项目2工业网络2

1职业教育机电一体化专业教学资源库维修电工技师、高级技师培训学习单元2：工业网络控制四川工程职业技术学院第一部分MPI通信技术工业网络控制1MPI通信技术

通信是PLC应用过程中非常重要的部分，本节重点介绍了MPI通信的基本概念，组建MPI网络的基本方法，分别介绍了无组态的单边通信和双边通信的方法，通过一个项目详细介绍了全局数据通信的实现过程。1.1MPI通信技术简介

MPI(MultiPointInterface)是多点接口的简称，是当通信速率要求不高，通信数据量不大时可以采用的一种简单经济的通信方式。通过它可组成小型PLC通信网络，实现PLC之间的少量数据交换，它不需要额外的硬件和软件就可网络化。每个S7-300CPU都集成了MPI通信协议,MPI的物理层是RS-485。通过MPI，PLC可以同时与多个设备建立通信连接，这些设备包括编程器PG或运行STEP7的计算机PC、人机界面（HMI）及其它SIMATICS7，M7和C7。连接的通信对象的个数与CPU的型号有关。

仅用MPI接口构成的网络称为MPI分支网络或（MPI网络）。两个或多个MPI分支网络由路由器或网间连接器连接起来，就能构成较复杂的网络结构，实现更大范围的设备互连，如图1.1所示。1.2MPI网络的组建通过MPI的PLC连接S7-300或

S7-400

通过MPI连接PG通过MPI连接OPCPU1CPU2S7-300或

S7-400012n缺省的

MPI地址图1.1MPI网络结构示意图1.2MPI网络的组建1.2.1MPI网络连接规则

1）MPI网络可连接的节点。凡能接入MPI网络的设备均称为MPI网络的节点。可接入的设备有：编程装置（PG/个人计算机PC），操作员界面（OP），S7/M7PLC。

2）为了保证网络通信质量，组建网络时在一根电缆的末端必须接入浪涌匹配电阻，也就是—个网络的第一个和最后一个节点处应接通终端电阻（一般西门子专用连接器都自带终端匹配电阻）。

3)两个终端电阻之间的总线电缆称为段(Segments)。每个段最多可有32个节点（默认值16），每段最长为50m（从第一个节点到最后一个节点的最长距离）。

4）如果覆盖节点距离大于50m，可采用RS485中继器来扩展节点间的连接距离。如果在两个RS485中继器之间没有其他节点，那就能在两个中继器之间设一条长达1000m的电缆，这是两个中继器之间的最长电缆长度。连接电缆为PROFIBUS电缆（屏蔽双绞线），网络插头（PROFIBUS接头）带有终端电阻，如图1.2所示，如果用其它电缆和接头不能保证标称的通信距离和通信速率。1.2.1MPI网络连接规则图1.2PROFIBUS转接器1.2.1MPI网络连接规则

5）如果总线电缆不直接连接到总线连接器（网络插头）而必须采用分支线电缆时，分支线的长度是与分支线的数量有关的，一根分支线时最大长度可以是10m，分支线最多为6根，其长度限定在5m。

6）只有在启动或维护时需要用的那些编程装置才用分支线把它们接到MPI网络上。

7）在将一个新的节点接入MPI网络之前，必须关掉电源。

MPI网络符合RS-485标准，最大的波特率为12Mbit/s,默认的传输速率为187．5kbps(连接S7-200时为19.2kbps）。在MPI网上的每一个节点都有一个网络地址，称为MPI地址。MPI地址的编址规则：1）必须为MPI网络上每一节点分配一个MPI地址和最高MPI地址．同一MPI分支网络上各节点地址号必须是不同的，但各节最高地址号均是相同的。2）节点MPI地址号不能大于给出的最高MPI地址号；最高地址号可以是126。为提高MPI网络节点通信速度．最高MPI地址应设置得较小。1.2.2MPI网络参数及编址3)如果机架上安装有功能模块(FM）和通信模板，则它们的MPI地址是由CPU的MPI地址顺序加1构成,如图1.3所示。图1.3为可编程模板自动分配MPI地址1.2.2MPI网络参数及编址表1．1给出了出厂时一些装置的MPI地址缺省值表1.1缺省的MPI地址1.2.2MPI网络参数及编址

按上述规则组建的—个MPI网络及地址分配示于图1．4中。可用STEP7软件包中Configuration的功能为每个网络节点分配一个MPI地址和最高地址，地址—般标在该节点外壳上，用户看起来很方便。分配地址时可对PG，OP,CP，FM等进行地址排序。网络中可以为一台维护用的PG预留MPI地址0，为一台维护用的OP预留MPI地址1，PG和OP地址应该是不同的；图1．4中分支虚线表示只在起动或维护时才接到MPI网的PG或OP，需要它们时可以很方便地接入网内。1.2.2MPI网络参数及编址图1.4 MPI网络连接示例1.2.2MPI网络参数及编址

连接MPI网络常用到两种部件：网络插头和网络中继器；这两种部件也可用在PROFIBUS现场总线中。

1）网络插头（LAN插头）网络插头是节点的MPI口与网络电缆之间的连接器。网络插头有两种类型，一种带PG插座，一种不带PG插座。1.2.3MPI网络连接部件

编程装置PG对MPI网络节点有两种工作方式：一种是PG固定地连接在MPI网上，则使用网络插头将其直接归并到MPI网络里；另一种是在对网络进行启动和维护时接入PG，使用时才用一根分支线接到一个节点上。PG固定连接时，可以用带有出入双电缆的双口网络插头（不带ＰＧ接口），上位计算机主板上则应插上MPI／ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信卡（如ＣＰ５５１２／ＣＰ５６１１／ＣＰ５６１３）。如果PG是使用时才连接，可以用带PG插座的网络接头，上位计算机则需使用ＰＣ／MPI适配器。1.2.3MPI网络连接部件总线连接器连接PG/HMI接CPU的MPI接口接CPU的MPI接口终端电阻开关

