PLC之間低成本通訊的實現(xiàn)

王友青

摘 要：目前，工廠工業(yè)自動化的程度越來越高，在大型控制系統(tǒng)中，由于控制任務復雜，點數(shù)過多，各PLC站之間的模擬量、數(shù)字量信號需要交叉聯(lián)鎖，為節(jié)省各PLC站單機控制的任務量及系統(tǒng)成本，各PLC之間要實現(xiàn)必要的通訊，本文介紹西門子S7-400（300）PLC之間的通訊。

關鍵詞：MPI；通訊；Profibus；程序

1 MPI通訊

MPI（Multipoint Interface）是一種適用于小范圍、少數(shù)PLC站點之間的近距離通訊網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡結構中屬于單元級和現(xiàn)場級。通訊速率一般為：19.2k～12Mbps，默認值為：187.5kbps；通訊數(shù)據(jù)包不超過122字節(jié)。接口是S7-400 CPU上自帶的MPI口（如圖1），實際應用中只接“3”和“8”兩個引腳。

圖1

連接電纜為西門子Profibus標準電纜，電纜總長度不能超過50米，如果長度不夠可以增加RS485中繼器來擴展距離。連接插頭為西門子Profibus 標準插頭，如果使用其他電纜和插頭，將帶來數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的風險，網(wǎng)絡圖如圖2。

圖2

在此網(wǎng)絡物理連接的基礎上，MPI通訊又可分為全局數(shù)據(jù)包（GD）通訊、不需要組態(tài)的雙邊連接通訊、不需要組態(tài)的單邊連接通訊和需要組態(tài)的連接通訊。這里只介紹不需要組態(tài)的單邊連接通訊，單邊通訊類似于客戶機和服務器之間的通訊模式，即只在客戶機一端編寫程序來讀取和寫入服務器的數(shù)據(jù)，這時需要調用客戶機PLC的系統(tǒng)功能塊“SFC67”和“SFC68”完成讀/寫功能，通訊程序如下：

CALL SFC 67

REQ：=M50.0 // M50.0始終為“1”

CONT：=M50.1 //M50.1始終為“1”

DEST_ID：=W#16#3 //通訊伙伴的MPI地址為“3”

VAR_ADDR：=P#M 100.0 BYTE 60 //讀取通訊伙伴MB100～MB159變量的數(shù)據(jù)

RET_VEL：=MW90 //通訊出現(xiàn)故障時，將錯誤代碼值放入MW90

BUSY：=M50.2 //讀取數(shù)據(jù)結束M50.2為“0”，沒結束為“1”

RD：=P#M100.0 BYTE 60 //讀取到的通訊伙伴的數(shù)據(jù)放入本地MB100～MB159變量中

CALL SFC 68

REQ：=M50.0 // M50.0始終為“1”

CONT：=M50.1 //M50.1始終為“1”

DEST_ID：=W#16#3 //通訊伙伴的MPI地址為“3”

VAR_ADDR：=P#M 200.0 BYTE 60 //寫入通訊伙伴MB200～MB259變量的數(shù)據(jù)

SD：=P#M 200.0 BYTE 60 //讀取本地MB200～MB259變量的數(shù)據(jù)

RET_VAL：=MW92 //通訊出現(xiàn)故障時，將錯誤代碼值放入MW92

BUSY：=M50.3 //發(fā)送數(shù)據(jù)結束M50.3為“0”，沒結束為“1”

如果通訊雙方是S7-400PLC和S7-300PLC，S7-300只能作為服務器，S7-400作為客戶機，通訊程序只能在S7-400中編寫，S7-300中不需編寫通訊程序。

2 Profibus通訊

Profibus通訊和MPI通訊具有相同的物理連接特性，區(qū)別在于接口的類型，Profibus通訊連接的是集成在CPU上的Profibus接口。Profibus通訊又可分為：PA（Process Automation）、FMS（Fieldbus Message Specification）和DP（Decentralized Periphery），即過程自動化協(xié)議、現(xiàn)場總線標準協(xié)議和分布式控制系統(tǒng)協(xié)議。其中，DP以傳輸速度快、通訊數(shù)據(jù)量大、可擴展性能強等優(yōu)點被廣泛應用于工業(yè)系統(tǒng)中。

