1 / 121

第 7 章 西门子 PLC 通信技术

第 7 章 西门子 PLC 通信技术. 本章结合具体实例，详细介绍 MPI 网络的组建方法、如何用全局数据包通信方式实现 PLC 之间的 MPI 网络通信、如何实现无组态连接的 PLC 之间的 MPI 通信、如何实现有组态连接的 PLC 之间的 MPI 通信、如何实现 PLC 之间的 PROFIBUS-DP 主从通信、如何组态远程 I/O 站，最后介绍了 CP342-5 分别作为主站 和从站的 PROFIBUS-DP 组态应用。 §7.1 西门子 PLC 网络 §7.2 MPI 网络通信 §7.3 PROFIBUS 现场总线通信技术 §7.4 思考与练习.

nikkos
Download Presentation

第 7 章 西门子 PLC 通信技术

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第7章 西门子PLC通信技术 • 本章结合具体实例，详细介绍MPI网络的组建方法、如何用全局数据包通信方式实现PLC之间的MPI网络通信、如何实现无组态连接的PLC之间的MPI通信、如何实现有组态连接的PLC之间的MPI通信、如何实现PLC之间的PROFIBUS-DP主从通信、如何组态远程I/O站，最后介绍了CP342-5分别作为主站 • 和从站的PROFIBUS-DP组态应用。 • §7.1 西门子PLC网络 • §7.2 MPI网络通信 • §7.3 PROFIBUS现场总线通信技术 • §7.4 思考与练习 返回首页

  2. §7.1 西门子PLC网络 返回本章

  3. §7.2 MPI网络通信 • MPI是多点通信接口（MultiPoint Interface）的简称。MPI物理接口符合Profibus RS485（EN 50170）接口标准。MPI网络的通信速率为19.2kbit/s～12Mbit/s，S7-200只能选择19.2kbit/s的通信速率，S7-300通常默认设置为187.5kbit/s，只有能够设置为Profibus接口 • 的MPI网络才支持12Mbit/s的通信速率。 • §7.2.1 MPI网络组建 • §7.2.2 全局数据包通信方式 • §7.2.3 无组态连接的MPI通讯方式 • §7.2.4 有组态连接的MPI通讯方式 返回本章

  4. §7.2.1 MPI网络组建 用STEP 7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

  5. MPI网络示意图 返回上级

  6. 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

  7. 采用中继器延长网络连接距离 返回上级

  8. §7.2.2 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

  9. 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（GD Packet）一起发送。每个数据包用数据包号码（GD Packet Number）来标识，其中的变量用变量号码（Variable Number）来标识。参与全局数据包交换的CPU构成了全局数据环（GD Circle）。每个全局数据环用 数据环号码来标识（GD Circle Number ）。 例如，GD 2.1.3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

  10. 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

  11. 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

  12. 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

  13. 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

  14. 4. GD通信应用(2/2) 在用STEP 7开发软件包进行GD通信组态时，由系统菜单【Options】中的【Define Global Data】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

  15. 【例7-2-1】 S7-300之间全局数据通信。 • 要求通过MPI网络配置，实现2个CPU 315-2DP之间的全局 • 数据通信。 • 生成MPI硬件工作站 • 打开STEP 7，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】→【SIMATIC 300 Station】，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

  16. 设置MPI网络地址 返回上级

  17. 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“Accessible Nodes”功 能来测试它。 返回上级

  18. 生成全局数据表 用NetPro组态MPI网络 返回上级

  19. 全局数据环组态 返回上级

  20. GD ID的意义 返回上级

  21. 定义扫描速率和状态信息 返回上级

  22. 5. 利用SFC60和SFC61传递全局数据 利用SFC60 GD_SND和SFC61 GD_RCV可以以事件驱动方式来实现全局通讯。为了实现纯程序控制的数据交换，在全局数据表中必须将扫描速率定义为0。可单独使用循环驱动或程 序控制方式，也可组合起来使用。 SFC60用来按设定的方式采集并发送全局数据包。 SFC61用来接收发送来的全局数据包并存入设定区域中。 为了保证数据交换的连贯性，在调用SFC60或SFC61之前所有中断都应被禁止。可以使用SFC39禁止中断，SFC40开放 中断；使用SFC41延时处理中断，SFC42开放延时。 返回上级

