基于MPI通信的YL335B自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備改造

宋瑞娟

【摘要】 本文以YL335B自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備為載體，通過西門子S7-300 PLC對(duì)實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行改造。通過改造方案的實(shí)施，整合實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備資源，提高實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備利用率，提高學(xué)生對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備整體理解和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 MPI 西門子PLC 設(shè)備利用率

一、引言

廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱我院）電氣自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)基地模塊化柔性制造系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室有6套YL335B 自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備，該設(shè)備綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，包含氣動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、傳感器技術(shù)、變頻器控制技術(shù)、伺服位置控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)和組網(wǎng)技術(shù)等。設(shè)備在鋁合金導(dǎo)軌臺(tái)上安裝供料、加工、裝配、分揀、輸送等5個(gè)工作單元，每個(gè)工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間采用PPI協(xié)議進(jìn)行通信。PPI協(xié)議是西門子S7-200 PLC最基本的通信方式，通過自身的端口（PORT0或PORT1）就可以實(shí)現(xiàn)通信。

伴隨著自動(dòng)化生產(chǎn)線在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化水平越來(lái)越高，中大型PLC在工業(yè)控制過程中應(yīng)用越來(lái)越多，YL335B使用的是西門子S7-200小型PLC作為主要控制器，結(jié)合我院電氣自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)基地工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室的西門子S7-300中型PLC，對(duì)YL335B設(shè)備進(jìn)行改造，不僅整合實(shí)訓(xùn)基地的資源，提高設(shè)備利用率，同時(shí)也提高學(xué)生對(duì)中型PLC綜合應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和理解。

MPI（Multi Point Interface）是多點(diǎn)接口的簡(jiǎn)稱，是當(dāng)通信速率要求不高，通信數(shù)據(jù)量不大時(shí)可以采用的一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的通信方式。通過它可以組成小型PLC通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)PLC之間的少量數(shù)據(jù)交換，它不需要額外的硬件和軟件就可以網(wǎng)絡(luò)化。每個(gè)西門子S7-300 CPU都集成了MPI通信協(xié)議，MPI的物理層是RS-485。通過MPI，PLC可以同時(shí)與多個(gè)設(shè)備建立通信連接，這些設(shè)備包括編程器（PG）或運(yùn)行STEP7的計(jì)算機(jī)（PC）、人機(jī)界面（HMI）及其它西門子S7、M7和C7系列設(shè)備。本文以西門子S7-300 PLC采用MPI通信協(xié)議結(jié)合YL335B實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行控制方式的改造。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

西門子S7-300 PLC和S7-200 PLC之間的通信有三種方式，即MPI通信、PROFIBUS通信和工業(yè)以太網(wǎng)通信，由于后兩種的通信方式需要相應(yīng)的通信模塊才能實(shí)現(xiàn)，而且YL335B自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備規(guī)模不大，PLC之間的距離最遠(yuǎn)只有3米的范圍，通信交換數(shù)據(jù)不多，所以采用MPI協(xié)議，為提高通信速率在此選擇西門子PROFIBUS轉(zhuǎn)接器和線纜把S7-300 PLC與S7-200 PLC進(jìn)行連接。由于S7-200 PLC是小型機(jī)，在這種通信方式下S7-300 PLC做主站，S7-200 PLC只能做從站。主站可以主動(dòng)發(fā)起數(shù)據(jù)通信，發(fā)送或接收從站數(shù)據(jù)；從站不能主動(dòng)發(fā)起通信，只能響應(yīng)主站的訪問，提供或接收數(shù)據(jù)；從站之間不能訪問其他從站。

結(jié)合我院自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)備，采用1臺(tái)西門子S7-300 PLC取代原來(lái)輸送單元的S7-200 PLC，其它工作單元的PLC保持不變。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

三、MPI網(wǎng)絡(luò)組建

3.1 PLC硬件選擇

系統(tǒng)保持原來(lái)供料、加工、裝配、分揀等4個(gè)工作單元的PLC，分別是繼電器輸出型的CPU224、CPU224、CPU226、CPU224XP。