典型的Profibus-DP網(wǎng)絡配置是一個主站、多個從站結構，主站與從站之間的通訊基于主-從原理，即主站向從站發(fā)出請求，按照站號順序輪詢從站。根據(jù)通訊電纜的總長度不同，通訊波特率也應設成不同，一般長度小于200米時波特率可設為：1.5 Mbps。本文簡單介紹同一項目下的兩套PLC的通訊，其中，S7-400PLC作為主站、S7-300PLC作為從站的Profibus-DP通訊方式。網(wǎng)絡連接如圖3

圖3

此種通訊方式只需通訊雙方組態(tài)，不需要編程。先組態(tài)從站S7 300，打開從站的硬件組態(tài)，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規(guī)”選項卡中設置地址為“8”，“工作模式”選項卡選擇“DP從站”，“組態(tài)”選項卡點擊“新建”按鈕，在彈出的窗口中設定從站的地址類型為“輸入”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。即主站發(fā)送的32個字節(jié)數(shù)據(jù)放入IB20～IB51中，確定后再次點擊“組態(tài)”選項卡的“新建”按鈕，在彈出的窗口中設定從站的地址類型為“輸出”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。即本站的QB20～QB51中的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，組態(tài)后的結果如圖4。確定后保存編譯下載。

下面組態(tài)主站，打開主站的硬件組態(tài)，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規(guī)”選項卡中設置地址為“7”，“工作模式”選項卡選擇“DP主站”，確定后找到硬件組態(tài)窗口右側的硬件目錄下：＼PROFIBUS DP＼Configured Stations＼CPU 31x圖標，將其拖入DP主站系統(tǒng)，此時會彈出“DP 從站屬性”窗口，點擊“連接”選項卡中的“連接”按鈕，確定后從站圖標就會出現(xiàn)在DP 主站系統(tǒng)的下方如圖5。雙擊從站圖標，在彈出的“DP 從站屬性”窗口中編輯組態(tài)行1，設定主站的地址類型為“輸出”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。

與從站的輸入匹配。確定后再編輯組態(tài)行2，，設定主站的地址類型為“輸入”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”，與從站的輸出匹配。組態(tài)后的結果如圖6，確定后保存編譯下載。

這樣通訊就建立起來了，數(shù)據(jù)交換對照表如表1，在編程的時候可以直接使用這些變量，這種通訊方式的缺點是占用通訊雙方的輸入、輸出地址資源。

表1

3 結束語

PLC之間的通訊方式還有很多，比如工業(yè)以太網(wǎng)通訊等，但這兩種通訊方式不需要增加通訊雙方的硬件成本，利用自身CPU集成的通訊口進行通訊，實施起來簡便快捷、經(jīng)濟高效。具體采用哪種通訊方式，在實際應用中，需要根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)配置的情況和成本預算來決定通訊方案。

參考文獻

[1]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300 PLC[M].北京：北京航空航天大學出版社.

[2]崔堅.西門子S7可編程序控制器- STEP7編程指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.endprint

摘 要：目前，工廠工業(yè)自動化的程度越來越高，在大型控制系統(tǒng)中，由于控制任務復雜，點數(shù)過多，各PLC站之間的模擬量、數(shù)字量信號需要交叉聯(lián)鎖，為節(jié)省各PLC站單機控制的任務量及系統(tǒng)成本，各PLC之間要實現(xiàn)必要的通訊，本文介紹西門子S7-400（300）PLC之間的通訊。

關鍵詞：MPI；通訊；Profibus；程序

1 MPI通訊

MPI（Multipoint Interface）是一種適用于小范圍、少數(shù)PLC站點之間的近距離通訊網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡結構中屬于單元級和現(xiàn)場級。通訊速率一般為：19.2k～12Mbps，默認值為：187.5kbps；通訊數(shù)據(jù)包不超過122字節(jié)。接口是S7-400 CPU上自帶的MPI口（如圖1），實際應用中只接“3”和“8”兩個引腳。

圖1

連接電纜為西門子Profibus標準電纜，電纜總長度不能超過50米，如果長度不夠可以增加RS485中繼器來擴展距離。連接插頭為西門子Profibus 標準插頭，如果使用其他電纜和插頭，將帶來數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的風險，網(wǎng)絡圖如圖2。

