可编程控制技术教案 第五章

（章、节）

5.2 多点接口（MPI）

要 求

掌握多点接口（MPI）通讯方式及设计

设备材料

可编程控制器S7-300/400，编程器/STEP7软件，

MPI网络

可以尝试项目教学法，让学员完成一个项目。

5.1.1网络的概念

通过线路互联起来的，自治的终端设备集合。

将分布在不同地理位置上的具有工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。

网络按网络拓扑划分

总线型，星型，.环型，网状， 树状， 星环型，拓扑。

5.1.2网络的发展过程

1．具有通信功能的单机系统。该系统称为终端，是早期计算机网络的主要形式，它是将一台计算机通信线路与若干个终端直接相连

2．具有通信功能的多机系统。在简单的“终端——通信线路——计算机”这样的单机系统中，主计算机负担较重，既要进行数据处理，又要承担通信功能。

3．以共享资源为主要目的的计算机网络。既利用通信线路将多台终端设备连接起来，实现设备与设备之间的通信。

4．局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算阶段。局域网是继远程网之后发展起来的小型终端设备网络，它继承了远程网的分组交换技术和计算机的I/O总线结构技术。并具有结构简单、经济实用、功能强大、方便灵活等特点。是随着微型计算机的广泛应用而发展起来的。

5.1.3通信方式

☞单工通信（simplex），

☞半双工通信（Half-duplex）

☞全双工通信（Full-duplex）

标准意义的网络结构：

OSI参考模型（Open System Interconnection）,

物理层：提供建立，维护和拆除物理链路所需的机械，电气，功能和规程特性。

数据链路层：在网络层实体间提供数据传输功能和控制，提供数据的流量控制，检测和纠正物理链路产生的差错。

网络层：提供路由选择，拥塞控制，网络互连等功能。根据传输层的要求，选择服务质量，向传输层指示未恢复的差错。

传输层：提供建立，维护和拆除传输连接的功能。监控服务质量，提供可靠的透明数据传输，差错控制和流量控制。

会话层：提供两个进程之间建立，维护和结束会话连接的功能。提供会话流量控制和交叉会话。

表示层：提供不同信息格式和编码之间的转换。提供数据表示，数据压缩和数据加密功能。

应用层：提供网络服务，例如数据库管理系统，电子邮件系统，文件传输程序，网络管理程序等。

5.1.5  RS—232C与RS—485标准

1．RS—232C规范：RS—232C的机械规范定义的是25针插头，RS—232C的电气规范是用低于“—3V”的负电压表示逻辑“1”，高于“+3V”的正电压表示逻辑“0”．数据传输率最高允许20kbps。    

2，RS—485标准

RS-485串行接口用最少的信号连线来完成通信任务．

已经在几乎所有新装置或仪表中出现．

RS-485实际上是RS-422A的简化变型，

  RS-485仅支持半双工通信，分时使用一对信号线发送或接收．

S7—300／S7—400可以通过MPI接口组成PLC网络，MPI网采用全局数据(Globe  Data)通信模式，可在PLC之间进行少量数据交换。它不需要额外的硬件和软件，成本低，用法简。

MPI网用于连接多个不同的CPU或设备．MPI符合RS—485标准，具有多点通信的性质．MPI的波特率设定为187．5kbps．

5.2.1多点接口（MPI）网络组态

5.2.2多点接口（MPI）全局数据设置

GD通信的数据结构

GD通信应用

1．建立MPI站1的硬件组态

2．设置MPI站1的站地址

3．建立MPI站2的硬件组态，打开组态界面的CPU特性，设置MPI站2的站地址

4．点击Configure Network 进入配置网络界面

5．打开全局数据表 Options/Define Global Date

6．生成并装载全局数据，实现CPU到CPU通讯

发送/接收数据规则：1个MPI站的发送数据可以发送到多个MPI站，1个MPI站的接收数据只能接收1个MPI站的发送数据。

SIMATIC S7300（1）站和SIMATIC S7300（2）站的控制程序

（章、节）

5.4工业以太网（Industrial Ethernet）

要 求

熟悉ET 200系列产品

掌握带DP口的PROFIBUS系统的组成

了解工业以太网（Industrial Ethernet）的结构

带DP口的PROFIBUS系统

设备材料

可编程控制器S7-300/400，编程器/STEP7软件，

PROFIBUS DP站。工业以太网（Industrial Ethernet）

可以尝试项目教学法，让学员完成一个项目。

在今后的教学中应在加强PROFIBUS DP站的内容。

5.3.1  PROFIBUS协议

PROFIBUS协议的三个主要部分：

PROFIBUS  DP（Distributed I/Os）：在主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信。

PROFIBUS  PA(Process Automation)：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。

PROFIBUS  FMS(Fieldbus Message Specification)：定义主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。

