西门子MPI通讯

第七章MPI通讯技术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。7.1MPI通讯简介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。7.1.1MPI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。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。7.1.2MPI网络的组建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。FMCPPGCPL2CPL2（MPI）分支网（MPI）分支网CPUCPUCPUCPUCPUCPUCPU（L2）分支网图7.1MPI网络结构示意图1．MPI网络连接规则及硬件介绍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/M7PLC。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7.2PROFIBUS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。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5）表7．1给出了出厂时一些装置的MPI地址缺省值。表7.1缺省的MPI地址节点（装置）缺省的MPI地址缺省的最高MPI地址PG015OP115CPU215按上述规则组建的—个MPI网络及地址分配示于图7．4中。可用STEP7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7．4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。OPOPOPOPPGS7-300S7-300S7-300S7-300S7-300S7-300S7-30021345611109870图7.4MPI网络连接示例3．MPI网络连接部件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ＰＧ接口），上位计算机主板上则应插上MPI／ＰＲＯＦＩＢＵＳ通讯卡（如ＣＰ５５１２／ＣＰ５６１１／ＣＰ５６１３）。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ＰＣ／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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HWConfig进行硬件组态时双击“CPU313C”后出现如图7.5所示图7.5“HWConfig”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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7.1.4PC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。7.2掌握S7-300PLC的MPI通讯方法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的使用方法。7.2.1掌握全局数据块进行MPI通讯的方法1.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S7-300/400PLC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3.硬件和软件需求硬件：CPU313CCPU313CMPI电缆软件：STEP7V5.2SP24.网络组态及参数设置步骤。(1)建立MPI网络在STEP7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“DefineGlobalData”(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“DefineGlobalData”进入组态画面，如图7.11所示。图7.11选择“DefineGlobalData”进入组态画面(3)插入所有需要通信的CPU双击“GDID”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7.12所示。地址区可以为DB、M、I、Q区，S7-300地址区长度最大为22字节，发送区和接收区的长度必须一致。如果数据包由若干个连续的数据区组成，一个连续的数据区占用的空间