西门子PLC网络通讯详解.pptx
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1、 西门子PLC网络返回本章第1页/共120页7.2 MPI网络通信 M P I是多点通信接口(M ultiPoint Interface)的简称。M PI物理接口符合Profibus R S485(EN 50170)接口标准。M PI网络的通信速率为12M bit/s,S7-200只能选择的通信速率,S7-300通常默认设置为,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 MPI7.2.1 MPI网网络组建建7.2.2 7.2.2 全局数据包通信方式全局数据包通信方式7.2.3 7.2.3 无无组态连接的接的MPIMPI通通讯方式方式7.2.4
2、7.2.4 有有组态连接的接的MPIMPI通通讯方式方式 返回本章第2页/共120页7.2.1 MPI网络组建 用STEP 7软件包中的C onfiguration功能为每个网络节点分配一个M PI地址和最高地址,最好标在节点外壳上;然后对P G、OP、CPU、CP、F M 等包括的所有节点进行地址排序,连接时需在M PI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。第3页/共120页MPI网络示意图 返回上级第4页/共120页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
3、端节点需要接入浪涌匹配电阻。返回上级第5页/共120页采用中继器延长网络连接距离 返回上级第6页/共120页7.2.2 全局数据包通信方式 全局数据(G D)通信方式以 M PI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。GDGD通信原理通信原理 GDGD通信的数据通信的数据结构构 全局数据全局数据环 GDGD通信通信应用用 利用利用SFC60SFC60和和SFC61SFC61传递全局数据全局数据
4、返回本节第7页/共120页通信原理 在M PI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/R eceiver(发送者/接受者)的全局数据,可以集合成一个全局数据包(G D Packet)一起发送。每个数据包用数据包号码(G D Packet Num ber)来标识,其中的变量用变量号码(V ariable N um ber)来标识。参与全局数 据 包 交换的CPU 构 成 了 全 局 数 据环(G D C ircle)。每 个 全 局 数 据环用数据环号码来标识(GD
5、 Circle Number)。例如,表示 2 号 全 局 数 据环,1 号 全 局 数 据 包 中的3号数据。返回上级第8页/共120页 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G D。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。返回上级第9页/共120页通信的数据结构 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
6、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。返回上级第10页/共120页3.全局数据环 全 局 数 据环中 的 每 个C PU 可 以发送 数 据 到 另 一 个C PU 或从另一个CPU接收。全局数据环有以下2种: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;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
7、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。返回上级第11页/共120页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:定义项目和CPU程序名;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。返回上级第12页/共120页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【O ptions】中的【De f i n e Gl o b a l Da t a】程序进行GD 表组态。具体
8、组态步骤如下:在GD空表中输入参与GD通信的CPU代号;为每个CPU定义并输入全局数据,指定发送GD;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;设定扫描速率,定义GD通信状态双字;第二次存储并编译全局数据表。返回上级第13页/共120页【例7-2-1】S7-300之间全局数据通信。要 求 通过M PI网络配 置,实 现2个 C P U 315-2D P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【F ile】【N ew.】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
9、命令【Insert】【S tatio n】【SIM A T IC 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。返回上级第14页/共120页设置MPI网络地址返回上级第15页/共120页设置MPI地址 按上图完成2个PLC站的硬件组态,配置M PI地址和通信速率,在本例中 M PI地 址分别设置为2号和4号,通信速率为。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M PI节点。接着就可以与所有CPU 建立在线连接。可以用S I MA
10、T I C管理器中“Ac c e s s i b l e No d e s”功能来测试它。返回上级第16页/共120页生成全局数据表 用NetPro组态MPI网络 返回上级第17页/共120页全局数据环组态返回上级第18页/共120页GD ID的意义返回上级第19页/共120页定义扫描速率和状态信息 返回上级第20页/共120页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
11、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 S F C3 9禁止中断,S F C4 0开放中断;使用SFC41延时处理中断,SFC42开放延时。返回上级第21页/共120页【例7-2-2】用SFC60发送全局数据,用SFC61接收全局数据。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
12、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G D 组态,以M PI_Station_1为例,设 预 发送 数 据 包为,预接 收 数 据 包为。要 求 当为“1”时发送全局数据;当为“1”时接收全局数据。返回上级第22页/共120页用SFC60发送全局数据,用SFC61接收全局数据返回上级第23页/共120页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SFC6569,可以在无组态情况下实现PLC之间的M PI的通讯,这种通讯方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通讯。
13、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。双向通双向通讯方式方式 单向通向通讯 返回本节第24页/共120页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_Statio