接Profibus总线

具有PG接口的标准连接器

无PG接口的连接器

1.2.3MPI网络连接部件

对于临时接入的PG节点其MPI地址可设为0；或设为最高MPI地址如126，然后用S7组态软件确定此MPI网所预设的最高地址，如果预设的小，则把网络里的最高MPI地址改为与这台PG—样的最高MPI地址。

为了保证网络通信质量，总线连接器或中继器上都设计了终端匹配电阻。组建通信网络时，在网络拓扑分支的末端节点需要接入浪涌匹配电阻。1.2.3MPI网络连接部件在段的起点和终点终端电阻接通(ON)1.2.3MPI网络连接部件

2）网络中继器（RS485）网络中继器可以放大信号并带有光电隔离，所以可用于扩展节点间的连接距离(最多增大20倍)；也可用作抗干扰隔离，如用于连接接地的节点和接地的MPI编程装置的隔离器。对于MPI网络系统，在接地的设备和不接地的设备之间连接时，应该注意RS485中继器的连接与使用。1.2.3MPI网络连接部件采用中继器延长网络连接距离

1.2.3MPI网络连接部件

设置MPI参数可分为两部分：PLC侧和PC侧MPI的参数设置。1.3设置MPI参数

PLC侧参数设置：在通过HWConfig进行硬件组态时双击“CPU313C”后出现如图1.5所示1.3.1PLC侧的MPI参数设置图1.5“HWConfig”对话框中配置硬件1.3.1PLC侧的MPI参数设置再点击上图中的“Properties”按钮来设置CPU的MPI属性，包括地址及通信速率，具体操作如图1.6所示。图1.6设置CPU的MPI属性1.3.1PLC侧的MPI参数设置

注意：在通常应用中不要改变MPI通信速率。请注意在整个MPI网络中通信速率必须保持一致，且MPI站地址不能冲突。1.3.1PLC侧的MPI参数设置

PC侧参数设置在PC侧同样也要设置MPI参数，在STEP7软件SIMATICManager界面下点击菜单“Options”选项的“SetPG/PCInterface”(图1.7所示)(或“控制面板”中选中“SetPG/PCInterface”)，例如用CP5611作为通信卡，如图1.8所示，选择“CP5611（MPI）”后点击OK即可。设置完成后，将STEP7中的组态信息下载到CPU中。1.3.2PC侧的MPI参数设置图1.7点击“Options”选项的“SetPG/PCInterface”1.3.2PC侧的MPI参数设置图1.8选择“CP5611（MPI）”界面1.3.2PC侧的MPI参数设置

1.PCAdapter(PC适配器)一端连接PC的RS232口或通用串行总线（USB）口，另一端连接CPU的MPI，它没有网络诊断功能，通信速率最高为1.5Mbit/s,价格较低。

2.CP5511PCMCIATYPEⅡ卡，用于笔记本电脑编程和通信，它具有网络诊断功能，通信速率最高为12Mbit/s,价格相对较高。

3.CP5512PCMCIATYPEⅡCardBus（32位）卡，用于笔记本电脑编程和通信，具有网络诊断功能，通信速率最高为12Mbit/s,价格相对较高。1.3.3PC侧的MPI通信卡的类型

4.CP5611PCI卡，用于台式电脑编程和通信，此卡具有网络诊断功能，通信速率最高为12Mbit/s,价格适中。

5.CP5613PCI卡（替代原CP5412卡），用于台式电脑编程和通信，它具有网络诊断功能，通信速率最高为12Mbit/s,并带有处理器，可保持大数据量通信的稳定性，一般用于PROFIBUS网络，同时也具有MPI功能，价格相对最高。

了解上述功能后，可以很容易地选择适合自己应用的通信卡，在CP通信卡的代码中，5代表PCMCIA接口，6代表PCI总线，3代表有处理器。1.3.3PC侧的MPI通信卡的类型1.4掌握S7-300PLC的MPI通信方法本节主要通过两个实例，简要、直观的介绍用S7-300PLC的全局数据块进行MPI通信和无组态的MPI通信的方法，使同学们可以快速、准确的掌握S7-300PLC的MPI的使用方法。1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法

1、全局数据块通信方式的概述

在MPI网络中的各个中央处理单元(CPU)之间能相互交换少量数据，只需关心数据的发送区和接收区,这一过程称做全局数据块通信。全局数据块的通信方式是在配置PLC硬件的过程中,组态所要通信的PLC站之间的发送区和接收区,不需要任何程序处理,这种通信方式只适合S7-300/400PLC之间相互通信。下面以例子说明全局数据块通信的具体方法和步骤。

2、网络配置图图1.9网络配置图1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法

3、硬件和软件需求

硬件：CPU313CCPU313CMPI电缆软件：STEP7V5.2SP21.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法4、网络组态及参数设置步骤

