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第 5 章 PLC 控制系统的硬件组态及通信网 络（ 2 ）

第 5 章 PLC 控制系统的硬件组态及通信网 络（ 2 ）. 一、 GD 通信的数据结构. 二、 全局数据环. 三、 GD 通信应用 (1/2). 四、有组态连接的 MPI 通讯方式 —— 调用系统功能块 SFB. 五、 PROFIBUS 介绍. 一、 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 。. 二、 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：

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第 5 章 PLC 控制系统的硬件组态及通信网 络（ 2 ）

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  1. 第5章 PLC控制系统的硬件组态及通信网 络（2） 一、GD通信的数据结构 二、 全局数据环 三、 GD通信应用(1/2) 四、有组态连接的MPI通讯方式 ——调用系统功能块SFB 五、 PROFIBUS介绍

  2. 一、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。

  3. 二、 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。

  4. 三、 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。

  5. 三、 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。

  6. 【例5-2-1】 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。

  7. 设置MPI网络地址

  8. 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

  9. 生成全局数据表 用NetPro组态MPI网络 返回上级

  10. 全局数据环组态 返回上级

  11. GD ID的意义 返回上级

  12. 定义扫描速率和状态信息 返回上级

  13. 四、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5-2-5】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

  14. 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

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. 编写客户机MPI通信程序 返回上级

  19. 五、 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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。

  24. PROFIBUS协议结构

  25. 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。

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