1、通讯专题,通讯专题,MPI 通讯,MPI通讯,MPI（Multi Point Interface）是指多点接口通信协议，通过它可组成一个小型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S7-300 CPU都集成了MPI通信协议。,专题一,MPI网络可以采用全局数据块通讯和无组态的MPI通讯。如果在各个中央处理单元(CPU)之间相互交换少量数据，只关心数据的发送区和接收区，则可以采用全局数据块通讯。这种通讯方式只适合S7-300/400 PLC之间相互通讯，应用范围不是很广。而无组态的MPI通讯适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通信，是
2、一种应用广泛、经济的通信方式。,S7-300与S7-300 PLC之间的无组态MPI通讯,网络组建,第一步：新建一个项目并插入站点,如此插入两个站,第二步：组态SIMATIC 300 (1)站,选择“SIMATIC 300 (1)”，双击“硬件”，进入硬件组态对话框图 ，进行如下组态。,双击2号插槽内的X1“MPI/DP”接口来配置MPI接口参数。需要说明的是，本例中所使用的CPU 315-2PN/DP本身集成了一个“PROFINET”接口和一个“MPI/DP”的复用接口，根据需要用户可以选择将“MPI/DP”接口配置成MPI还是PROFIBUS接口。这里将“MPI/DP”配置成MPI接口。,
3、点击属性按钮，设置参数和1号站的地址：2。,之后编译保存,第三步：组态SIMATIC 300 (2)站,设置2号站的地址：3，并选择相同的网络。,之后编译保存,MPI网络站点之间的数据传输可以采用双边编程和单边编程的方式实现。所谓双边编程，就是在通信双方均调用发送/接收系统块，进行数据的发送和接收；单边编程指的是仅在通信一方调用发送/接收系统块从而发起通信请求，而另一个节点则不发起通信请求，只是提供一些数据或什么工作也不做。两种方式可以通过调用STEP7内系统功能块来实现。,软件编程,第一步：系统功能SFC65和SFC66,SFC65即“X_SEND”的功能是向本地S7站以外的通讯伙伴发送数据
4、；而SFC 66“X_RCV“则是接收本地S7外的通讯伙伴的数据。SFC65和SFC66的框图如图所示。,1、通信双方编写程序（双边编程通讯),X_SEND引脚功能说明,X_RCV 引脚功能说明,第二步：编写“SIMATIC 300 (1)”站程序,建立数据块DB100，并在DB100内建立一个20个字节大小的数组。编译保存。 在OB1内编写程序。 程序的功能是通过两次调用“X_SEND”模块，向通信对方发送2个不同编号（由REQ_ID标记）的数据包。其中： 通过M100.0=1来触发SFC65“X_SEND”向3号站发送P#DB100.DBX0.0开始的5个字节内的数据，该数据块的REQ_I
5、D编号为1。 通过M101.0=1来再次触发SFC65“X_SEND”向3号站发送P#DB100.DBX10.0开始的5个字节内的数据，该数据块的REQ_ID编号为2。,因为“X_SEND”是在REQ1的情况下触发数据发送，且两个数据包经由同一通道发送，故两者不能同时触发，为了避免这种情况的发生，所以M100.0和M101.0要互锁一下。,第三步：编写“SIMATIC 300 (2)”站程序,建立数据块DB102，并在DB102内建立一个20个字节大小的数组。编译保存。 在OB1内编写程序。 功能是通过调用“X_RCV”读取缓冲区队列中的数据块，并存储到RD指定的存储区内。,当M101.0(E
