCE）（开关6=0）或远端模式（开关6=1）。 当数据从RS--232端口传输到RS--485端口时，RS--232/PPI多主站电缆将处于发送模式。当空闲或者数据从RS--485接口传输到RS--232接口时，电缆则处于接收模式。当电缆检测到RS--232传送线上的字符时，会马上由接收模式转入发送模式。 RS--232/PPI多主站电缆支持1200b至115.2k的波特率。通过RS--232/PPI多主站电缆护套上的DIP开关，可以配置合适的波特率。表7-10列出了波特率和开关位置的对应关系。

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63 当RS--232传输线从空闲状态切换到接收模式时，需要一个时间周期，这个时间周期被定义为电缆的转换时间。如表7-10中所示，电缆的转换时间取决于所选择的波特率。
如果在应用自由口通讯的系统中使用RS--232/PPI多主站电缆，那么在以下情况下，必须考虑转换时间：

64 S7--200响应RS--232设备发送的信息。 RS--232响应S7--200发送的信息。
在以上两种情况中，延时会使RS--232/PPI多主站电缆有足够的时间从发送模式切换到接收模式，从而使数据能从RS--485端口传送到RS--232端口。

65 7.6在网络中使用Modem和STEP 7--Micro/WIN
STEP 7--Micro/WIN 3.2版或其后的版本使用标准的窗口电话和Modem选项来选择和配置电话线Modem。电话与Modem菜单在Windows的控制面板中。使用Windows设置菜单来设置Modem使得能够； 使用Windows支持的多数内置和外置Modem。 使用Windows支持的多数Modem的标准配置。 对于选择区域、国家和区域码；选择脉冲或者音频拨号；是否支持电话卡使用标准的Windows拨号规则。 当与EM241 Modem模块通讯时，使用更高的波特率。

66 使用Windows控制面板可以显示，Modem属性对话框。这个对话框允许配置本地Modem。可以在Windows支持的Modem列表中选择需要的Modem。如果您要的Modem类型没有在Windows的Modem对话框中列出，您可以选择一个最相似的型号或者与Modem销售商联系，以获得该Modem的配置文件。 STEP 7--Micro/WIN也支持电台或者移动Modem。这些Modem型号不会出现在Windows的Modem属性对话框中，但是在STEP 7--Micro/WIN中配置之后可以使用。

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68 7.7高级议题 优化网络性能 影响网络性能的因素有以下几个（波特率和主站数的影响最大）：
波特率：如果网络能在所有设备都支持的最高波特率下运行，那么其效率是最大的。 网络中的主站个数：减少网络中的主站数目可以提高网络性能。网络中的每个主站都会增加网络的负载要求，主站少可以减轻网络负载。 主站和从站地址的选择：所有主站的地址应该不带地址间隙，顺序地进行设定。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进入连接。这个检查需要时间，这样会增加网络的负载。如果主站之间没有地址间隙，就不需要进行检查，这样网络的负载最小。只要从站不位于主站之间，从站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，因而会增加网络的负载。

69 间隙刷新因子（GUF）：只有在S CPU作为PPI主站时才使用间隙刷新因子，它告诉S7--200检查其它主站地址间隙的时间间隔。使用STEP 7--Micro/WIN在CPU配置中为CPU通讯端口设置GUF。这个配置使S7--200周期性地检测地址间隔。如果GUF=1，S7--200每次占有令牌时都会检查地址间隔；如果GUF=2，S7--200每两次占有令牌时，才会检查一次地址间隔。如果主站之间有间隙，设置高的GUF可以降低网络负载。如果主站之间没有间隙，GUF不影响网络性能。由于不频繁检查地址，设置大的GUF会造成其他主站无法及时进入连接。缺省的GUF设置是10。

70 最高站地址（HSA）：只有在S CPU作为PPI主站时才使用最高站地址，它定义了一个主站寻找其它主站的最高地址。使用STEP 7--Micro/WIN在CPU配置中为CPU通讯端口设置HSA。设置HSA限制了最后一个主站（最高地址）必须检查的地址间隙。限制地址间隙的长度可以最小化寻找和连接另一个主站所需要的时间。最高站地址对于从站地址没有影响。主站仍然可以与地址大于HSA的从站通讯。总的规则是应该在所有的主站上设置相同的最高站地址。这个地址应该大于或等于系统中的最高主站地址。HSA的缺省值是31。

71 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CPU224使用网络读写指令从其它S7--200采集数据：CPU224（6号站）向2号站、4号站和8号站发送数据；同时CPU224（8号站）向2号站、4号站和6号站发送数据。在该网络中，有6个主站（4个TD200和两个CPU224）和两个从站（两个CPU222）。

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73 令牌循环时间比较 表7-11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S CPU或其它主站器件进行网络读（ Network Read）或网络写（ Network Write）的情况下计算出来的。

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75 7.8配置RS--232/PPI多主站电缆实现远程操作
超级终端作为配置工具 如果无法使用STEP 7--Micro/WIN来配置RS--232/PPI多主站电缆，将之用于远端操作，可以用超级终端或其它通讯软件来配置它们。在为远端操作配置电缆时，RS--232/PPI多主站电缆的内置菜单会提供向导。 在用超级终端配置RS--232/PPI多主站电缆时，必须把RS--485连接器连到S7--200上，S7--200为电缆提供其运行所必须的24V电源。必须确保S CPU获得供电。

76 要在PC上调用超级终端，可点击开始 >程序 > 附件 > 通讯 > 超级终端。超级终端程序启动之后，会先显示连接说明画面。必须为该连接设定一个名称（比如：Multi--master）。然后点击OK。 也可以为新连接选择一个图标，或者使用默认的连接图标。参见图7-35。

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78 Connect To画面弹出。选择需要的通讯端口，点击OK。然后出现的是COMxProperties画面。接受缺省设置并点击OK。参见图7-36。

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80 如图7-37所示，在点击了OK之后，光标将进入超级终端的编辑窗口。请注意，此时超级终端按钮处的状态栏将指出连接已建立，同时计数器开始计时，指出连接的持续时间。
在菜单中，选择Call > Disconnect。此时状态栏将指示连接已断开。 选择View > Font。选择Courier New，点击OK。

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82 选择File > Properties。在Connect To标签下，点击Configure
在COMx Properties对话框中，通过下拉菜单选定波特率，其单位是Bit每秒。所选的波特率必须在9600至15200比特每秒之间（通常为9600）。然后在相应的下拉菜单中，选择8个数据位，无奇偶校验，一个停止位及无数据流控制。 点击OK，返回至Connect To标签下。

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84 选择Settings标签。在Emulation下拉菜单中，选择ANSI并点击OK。这时将回到超级终端画面的编辑窗口中。状态栏将指示：
“Disconnected ANSI N--1”，如图7-39。

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86 以下内容（请参照SIEMENS公司技术资料）

87 谢谢， 欢迎批评指正！