圖2

在此網(wǎng)絡物理連接的基礎上，MPI通訊又可分為全局數(shù)據(jù)包（GD）通訊、不需要組態(tài)的雙邊連接通訊、不需要組態(tài)的單邊連接通訊和需要組態(tài)的連接通訊。這里只介紹不需要組態(tài)的單邊連接通訊，單邊通訊類似于客戶機和服務器之間的通訊模式，即只在客戶機一端編寫程序來讀取和寫入服務器的數(shù)據(jù)，這時需要調用客戶機PLC的系統(tǒng)功能塊“SFC67”和“SFC68”完成讀/寫功能，通訊程序如下：

CALL SFC 67

REQ：=M50.0 // M50.0始終為“1”

CONT：=M50.1 //M50.1始終為“1”

DEST_ID：=W#16#3 //通訊伙伴的MPI地址為“3”

VAR_ADDR：=P#M 100.0 BYTE 60 //讀取通訊伙伴MB100～MB159變量的數(shù)據(jù)

RET_VEL：=MW90 //通訊出現(xiàn)故障時，將錯誤代碼值放入MW90

BUSY：=M50.2 //讀取數(shù)據(jù)結束M50.2為“0”，沒結束為“1”

RD：=P#M100.0 BYTE 60 //讀取到的通訊伙伴的數(shù)據(jù)放入本地MB100～MB159變量中

CALL SFC 68

REQ：=M50.0 // M50.0始終為“1”

CONT：=M50.1 //M50.1始終為“1”

DEST_ID：=W#16#3 //通訊伙伴的MPI地址為“3”

VAR_ADDR：=P#M 200.0 BYTE 60 //寫入通訊伙伴MB200～MB259變量的數(shù)據(jù)

SD：=P#M 200.0 BYTE 60 //讀取本地MB200～MB259變量的數(shù)據(jù)

RET_VAL：=MW92 //通訊出現(xiàn)故障時，將錯誤代碼值放入MW92

BUSY：=M50.3 //發(fā)送數(shù)據(jù)結束M50.3為“0”，沒結束為“1”

如果通訊雙方是S7-400PLC和S7-300PLC，S7-300只能作為服務器，S7-400作為客戶機，通訊程序只能在S7-400中編寫，S7-300中不需編寫通訊程序。

2 Profibus通訊

Profibus通訊和MPI通訊具有相同的物理連接特性，區(qū)別在于接口的類型，Profibus通訊連接的是集成在CPU上的Profibus接口。Profibus通訊又可分為：PA（Process Automation）、FMS（Fieldbus Message Specification）和DP（Decentralized Periphery），即過程自動化協(xié)議、現(xiàn)場總線標準協(xié)議和分布式控制系統(tǒng)協(xié)議。其中，DP以傳輸速度快、通訊數(shù)據(jù)量大、可擴展性能強等優(yōu)點被廣泛應用于工業(yè)系統(tǒng)中。

典型的Profibus-DP網(wǎng)絡配置是一個主站、多個從站結構，主站與從站之間的通訊基于主-從原理，即主站向從站發(fā)出請求，按照站號順序輪詢從站。根據(jù)通訊電纜的總長度不同，通訊波特率也應設成不同，一般長度小于200米時波特率可設為：1.5 Mbps。本文簡單介紹同一項目下的兩套PLC的通訊，其中，S7-400PLC作為主站、S7-300PLC作為從站的Profibus-DP通訊方式。網(wǎng)絡連接如圖3

圖3

此種通訊方式只需通訊雙方組態(tài)，不需要編程。先組態(tài)從站S7 300，打開從站的硬件組態(tài)，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規(guī)”選項卡中設置地址為“8”，“工作模式”選項卡選擇“DP從站”，“組態(tài)”選項卡點擊“新建”按鈕，在彈出的窗口中設定從站的地址類型為“輸入”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。即主站發(fā)送的32個字節(jié)數(shù)據(jù)放入IB20～IB51中，確定后再次點擊“組態(tài)”選項卡的“新建”按鈕，在彈出的窗口中設定從站的地址類型為“輸出”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。即本站的QB20～QB51中的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，組態(tài)后的結果如圖4。確定后保存編譯下載。