6、N_DT)=0时，SFC66“X_RCV”模块检查通信缓冲区队列是否有新数据块，如果有则M101.1(NDA)=1，且队列中最早存在的数据块的REQ_ID号存储在MD34中。若没有则NDA(M101.1)为0； 由M101.0=1来触发SFC66“X_RCV”读取2号站发来的数据并存储到RD指定的存储区内，本例中指定的是从P#DB102.DBX10.0 开始的5个字节； 特别注意的是，RD指定的存储区的大小一定要大于等于SFC65“X_SEND”中SD所指定的发送区，否则容易出错。,如果RD指定的存储区中的数据没有被及时处理，若M101.0又一次触发SFC“X_RCV”读取数据，则RD中的数据
7、会被后来的数据覆盖。为了避免这种情况发生，可以作如下处理：根据数据块REQ_ID号的不同利用SFC20（BLKMOV）将数据分别存入不同的处理区，程序如图所示。,第四步：项目下载,将两个站点“SIMATIC 300 (1)”和“SIMATIC 300 (2)”的硬件组态和程序块统统下载到各自的PLC内。,第五步：通信结果监控,在“SIMATIC 300 (1)”和“SIMATIC 300 (2)”中分别插入变量表VAT_1和VAT_2，并观察监控的效果。 运行程序。首先在VAT_1中修改REQ_ID1=1的数据块的值，并修改VAT_1的M4.0值为1，如图(2)所示。可以看到图VAT_2的MB
8、10MB14接收到该数据；在VAT_1中修改REQ_ID1=2的数据块的值，并修改VAT_1的M4.1值为1，如图(3)所示。可以看到图中VAT_2的MB20MB24接收到相应的数据；,REQ_ID=1 发送的数据,图(2),REQ_ID=1 接收的数据,REQ_ID=2 发送的数据,图(3),REQ_ID=2 接收的数据,2、通信一方编写程序（单边编程）,单边编程只需在通信的一方来组织数据的发送和读取，而另一方可以什么都不做，也可以对收到的数据做处理或准备一些数据以便对方来读取。,第一步：系统功能SFC67和SFC68,“SFC67“X_GET”的引脚说明,SFC68“X_PUT”的引脚说明
9、,第二步：编写“SIMATIC 300 (1)”站程序,首先插入一个数据块DB10，为DB10建立一个20个字节大小的数组。保存DB10。 再插入一个DB20的数据块，并建立一个20个字节大小的数组。 在OB1内编写发送和接收程序 。,在调用 “X_PUT”和“X_GET”时需要由用户指定通信伙伴的MPI站地址（DEST_ID）和存储区(VAR_ADDR)。 本站的发送区和接收区由“SD”和“RD”来指定。 程序功能：若M4.0为1，则本站（MPI地址为2）DB10.DBD10内数据将被发送到3号站的MD50内；若M5.0为1，则读取3号站MW40内的数据并存放在本站DB20.DBW10内。,
10、3号站程序,简单得取反,并不利用系统函数, 所以属于单边编程,第三步：项目下载,第四步：通信结果监控,PROFIBUS 通讯,PROFIBUS 通讯,现场总线定义是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。,专题二,在现代化工厂环境及大规模的工业生产过程控制中，工业设备与数据结构被简单地划分为三个层次，,工业三层网络：,国际电工委员会（IEC）在1999年底通过了一个IEC61158的现场总线标准，此标准容纳了8种互不兼容的总线协议。在2003年4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，规定10种类型的
11、现场总线，其中包括FF现场总线、LONWORKS总线、PROFIBUS现场总线、CANBUS现场总线、PROFInet现场总线等。IEC61158国际标准中的PROFIBUS现场总线也是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）。在2001年PROFIBUS被定为中国的国家标准JB/T103010.3-2001。,所有集成了现场总线接口的设备都可以被挂接到现场总线上，控制器与现场设备之间仅通过一根总线电缆相连，结构非常简单，节省安装费用和维护开销。控制器与现场设备可以实现双向的数字通信，克服了模拟信号精度不高、抗干扰能力差的缺点，提高了系统的可靠性。,现场总线的优点：,现场总线的
