MPI通信

西门子PLC网络返回本章MPI概述MPI(MultiPointInterface)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件就可网络化。每个S7-300CPU都集成了MPI通信协议,MPI的物理层是RS-485(标准)。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SIMATICS7，M7和C7。同时连接的通信对象的个数与CPU的型号有关。一、MPI网络组建用STEP7软件包中的Configuration功能为每个网络节点分配一个MPI地址和最高地址，最好标在节点外壳上；然后对PG、OP、CPU、CP、FM等包括的所有节点进行地址排序，连接时需在MPI网的第一个及最后一个节点接入通信终端匹配电阻。往MPI网添加一个新节点时，应该切断MPI网的电源。返回本节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/M7PLC。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终端电阻，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）。MPI网络示意图返回上级图7.2PROFIBUS转接器2．MPI网络参数及编址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187．5kbps(连接S7-200时为19.2kbps）。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：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；2）必须为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。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。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OPOPOPOPPGS7-300S7-300S7-300S7-300S7-300S7-300S7-30021345611109870图7.4MPI网络连接示例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间连接时，应该注意RS485中继器的连接与使用。•注意：在通常应用中不要改变MPI通信速率。请注意在整个MPI网络中通信速率必须保持一致，且MPI站地址不能冲突。2.PC侧参数设置在PC侧同样也要设置MPI参数，在STEP7软件SIMATICManager界面下点击菜单“Options”选项的“SetPG/PCInterface”(图7.7所示)(或“控制面板”中选中“SetPG/PCInterface”)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“SetPG/PCInterface”界面图7.8选择“CP5611（MPI）”界面PC侧的MPI通信卡的类型1.PCAdapter(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.CP5511PCMCIATYPEⅡ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.CP5512PCMCIATYPEⅡCardBus（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.CP5611PCI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,价格适中。5.CP5613PCI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。MPI网络连接器为了保证网络通信质量，总线连接器或中继器上都设计了终端匹配电阻。组建通信网络时，在网络拓扑分支的末端节点需要接入浪涌匹配电阻。返回上级采用中继器延长网络连接距离返回上级二、全局数据包通信方式全局数据（GD）通信方式以MPI分支网为基础而设计的。在S7中，利用全局数据可以建立分布式PLC间的通讯联系，不需要在用户程序中编写任何语句。S7程序中的FB、FC、OB都能用绝对地址或符号地址来访问全局数据。最多可以在一个项目中的15个CPU之间建立全局数据通讯。GD通信原理GD通信的数据结构全局数据环GD通信应用利用SFC60和SFC61传递全局数据返回本节1.GD通信原理在MPI分支网上实现全局数据共享的两个或多个CPU中，至少有一个是数据的发送方，有一个或多个是数据的接收方。发送或接收的数据称为全局数据，或称为全局数。具有相同Sender/Receiver（发送者/接受者）的全局数据，可以集合成一个全局数据包（GDPacket）一起发送。每个数据包用数据包号码（GDPacketNumber）来标识，其中的变量用变量号码（VariableNumber）来标识。参与全局数据包交换的CPU构成了全局数据环（GDCircle）。每个全局数据环用数据环号码来标识（GDCircleNumber）。例如，GD2.1.3表示2号全局数据环，1号全局数据包中的3号数据。