  23. 【例7-2-2】用SFC60发送全局数据GD2.1，用SFC61接收全局数据GD2.2。【例7-2-2】用SFC60发送全局数据GD2.1，用SFC61接收全局数据GD2.2。 使用系统功能（SFC）或系统功能块（SFB）时，需切换到在线视窗，查看当前CPU是否具备所需要的系统功能或系统功能块，然后将它们拷贝到项目的“Blocks”文件夹内。接下 来可切换到离线视窗调用系统功能或系统功能块。 使用SFC60和SFC61实现全局数据的发送与接收，必须进行全局数据包的组态，参照【例7-2-1】。现假设已经在全局数据表中完成了GD组态，以MPI_Station_1为例，设预发送数据包为GD 2.1，预接收数据包为GD 2.2。要求当M1.0为“1”时 发送全局数据GD 2.1；当M1.2为“1”时接收全局数据GD 2.2。 返回上级

  24. 用SFC60发送全局数据GD2.1，用SFC61接收全局数据GD2.2用SFC60发送全局数据GD2.1，用SFC61接收全局数据GD2.2 返回上级

  25. §7.2.3 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

  26. 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

  27. 生成MPI硬件工作站 打开STEP 7，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

  28. 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

  29. 编写接收站的通讯程序 在MPI_Station_2站的主循环组织块OB1中调用SFC66，接收MPI_Station_1站发送的数据，并保存在MB10和MB11 中。MPI_Station_2站OB1中的通讯程序如图所示。 返回上级

  30. 2. 单向通讯 单向通讯只在一方编写通讯程序，也就是客户机与服务器的访问模式。编写程序一方的CPU作为客户机，无需编写程序一方的CPU作为服务器，客户机调用SFC通讯块对服务器进行访问。SFC67（X_GET）用来读取服务器指定数据区中的数据并存放到本地的数据区中，SFC68（X_PUT）用来将本地 数据区中的数据写到服务器中指定的数据区。 【例7-2-4】无组态单向通讯。 建立两个S7-300站：MPI_Station_1（CPU315-2DP，MPI地址设置为2）和MPI_Station_2（CPU313C-2DP，MPI地址设置为3）。CPU315-2DP作为客户机，CPU313C-2DP作为服务 器。 返回上级

  31. 生成MPI硬件工作站 打开STEP 7编程软件，创建一个S7项目，并命名为“单向通讯”。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。 • 设置MPI地址 在本例中将CPU315-2DP和CPU313C-2DP的MPI地址分别设置为2号和3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

  32. 生成MPI硬件工作站 打开STEP 7编程软件，创建一个S7项目，并命名为“单向通讯”。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。 • 设置MPI地址 在本例中将CPU315-2DP和CPU313C-2DP的MPI地址分别设置为2号和3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

  33. 编写客户机的通讯程序 返回上级

  34. §7.2.4 有组态连接的MPI通讯方式 ——调用系统功能块SFB 对于MPI网络，调用系统功能块SFB进行PLC站之间的通讯只适合于S7-300/400，S7-400/400之间的通讯，S7-300/400通讯时，由于S7-300CPU中不能调用SFB12（BSEND），SFB13（BRCV），SFB14(GET)，SFB15(PUT)，不能主动发送和接收数据，只能进行单向通讯，所以S7-300PLC只能作为一个数据的服务器，S7-400PLC可以作为客户机对S7-300PLC 的数据进 行读写操作。 【例7-2-5】有组态连接的MPI单向通讯。 建立S7-300与S7-400之间的有组态MPI单向通讯连接， CPU416-2DP作为客户机，CPU315-2DP作为服务器。 返回本节

