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1、第七章第七章 MPI通讯技术通讯技术v 通讯是PLC应用过程中非常重要的部分,本章重点介绍了MPI通讯的基本概念,组建MPI网络的基本方法,分别介绍了无阻态的单边通讯和双边通讯的方法,通过一个项目详细介绍了全局数据通讯的实现过程。7.1 MPI通讯简介v 本节首先绍MPI通讯网络的基本概念和如何设置MPI参数,还介绍了PC侧的MPI通信卡的类型。7.1.1 MPI概述v MPI(Multi Point Interface)是多点接口的简称,是当通信速率要求不高,通信数据量不大时可以采用的一种简单经济的通信方式。通过它可组成小型PLC通讯网络,实现PLC之间的少量数据交换,它不需要额外的硬件和软
2、件就可网络化。每个S7-300 CPU都集成了MPI通信协议,MPI的物理层是RS-485。通过MPI,PLC可以同时与多个设备建立通信连接,这些设备包括编程器PG或运行STEP7的计算机PC、人机界面(HMI)及其它SIMATIC S7,M7和C7。同时连接的通信对象的个数与CPU的型号有关。7.1.2 MPI网络的组建v 仅用MPI接口构成的网络称为MPI分支网络或(MPI网络)。两个或多个MPI分支网络由路由器或网间连接器连接起来,就能构成较复杂的网络结构,实现更大范围的设备互连,如图7.1所示。这里介绍MPI网络的组态问题。FMCPPGCP L2CP L2(MPI)分支网(MPI)分支
3、网CPUCPUCPUCPUCPUCPUCPU(L2)分支网图7.1MPI网络结构示意图 1MPI网络连接规则及硬件介绍v MPI网络如图7.1所示,构建MPI网络时应遵从下述连接“规则”:1)MPI网络可连接的节点。凡能接入MPI网络的设备均称为MPI网络的节点。可接入的设备有:编程装置(PG/个人计算机PC),操作员界面(OP),S7/M7 PLC。2)为了保证网络通信质量,组建网络时在一根电缆的末端必须接入浪涌匹配电阻,也就是个网络的第一个和最后一个节点处应接通终端电阻(一般西门子专用连接器中都自带终端匹配电阻)。3)两个终端电阻之间的总线电缆称为段(Segments)。每个段最多可有32
4、个节点(默认值16),每段最长为50m(从第一个节点到最后一个节点的最长距离)。4)如果覆盖节点距离大于50m,可采用RS485中继器来扩展节点间的连接距离。如果在两个RS485中继器之间没有其他节点,那就能在两个中继器之间设一条长达1000m的电缆,这是两个中继器之间的最长电缆长度。连接电缆为PROFIBUS电缆(屏蔽双绞线),网络插头(PROFIBUS接头)带有终端电阻,如图7.2所示,如果用其它电缆和接头不能保证标称的通讯距离和通讯速率。图7.2 PROFIBUS转接器 5)如果总线电缆不直接连接到总线连接器(网络插头)而必须采用分支线电缆时,分支线的长度是与分支线的数量有关的,一根分支
5、线时最大长度可以是10m,分支线最多为6根,其长度限定在5m。6)只有在启动或维护时需要用的那些编程装置才用分支线把它们接到MPI网络上。7)在将一个新的节点接入MPI网络之前,必须关掉电源。2MPI网络参数及编址v MPI网络苻合RS-485标准,具有多点通信的性质,MPI的波特率固定地设为1875kbps(连接S7-200时为19.2kbps)。v 每个MPI网有个分支网络号,以区别不同的MPI分互网;在MPI分互网或称MPI网上的每一个节点都有一个网络地址,称为MPI地址。MPI地址的编址规则:v 1)MPI分互网号缺省设置为0,在一个分支网络中,各节点要设置相同的分支网络号;v2)必须