14、n_1站发送一个数据包到MPI_Station_2站。返回上级第25页/共120页生成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M PI_Station_1和 M PI_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M PI地址和通信速率,在本例中 CPU315-2DP和CPU313C-2DP的M PI地址分别设置为2号 和 4号,通信速率为。完成后点击按钮
15、,保存并编译硬件组态。最后将硬件组态数据下载到CPU。返回上级第26页/共120页编写发送站的通讯程序 在M PI_Station_1站的循环中断组织块OB35中调用SFC65,将发送到MPI_Station_2站。MPI_Station_1站OB35中的通讯程序如图所示。返回上级第27页/共120页编写接收站的通讯程序 在M PI_Station_2站的主循环组织块OB1中调用SFC66,接收 M PI_Station_1站发送的数据,并保存在MB1 0和MB1 1中。MPI_Station_2站OB1中的通讯程序如图所示。返回上级第28页/共120页2.单向通讯 单向通讯只在一方编写通讯程
16、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,S F C 68(X _PU T)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:M PI_Station_1(CPU315-2DP,M PI地址设置为2)和M PI_Station_2(CPU313C-2DP,M PI地址设置为3)。CPU315-2DP作为客户机,CPU31
17、3C-2DP作为服务器。返回上级第29页/共120页生成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 S 7-3 0 0的P L C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M PI地址分别设置为2号和3号,通信速率为。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。返回上级第30页/共120页生成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 S 7
18、-3 0 0的P L C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M PI地址分别设置为2号和3号,通信速率为。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。返回上级第31页/共120页编写客户机的通讯程序 返回上级第32页/共120页7.2.4 有组态连接的MPI通讯方式调用系统功能块SFB 对于M PI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
19、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,S7-4 0 0 P L C可以作为客户机对S 7-3 0 0 P L C 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 S 7-3 0 0与 S 7-4 0 0之间的 有组 态M P I单向 通讯 连接,CPU416-2DP作为客户机,CPU315-2DP作为服务器。返回本节第33页/共120页建立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”。
20、插入一个名称为M PI _STATI ON_1的S7-400的PLC站,CPU 为CPU 416-2DP,M PI地址为2;插入一个名称为M PI_STA TIO N _2的 S 7-300的 PLC站,CPU 为 C PU 315-2D P,M PI地址为3。返回上级第34页/共120页组态MPI通讯连接(1/3)首先在 SIM A TIC M anager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【O ptions】【Configure N etw ork】,进入网络组态NetPro窗口。返回上级第35页/共120页组态MPI通讯连接(2
21、/3)用 鼠标右键点击M PI _STATI ON_1的CPU 416-2DP,从快捷菜单中选择【I n s e r t Ne w C onnection】命令,出现新建连接对话框,如图所示。返回上级第36页/共120页组态MPI通讯连接(3/3)在“C onnection”区域,选择连接类型为“S7 C onnection”,在“C onnection Partner”区域选择M PI_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。返回上级第37页/共120页编写客户机MPI通信程序 返回上级第38页/共120页7.3 P
22、ROFIBUS现场总线通信技术 7.3.1 PROFIBUS7.3.1 PROFIBUS介介绍 7.3.2 PROFIBUS DP7.3.2 PROFIBUS DP设备分分类 7.3.3 CPU31x-2DP7.3.3 CPU31x-2DP之之间的的DPDP主从通信主从通信 7.3.4 CPU31x-2DP7.3.4 CPU31x-2DP通通过DPDP接口接口连接接远程程I/OI/O站站 7.3.5 CP342-57.3.5 CP342-5作主站的作主站的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP组态应用用 7.3.6 CP342-57.3.6 CP342-5作从站的作从站的PROFIBUS
23、-DPPROFIBUS-DP组态应用用 7.3.7 PROFIBUS-DP7.3.7 PROFIBUS-DP从站之从站之间的的DXDX方式通方式通讯 返回本章第39页/共120页7.3.1 PROFIBUS介绍 PR O FIB U S是目前国际上通用的现场总线标准之一,PROFI BUS总 线 87年 由Siem ens公司等 13家企业和5家研究机构联合开发,99年PROFI BUS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。PROFIBUSPROFIBUS的的组成成 PROFIBUSPROFIBUS协议结构构 传输技技术 PROFIBUSPROFIBUS总
24、线连接器接器 PROFIBUSPROFIBUS介介质存取存取协议 返回本节第40页/共120页1.PROFIBUS的组成 PROFIBUS协议包括3个主要部分:PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP(分布式外部(分布式外部设备)PROFIBUS-PAPROFIBUS-PA(过程自程自动化)化)PROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS(现场总线报文文规范)范)返回上级第41页/共120页PROFIBUS-DP(分布式外部设备)PRO FIBU S-D P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
25、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。返回上级第42页/共120页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。返回上级第43页/共120页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。返回上级第44页/共120页2.PROFIBUS协议结构 返回上级第4
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