(1)建立MPI网络

在STEP7中建立一个新项目，如MPIEXE1_GD,在此项目下插入两个PLC站，分别为STATION1(CPU313C)和STATION2(CPU313C)，并分别插入CPU完成硬件组态，建立MPI网络并配置MPI的站地址和通信速率，本例中MPI的站地址分别设置为2号站和4号站，通信速率为187.5kbit/s。1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法图1.10右击“MPI（1）”选择“DefineGlobalData”

1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法

(2)组态数据的发送区和接收区

如图1.10所示，右击“MPI（1）”或选择“Options”项下的“DefineGlobalData”进入组态画面，如图1.11所示。1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法图1.11选择“DefineGlobalData”进入组态画面1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法

(3)插入所有需要通信的CPU

双击“GDID”右边的CPU栏选择需要通信的CPU。CPU栏总共有15列，这就意味着最多有15个CPU能够参与通信。在每个CPU栏底下填上数据的发送区和接收区，例如第一列的CPU313C（1）的发送区填为“DB1.DBB0:12”(DB1.DBB0:12表示从DB1.DBB0开始的22个字节),然后在菜单“Edit”下选择“Sender”设置为发送区，该方格变为深色，同时在单元中的左端出现符号“＞”，表示在该行中CPU313C（1）为发送站，在该单元中输入要发送的全局数据的地址。只能输入绝对地址，不能输入符号地址。包含定时器和计数器地址的单元只能作为发送方。在每一行中应定义一个且只能有一个CPU作为数据的发送方，而接收方可以有多个。同一行中各个单元的字节数应相同。1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法

点击第二列的CPU313C（2）下面的单元，输入MB20:12(表示从MB20开始的12B)，该格的背景为白色，表示在该行中CPU313C（2）是接收站。编译保存后，把组态数据分别下载到相应CPU中，这样就可以进行数据通信了，如图1.12所示。地址区可以为DB、M、I、Q区，S7-300地址区长度最大为22字节，发送区和接收区的长度必须一致。如果数据包由若干个连续的数据区组成，一个连续的数据区占用的空间为数据区内的字节数加上两个头部说明字节。一个单独的双字占6B，一个单独的字占4B，一个单独的字节占3B，一个单独的位也占3B。例如DB2.DBB0:10和QW0：5一共占用22B（第一个连续数据区的两个头部说明字节不包括在22B之内）1.4.1掌握全局数据块进行MPI通信的方法图1.12各个CPU栏底下设置数据的发送区和接收区1.4.2掌握无组态的MPI通信方法无组态的MPI通信需要调用系统功能块SFC65～SFC69来实现，这种通信方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通信,是一种应用广泛、经济的通信方式。通过调用SFC来实现的MPI通信又可分为两种方式：双边编程通信方式和单边编程通信方式。调用系统功能通信方式不能和全局数据通信方式混合使用。1.4.2.1双边编程通信方式(1)概述在通信的双方都需要调用通信块,一方调用发送块发送数据,另一方就要调用接收块来接收数据。这种通信方式适用S7-300/400之间的通信，发送块是SFC65“X_SEND”，接收块是SFC66“X_RCV”。下面举例说明怎样调用系统功能来实现通信。1.4.2.1双边编程通信方式图1.18网络配置图

(2)网络配置图1.181.4.2.1双边编程通信方式

(3)硬件和软件需求

硬件：

CPU313C、

CPU313C、

MPI电缆软件：STEP7V5.2SP21.4.2.1双边编程通信方式

(4)网络组态及参数设置步骤

(Ⅰ)新建项目：在SIMATICManager界面下，建立一个项目，加入两个300Station。然后在HWConfig中分别对这两个300Station进行硬件组态，设置MPI地址，在这里SIMATIC300（1）的CPU的MPI地址为2，SIMATIC300（2）的CPU的MPI地址为4。最后把组态信息下载到两台PLC中。(Ⅱ)编程：首先在SIMATIC300（1）的CPU下插入OB35，把发送方的程序写入OB35中（见图1.19）。图1.19插入OB35对话框1.4.2.1双边编程通信方式1.4.2.1双边编程通信方式图1.20双击OB35进入发送站的程序编辑界面

双击OB35进入程序编辑界面，点击“Libraries”→“StandardLibrary”→“SystemFunctionBlocks”,选择SFC65“X_SEND”后见图1.20。图1.21中当REQ的值等于“TURE”后就把M20.0开始的5个字节发送出去。

发送站的程序编好后，接下来在SIMATIC300（2）的CPU的OB1里编写接收方程序。同样双击OB1进入程序编辑界面，点击“Libraries”→“StandardLibrary”→“SystemFunctionBlocks”,选择SFC66“X_RCV”（见图1.21）。通过下面这个程序SIMATIC300（2）的CPU就可以接收SIMATIC300（1）的CPU发送过来的数据，并存放在MB50～MB54中。

1.4.2.1双边编程通信方式

图1.21双击OB1进入接收站的程序编辑界面注意：在程序编写时SFC65“X_SENG”和SFC66“X_RCV”必须成对使用。

1.4.2.1双边编程通信方式程序中参数说明见表1.3和表1.4。表1.3SFC65“X_SEND”参数说明1.4.2.1双边编程通信方式表1.4SFC66“X_RCV”参数说明1.4.2.1双边编程通信方式与双边编程通信方式不同，单边编程通信只在一方PLC内编写通信程序，即客户机与服务器的访问模式。编写程序一方的PLC作为客户机，无需编写程序一方的PLC作为服务器，客户机调用SFC通信块访问服务器。这种通信方式适合S7-300/400/200之间的通信，S7-300/400的CPU可以同时作为客户机和服务器，S7-200只能作为服务器。SFC67“X­_GET”用来将服务器指定数据区中的数据读回并存放到本地的数据区中，SFC68“X_PUT”用来将本地数据区中的数据写到服务器中指定的数据区。下面举例说明怎样调用系统功能来实现两个300Station的通信。