PROFIBUS网络由主站，从站，网络部件等构成：

主站也被称做主动节点。包括SIMATIC PLC，SIMATICWinAC控制器，支持主站功能的通讯处理器，IE／PB链路模块以及ET200S／ET200X的主站模块

典型的从站为传感器，执行器以及变频器。从站不会拥有总线访问的授权。

PROFIBUS的传输速度为9.6/19.2/93.75/187.5/500/1500Kbit／s以及3/6/12Mbit／s。

最大节点数127(地址0-126)。

ET 200系列产品包括：

可直接安装在恶劣工业环境中的IP65／67防护等级的输入／输出模块(ET 200eco／ET 200X／ET200R

可安装在危险区和2区的本安输入／输出的DP从站(ET 200iS)

适用于安装在控制室或控制柜中的IP20防护等级的高性能输入／输出从站(ET 200S)

适用于安装在控制室或控制柜中的IP20防护等级的普通的输入懒出从站(ET 200M／ET 200L／ET 200B：

其它：分布式智能气动系统功能模块、电机驱动器、变频器、安全技术等一系列已集成在ET 200内的功能。

PROFIBUS DP系统组态可分为带DP口的主站系统，采用通讯模板CP的主站系统以及带智能从站的DP系统。三种DP系统中带DP口的主站系统，采用通讯模板CP的主站系统在硬件组态时基本相同。

1. PROFIBUS DP系统之一：带DP口的主/从系统

带DP口的主/从系统设计十分灵活，它允许用CPU中不同的数据区域来储存DP过程数据。对数据区域的选择取决于CPU的类型和应用。过程映像区，位存储器以及数据块都可用于DP输入，输出数据。

过程映像是标准的数据分配。在CPU的过程映像中须有充分的空间为DP保留一个连续的输入区域和一个连续的输出区域。这可能受配置中过程映像大小和信号模块数量的。

位存储器与过程映像相同，这个区域适合于DP信号的全局存储。例如，如果过程映像可利用的空间(没有被信号模块占据的空间)不够用，则可以使用位存储区。

数据块也可以用来存储DP信号。最好在有关的DP数据区只被一个程序调用时使用这种存储。

☞建立S7-300 PLC主站的硬件组态（带DP口）：双击“X2/DP”栏或“CP342-5”栏，在对话框内选中“DP-Master”

☞在PROFIBUS总线上添加ET-200 从站：

主站/从站的I/O地址不能重复，它是由系统软件分配的。如果用户需要对地址进行修改，可以通过模板特性对话框重新设置。

采用通讯模板CP的主站/从站系统，则主站/从站的I/O地址可以重复，因为此时的PLC系统相当于两个CPU。用户可以通过模板特性对话框任意设置I/O地址，只是主站或从站内的I/O地址不能重复。

当配置CP时，必须设定操作模式。（Operating Mode）

CP342-5 DP总是需要DP-SEND和DP-RECV。这些组块通过底板总线在CPU和CP之间转移数据．

CP342-5的数据总是连续地传输。主站最大数据长度是240字节，从站最大数据长度是86字节。

DP-SEND（发送）将CPU中的指定的DP数据区的数据发送到PROFIBUS CP的发送缓冲器，以便传送给DP从站；DP-RECV（接收）从DP从站中读出数据，将PROFIBUSCP接收缓冲区的数据放入CPU指定的DP数据区中。

DP-SEND（发送块）和DP-RECV（接收块）结构

DP-RECV（接收块）各端子参数的类型及功能

DP-SEND（发送块）各端子参数的类型及功能

3.  PROFIBUS DP系统之三：带智能从站的DP系统。

智能从站的主要特点是：DP主站需要的输入／输出数据不是直接来自于真正的输入输出口，而是来自于预处理的CPU。

6.4 工业以太网（Industrial Ethernet）

CP 343-1通讯处理器是用于SIMATIC S7-300通讯处理器。分担CPU的通讯任务并允许其它连接。

S7-300通过CP 343-1可与编程器、计算机、人机界面装置，其他SIMATICS7系统以及SIMATIC S5可编程序制器进行通讯：

CP 343-1通讯处理器安装在S7-300的DIN标准导轨上，可也可在扩展机架上安装，通过总线连接器与相邻模块相连接，没有插槽规则。

15针D形插座用于连接工业以太网；4针端子排用于连接外部24伏直流电源；RJ45插座用于进行工业以太网的快速连接。

CP 343-1在工业以太网上处理数据通信。该模块有其自身的处理器。使用ISO传输协议,TCP传输协议,UDP传输协议。并以多重协议方式实现PG／OP通讯,S5兼容通讯等通讯服务。通过ISO传输连接的数据通讯接口最多可传输8千字节的数据。

在STEP7系统下的网络的不同形式：

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