下面組態(tài)主站，打開主站的硬件組態(tài)，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規(guī)”選項卡中設置地址為“7”，“工作模式”選項卡選擇“DP主站”，確定后找到硬件組態(tài)窗口右側的硬件目錄下：＼PROFIBUS DP＼Configured Stations＼CPU 31x圖標，將其拖入DP主站系統(tǒng)，此時會彈出“DP 從站屬性”窗口，點擊“連接”選項卡中的“連接”按鈕，確定后從站圖標就會出現(xiàn)在DP 主站系統(tǒng)的下方如圖5。雙擊從站圖標，在彈出的“DP 從站屬性”窗口中編輯組態(tài)行1，設定主站的地址類型為“輸出”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。

與從站的輸入匹配。確定后再編輯組態(tài)行2，，設定主站的地址類型為“輸入”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”，與從站的輸出匹配。組態(tài)后的結果如圖6，確定后保存編譯下載。

這樣通訊就建立起來了，數(shù)據(jù)交換對照表如表1，在編程的時候可以直接使用這些變量，這種通訊方式的缺點是占用通訊雙方的輸入、輸出地址資源。

表1

3 結束語

PLC之間的通訊方式還有很多，比如工業(yè)以太網(wǎng)通訊等，但這兩種通訊方式不需要增加通訊雙方的硬件成本，利用自身CPU集成的通訊口進行通訊，實施起來簡便快捷、經(jīng)濟高效。具體采用哪種通訊方式，在實際應用中，需要根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)配置的情況和成本預算來決定通訊方案。

參考文獻

[1]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300 PLC[M].北京：北京航空航天大學出版社.

[2]崔堅.西門子S7可編程序控制器- STEP7編程指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.endprint

摘 要：目前，工廠工業(yè)自動化的程度越來越高，在大型控制系統(tǒng)中，由于控制任務復雜，點數(shù)過多，各PLC站之間的模擬量、數(shù)字量信號需要交叉聯(lián)鎖，為節(jié)省各PLC站單機控制的任務量及系統(tǒng)成本，各PLC之間要實現(xiàn)必要的通訊，本文介紹西門子S7-400（300）PLC之間的通訊。

關鍵詞：MPI；通訊；Profibus；程序

1 MPI通訊

MPI（Multipoint Interface）是一種適用于小范圍、少數(shù)PLC站點之間的近距離通訊網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡結構中屬于單元級和現(xiàn)場級。通訊速率一般為：19.2k～12Mbps，默認值為：187.5kbps；通訊數(shù)據(jù)包不超過122字節(jié)。接口是S7-400 CPU上自帶的MPI口（如圖1），實際應用中只接“3”和“8”兩個引腳。

圖1

連接電纜為西門子Profibus標準電纜，電纜總長度不能超過50米，如果長度不夠可以增加RS485中繼器來擴展距離。連接插頭為西門子Profibus 標準插頭，如果使用其他電纜和插頭，將帶來數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的風險，網(wǎng)絡圖如圖2。

圖2

在此網(wǎng)絡物理連接的基礎上，MPI通訊又可分為全局數(shù)據(jù)包（GD）通訊、不需要組態(tài)的雙邊連接通訊、不需要組態(tài)的單邊連接通訊和需要組態(tài)的連接通訊。這里只介紹不需要組態(tài)的單邊連接通訊，單邊通訊類似于客戶機和服務器之間的通訊模式，即只在客戶機一端編寫程序來讀取和寫入服務器的數(shù)據(jù)，這時需要調用客戶機PLC的系統(tǒng)功能塊“SFC67”和“SFC68”完成讀/寫功能，通訊程序如下：

CALL SFC 67

REQ：=M50.0 // M50.0始終為“1”

CONT：=M50.1 //M50.1始終為“1”

DEST_ID：=W#16#3 //通訊伙伴的MPI地址為“3”

VAR_ADDR：=P#M 100.0 BYTE 60 //讀取通訊伙伴MB100～MB159變量的數(shù)據(jù)

RET_VEL：=MW90 //通訊出現(xiàn)故障時，將錯誤代碼值放入MW90

BUSY：=M50.2 //讀取數(shù)據(jù)結束M50.2為“0”，沒結束為“1”

RD：=P#M100.0 BYTE 60 //讀取到的通訊伙伴的數(shù)據(jù)放入本地MB100～MB159變量中

CALL SFC 68

REQ：=M50.0 // M50.0始終為“1”

CONT：=M50.1 //M50.1始終為“1”

DEST_ID：=W#16#3 //通訊伙伴的MPI地址為“3”