12、连接方式：,PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS使用的是RS485传输技术，传输介质可以采用屏蔽双绞线和光纤等。使用屏蔽双绞线的传输速率有9.6kbit/s、19.2kbit/s、93.75kbit/s、187.5kbit/s、500kbit/s、1500kbit/s、12 000kbit/s。随着通信速率的增加，传输距离也相应地降低为1200m、1200m、1200m、1000m、400m、200m、100m。,PROFIBUS传输介质和通讯速率：,网络的拓扑结构可以采用树形、星形、环形以及冗余等结构。每一个网段最多可以组态32个站点，多于32个可以使用中继器，整个网络最多可以组
13、态127个站点。中继器也要占用站点。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种模式。主站与主站之间采用的是令牌的传输方式，主站在获得令牌后通过轮询的方式与从站通信。,网络的拓扑结构和通讯方式：,S7-300/400和S7-300/400 PROFIBUS-DP不打包通信,不打包通信可直接利用传送指令实现数据的读写，但是每次最大只能读写4个字节（双字），下面重点描述两个315-2PN/DP PLC之间的PROFIBUS-DP不打包通信。,网络组建,第一步：新建项目，并插入主从站点：,第二步：SIMATIC 300(S)从站,双击SIMATIC 300（S）的Hardwar
14、e，进行硬件组态。,双击2号插槽里的MPI/DP接口，配置属性MPI/DP”配置对话框。,设置从站方式，设置通讯地址为3。,配置从站与主站的通信区，单击上图中的“组态”选项卡组态从站与主站的通信区。在随后出现的对话框内点击“新建”按钮，组态接收区。同样组态发送区。,从站接收区,从站的通信伙伴的配置是虚线，表示主站还没有组态。其中的“MS”表示组建的网络为主从模式，如果组建的网络是数据直接交换，则显示DX。,确定后，点击“编译保存”按钮，进行编译保存。,第三步：配置主站,设置主站方式，设置主站地址为2。 将配置好的从站挂接到主站的PROFIBUS-DP的电缆上。在右侧的硬件模块目录树内依次选择P
15、ROFIBUS-DP、Configured Station，将框内的CPU 31x拖至左侧的PROFIBUS电缆处。,在拖曳的过程中出现对话框，单击“连接”按钮。,双击PROFIBUS电缆处的从站，出现“DP从站属性”对话框，单击“组态”选项卡，选中通信区中的从站为输入的一行，单击“编辑”按钮出现对话框。,注意一一对应的关系：发送和接收对应,对主站的配置编译保存。,主从站关系图：,软件编程,第一步：主站侧编程,第二步：从站侧编程,第三步：运行结果监控,S7-300/400和S7-300/400 PROFIBUS-DP打包通信,不打包通信每次传输的数据最大为4个字节，若想一次传送更多的数据，则应
16、该采用打包方式的通信。打包通信需要调用系统功能（SFC）。STEP7提供了两个系统功能SFC15和SFC14来完成数据的打包和解包功能。,SFC15引脚的功能（打包程序）,SFC14引脚的功能（解包程序）,网络组建,第一步：新建一个项目并插入站点,第二步：SIMATIC 300(S1)站配置,第二步：SIMATIC 300(S1)站配置,第二步：SIMATIC 300(S1)站配置,SIMATIC 300(S1)站建立的是PROFIBUS（1）网络，通信速率为1.5Mbps，行规为DP，站地址设为3。同前所述，配置输入和输出区。注意：一致性选择“全部”。,第三步：SIMATIC 300(S2)