1.4.2.2单边编程通信方式(1)网络配置图图1.22网络配置图1.4.2.2单边编程通信方式(2)硬件和软件需求硬件：CPU313C、

CPU224、?MPI电缆软件：STEP7V5.2SP21.4.2.2单边编程通信方式

(3)新建项目：

同样在SIMATICManager界面下，建立一个项目，加入两个300Station。硬件组态与做双边编程通信方式相同。把组态信息下载到CPU中。在SIMATIC300（1）的CPU下插入OB35，双击OB35进入程序编辑界面，点击“Libraries”→“StandardLibrary”→“SystemFunctionBlocks”,选择SFC68“X_PUT”（见图1.23）。1.4.2.2单边编程通信方式图1.23选择SFC68“X_PUT”1.4.2.2单边编程通信方式双击SIMATIC300（1）的CPU下的OB1，进入程序编辑界面，点击“Libraries”→“StandardLibrary”→“SystemFunctionBlocks”,选择SFC67“X_GET”（见图1.24）。

图1.24选择SFC67“X_GET”1.4.2.2单边编程通信方式

注意：无论运用双边编程通信方式还是单边编程通信方式，最好在SIMATICManager界面下插入OB82、OB86、OB122，并下载到CPU中，可以防止通信时系统出错。1.4.2.2单边编程通信方式

(4)项目说明：

Ⅰ、利用无组态的MPI通信方式不能和全局数据通信方式混合使用。

Ⅱ、对于单边编程通信方式，只有主动站才能调用系统功能块SFC67、SFC68。

Ⅲ、在双边编程通信方式和单边编程通信方式中，每次块（SFC65、SFC66、SFC67、SFC68）调用最多76个字节的用户数据。对于S7-300CPU，数据传送的数据一致性是8个字节，对于S7-400CPU则是全长。如果连接到S7-200，必须考虑到S7-200只能用作一个被动站。1.4.2.2单边编程通信方式表1.5SFC68“X_PUT”参数说明1.4.2.2单边编程通信方式表1.6SFC67“X_GET”参数说明1.4.2.2单边编程通信方式实例1：S7-300PLC与监控软件WINCC的MPI通信1、PC上MPI通信卡的安装和设置2、在WINCC上添加SIMATICS7通信协议3、选择WINCC通信卡4、WINCC通信连接的建立5、通信诊断实例2：S7-300PLC与S7-200PLC的无组态MPI通信1.5实例练习第二部分PROFIBUS通信技术工业网络控制2.1ProfiBus通信简介2.2S7-300PLC的ProfiBus通信方法2.3多个S7-300之间的ProfiBUS通信实现

2PROFIBUS通信技术作为众多现场总线家族的成员之一，ProfiBus是在欧洲工业界得到最广泛应用的一个现场总线标准，也是目前国际上通用的现场总线标准之一。ProfiBus是属于单元级、现场级的SIMITAC网络，适用于传输中、小量的数据。其开放性可以允许众多的厂商开发各自的符合ProfiBus协议的产品，这些产品可以连接在同一个ProfiBus网络上。ProfiBus是一种电气网络，物理传输介质可以是屏蔽双绞线、光纤、无线传输。

2.1Profibus通信简介ProfiBus主要有三部分组成，包括：

1．由现场总线报文——ProfiBus-FMS2．分布式外围设备——ProfiBus-DP3．过程控制自动化——ProfiBus-PA2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介2.1Profibus通信简介其它技术特点：1．信号线可用设备电源线。2．每条总线区段可连接32个设备，不同区段用中继器连接。3．传输速率可在9.6kB/S～12MB/S间选择。4．传输介质可以用金属双绞线或光纤。5．提供通用的功能模块管理规范。6．在一定范围内可实现相互操作。7．提供系统通信管理软件(包括波形识别、速率识别和协议识别等功能)。8．提供244字节报文格式，提供通信接口的故障安全模式(当IO故障时输出全为零)。2.1Profibus通信简介2.2.1利用I/O口实现小于4个字节直接ProfiBus通信2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现2.2Profibus通信方法

直接利用I/O口实现小于4个字节直接ProfiBus的通信方法包含两个方面的内容：⑴、用装载指令访问实际I/O口——比如主站与ET200M扩展I/O口之间的通信；⑵、用装载指令访问虚拟I/O口——比如主站与智能从站的I/O口之间的通信，下面分别予以介绍。

