邱利軍 陳春先 趙洋

摘 要：本文提出了MPI網(wǎng)絡通訊在教學中重要性和MPI網(wǎng)絡通訊的分類，就日常教學中如何解決兩臺S7-300PLC之間通過MPI網(wǎng)絡使用全局數(shù)據(jù)包設置的通訊教學問題進行了分析，從硬件、軟件等方面論述了MPI使用全局數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡通訊的基礎，并歸納、解決了教學中MPI使用全局數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡通訊教學的方法。

關鍵詞：PLC GD MPI

當今工業(yè)控制現(xiàn)場通常需要多個PLC之間建立主從通訊，即一個PLC做主站，其余PLC做從站。在實際工作現(xiàn)場，各集成商選用的PLC品牌、型號不同，所以各自的通訊方式也是有很大區(qū)別的。S7-300 PLC之間可以建立MPI（MultiPoint Interface）通訊、Profibus-DP通訊或工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）通信等。美國A-B PLC之間可以建立工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）、ControlNet或DeviceNet通訊。三菱PLC之間可以建立以N∶N通訊或Cclink通訊。

西門子S7-300無論是在學校還是企業(yè)都占有很高的市場份額， MPI通訊在技術層面上更加豐滿，使用方面更加簡單方便。教師不能閉門造車，特別是職業(yè)教育教學內(nèi)容要深入社會、了解社會，與企業(yè)的需求為教學目標，真正做到與時俱進。因此，日常教學中PLC之間通訊成為重要教學內(nèi)容之一。本文就 S7-300PLC之間的MPI通訊教學的實現(xiàn)加以論述。

一、MPI通信介紹

MPI通信是用于S7-200/300/400等PLC之間的通訊，MPI通信速率范圍很寬，通常默認設置為187.5kbit/s，通信數(shù)據(jù)量不大時的一種簡單經(jīng)濟的通信方式。通訊時要配置相關的通信卡才能進行數(shù)據(jù)交換。MPI網(wǎng)絡的通信速率要達到12Mbit/s的條件是通訊網(wǎng)絡接口要設置PROFIBUS接口。全局數(shù)據(jù)包通信方式、無組態(tài)連接通信方式和組態(tài)連接通信方式是PLC之間實現(xiàn)MPI通信的方式。

1.全局數(shù)據(jù)包通信方式

這種通信方式是通過全局數(shù)據(jù)（Global Data，GD）通信，最多可以有15臺S7-300/400PLC之間在同一個MPI子網(wǎng)進行周期性地少量數(shù)據(jù)的相互交換。每個CPU都可以訪問其他CPU的過程輸入、過程輸出、標志位（M）、定時器、計數(shù)器和數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。

全局數(shù)據(jù)通信使用CPU的MPI網(wǎng)絡，對CPU沒有特殊的要求，也不需要添加任何通信硬件，因此這種是最經(jīng)濟有效的通信方式。

2.無組態(tài)連接通信方式

此種通信方式不需要進行MPI通信組態(tài)，只需調(diào)用SFC65-SFC69系統(tǒng)功能塊來實現(xiàn)。該方式適合S7-300/400/200之間的通信。通信時既可以采用單邊編程通信方式，也可以雙邊編程通信方式。

采用雙邊編程通信方式，通信的兩個PLC都需要調(diào)用通信塊，發(fā)送數(shù)據(jù)的PLC調(diào)用發(fā)送塊發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)的PLC另就要調(diào)用接收塊來接收數(shù)據(jù)。S7- 300/400之間的通信方式通常采用雙邊編程通信方式，發(fā)送塊是SFC65（X_SEND），接收塊是SFC66（X_RCV）。

如果采用單邊編程通信方式也就是采用客戶機與服務器的訪問模式。此時只需要在客戶機的一方CPU編寫程序，不需要服務器一方的CPU編寫程序，客戶機通過調(diào)用SFC通信塊對服務器進行訪問。S7 -300/400/200之間的通信一般采用單邊編程通信方式。S7-200只能作為服務器，S7-300/400的CPU可以作為客戶機或服務器。SFC67（X_GET）用來讀回服務器指定數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)并存放到本地的數(shù)據(jù)區(qū)中，SFC68（X_PUT）用來將數(shù)據(jù)寫到服務器中指定的數(shù)據(jù)區(qū)。調(diào)用系統(tǒng)功能通信方式不能和全局數(shù)據(jù)通信方式混合使用。

3.MPI網(wǎng)絡中的組態(tài)連接通信方式

只適合于S7-300/400以及S7-400/400之間的通信。S7-300作為服務器，客戶機S7-400對服務器的數(shù)據(jù)進行讀寫操作。數(shù)據(jù)包長度最大能達到160B。

全局數(shù)據(jù)通信使用CPU集成的MPI網(wǎng)絡，不需增加通信處理器。用戶不需要編寫任何程序，在硬件組態(tài)時只需組態(tài)好所有MPI通信的PLC站間數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)與接收區(qū)就能實現(xiàn)通訊。本課題主要研究全局數(shù)據(jù)包MPI的通信方式。

二、兩臺S7300PLC之間MPI通訊的設計方案

在教學中，筆者依托西門子300PLC實訓室為教學載體，進行兩臺S7300PLC之間MPI通訊教學。

1.軟、硬件需求

電腦配置要求最好是系統(tǒng)WIN7及以下的操作系統(tǒng)，因為工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡安全要求的原則是穩(wěn)定性、可用性和安全性。