17、站配置,SIMATIC 300(S2)站建立的也是PROFIBUS（1）网络，通信速率为1.5Mbps，行规为DP，站地址设为5。,第四步：主站SIMATIC 300(M)的配置,主站的PROFIBUS站地址设为2，需要说明的是，在将从站拖到主站PROFIBUS-DP电缆后，可以找到两个刚才已经配置好的站点（站地址分别为3和5）。,连接图,双击两个站的图标，进一步配置主站与两个从站的通信区,从站1,从站2,主站与SIMATIC 300(S1)站的通信区,主站与SIMATIC 300(S2)站的通信区,编译保存主站和从站的硬件组态。设置好下载路径后，将主站和从站的硬件组态分别下载到各自的PLC内
18、。,软件编程,PROFIBUS主从（MS）模式网络都是由主站采用轮询的方式与从站实现通信。主站轮询到哪个从站，哪个从站才有发言权；从站之间不能直接进行通信，必须经由主站的参与。 主站和从站可以分别调用SFC15、SFC14，实现双向通信，也可以在一边单独调用SFC15，另一边单独调用SFC14，实现单向通信。如果要使用DB块存储数据，还必须在项目管理器内建立所使用的DB块，并分配相应大小的存储区。 本例中采用的方案是在SIMATIC 300(S1)站内发送8个字节的数据包给主站，主站接收到该数据包后解压缩，并再次打包发送给SIMATIC 300(S2)站，SIMATIC 300(S2)站接收后
19、解压缩并存储在内存区。,第一步：SIMATIC 300(S1)从站侧的编程,在从站块内新建DB1、DB2数据块（在“块”界面内右击，选择“插入新对象”、数据块），并分配8个字节的内存区。,为从站插入3个组织块，分别为OB82、OB86和OB122。它们的作用主要是保证通信正常进行。插入OB35块，并打开编写通信程序。,程序如图：W#16#A是发送缓冲区起始地址（十进制为10）； DB1.DB_VAR 是待发送数据的存储区； 功能：将DB1.DB_VAR内的数据打包发送给主站，程序按照OB35的中断时间周期地被执行。,第二步：SIMATIC 300(S2)从站侧的编程,在“块”内新建DB1数据块
20、并同样分配8个字节的内存区。在“块”内插入OB35块并编写程序。,W#16#14是该站接收缓冲区起始地址（十进制为20）；DB1.DB_VAR 是接收数据的存储区；MW0用来存储SFC14执行后的一些返回信息，通过该返回信息可以判断通信情况； 功能：将主站发来的数据解包，并存储在DB1.DB_VAR内。,第三步：主站侧的编程,主站内不建立DB块，使用中间存储区M来实现数据读写。 功能：将MB50开始的8个字节内的数据进行打包并发送给SIMATIC 300(S2)站；而将SIMATIC 300(S1)站发来的数据读取进来并解包存储在MB50开始的8个字节内。,第四步：项目的下载,第五步：通信结果
21、的观察,【说明：】在使用DB或中间内存区来发送和接收数据的时候，应特别注意3个参与通信的区域大小的设置。通信缓冲区的大小、DB块的大小、实际用来发送数据的大小（见图8-33的RECORD）。这里建议3个区域的大小相同，否则通信容易出错。,S7-200与S7-300/400的PROFIBUS-DP通信,S7-300 PLC在PROFIBUS-DP网络中可以组态成主站 ，也可以组态为从站，组态为从站时，S7-300 PLC作为智能从站与主站通信。S7-200只能作为S7-300 PLC的从站来配置，由于S7-200本身没有DP接口，只能通过EM277接口模块连接到PROFIBUS-DP网络上。,E
22、M277的使用,EM277模块的左上方有两个拨码开关，每个拨码开关使用起子旋动从而可以设定09这10个数字，其中一个拨码开关的数字10，另一数字1，因此组合起来构成了099，这也是EM277在PROFIBUS-DP网络中的物理站地址。EM277在通电情况下修改拨码开关的数字后，必须断电，然后再上电才能使设定的地址生效。进行硬件网络组态时设定的EM277站地址必须与拨码开关设定的地址一致。,通信区的设定,第一步：新建工程并插入站点,如图进行组态,第二步：SIMATIC 300(1)主站配置,双击图8-37中2号插槽内的MPI/DP槽，出现对话框。,单击2号框后，出现对话框。建立PROFIBUS网