6、为MPI网络上每一节点分配一个MPI地址和最高MPI地址同一MPI分支网络上各节点地址号必须是不同的,但各节最高地址号均是相同的。v 3)节点MPI地址号不能大于给出的最高MPI地址号;最高地址号可以是126。为提高MPI网络节点通信速度最高MPI地址应设置得较小。v 4)如果机架上安装有功能模块(FM)和通信模板,则它们的MPI地址是由CPU的MPI地址顺序加1构成,如图7.3所示。CPUCPCPMPI地址地址+1MPI地址+2MPI图7.3 为可编程模板自动分配MPI地址5)表71 给出了出厂时一些装置的MPI地址缺省值。v表7.1 缺省的MPI地址节点(装置)缺省的MPI地址缺省的最高M
7、PI地址PG015OP115CPU215v 按上述规则组建的个MPI网络及地址分配示于图74中。可用STEP 7软件包中Configuration的功能为每个网络节点分配一个MPI地址和最高地址,地址般标在该节点外壳上,用户看起来很方便。分配地址时可对PG,OP,CP,FM等进行地址排序。网络中可以为一台维护用的PG预留MPI地址0,为一台维护用的OP预留MPI地址1,PG和OP地址应该是不同的;图74中分支虚线表示只在起动或维护时才接到MPI网的PG或OP,需要它们时可以很方便地接入网内。OPOPOPOPPGS7-300S7-300S7-300S7-300S7-300S7-300S7-300
8、21345611109870图7.4MPI网络连接示例3MPI网络连接部件v 连接MPI网络常用到两种部件:网络插头和网络中继器;这两种部件也可用在PROFIBUS现场总线中。1)网络插头(LAN插头)网络插头是节点的MPI口与网电缆之间的连接器。网络插头有两种类型,一种带PG插座,一种不带PG插座。编程装置PG对MPI网络节点有两种工作方式:一种是PG固定地连接在MPI网上,则使用网络插头将其直接归并到MPI网络里;另一种是在对网络进行启动和维护时接入PG,使用时才用一根分支线接到一个节点上。PG固定连接时,可以用带有出入双电缆的双口网络插头(不带接口),上位计算机主板上则应插上MPI通讯卡
9、(如)。如果PG是使用时才连接,可以用带PG插座的网络接头,上位计算机则需使用MPI适配器。对于临时接入的PG节点其MPI地址可设为0;或设为最高MPI地址如126,然后用S7组态软件确定此MPI网所预设的最高地址,如果预设的小,则把网络里的最高MPI地址改为与这台PG样的最高MPI地址。网络插头如果是安装在段的起点和终点,必须将插头上的终端电阻接通(ON)。2)网络中继器(RS485)网络中继器可以放大信号并带有光电隔离,所以可用于扩展节点间的连接距离(最多增大20倍);也可用作抗干扰隔离,如用于连接下接地的节点和接地的MPI编程装置的隔离器。对于MPI网络系统,在接地的设备和不接地的以备之
10、间连接时,应该注意RS485中继器的连接与使用。7.1.3 设置MPI参数v 设置MPI参数可分为两部分:PLC侧和PC侧MPI的参数设置。1.PLC侧参数设置:在通过HW Config进行硬件组态时双击“CPU313C”后出现如图7.5所示图7.5 “HW Config”对话框中配置硬件 再点击上图中的“Properties”按钮来设置CPU的MPI属性,包括地址及通信速率,具体操作如图7.6所示。图7.6 设置CPU的MPI属性v注意:在通常应用中不要改变在通常应用中不要改变MPI通信速率。请注意在整个通信速率。请注意在整个MPI网络中通信速率必须保持一致,网络中通信速率必须保持一致,且且
11、MPI站地址不能冲突。站地址不能冲突。2.PC侧参数设置v 在PC侧同样也要设置MPI参数,在STEP7软件 SIMATIC Manager界面下点击菜单“Options”选项的“Set PG/PC Interface”(图7.7所示)(或“控制面板”中选中“Set PG/PC Interface”)例如用CP5611作为通讯卡,如图7.8所示,选择“CP5611(MPI)”后点击OK即可。设置完成后,将STEP7中的组态信息下载到CPU中。图7.7 点击“Options”选项的“Set PG/PC Interface”界面图7.8 选择“CP5611(MPI)”界面7.1.4 PC侧的MPI