  35. 建立S7硬件工作站 打开STEP 7，创建一个S7项目，并命名为“有组态单向通讯”。插入一个名称为MPI_STATION_1的S7-400的PLC站，CPU为CPU 416-2DP，MPI地址为2；插入一个名称为MPI_STATION_2的S7-300的PLC站，CPU为CPU 315-2DP，MPI地 址为3。 返回上级

  36. 组态MPI通讯连接（1/3） 首先在SIMATIC Manager窗口内选择任一个S7工作站，并进入硬件组态窗口。然后在STEP 7硬件组态窗口内执行菜单命令【Options】→【Configure Network】，进入网络组态 NetPro窗口。 返回上级

  37. 组态MPI通讯连接(2/3) 用鼠标右键点击MPI_STATION_1的CPU416-2DP，从快捷菜单中选择【Insert New Connection】命令，出现新建连接对话框，如图所 示。 返回上级

  38. 组态MPI通讯连接(3/3) 在“Connection”区域，选择连接类型为“S7 Connection”，在“Connection Partner”区域选择MPI_Station_2工作站的CPU315-2DP，最后点击按钮完成连接表的建立，弹出连接表的详细属性对 话框，如图所示。 返回上级

  39. 编写客户机MPI通信程序 返回上级

  40. §7.3 PROFIBUS现场总线通信技术 • §7.3.1 PROFIBUS介绍 • §7.3.2 PROFIBUS DP设备分类 • §7.3.3 CPU31x-2DP之间的DP主从通信 • §7.3.4 CPU31x-2DP通过DP接口连接远程I/O站 • §7.3.5 CP342-5作主站的PROFIBUS-DP组态应用 • §7.3.6 CP342-5作从站的PROFIBUS-DP组态应用 • §7.3.7 PROFIBUS-DP从站之间的DX方式通讯 返回本章

  41. §7.3.1 PROFIBUS介绍 • PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，PROFIBUS总线87年由Siemens公司等13家企业和5家研究机构联合开发，99年PROFIBUS成为国际标准IEC 61158的组成部 • 分，2001年批准成为中国的行业标准JB/T 10308.3-2001。 • PROFIBUS的组成 • PROFIBUS协议结构 • 传输技术 • PROFIBUS总线连接器 • PROFIBUS介质存取协议 返回本节

  42. 1. PROFIBUS的组成 • PROFIBUS协议包括3个主要部分： • PROFIBUS-DP（分布式外部设备） • PROFIBUS-PA（过程自动化） • PROFIBUS-FMS（现场总线报文规范） 返回上级

  43. PROFIBUS-DP（分布式外部设备） PROFIBUS-DP是一种高速低成本数据传输，用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O（例如ET 200）的通信。主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从轮询方式，以及这两种方式的混合。一个网络中有若干个被动节点（从站），而它的逻辑令牌只含有一个主动令牌（主站）， 这样的网络为纯主-从系统。 返回上级

  44. PROFIBUS-PA（过程自动化） PROFIBUS-PA用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，使用扩展的PROFIBUS-DP协议。 返回上级

  45. PROFIBUS-FMS（现场总线报文规范） PROFIBUS-FMS可用于车间级监控网络，FMS提供大量的通信服务，用以完成中等级传输速度进行的循环和非循环的通信服务。 返回上级

  46. 2. PROFIBUS协议结构 返回上级

  47. 3. 传输技术 PROFIBUS总线使用两端有终端的总线拓扑结构。 PROFIBUS使用三种传输技术：PROFIBUS DP和PROFIBUS FMS采用相同的传输技术，可使用RS-485屏蔽双绞线电缆传 输，或光纤传输；PROFIBUS PA采用IEC 1158-2传输技术。 返回上级

  48. 4. PROFIBUS总线连接器 返回上级

  49. 5. PROFIBUS介质存取协议 • PROFIBUS通信规程采用了统一的介质存取协议，此协议 • 由OSI参考模型的第2层来实现。 • 使用上述的介质存取方式，PROFIBUS可以实现以下三种 • 系统配置： • 纯主-从系统（单主站） • 纯主-主系统（多主站） • 两种配置的组合系统（多主-多从） 返回上级

More Related