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西門子PLC的MPI通訊詳解

隨著科技的進(jìn)步，智能化芯片的發(fā)展逐漸成熟起來設(shè)備的智能化程度也相應(yīng)提高，隨之智能化設(shè)備之間基于開放標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)成的自動(dòng)化控制系統(tǒng)也逐漸成熟起來。于是西門子PLC除了使用工業(yè)以太網(wǎng)和profibus。在我們常用的編程、組態(tài)、通訊還用到了MPI、ASI等技術(shù)。這些技術(shù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)西門子PLC主機(jī)與智能從站之間的通訊，甚至兼容符合第三方產(chǎn)品的通訊協(xié)議。西門子通訊大致有MPI網(wǎng)絡(luò)通訊、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)以太網(wǎng)通訊這三種。

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西門子PLC的MPI網(wǎng)絡(luò)通訊

MPI叫多點(diǎn)接口通信，一般用于小范圍、小點(diǎn)數(shù)現(xiàn)場級(jí)通訊，可實(shí)現(xiàn)西門子PLC的操作面板（TP/OP）和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，例如西門子PLCs7-200/300/400，它的通訊速率19.2Kbit-12Mbit，多可連接32個(gè)接點(diǎn)，通訊距離50m以內(nèi)。若以中繼器連接，站之間的距離可達(dá)9100m，可多也只能用10個(gè)中繼器，而且它還占用節(jié)點(diǎn)數(shù)。

MPI的網(wǎng)絡(luò)組建：利用STEP7的configuretion里的功能可以給每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)MPI地址和高地址，連接是需要在MPI網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)和后一個(gè)節(jié)點(diǎn)加終端電阻。

PLC以MPI來實(shí)現(xiàn)通訊，可用三種方式解決。全局?jǐn)?shù)據(jù)包通訊方式、無組態(tài)連接通訊方式、組態(tài)連接通訊方式。

實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)包通訊方式：在PLC硬件配置過程，組態(tài)需要通訊的PLC站之間的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)不需要任何程序處理，只適應(yīng)s7-300/400之間的通訊。多也只在一個(gè)項(xiàng)目中的15個(gè)CPU之間建立全局?jǐn)?shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊方法：全局?jǐn)?shù)據(jù)包通訊SMATIC Manage里設(shè)置s7-300/400MPI的地址，然后在選項(xiàng)/定義全局?jǐn)?shù)據(jù)里定義需要通訊的數(shù)據(jù)地址。帶>符號(hào)的表示發(fā)送數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)欄里的是接受數(shù)據(jù)，終將設(shè)置好的項(xiàng)目下載到PLC即可實(shí)現(xiàn)MPI通訊。

無組態(tài)連接通訊方式：它適用于S7-200/300/400之間通訊，卻不能與全局?jǐn)?shù)據(jù)包通訊混淆使用。其為雙向通訊方式時(shí)，要求通訊雙方都有調(diào)用通訊塊，一個(gè)通訊塊用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一個(gè)通訊塊用于接收數(shù)據(jù)。在OB35中斷塊中調(diào)用SFC65用于發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)用SFC66用于接收數(shù)據(jù)，隨后就是編程。由于接收塊只能識(shí)別數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)符，無論哪個(gè)CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)都要調(diào)用SFC69來釋放連接。無組態(tài)單向通行方式時(shí)：只有在一方編寫程序，如客戶機(jī)與服務(wù)器之間的訪問模式。只要在客戶機(jī)編寫程序即可，無需在服務(wù)器編寫程序。因此客戶機(jī)只要調(diào)用SFC通行塊就可訪問服務(wù)器。

組態(tài)連接通訊方式：它適用于S7-300/400或S7-400/400之間的通訊，而S7-300/400通訊時(shí)，S7-300只能用作服務(wù)器，此時(shí)S7-400作為客戶機(jī)對(duì)S7-300進(jìn)行讀寫操作。S7-400/400通訊時(shí)，S7-400即可作為服務(wù)器又可作為客戶機(jī)，其大數(shù)據(jù)包長度可達(dá)160字節(jié)。實(shí)現(xiàn)組態(tài)連接通訊方法：在項(xiàng)目的NETPRO中設(shè)置S7網(wǎng)絡(luò)連接，在建立連接中塊參數(shù)ID時(shí)需要留意下，它是作為識(shí)別發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的地址標(biāo)識(shí)，在客戶端編程需要調(diào)用SFB14、SFB15系統(tǒng)功能塊，后保存編譯下載至PLC中即可實(shí)現(xiàn)通訊。

西門子PLC-USS協(xié)議和變頻器之間的通訊

1、需要控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用很多硬件，價(jià)格昂貴

2、現(xiàn)場的布線多容易引起躁聲和干擾

3、PLC 和變頻器之間傳輸?shù)男畔⑹苡布南拗疲粨Q的信息量很少。

4、在變頻器的啟?？刂浦杏捎诶^電器接觸器等硬件的動(dòng)作時(shí)間有延時(shí)，影響控制精度。

5、通常變頻器的故障狀態(tài)由一個(gè)接點(diǎn)輸出，PLC能得到變頻器的故障狀態(tài)，但不能準(zhǔn)確的判斷當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，變頻器是何種故障。

