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PLC之间的MPI通信详解

1.       MPI概述

MPI（MultiPoint Interface）通信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。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PFOFIBUS通信卡，如CP5512/CP5611/CP5613等进行数据交换。MPI网络的通信速率为19.2kbit/s~12Mbit/s，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。MPI网络最多可以连接32个节点，最大通信距离为50米，但是可以通过中继器来扩展长度。通过MPI实现PLC之间通信有三种方式：全局数据包通信方式、无组态连接通信方式和组态连接通信方式。PLC之间的网络配置如图所示。

2.       硬件和软件需求

硬件：CPU412-2 DP、CPU313C-2DP、MPI电缆

软件：STEP7 V5.2 SP1以上

3.       设置MPI参数

可分为两部分：PLC侧和PC侧的参数设置。

(1)      PLC侧参数设置

在硬件组态时可通过点击图中“Properties”按钮来设置CPU的MPI属性，包括地址及通信速率，具体操作如图所示。注意：整个MPI网络中通信速率必须保持一致，且MPI地址不能冲突。

(2)      PC侧参数设置

在PC侧痛要也要设置MPI参数，在“控制面板”→“Set PG/PC Interface”中选择所用的编程卡，这里为CP5611，访问点选择“S7ONLIEN”，

4.       全局数据包通信方式

对于PLC 之间的数据交换，我们只关心数据的发送区和接收区，全局数据包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S7-300/400 PLC之间相互通讯。

实验步骤如下：

①   建立MPI网络  首先打开编程软件STEP7，建立一个新项，在此项目下插入两个PLC 站分别为SIMATIC 400/CPU412-2DP 和 SIMATIC 300/CPU313C-2DP，并分别插入CPU 完成硬件组态，配置MPI 的站号和通讯速率，在本例中MPI 的站号分别设置为5号站和4 号站，通讯速率为187.5Kbit/S 。

②   组态数据的发送和接收区  选中MPI网络，再点击菜单“Options” →“Define Global Date”进入组态画面如图所示。

③   插入所有需要通讯的PLC 站CPU  双击GD ID 右边的CPU 栏选择需要通讯PLC 站的CPU。CPU 栏总共有15 列，这就意味者最多有15 个CPU 能够参与通讯。在每个CPU 栏底下填上数据的发送区和接收区， 例如： CPU412-2DP 的发送区为DB1.DBB0~DB1.DBB21，可以填写为DB1.DBB0：22 （其中“DB1.DBB0”表示起始地址，“22”表示数据长度）然后在菜单“edit”项下选择“Sender”作为发送区。而CPU313C-2DP 的接收区为DB1.DBB0~21，可以填写为DB1.DBB0：22。如图所示。编译存盘后，把组态数据分别下载到CPU 中，这样数据就可以相互交换了。

注意：发送区和接收区的长度必须一致，地址区可以为DB、M、I、Q区，S7-300地址区长度最大为22字节，S7-400地址区长度最大为54字节。

④   通信的诊断  在多个CPU 通讯时，有时通讯会中断，可用通过下述方法进行监测：在菜单“View”中点击“Scan Rates”和“GD Status”可以扫描系数和状态字，如图所示。

SR：扫描频率系数。如上图SR1.1 为225，表示发送更新时间为225×CPU 循环时间。范围为1～255。通讯中断的问题往往设置扫描时间过快，可改大一些。

GSD：每包数据的状态字（双字）。可根据状态字编写相应的错误处理程序，结构如下：

第一位：发送区域长度错误。

第二位：发送区数据块不存在。

第四位：全局数据包丢失。

第五位：全局数据包语法错误。

第六位：全局数据包数据对象丢失。

第七位：发送区与接收区数据对象长度不一致。

第八位：接收区长度错误。

第九位：接收区数据块不存在。

第十二位：发送方从新启动。

第三十二位：接收区接收到新数据。

GST：所有GDS 相“OR”的结果

⑤   事件触发的数据传送  如果我们需要控制数据的发送与接收，如在某一事件或某一时刻，接收和发送所需要的数据，这时将用到事件触发的数据传送方式。这种通讯方式是通过调用CPU 的系统功能SFC60 (GD_SND)和SFC61(GD_RCV)来完成的，而且只支持S7-400CPU，并且相应设置CPU 的SR（扫描频率）为0，可参考下图全局数据的组态画面：

编译存盘后下载到相应的CPU 中，然后在S7-400 中调用SFC60/61 控制接收与发送。具体程序代码为：

5.       无组态连接通信方式

无组态的MPI通信需要调用系统功能块SFC65~SFC69来实现，这种通信方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通信。通过调用SFC来实现MPI通信又可分为两种方式：双边通信方式和单边通信方式。调用系统功能通信方式不能和全局数据通信方式混合使用。

(1)      双边编程通信方式

在通讯的双方都需要调用通讯块，一方调用发送块，另一方就要调用接收块来接收数据。这种通讯方式适用S7-300/400 之间通讯，发送块是SFC65(X_SEND)，接收块是SFC66(X_RCV)。实验步骤如下：

① 在STEP7 中创建两个站STATION1, CPU 为S7- 412-2DP, MPI 站地址为5; STATION2, CPU 为S7-313C-2DP , MPI 站号为4，5号站发送2 包数据给4 号站，4 号站判断后放在相应的数据区中。