23、络。,设定通信速率和行规,主从站模式设定为主站,编译保存,第三步插入EM277从站,由于S7-200没有集成DP接口，必须通过EM277才能连接到PROFIBUS网络上。在图右侧的目录树内依次选择PROFIBUS DP、Additional Field Devices、PLC、SIMATIC、EM277 PROFIBUS-DP，将其拖至左侧PROFIBUS-DP电缆处 【说明：】如图硬件目录树内找不到EM277的订货号，则需要用户到Siemens 相关网站上下载相应的GSD文件，然后安装该“GSD”文件。重新启动Step7，这时就能够找到EM277的订货号了。,拖曳时，出现对话框。设定地址为8
24、8，此为200地址。注意选择网络PROFIBUS(1)。,第四步 配置CPU315-2PN/DP与S7-200的通信区,要配置的通信区是指S7-300与S7-200两侧的互为映射的通信缓冲区；EM277仅仅是S7-200用于和S7-300进行通信的一个接口模块，200侧的通信区地址设置必须能够被S7-200所接受，与EM277无关。,单击上图的EM277（1号框），出现2号框内的内容，配置S7-300侧的通信区。,单击图内的EM 277 PROFIBUS-DP，可以看到模块提供了多种不同大小的通信区，用户可以根据实际数据传输量来选择，这里选择2 Bytes Out/2 Bytes In，如图所
25、示 。,图(1),修改300通信区地址。,再配置S7-200侧的通信区，双击图（1)中的EM277，在出现的对话框内选择“参数赋值”选项卡。S7-200侧的通信区默认使用的是全局变量V存储区。在图中的框内可以设定通信区在V区的起始地址。默认通信区从V0开始，占用4个字节（前面通过组态设定的），也可以自行修改，这里修改为从V10开始，即VW10和VW12，其中VW10用来接收S7-300侧发来的数据，VW12用来向S7-300发送数据。,之后保存编译。,软件编程,S7-300侧的编程可以用两条语句来实现。 功能是将接收缓冲区IW10内的数据读出，并送给MW2；另外将MW0的数据通过输出缓冲区QW
26、10发送给S7-200侧。,S7-200侧的编程可以用一条语句来实现。 功能是通过接收缓冲区VW10读取300侧发来的数据，并将接收到的数据取反并通过VW12发送出去。,通信结果的观察,S7-300/400通过 PROFIBUS总线控制变频器,本例采用西门子PLC通过PROFIBUS总线控制两个MM440变频器，从而控制两台异步电动机，其中电动机1的速度实际值作为电动机2的速度设定值。 具体操作为： 1、上位机PC通过工业以太网向PLC发送变频器1/电动机1的指令数据（比如速度、方向等）； 2、PLC通过PROFIBUS向变频器1发送电动机1的指令数据，使电动机1按照指令运转； 3、变频器1通
27、过PROFIBUS返回电动机1运行过程数据给PLC； 4、PLC根据返回的电动机1过程数据，作为电动机2的指令数据，通过PROFIBUS发送给变频器2，控制电动机2跟随电动机1运转； 5、电动机2运行的过程数据从变频器2通过PROFIBUS再返回给PLC； 6、所有返回给PLC的数据再通过Ethernet返回给上位机PC进行监测。,控制系统的连接示意图。,数据传送示意图。,S7 300建立工程，组态硬件,网络组建,主站的硬件组态如图所示。,从站的组态为： 在硬件组态选中PROFIBUS（1）：DP主站系统（1），在右侧“配置（标准）”PROFIBUS DPSIMOVERT双击MICROMAST