12、通信卡的类型 1.PC Adapter(PC适配器)一端连接PC的RS232口或通用串行总线(USB)口,另一端连接CPU的MPI,它没有网络诊断功能,通信速率最高为1.5Mbit/s,价格较低。2.CP5511 PCMCIA TYPE 卡,用于笔记本电脑编程和通信,它具有网络诊断功能,通信速率最高为12Mbit/s,价格相对较高。3.CP5512 PCMCIA TYPE CardBus(32位)卡,用于笔记本电脑编程和通信,具有网络诊断功能,通信速率最高为12Mbit/s,价格相对较高。4.CP5611 PCI卡,用于台式电脑编程和通信,此卡具有网络诊断功能,通信速率最高为12Mbit/s,
13、价格适中。5.CP5613 PCI卡(替代原CP5412卡),用于台式电脑编程和通信,它具有网络诊断功能,通信速率最高为12Mbit/s,并带有处理器,可保持大数据量通信的稳定性,一般用于PROFIBUS网络,同时也具有MPI功能,价格相对最高。了解上述功能后,可以很容易地选择适合自己应用的通信卡,在CP 通信卡的代码中,5代表PCMCIA接口,6代表PCI总线,3代表有处理器。7.2 掌握S7-300PLC的MPI通讯方法v 本节主要通过两个实例,简要、直观的介绍用S7-300PLC的全局数据块进行MPI通讯和无组态的MPI通讯的方法,使读者可以快速、准确的掌握S7-300PLC的MPI的使
14、用方法。7.2.1 掌握全局数据块进行MPI通讯的方法v1.全局数据块通讯方式的概述 在MPI网络中的各个中央处理单元(CPU)之间能相互交换少量数据,只需关心数据的发送区和接收区,这一过程称做全局数据块通讯。全局数据块的通讯方式是在配置PLC硬件的过程中,组态所要通讯的PLC站之间的发送区和接收区,不需要任何程序处理,这种通讯方式只适合S7-300/400 PLC之间相互通讯。下面以例子说明全局数据块通讯的具体方法和步骤。2.网络配置图7.9图7.9 网络配置图v3.硬件和软件需求 硬件:CPU313C CPU313C MPI电缆 软件:STEP 7 V5.2 SP2v4.网络组态及参数设置
15、步骤。(1)建立MPI网络 在STEP 7中建立一个新项目,如MPIEXE1_GD,在此项目下插入两个PLC站,分别为STATION1(CPU313C)和STATION2(CPU313C),并分别插入CPU完成硬件组态,建立MPI网络并配置MPI的站地址和通信速率,本例中MPI的站地址分别设置为2号站和4号站,通信速率为187.5kbit/s。图7.10 右击“MPI(1)”选择“Define Global Data”(2)组态数据的发送区和接收区 如图7.10所示,右击“MPI(1)”或选择“Options”项下的“Define Global Data”进入组态画面,如图7.11所示。图7.
16、11选择“Define Global Data”进入组态画面 (3)插入所有需要通信的CPU 双击“GD ID”右边的CPU栏选择需要通信的CPU。CPU栏总共有15列,这就意味着最多有15个CPU能够参与通信。在每个CPU栏底下填上数据的发送区和接收区,例如第一列的CPU313C(1)的发送区填为“DB1.DBB0:12”(DB1.DBB0:12表示从DB1.DBB0开始的22个字节),然后在菜单“Edit”下选择“Sender”设置为发送区,该方格变为深色,同时在单元中的左端出现符号“”,表示在该行中CPU313C(1)为发送站,在该单元中输入要发送的全局数据的地址。只能输入绝对地址,不能输入符号地址。包含定时器和计数器地址的单元只能作为发送方。在每一行中应定义一个且只能有一个CPU作为数据的发送方,而接收方可以有多个。同一行中各个单元的字节数应相同。点击第二列的CPU313C(2)下面的单元,输入MB20:12(表示从MB20开始的12B),该格的背景为白色,表示在该行中CPU313C(2)是接收站。编译保存后,把组态数据分别下载到相应CPU中,这样就可以进行数据通信了,如图7.