一、CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信二、通过CPU集成DP口连接智能从站

2.2.1利用I/O口实现小于4个字节直接Profibus通信

ET200系列是远程I／0站，为减少信号电缆的敷设，可以在设备附近根据不同的要求放置不同类型的I／0站，如ET200M、ET200B、ET200X、ET200S等，ET200M适合在远程站点I／0点数量较多的情况下使用，我们将以ET200M为例介绍远程I／O的配置。主站为集成DP接口的CPU，下面进行详细介绍。2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信1、硬件连接图2.1集成DP口CPU与ET200M硬件连接2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信2、资源需求带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。从站为带I/O模块的ET200M。MPI网卡CP5611。ProfiBus总线连接器以及电缆。STEP7V5.2系统设计软件2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信1）、按图2.1连接CPU315C-2DP集成的DP接口与ET200M的PROFIBUS-DP接口。先用MPI电缆将MPI卡CP5611连接到CPU315-2DP的MPI接口，对CPU315-2DP进行初始化，同时对ET200M的“BUSADDRESS”拨盘开关的PROFIBUS地址设定为4，如图2.2所示，即把数字“4”左侧对应的开关拨向右侧即可。如果设定PROFIBUS地址为6，则把“2”、“4”两个数字左侧对应的开关拨向右侧，依此类推。3、网络组态以及参数设置2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信图2.2ET200M的外形图2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信2）在STEP7中新建一个“ET200M作为从站的DP通信”的项目。先插入一个S7-300站，然后双击“Hardware”选项，进人“Hwconfig”窗口。点击“catalog”图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次插人机架、电源、CPU等进行硬件组态，如图2.3所示。2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信图2.3CPU315-2DPRPROFIBUS网络配置2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信3）插入CPU同时，弹出PROFIBUS组态界面。点击New按钮，新建PROFIBUS（1），组态PROFIBUS站地址为2。点击“Properties”按钮组态网络属性，选择“NetworkSettings”，界面如图2.4所示，点击“OK”按钮确认，完成PROFIBUS网络创建，同时界面出现PROFIBUS网络。2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信图2.4PROFIBUS-DP的“NetworkSettings”参数设置2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信4）在PROFIBUS-DP选项中，通过左边的“PROFIBUS-DP”→“ET200M”→“IM153-1”路径，选择接口模块IM153-1，添加到PROFIBUS网络上，如图2.5所示。添加是通过拖拽完成的，如果位置有效，则会在鼠标的箭头上出现“+”标记，此时释放“IM153-1”。在释放鼠标的同时，会弹出图2.6所示对话框，进行IM153的PROFIBUS网络参数配置。2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信5）图2.5加载IM153-1至PROFIBUS（1）网络过程示意，定义ET200M接口模块IMl53-2的PROFIBUS站地址，组态的站地址必须与IMl53-2上拨码开关设定的站地址相同，本例中站地址为4。然后组态ET200M上I／O模块，设定I/O点的地址，ET200M的I／O地址区与中央扩展的I／O地址区一致，不能冲突，本例中ET200M上组态了16点输入和16点输出，开始地址为1，访问这些点时用I区和Q区，例如输入点为I1.0，第一个输出点为Q1.0，实际使用时ET200M所带的I/O模块就好象是集成在CPU315-2DP上的一样，编程非常简单。硬件组态结果见图2.7。2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信图2.5加载IM153-1至PROFIBUS（1）网络过程示意2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信图2.6IM153的PROFIBUS网络参数配置2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信图2.7315-2DP、ET200M的I/O模块配置2.2.1.1CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信

下面将建立一个以315-2DP为主站、313C-2DP为智能从站的通信系统，全面介绍智能从站的组态和使用方法。2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站1硬件连接图2.8PROFIBUS连接智能从站硬件注：把CPU315-2DP集成的DP口和S7CPU313C-2DP的DP口按图2.8连接，然后分别组态主站和从站，原则上先组态从站。2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站2资源需求带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。从站为带I/O模块的ET200M。MPI网卡CP5611。ProfiBus总线连接器以及电缆。STEP7V5.2系统设计软件2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站1）组态“从站”硬件在STEP7中新建一个“主站与智能从站的通信”的项目。先插入一个S7-300站，然后双击“Hardware”选项，进人“Hwconfig”窗口。点击“Catalog”图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次插人机架、电源、CPU等进行硬件组态。插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面，如图2.9所示。点击“New”按钮新建PROFIBUS（1），组态PROFIBUS站地址，本例中为4。点击“Properties”按钮组态网络属性，选择“NetworkSettings”进行网络参数设置，在本例中设置PROFIBUS的传输速率为“1．5Mbit／s”，行规为“DP”。如图2.10所示。3网络组态以及参数设置2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.9313C-2DP的PROFIBUS网络参数配置2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.10PROFIBUS-DP的“NetworkSetting”参数设置设置2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站双击CPU313C-2DP项下的“DP”项，会弹出PROFIBUS-DP的属性菜单，如图2.11所示。图2.11配置313C-2DP为智能从站2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站①在网络属性窗口选择顶部菜单“OperatingMode”，选择“DPslave”操作模式，如果其下的选择框“□”被激活，则编程器可以对从站编程，换句话说，这个接口既可以作为DP从站，同时还可以通过这个接口监控程序。诊断地址为1022，选择默认值。②选择标签“Configuration”，点击“New”按钮新建一行通信的接口区，如图2.12所示。③在图2.12中定义S7-300从站的通信接口区。2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.12313C-2DP的PROFIBUS网络参数配置ROW 行编号；MODE 通信模式，可选“MS”(主从)和“DX”(直接数字 交换)两种模式；PartnerDPAddr DP通信伙伴的DP地址；PartnerAddr DP通信伙伴的输入／输出地址；LocalAddr 本站的输入／输出的地址；Length 连续的输人／输出地址区的长度；Consistency 数据的连续性。

图2.12的Configuration选项中参数意义说明1：2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站表2-1Addresstype选择为“Input”对应I区，“Output”对应Q区Length设置通信区域的大小，最多32字节Unit选择是按字节还是按字来通信Consistency选择“Unit”是按在“Unit”中定义的数据格式发送，即按字节或字发送；若选择“All”表示是打包发送，每包最多32字节2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站