        如果PLC通過與變頻器進(jìn)行通訊來進(jìn)行信息交換，可以有效地解決上述問題，通訊方式使用的硬件少，傳送的信息量大，速度快，等特點(diǎn)可以有效地解決上述問題，另外，通過網(wǎng)絡(luò)，可以連續(xù)地對(duì)多臺(tái)變頻器進(jìn)行監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器之間的聯(lián)動(dòng)控制和同步控制，通過網(wǎng)絡(luò)還可以實(shí)時(shí)的調(diào)整變頻器的參數(shù)。

        目前各個(gè)廠家的變頻器都相繼的開發(fā)出了支持連網(wǎng)的功能，比如，很多變頻器都有了支持現(xiàn)場總線（如：DEVICENET、PROFIBUS、AS_I）等的接口協(xié)議，可以很方便的與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信?，F(xiàn)在主要介紹西門子S7-200和Micro Master變頻器之間的通訊協(xié)議USS，使用USS通訊協(xié)議，用戶可以通過程序調(diào)用的方式實(shí)現(xiàn)S7-200和Micro Master變頻器之間的通信，編程的工作量小，通訊網(wǎng)絡(luò)由PLC和變頻器內(nèi)置的RS485通訊口和雙絞線組成，一臺(tái)S7-200多可以和31臺(tái)變頻器進(jìn)行通訊，這是一種費(fèi)用低、使用方便的通訊方式。

一、USS通訊協(xié)議介紹

        USS通訊協(xié)議的功能，所有的西門子變頻器都帶有一個(gè)RS485通訊口，PLC作為主站，多允許31個(gè)變頻器作為通訊連路中的從站，根據(jù)各變頻器的地址或者采用廣播方式，可以訪問需要通訊的變頻器，只有主站才能發(fā)出通訊請(qǐng)求報(bào)文，報(bào)文中的地址字符要傳輸數(shù)據(jù)的從站，從站只有在接到主站的請(qǐng)求報(bào)文后才可以向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在使用USS協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。USS協(xié)議指令在STEP7—MICRO/WIN32指令樹的庫文件夾中，STEP7—MICRO/WIN32指令庫提供14個(gè)子程序、3個(gè)中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。調(diào)用一條指令時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地增加一個(gè)或幾個(gè)子程序。

USS協(xié)議使用CPU的下列資源：

1）USS協(xié)議占用PLC的通訊端口0或1，使用USS——INIT指令可以選擇PLC的端口是使用USS協(xié)議還是PPI協(xié)議，選擇USS協(xié)議后PLC的相應(yīng)端口不能在做其它用途，包括與STEP7-WICRO/WIN32的通訊，只有通過執(zhí)行另外一條USS指令或?qū)LC——CPU的模式開關(guān)撥到RUN或STOP狀態(tài)，才能鐘新在進(jìn)行PPI通訊，當(dāng)PLC和與變頻器通訊中斷時(shí)，變頻器將停止運(yùn)行，所以在本例中選擇CPU226 因?yàn)樗袃蓚€(gè)通訊端口，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)口用于USS通訊時(shí)，第二個(gè)端口可以用于程序監(jiān)控，USS指令要占用2300～3600字節(jié)的程序存儲(chǔ)空間和400個(gè)字節(jié)的變量存儲(chǔ)區(qū)間

2）變頻器的通訊與CPU的掃描時(shí)異步的，完成一次變頻器的通訊通常需要幾個(gè)CPU的掃描周期，通訊時(shí)間和鏈路上變頻器的臺(tái)數(shù)、波特率和掃描周期有關(guān)，本例中通訊的波特率設(shè)定為19200，變頻器的臺(tái)數(shù)為3臺(tái)，經(jīng)實(shí)際調(diào)試檢測通訊時(shí)間大約為50ms.

二、使用USS協(xié)議的步驟：

1）安裝指令庫后在STEP7-Micro/win32指令樹的/指令/庫/USS PROTOOL文件夾中將出現(xiàn)8條指令，用它門來控制變頻器的運(yùn)行和變頻器參數(shù)的讀寫操作，這些子程序是西門子公司開發(fā)的用戶不需要關(guān)注這些指令的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需要在程序中調(diào)用即可。

2）調(diào)用USS—INIT初始化改變USS的通訊參數(shù)，只需要調(diào)用一次即可，在用戶程序中每一個(gè)被激活的變頻器只能用一條USS-DRIVE-CTRL指令，可以任意使用USS-RPM-X 或USS-WPM-X指令，但是每次只能激活其中的一條指令。

3）為USS指令庫分配V存儲(chǔ)區(qū)。在用戶程序中調(diào)用USS指令后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊指令書中的程序塊圖標(biāo)，在探出的菜單中執(zhí)行庫內(nèi)存命令，為USS指令庫使用的397個(gè)字節(jié)的V存儲(chǔ)區(qū)起始地址，

4）用變頻器的操作面板設(shè)置變頻器的通訊參數(shù)，使之與用戶程序中所用的波特率和從站地址相一致。

5）連接CPU和變頻器之間的通訊電纜，為了提高看*力好采用屏蔽電纜。