VAR_ADDR：=P#M 200.0 BYTE 60 //寫入通訊伙伴MB200～MB259變量的數(shù)據(jù)

SD：=P#M 200.0 BYTE 60 //讀取本地MB200～MB259變量的數(shù)據(jù)

RET_VAL：=MW92 //通訊出現(xiàn)故障時，將錯誤代碼值放入MW92

BUSY：=M50.3 //發(fā)送數(shù)據(jù)結束M50.3為“0”，沒結束為“1”

如果通訊雙方是S7-400PLC和S7-300PLC，S7-300只能作為服務器，S7-400作為客戶機，通訊程序只能在S7-400中編寫，S7-300中不需編寫通訊程序。

2 Profibus通訊

Profibus通訊和MPI通訊具有相同的物理連接特性，區(qū)別在于接口的類型，Profibus通訊連接的是集成在CPU上的Profibus接口。Profibus通訊又可分為：PA（Process Automation）、FMS（Fieldbus Message Specification）和DP（Decentralized Periphery），即過程自動化協(xié)議、現(xiàn)場總線標準協(xié)議和分布式控制系統(tǒng)協(xié)議。其中，DP以傳輸速度快、通訊數(shù)據(jù)量大、可擴展性能強等優(yōu)點被廣泛應用于工業(yè)系統(tǒng)中。

典型的Profibus-DP網(wǎng)絡配置是一個主站、多個從站結構，主站與從站之間的通訊基于主-從原理，即主站向從站發(fā)出請求，按照站號順序輪詢從站。根據(jù)通訊電纜的總長度不同，通訊波特率也應設成不同，一般長度小于200米時波特率可設為：1.5 Mbps。本文簡單介紹同一項目下的兩套PLC的通訊，其中，S7-400PLC作為主站、S7-300PLC作為從站的Profibus-DP通訊方式。網(wǎng)絡連接如圖3

圖3

此種通訊方式只需通訊雙方組態(tài)，不需要編程。先組態(tài)從站S7 300，打開從站的硬件組態(tài)，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規(guī)”選項卡中設置地址為“8”，“工作模式”選項卡選擇“DP從站”，“組態(tài)”選項卡點擊“新建”按鈕，在彈出的窗口中設定從站的地址類型為“輸入”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。即主站發(fā)送的32個字節(jié)數(shù)據(jù)放入IB20～IB51中，確定后再次點擊“組態(tài)”選項卡的“新建”按鈕，在彈出的窗口中設定從站的地址類型為“輸出”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。即本站的QB20～QB51中的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，組態(tài)后的結果如圖4。確定后保存編譯下載。

下面組態(tài)主站，打開主站的硬件組態(tài)，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規(guī)”選項卡中設置地址為“7”，“工作模式”選項卡選擇“DP主站”，確定后找到硬件組態(tài)窗口右側的硬件目錄下：＼PROFIBUS DP＼Configured Stations＼CPU 31x圖標，將其拖入DP主站系統(tǒng)，此時會彈出“DP 從站屬性”窗口，點擊“連接”選項卡中的“連接”按鈕，確定后從站圖標就會出現(xiàn)在DP 主站系統(tǒng)的下方如圖5。雙擊從站圖標，在彈出的“DP 從站屬性”窗口中編輯組態(tài)行1，設定主站的地址類型為“輸出”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”。

與從站的輸入匹配。確定后再編輯組態(tài)行2，，設定主站的地址類型為“輸入”；地址為“20”；長度為“32”；單位為“字節(jié)”，與從站的輸出匹配。組態(tài)后的結果如圖6，確定后保存編譯下載。

這樣通訊就建立起來了，數(shù)據(jù)交換對照表如表1，在編程的時候可以直接使用這些變量，這種通訊方式的缺點是占用通訊雙方的輸入、輸出地址資源。

表1

3 結束語

PLC之間的通訊方式還有很多，比如工業(yè)以太網(wǎng)通訊等，但這兩種通訊方式不需要增加通訊雙方的硬件成本，利用自身CPU集成的通訊口進行通訊，實施起來簡便快捷、經(jīng)濟高效。具體采用哪種通訊方式，在實際應用中，需要根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)配置的情況和成本預算來決定通訊方案。

參考文獻

[1]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300 PLC[M].北京：北京航空航天大學出版社.

[2]崔堅.西門子S7可編程序控制器- STEP7編程指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.endprint