图2.12的Configuration选项中参数意义说明2：

设置完成后点击“Apply”按钮确认，可再加入若干行通信数据，通信区的大小与CPU型号有关，最大为244字节。图2.12中主站的接口区是虚的，不能操作，等到组态主站时，虚的选项框将被激活，可以对主站通信参数进行设置。在本例中分别设置一个Input区和一个Output区，其长度均设置为2字节。设置完成后在“Configuration”标签页图2.13中会看到这两个通信接口区。2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.13313C-2DP智能从站通信接口区参数配置结果组态完从站后，以同样的方式建立S7-300主站并组态，本例中设置站地址为2，并选择与从站相同的PRFIBUS网络，如图2.14所示。打开硬件目录，选择“PROFIBUSDP→ConfigurationStation”文件夹，选择CPU31x，将其拖拽到DP主站系统的PROFIBUS总线上，从而将其连接到DP网络上，如图2.15所示。此时自动弹出“DP—slaveProperties”，在其中的“Connection”标签中选择已经组态过的从站，如果有多个从站时，要一个一个连接，上面已经组态完的S7313C-2DP从站可在列表中看到，点击“Connect”按钮将其连接至网络，如图2.16所示。2）组态“主站”硬件2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站然后点击：“Configuration”标签，设置主站的通信接口区。从站的输出区与主站的输入区相对应，从站的输入区同主站的输出区相对应，如图2.17所示，结果见图2.18。配置完以后，用MPI接口分别下载到各自的CPU中初始化接口数据。在本例中，主站的QB50、QB51的数据将自动对应从站的数据区IB5O、IB51，从站的QB5O、QB51对应主站的IB50、IB51。在多从站系统中，为了防止某一点掉电而影响其它CPU的运行，可以分别调用调用OB82、OB86、OB122（S7-300）和OB82、OB85、OB86、OB122（S7-400）进行处理。2）组态“主站”硬件2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.14315-2DP主站组态2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.15将313C-2DP从站连接到315-2DP主站2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.16313C-2DP从站连接到315-2DP主站的过程2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.17主、从站之间的输入/输出接口区设置2.2.1.2通过CPU集成DP口连接智能从站图2.18主、从站之间的输入/输出接口区配置结果在组态PROFIBUS-DP通信时常常会见到参数“Consistency”(数据的一致性)，如图2.17所示，如果选“Unit”，数据的通信将以在参数“Unit”中定义的格式——字或字节来发送和接收，比如，主站以字节格式发送20字节，从站将一字节一字节地接收和处理这20字节。若数据到达从站接收区不在同一时刻，从站可能不在一个循环周期处理接收区的数据，如果想要保持数据的一致性，在一个周期处理这些数据就要选择参数“All”，有的版本是参数“Totallength”，当通信数据大于4字节时，要调用SFCl5给数据打包，调用SFCl4给数据解包，这样数据以数据包的形式一次性完成发送、接收，保证了数据一致性。下面将以例子形式介绍SFCl4、SFCl5的应用，例子中以S7-300的315-2DP作为主站，313C-2DP作为从站。

2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用1硬件连接注意：把CPU315-2DP集成的DP口和S7CPU313C-2DP的DP口按图2.19连接，然后分别组态主站和从站，原则上先组态从站。2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.19PROFIBUS连接智能从站硬件2资源需求带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。从站为带I/O模块的ET200M。MPI网卡CP5611。ProfiBus总线连接器以及电缆。STEP7V5.2系统设计软件2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用3网络组态以及参数设置在STEP7中新建一个“系统功能SFC14、SFC15应用”的项目。先插入一个S7-300站，然后双击“Hardware”选项，进人“Hwconfig”窗口。点击“Catalog”图标打开硬件目录，按硬件安装次序和订货号依次插人机架、电源、CPU等进行硬件组态，不再多说。插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面，如图2.20所示。点击“New”按钮新建PROFIBUS（1），组态PROFIBUS站地址，本例中为4。点击“Properties”按钮组态网络属性，选择“NetworkSettings”进行网络参数设置，在本例中设置PROFIBUS的传输速率为“1．5Mbit／s”，行规为“DP”。如图2.21所示。1）组态“从站”硬件2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.20PROFIBUS组态界面2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.21配置313C-2DP智能从站网络参数2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用

双击CPU313C-2DP项下的“DP”项，会弹出PROFIBUS-DP的属性菜单，如图2.22所示。在网络属性窗口选择“OperatingMode”菜单，激活“DPslave”操作模式，如果其下的选择框“□”被激活。则编程器可以对从站编程，即这个接口既可以作为DP从站，同时还可以通过这个接口监控程序。诊断地址为1022，为PR()FIBuS诊断时，选择默认值即可。选择“Configuration”标签，点击“New”按钮组态通信的接口区，例如输入区IB50～IB69共20字节，“Consistency”属性选择“All”，如图2.23所示。在本例中组态从站通信接口区为输入IB50～IB69，输出QB5O～QB69。点击“Apply”按钮确认后，可再加入若干行通信数据。全部通信区的大小与CPU型号有关。组态完成后下载到CPU中。2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.22配置313C-2DP为智能从站2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.23配置313C-2DP为智能从站2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用