28、ER 4（或者将其挂接到总线上）；,弹出“属性-PROFIBUS 接口 MICROMASTER 4”：输入从站地址5/6；,选中从站，选择PPO类型1，双击4PKW/2PZD（PPO1）。,主从站地址自动分配为：,PZD（过程数据）和PKW（参数识别数值区）的含义,主站（PLC）发送给从站（MM440）的数据为任务报文（或指令），主站收到的从站数据为应答报文。MM440变频器支持PPO1和PPO3两种通信类型，本例采用PPO1型。通讯报文有效的数据块分为PKW区和PZD区，他们分别具有任务报文和应答报文。其字节分配如图所示。,通讯报文的PZD区是为控制和监测变频器而设计的。在主站（本例PLC）
29、和从站（本例MM440）中收到的PZD总是以最高的优先级加以处理。处理PZD的优先级高于处理PKW的优先级，而且，总是传送当前最新的有效数据。,任务报文（主站MM440）,STW：PZD任务报文的第1个字是变频器的控制字（STW）含义：,说明：对于变频器收到的控制字，其位10必须设置为1。如果位10是0，控制字将被弃置不顾，变频器按原先的控制方式继续工作。,HSW：PZD任务报文的第2个字是主设定值（HSW）。这就是主频率设定值，是由主设定值信号源提供的。数值是以十六进制数的形式发送，即4000（hex）规格化为由P2000设定的频率（比如本例为50Hz），那么2000H即规格化为25Hz，负
30、数则反向。,应答报文（主站MM440）,ZSW：PZD应答报文的第1个字是变频器的状态字（ZSW）。变频器的状态字通常由参数r0052定义。,HIW：PZD应答报文的第2个字是主要的运行参数实际值（HIW）。通常，把它定义为变频器的实际输出频率。PKW区前两个字（PKE和IND）的信息是关于主站请求的任务（任务识别标记ID）或应答报文的类型（应答识别标记ID），包括识别标记、基本参数号（PNU）等，PNU的编号与MM440的参数号相对应，例如1082=P1082=Fmax（变频器的最大频率）。PKW区的第3、第4个字规定报文中要访问的变频器的参数值（PWE）。PKW字符定义如图所示。,软件编程
31、,1、符号表如图：,2、OB100中进行初始化，梯形图如图：,开启变频器1控制的电机M1就是将变频器的控制字STW由047Eh变为047Fh，设定值从数据块DB1中传送，DB1.DBW20设为047EH再变为047FH后，变频器按DB1.DBW22中的频率值运行。,3、建立数据块DB1和DB2，,将数据块中的数据地址与从站5（MM440-1）、从站6（MM440-2）中的PKW/PZD数据区相对应。,4、主程序梯形图：,读状态字和频率值。,写控制字和设定主频率值。,对控制字第0位进行控制，从上位机设定频率,对控制字第0位进行控制,对控制字第7位进行控制,对控制字第7位进行解除,程序段15、16
32、即为采用PKW参数读写得M1转子真实速度（r/min）的例子。读r0022参数值（经过滤波转子真实速度），0022=16h，PLC赋值1016，0000h给DB1.DBW12，DB1.DBW14（对应PKE，IND），如果通讯正常，则返回PWE两字（浮点型）数据到DB1.DBW4，DB1.DBW6，程序在赋值给MD34（实型数据），此为M1真实速度值（r/min）。,5、上位机监控结果,要 点 小 结,（1）过程数据PZD的意义须理解清楚，可以根据需要编程实现“正反转”、“起停”、“点动”等功能；对参数标识数值PKW的理解，可以根据需要编程修改或读取变频器参数。 （2）要熟练使用本例DB块中数据与MM440的传送通过调用特殊功能块“SFC14”和“SFC15”来实现。SFC14（“DPRD_DAT”）用于批量读PROFIBUS从站（MM440）的数据，可以将变频器返回数据写入DB块相应的变量；SFC15（“DPWR_DAT”）用于将数据写入PROFIBUS从站（MM440），可以编程将命令数据先写入DB块相应变量，再通过SFC15发送给变频器，从而达到控制变频器的目的。 （3）可以参照本例实现更复杂的PLC通过PROFIBUS多台电动机的协调控制系统，一个总线系统最多可以把125个站点链接成为一个网络，其数据结构非常灵活，可以使系统优化，完全可以满足每个被控设备的需求。,