YL335B自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備輸送單元原來(lái)的S7-200 PLC是晶體管輸出型CPU226，該工作單元用到I/O點(diǎn)數(shù)是22點(diǎn)，輸入輸出分別11點(diǎn)，其中一個(gè)輸出點(diǎn)輸出高速脈沖給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制輸送單元拖帶的工作，所以在此選用我院電氣自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)基地工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室已有的CPU313C-2DP型號(hào)的S7-300 PLC取代之，訂貨號(hào)是6ES7 313-6CF03-0AB0，該CPU是緊湊型的，集成有32點(diǎn)I/O，其中16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，而且該CPU集成有3個(gè)高速脈沖輸出通道，可以輸出高速脈沖，完全滿足原來(lái)輸送單元的控制要求，在此基礎(chǔ)上再選擇一個(gè)5A的電源模塊供電給CPU313C-2DP模塊。

3.2 MPI通信設(shè)置

首先用SEP7 V4.0編程軟件對(duì)供料、加工、裝配、分揀等4個(gè)工作單元的 S7-200 PLC所用通信端口設(shè)置波特率為19.2kbps，設(shè)置所用通信端口MPI地址分別為3、4、5、6，設(shè)置完畢后把系統(tǒng)塊下載到對(duì)應(yīng)的PLC。其次用SEP7 V5.4_ CN編程軟件對(duì)輸送單元S7-300 PLC進(jìn)行硬件組態(tài)，設(shè)置MPI地址為2，通信波特率同樣為19.2kbps。

根據(jù)系統(tǒng)工作要求，信息交換統(tǒng)一籌劃，考慮到Y(jié)L335B自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備各工作單元PLC所交換的信息量不是很大，主站向各個(gè)從站發(fā)送的數(shù)據(jù)主要是主令信號(hào)，從從站接收的也主要是各從站的狀態(tài)信息，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)均為2個(gè)字節(jié)，規(guī)劃的數(shù)據(jù)如表1所示。

3.3 MPI通信程序設(shè)計(jì)

S7-200 PLC與S7-300 PLC之間采用MPI通信方式時(shí)，S7-200 PLC中不需要編寫任何與通信相關(guān)的程序，只需要將要交換的數(shù)據(jù)整理到規(guī)劃好的M存儲(chǔ)區(qū)即可，而S7-300 PLC需要在OB1中調(diào)用系統(tǒng)功能X_GET（SFC67），在OB35中調(diào)用X_PUT（SFC68），實(shí)現(xiàn)S7-200 PLC與S7-300 PLC之間的MPI通信。調(diào)用SFC67和SFC68時(shí)VAR_ADDR參數(shù)填寫S7-200PLC的數(shù)據(jù)地址區(qū)域，由于此例S7-200 PLC的數(shù)據(jù)區(qū)域?yàn)镸，這里需要填寫P#MXX.X BYTE n對(duì)應(yīng)的就是S7-200 PLC存儲(chǔ)區(qū)當(dāng)中的MBXX到MB（XX+n）的數(shù)據(jù)區(qū)。

下面以輸送單元和供料單元之間的數(shù)據(jù)通信為例來(lái)說(shuō)明通信程序的設(shè)計(jì)，輸送單元與其它從站的數(shù)據(jù)通信可以此為參考進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。在CPU313C-2DP中插入OB35，在OB35編程界面選擇SFC68，程序如圖2所示。在CPU313C-2DP中OB1編程界面選擇SFC67，程序如圖3所示，其他實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備控制要求的程序根據(jù)功能另外進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不再贅述。REQ和CONT參數(shù)也可以用M存儲(chǔ)器的邏輯結(jié)果，只要狀態(tài)滿足是1時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的連續(xù)傳遞。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過整合我院電氣自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)備，改造后的YL335B自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備，經(jīng)過實(shí)踐，各工作單元能夠按照設(shè)計(jì)的MPI通信方式實(shí)現(xiàn)工作，不僅提高我院實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)備利用率，而且擴(kuò)展了教學(xué)需求，也促進(jìn)學(xué)生深入學(xué)習(xí)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王記昌，任燕.自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置升級(jí)改造[J].電子制作，2015（3）：227.

[2] 秦益霖.西門子S7-300 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007：217-219.