以同样的方式组态S7-300主站，配置PROFIBUS-DP的站地址为2，与从站选择同一条PROFIBUS网络，见图2.24。然后打开硬件目录，选择“PROFIBUSDP”→“ConfigurationStation”文件夹，选择CPU31X，将其连接到DP主站系统的PROFIBUS总线上。此时会自动弹出“DP-slaveProperties”，在其中的“Connection”标签中选择已经组态过的从站，见图2.25。然后点击“Configuration”标签，出现图2.26，点击“Edit”，设置主站的通信接口区，如图2.27所示。从站的输出区与主站的输入区相对应，从站的输入区同主站的输出区相对应，本例中主站QB50～QB69对应从站IB50。IB69，从站IB5O—IB69对应主站QB5O～QB69，如图2.27所示。组态通信接口区后，下载到CPU315-2DP中，为避免网络上因某个站点掉电使整个网络不能正常工作的故障，要在S7-300中编写OB82、OB86、OBl22组织块。2）组态“主站”硬件2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.24组态315C-2DP主站2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.25连接313C-2DP智能从站2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.26设置主站通信接口2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.27配置输入/输出接口区2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用图2.28调用系统功能块4通信编程2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用在系统块中找到SFCl4、SFCl5，如图2.28所示，并在OBl中调用。

CALL“DPRD_DAT” SFCl4 LADDR ：= W#16#32 RECORD ：= P#DBl．DBX0．0BYTE20 RET_VAL ：= MW2SFCl4解开主站存放在IB50～IB69的数据包并放在DBl．DBBO～DBl．DBB19中。

CALL“DPWR_DAT” SFCl5 LADDR ：= W#16#32 RECORD ：= P#DB2．DBX0．0BYTE20 RET_VAL ：= MW4SFCl5给存放在DB2．DBBO～DBl．DBB19中的数据打包，通过QB50～QB69发送出去。1）编写主站程序说明：LADDR的值是W#16#32，表示十进制“50”，和硬件组态虚拟地址一致。2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用在从站的OBl中调用系统功能SCF14、SCF15。

CALL“DPRD_DAT” SFCl4 LADDR ：= W#16#32 RECORD ：= P#DBl．DBX0．0BYTE20 RET_VAL ：= MW2SFCl4解开主站存放在IB50～IB69的数据包并放在DBl．DBBO～DBl．DBB19中。

CALL“DPWR_DAT” SFCl5 LADDR ：= W#16#32 RECORD ：= P#DB2．DBX0．0BYTE20 RET_VAL ：= MW4SFCl5给存放在DB2．DBBO～DBl．DBB19中的数据打包，通过QB50～QB69发送出去。2）编写从站程序2.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用程序“参数”说明以及主从站的数据区对应关系见表2-2、表2-3表2-2参数说明LADDR接口区起始地址RET_VAL状态字RECORD通信数据区，一般为ANY指针格式表2-3数据对应主站数据传输方向从站数据输入：DB1.DB0～DB1.DB19←输出：DB2.DB0～DB2.DB19输出：DB2.DB0～DB2.DB19→输入：DB1.DB0～DB1.DB192.2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用

多个S7-300之间的ProfiBus通信方法在实际工业控制非常普遍，本实训以一个315-2DP为主站，两个313C-2DP为从站，介绍多个CPU之间的通信方法。2.2.3多个A7-300之间的ProfiBus通信实现通信要求/硬件连接通过HWConfig进行硬件组态通信组态通过LAD/STL/FBD进行编程2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现1资源需求带集成DP口的S7-300CPU315-2DP作为主站。带集成DP口的S7-300CPU313C-2DP作为从站。MPI网卡CP5611。ProfiBus总线连接器以及电缆。2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现２硬件连接

图2.29硬件连接图2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现３网络组态及参数设置

1）新建项目：在STEP7中新建一个项目，项目名：“多个CPU之间ProfiBus通信”，点击右键，在弹出菜单中选择“InsertNewObject”→“SIMATIC300Station”，插入S7-300站——本项目中采用313C-2DP，如图2.60所示。

2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.30创建多S7-300CPU通信项目2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现⑴、配置1#从站2）硬件配置双击“Hardware”选项，进入“HWConfig”窗口。点击“Catalog”图标打开硬件目录，接硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU等进行硬件组态。在插入313C-2DP的同时，会弹出图2.31、2.32所示对话框，设定ProfiBus地址为4，点击“New”按钮，新建一条“ProfiBus网络”，并设定基本参数，过程不再赘述，点击“OK”，结果见图2.33。2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.311#从站添加PROFIBUS网络2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.321#从站PROFIBUS属性参数设置2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.331#从站添加后的结果2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现双击图2.33中的“DP”图标，弹出图2.34所示对话框。选择“OperatingMode”按钮，选择“DP-slave”，如图2.34所示。然后选择“Configuration”，进行从站接口区的配置，结果见图2.35。本项目中采用“Unit”、“Byte”通信数据配置方法。2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.34配置S7-300CPU313C-2DP为智能从站图2.351#智能从站输入/输出区配置结果2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现

2#智能从站的配置过程和1#从站的配置过程基本相同，不再赘述。从站接口区的配置结果见图2.36所示。本项目中设置2#从站的PROFIBUS站地址为6，采用“Unit”、“Byte”通信数据配置模式。⑵配置2#从站2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.362#智能从站输入/输出区配置结果组态完从站后，以同样的方式建立S7300主站（CPU为315-2DP）并组态，本例中设置主站PROFIBUS站地址为2，并选择与从站相同的PRFIBUS网络，如图2.37所示。（3）配置主站2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.37主站PROFIBUS配置2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现