編程軟件要求使用STEP7 V5.5 SP3以上。

硬件根據(jù)西門子300PLC實訓室現(xiàn)有條件選用CPU315-2DP兩臺PLC、PC_adapter適配器、CP341-RS422/485通訊模塊、DI16xDC24V數(shù)字量輸入模塊、DO16xDC24V/0.5A數(shù)字量輸出模塊以及12位精度的AI2x12Bit/AO2x12Bit模擬量輸入/模塊輸出模塊等。

2.PLC的硬件組態(tài)

在PC機上建立一個全局數(shù)據(jù)包通信項目，在項目中插入兩個300工作站，一個工作站定義為主站，另一個工作站定義為從站；并在各自工作站中根據(jù)工作臺實際硬件模塊配置進行300工作站軟件中的硬件組態(tài)。其中包括CPU模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、通訊模塊以及模擬量輸入/輸出模塊等。由于只進行PLC之間的MPI通訊，故電源模塊可以忽略不進行硬件組態(tài)。

3.設置MPI通訊的參數(shù)

（1）設置PLC側的參數(shù)。組態(tài)PLC硬件時，在CPU屬性“Properties”對話框中設置MPI屬性，即通信地址和通信速率。在主站PLC的CPU屬性對話框建立MPI通訊并設置PLC的地址為“2”，通信速率187.5kbps；同理，在從站PLC的CPU屬性對話框建立MPI通訊并設置PLC的地址為“3”，通信速率187.5kbps；為確保MPI通訊成功，通信速率一致，通信“站地址”不能相同。在Netpro網(wǎng)絡中檢查組態(tài)是否正確。

（2）設置PC側參數(shù)。PC側需要設置PC/PC接口與PLC側參數(shù)匹配。

在“控制面板”中的“Set PG/PC Interface”中選擇PC_Adapter（MPI）作為編程卡，并在“應用程序訪問點”中選擇“S7 0NLINE”查看。

將PC Adapter（PC適配器）的USB口連接到PC機上，DB9針接頭連接CPU的MPI接口即可。

三、測試通信

1.數(shù)據(jù)發(fā)送和接收區(qū)的組態(tài)

勾選MPI通訊網(wǎng)絡，在菜單“Options”選項中，選擇“Define Global Date”，進入數(shù)據(jù)發(fā)送和接收區(qū)組態(tài)界面。在組態(tài)界面中選擇需要通訊PLC站的CPU。

在主站CPU欄底下填上數(shù)據(jù)的接收區(qū)地址MW10，發(fā)送區(qū)地址MW10；在從站CPU欄底下填上數(shù)據(jù)的接收區(qū)地址MW10，發(fā)送區(qū)地址MW20。

MPI通訊主站（2號站）與從站（3號站）數(shù)據(jù)交換的流程是：2號站MW1O開始的2B數(shù)據(jù)——發(fā)送到3號MW1O開始的2B數(shù)據(jù)；3號站MW20開始的2B數(shù)據(jù)——發(fā)送到2號站MW10開始的2B數(shù)據(jù)。

在MPI全局數(shù)據(jù)包通信方式中，在組態(tài)完發(fā)送與接收區(qū)后進行編譯，就可以看到通信區(qū)都有CD IN號。

編譯保存組態(tài)內(nèi)容，把組態(tài)的硬件及數(shù)據(jù)分別下載到對應的PLC中，做好MPI全局數(shù)據(jù)包通信的準備工作。

2.通訊監(jiān)測

在從站PLC建立變量表VAT1以便監(jiān)測MPI全局數(shù)據(jù)包通訊結果，打開變量監(jiān)測表，在“ADDRESS”地址欄內(nèi)寫入“MW20”和“MW10”；并在MW20的“Modify value”中填寫“W#16#0040”，將此數(shù)值寫入到從站PLC中，在“status value”中顯示“W#16#0040”，在MW10的status value”中也顯示“W#16#0040”。這說明從站MW20中的數(shù)據(jù)“W#16#0040”已寫入，并通全局數(shù)據(jù)包通信方式傳給了主站；再由主站傳回到從站的MW10中，從而完成了兩臺S7300PLC之間的MPI通訊。

四、小結

在S7300PLC之間的MPI全局數(shù)據(jù)包通訊需要注意在PLC硬件組態(tài)中CPU的通訊網(wǎng)絡應選擇MPI網(wǎng)絡，通信速率必須保持一致，且MPI網(wǎng)絡地址不能沖突；在下載硬件前，先選擇PG/PC的設置為PC_adapter MPI；在下載硬件和通訊監(jiān)測時CPU的通信端口要選用MPI端口。

S7300PLC之間的MPI全局數(shù)據(jù)包通信通訊最多有15 個CPU 能夠參與通訊，一個數(shù)據(jù)包最多占22個字節(jié)。這樣就限制了通訊的速度和通訊的數(shù)據(jù)長度。發(fā)送區(qū)與接收區(qū)要求要相同。接收和發(fā)送地址可以是D、B、M、I、Q。發(fā)送與接收的字節(jié)長度一定要相同。接收區(qū)與發(fā)送區(qū)只能采用絕對尋址方式尋址。

本文就兩臺S7300PLC之間MPI的通訊進行教學方案設計，依據(jù)此方法可進行最多15太PLC之間的MPI通訊，也可S7200與S7300PLC之間的MPI通訊。總之，可以根據(jù)學生的具體情況和學時數(shù)調(diào)整教學內(nèi)容。

參考文獻：

[1] 秦益霖.西門子S7-300 PLC應用技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[2] 李莉.西門子S7-300 PLC項目化教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2018.

（作者單位：北京電子科技職業(yè)學院機電工程學院）