② 编程  在2 号站OB35 中须调用SFC65，具体程序代码为：

参数说明：

REQ 为发送请求,该参数为1 时发送。

CONT 为1表示发送数据是连续的一个整体。

DEST_ID 表示对方的MPI 地址。

REQ_ID 表示一包数据的标识符 ，标识符自己定义。

 SD 表示发送区，以指针的格式表示，例子中第一包数据为DB1 中从DBX0.0

(DBB0) 以后的10个字节数据,发送区最大为76 个字节。

RET_VAL 表示发送的状态

BUSY 为1 时表示发送中止。

在这个例子中, M1.1，M1.3 为1 时，CPU412-2DP 将发送标识符为“1”和“2”的两包数据给4 号站的CPU313C-2DP。

一个CPU 究竟可以和能几个CPU 通讯和CPU 的通讯资源有关系，这也决定SFC 的调用的次数。以上例作说明，M1.1，M1.3 为1时，与4 号站的连接就建立起来了，反之4 号站发送，5号站接收同样要建立一个连接，也就是说两个站通讯时，若都需要发送和接收数据,则须占用两个动态连接。通信状态可参考下图。

M1.1，M1.3 为0 时，此时建立的连接并没有释放，必须调用SFC69 来释放连接，在上例中M1.5 为1 时，与4 号站建立的连接断开，如下图：

在S7 313C-2DP的OB1中调用接收块SFC66，具体程序代码为：

参数EN_DT 表示接收使能，RET_VAL 表示接收状态字，REQ_ID 为接收数据包的标识符，NDA 为1 时表示有新的数据包，为0 时则表示没有新的数据包，RD 表示接收区，接收区放在DB1 中从DBB0 以后10 个字节中。程序中，接收块只识别数据的标识符，而不管是哪一个CPU 发送的，接收从5号站CPU412-2DP 发送的两包数据，当标识符为“1” 且M1.3 为1时，复制接收区的数据到DB2 的前10 个字节中（调用SFC20），当标识符为“2” 时，M1.4 为1，复制接收区的数据到DB3 的前10个字节中。数据传送状态如图所示。

(2)      单边编程通信方式

与双向通讯时两方都需要编写发送和接收块不同，单向通讯只在一方编写通讯程序，这也是客户机与服务器的关系，编写程序一方的CPU 作为客户机，没有编写程序一方的CPU 作为服务器，客户机调用SFC 通讯块对服务器的数据进行读写操作，这种通讯方式适合S7-300/400/200 之间通讯，S7-300/400 的CPU 可以同时作为客户机和服务器，S7-200 只能作服务器。SFC67 (X_GET) 用来读回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)用来写本地数据区中的数据到服务器中指定的数据区中。

具体实验步骤如下：

①     新建项目  建立两个S7 站，STATION1, CPU 为S7 313C-2DP ,MPI 地址为4作为客户机; STATION2 ,CPU 为S7 412-2DP, MPI 地址为5作为服务器。

②     编程  CPU421-2DP的OB1中调用SFC68，把本地数据区的数据DB2.DBB0开始的连续10个字节发送到CPU313C-2DP的DB1.DBB20开始的10个字节中；调用SFC67，CPU412-1DP读出CPU313C-2DP的数据DB1.DBB0开始的10个字节放到本地DB2.DBB20开始的10个字节中。程序代码如下图所示。

同样S7-300CPU 也可以作为客户机，S7-400CPU 也可以作为服务器。

数据传送状态如图所示。

6.       组态连接通信方式

MPI 网络，调用系统功能块进行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。S7-400/400 通讯时，S7-400PLC 可以调用SFB14，SFB15，既可以作为数据的服务器同时也可以作为客户机进行单向通讯，还可以调用SFB12，SFB13，发送和接收数据进行双向通讯，在MPI 网络上调用系统功能块通讯，最大一包数据不能超过160 个字节。

具体实验步骤如下：

①   新建项目 

建立两个S7 的PLC 站,STATION1 其CPU 为S7 412-2DP ，站地址为5，STATION2, CPU 为S7 313C-2DP，站地址为4，假设S7-400PLC 把本地数据DB1 中字节0 以后的5 个字节写到S7-300PLC DB1 中字节0 以后的5个字节中去，然后再读出S7-300PLC DB1 中字节0 以后的5个字节中的数据并将其放到S7-400PLC 本地数据块 DB2 中字节0 以后的5个字节中去。

②   组态连接及参数设置  在STEP7 中点击“Options” “Configure Network”进入网络组态画面，如图所示：

右键点击CPU412-2DP，选择“Insert New Connections”新建连接。在弹出的对话框中选择“S7 connection”连接类型，并选择所需连接的CPU，这里选择CPU313C-2DP。如图所示。

点击“Apply”按钮建立连接，并查看连接表的详细属性，如下图：

组态完成后编译存盘，并将连接组态分别下载到各自的CPU。

③   编程  在PLC 中调用通讯所需的系统功能块，由于是单向通讯S7-300PLC 是数据的服务器，所以只能在S7-400PLC 侧编程，调用SFB15 写数据到S7-300PLC 中如下图：

程序编制好后下载到各自的CPU站，并建立变量表测试程序的运行。如图所示。

系统分类: PLC/PAC   |   用户分类: 无分类   |   来源: 整理