PROFIBUS站地址为2，并选择与从站相同的PRFIBUS网络，如图2.37所示。打开硬件目录，选择“PROFIBUSDP→ConfigurationStation”文件夹，选择CPU31x，将其拖拽到DP主站系统的PROFIBUS总线上，从而将其连接到DP网络上，如图2.38所示。此时自动弹出“DP-slaveProperties”，在其中的“Connection”标签中选择已经组态过的从站，如果有多个从站时，要一个一个连接，上面已经组态完的S7-300从站可在列表中看到，点击“Connect”按钮将地址为“4”的从站接至网络，然后点击Configuration，2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现出现图2.40，点击任一行I/O配置，选择“Edit”，进行输入/输出区域的配置，如图2.41，结果见图2.42。同样方法，把6#站也连接到PROFIBUSDP网络上，结果如图2.43、2.44所示。配置完以后，用MPI接口分别下载到各自的CPU中初始化接口数据。在本例中，主站与1#、2#从站的通信区域对应关系如表2-4所示。为避免网络上某一个站点掉电使整个网络不能工作的故障，需要在几个CPU中加入OB82、OB86、OB122等组织块，必要时还要对其进行编程。2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.38向主站PROBUS添加S7-300从站2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.39将从站连接到主站2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.401#从站输入/输出区域选择2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.411#从站输入/输出区域配置2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.421#从站输入/输出区域配置结果2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现图2.44多CPU通信配置硬件连接结果2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现表2-4主站传输方向1#从站主站传输方向2#从站IB50←QB50IB60←QB60IB51←QB51IB61←QB61QB50→IB50QB60→IB60QB51→IB51QB61→IB612.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现应用举例：例一：编程实现主站I0.0对1#从站Q0.0的控制。2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现例二：编程实现主站I0.0对2#从站Q0.0的控制。2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现例三：编程实现1#从站I0.0对2#从站Q0.0的控制。2.2.3多个S7-300之间的ProfiBus通信实现第三部分工业以太网通信技术工业网络控制3工业以太网通信技术随着信息技术的不断发展，信息交换技术覆盖了各行各业。在自动化领域，越来越多的企业需要建立包含从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工业控制网络技术为基础的企业信息化系统。工业以太网提供了针对制造业控制网络的数据传输的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了交换以太网结构，有很高的网络安全性、可操作性和实效性，最大限度地满足了用户和生产厂商的需求。工业以太网以其特有的第成本、高实效、高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制造业厂商。3.1以太网技术以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的核心思想是使用共享的公共传输信道，这个思想源于夏威夷大学。在局域网家族中，以太网是指遵循IEEE802.3标准，可以在光缆和双绞线上传输的网络。以太网也是当前主要应用的一种局域网（LAN——LocalAreaNetwork，局域网）类型。目前的以太网按照传输速率大致分为以下四种：10Base-T以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s；快速以太网——传输速率为100Mbit/s，采用光缆或双绞线作为传输介质，兼容10Base-T以太网；Gigabit以太网——扩展的以太网协议，传输速率为1Gbit/s,采用光缆或双绞线作为传输介质，基于当前的以太网标准，兼容10Mbit/s以太网和100Mbit/s以太网的交换机和路由器设备；3.1以太网技术10Gigabit以太网——2002年6月发布，是一种速度更快的以太网技术。支持智能以太网服务，是未来广域网（WAN——WideAreaNetwork）和城域网（MAN——MetropolitanAreaNetwork）的宽带解决方案。工业以太网技术是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但不同与前者。以太网技术经过多年的发展，特别是它在Internet中广泛应用，使得它的技术更为成熟，并得到了广大开发商与用户的认同。因此无论从技术上还是产品价格上，以太网较之其他类型网络技术都具有明显的优势。另为，随着技术的发展，控制网络与普通计算机网络、Internet的联系更为密切。控制网络技术需要考虑与计算机网络连接的一致性，需要提高对现场设备通信能力的要求，这些都是控制网络设备的开发者与制造商把目光转向以太网技术的重要原因。

3.2工业以太网的特点

工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表3-1所示。

办公室网络工业网络应用场合普通办公场合工业场合、工况恶劣，抗干扰性要求较高拓扑结构支持线形、环形、星形等结构支持线形、环形、星形等结构，并便于各种结构的组合和转换，简单的安装，最大的灵活性和模块性，高扩展能力可用性一般的实用性需求，允许网络故障时间以秒或分钟计极高的实用性需求，允许网络故障时间＜300ms以避免生产停顿网络监控和维护网络监控必须有专人员使用专用工具完成网络监控成为工厂监控的一部分，网络模块可以被HMI软件如WinCC监控，故障模块容易更换表3-1工业网络与传统办公室网络的比较3.2工业以太网的特点工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性（EMC——ElectroMagneticCompatibility）等。工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准，大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内，并容易更换。3.3工业以太网应用于工业自动化中的关键问题1、通信实时性问题以太网采用的CSMA/CD的介质访问控制方式，其本质上是非实时的。平等竞争的介质访问控制方式不能满足工业自动化领域对通信的实时性要求。因此以太网一直被认为不适合在底层工业网络中使用。需要有针对这一问题的切实的解决方案。2、对环境的适应性与可靠性的问题以太网是按办公环境设计的，将它用于工业控制环境，其环境适应能力、抗干扰能力等是许多从事自动化的专业人士所特别关心的。在产品的设计时要特别注重材质、元器件的选择。使产品在强度、温度、湿度、振动、干扰、辐射等环境参数方面满足工业现场的要求。还要考虑到在工业环境下的安装要求，例如采用DIN导轨式安装等。像RJ45一类的连接器，在工业上应用太易损坏，应该采用带锁紧机构