返回上级在PLC操作系统的作用下，发送CPU在它的一个扫描循环结束时发送全局数据，接收CPU在它的一个扫描循环开始时接收GD。这样，发送全局数据包中的数据，对于接收方来说是“透明的”。也就是说，发送全局数据包中的信号状态会自动影响接收数据包；接收方对接收数据包的访问，相当于对发送数据包的访问。返回上级2.GD通信的数据结构全局数据可以由位、字节、字、双字或相关数组组成，它们被称为全局数据的元素。一个全局数据包由一个或几个GD元素组成，最多不能超过24B。返回上级3.全局数据环全局数据环中的每个CPU可以发送数据到另一个CPU或从另一个CPU接收。全局数据环有以下2种：①环内包含2个以上的CPU，其中一个发送数据包，其它的CPU接收数据；②环内只有2个CPU，每个CPU可既发送数据又接受数据。S7-300的每个CPU可以参与最多4个不同的数据环，在一个MPI网上最多可以有15个CPU通过全局通讯来交换数据。其实，MPI网络进行GD通信的内在方式有两种：一种是一对一方式，当GD环中仅有两个CPU时，可以采用类全双工点对点方式，不能有其它CPU参与，只有两者独享；另一种为一对多（最多4个）广播方式，一个点播，其它接收。返回上级4.GD通信应用(1/2)应用GD通信，就要在CPU中定义全局数据块，这一过程也称为全局数据通信组态。在对全局数据进行组态前，需要先执行下列任务：①定义项目和CPU程序名；②用PG单独配置项目中的每个CPU，确定其分支网络号、MPI地址、最大MPI地址等参数。返回上级4.GD通信应用(2/2)在用STEP7开发软件包进行GD通信组态时，由系统菜单【Options】中的【DefineGlobalData】程序进行GD表组态。具体组态步骤如下：③在GD空表中输入参与GD通信的CPU代号；④为每个CPU定义并输入全局数据，指定发送GD；⑤第一次存储并编译全局数据表，检查输入信息语法是否为正确数据类型，是否一致；⑥设定扫描速率，定义GD通信状态双字；⑦第二次存储并编译全局数据表。返回上级【例1】S7-300之间全局数据通信。要求通过MPI网络配置，实现2个CPU315-2DP之间的全局数据通信。生成MPI硬件工作站打开STEP7，首先执行菜单命令【File】→【New...】创建一个S7项目，并命名为“全局数据”。选中“全局数据”项目名，然后执行菜单命令【Insert】→【Station】→【SIMATIC300Station】，在此项目下插入两个S7-300的PLC站，分别重命名为MPI_Station_1和MPI_Station_2。返回上级①插入2个MPI站②单击进入硬件配置③双击CPU315-2DP④修改CPU属性⑤设置MPI地址⑥修改通信速率设置MPI网络地址返回上级设置MPI地址按上图完成2个PLC站的硬件组态，配置MPI地址和通信速率，在本例中MPI地址分别设置为2号和4号，通信速率为187.5kbit/s。完成后点击按钮，保存并编译硬件组态。最后将硬件组态数据下载到CPU。连接网络用Profibus电缆连接MPI节点。接着就可以与所有CPU建立在线连接。可以用SIMATIC管理器中“AccessibleNodes”功能来测试它。返回上级生成全局数据表用NetPro组态MPI网络返回上级①双击灰色区域选择CPU②填写发送区和接收区③编译建立数据环全局数据环组态返回上级GDID的意义1号GD环包有2个数据包2号GD环1号数据包的数据数返回上级定义扫描速率和状态信息返回上级三、无组态连接的MPI通讯方式——调用系统功能SFC用系统功能SFC65～69，可以在无组态情况下实现PLC之间的MPI的通讯，这种通讯方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通讯。无组态通讯又可分为两种方式：双向通讯方式和单向通讯方式。无组态通讯方式不能和全局数据通讯方式混合使用。双向通讯方式单向通讯返回本节1.双向通讯方式双向通讯方式要求通讯双方都需要调用通讯块，一方调用发送块发送数据，另一方就要调用接收块来接收数据。适用S7-300/400之间通讯，发送块是SFC65（X_SEND），接收块是SFC66（X_RCV）。下面举例说明如何实现无组态双向通讯。【例7-2-3】无组态双向通讯。设2个MPI站分别为MPI_Station_1（MPI地址为设为2）和MPI_Station_2（MPI地址设为4），要求MPI_Station_1站发送一个数据包到MPI_Station_2站。返回上级生成MPI硬件工作站打开STEP7，创建一个S7项目，并命名为“双向通讯”。在此项目下插入两个S7-300的PLC站，分别重命名为MPI_Station_1和MPI_Station_2。MPI_Station_1包含一个CPU315-2DP；MPI_Station_2包含一个CPU313C-2DP。设置MPI地址完成2个PLC站的硬件组态，配置MPI地址和通信速率，在本例中CPU315-2DP和CPU313C-2DP的MPI地址分别设置为2号和4号，通信速率为187.5kbit/s。完成后点击按钮，保存并编译硬件组态。最后将硬件组态数据下载到CPU。返回上级编写发送站的通讯程序在MPI_Station_1站的循环中断组织块OB35中调用SFC65，将I0.0～I1.7发送到MPI_Station_2站。MPI_Station_1站OB35中的通讯程序如图所示。返回上级编写接收站的通讯程序在MPI_Station_2站的主循环组织