PLC之間低成本通訊的實現

王友青

摘 要：目前，工廠工業自動化的程度越來越高，在大型控制系統中，由于控制任務復雜，點數過多，各PLC站之間的模擬量、數字量信號需要交叉聯鎖，為節省各PLC站單機控制的任務量及系統成本，各PLC之間要實現必要的通訊，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PLC站點之間的近距離通訊網絡，在網絡結構中屬于單元級和現場級。通訊速率一般為：19.2k～12Mbps，默認值為：187.5kbps；通訊數據包不超過122字節。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，將帶來數據傳輸不穩定的風險，網絡圖如圖2。

圖2

在此網絡物理連接的基礎上，MPI通訊又可分為全局數據包（GD）通訊、不需要組態的雙邊連接通訊、不需要組態的單邊連接通訊和需要組態的連接通訊。這里只介紹不需要組態的單邊連接通訊，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據，這時需要調用客戶機PLC的系統功能塊“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變量的數據

RET_VEL：=MW90 //通訊出現故障時，將錯誤代碼值放入MW90

BUSY：=M50.2 //讀取數據結束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據放入本地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變量的數據

SD：=P#M 200.0 BYTE 60 //讀取本地MB200～MB259變量的數據

RET_VAL：=MW92 //通訊出現故障時，將錯誤代碼值放入MW92

BUSY：=M50.3 //發送數據結束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），即過程自動化協議、現場總線標準協議和分布式控制系統協議。其中，DP以傳輸速度快、通訊數據量大、可擴展性能強等優點被廣泛應用于工業系統中。

典型的Profibus-DP網絡配置是一個主站、多個從站結構，主站與從站之間的通訊基于主-從原理，即主站向從站發出請求，按照站號順序輪詢從站。根據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。網絡連接如圖3

圖3

此種通訊方式只需通訊雙方組態，不需要編程。先組態從站S7 300，打開從站的硬件組態，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規”選項卡中設置地址為“8”，“工作模式”選項卡選擇“DP從站”，“組態”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”。即主站發送的32個字節數據放入IB20～IB51中，確定后再次點擊“組態”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”。即本站的QB20～QB51中的數據發送給主站，組態后的結果如圖4。確定后保存編譯下載。

下面組態主站，打開主站的硬件組態，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規”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，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在DP 主站系統的下方如圖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”。

與從站的輸入匹配。確定后再編輯組態行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”，與從站的輸出匹配。組態后的結果如圖6，確定后保存編譯下載。

這樣通訊就建立起來了，數據交換對照表如表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，比如工業以太網通訊等，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、經濟高效。具體采用哪種通訊方式，在實際應用中，需要根據現場系統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：機械工業出版社，2007.endprint

摘 要：目前，工廠工業自動化的程度越來越高，在大型控制系統中，由于控制任務復雜，點數過多，各PLC站之間的模擬量、數字量信號需要交叉聯鎖，為節省各PLC站單機控制的任務量及系統成本，各PLC之間要實現必要的通訊，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PLC站點之間的近距離通訊網絡，在網絡結構中屬于單元級和現場級。通訊速率一般為：19.2k～12Mbps，默認值為：187.5kbps；通訊數據包不超過122字節。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，將帶來數據傳輸不穩定的風險，網絡圖如圖2。

圖2

在此網絡物理連接的基礎上，MPI通訊又可分為全局數據包（GD）通訊、不需要組態的雙邊連接通訊、不需要組態的單邊連接通訊和需要組態的連接通訊。這里只介紹不需要組態的單邊連接通訊，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據，這時需要調用客戶機PLC的系統功能塊“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變量的數據

RET_VEL：=MW90 //通訊出現故障時，將錯誤代碼值放入MW90

BUSY：=M50.2 //讀取數據結束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據放入本地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變量的數據

SD：=P#M 200.0 BYTE 60 //讀取本地MB200～MB259變量的數據

RET_VAL：=MW92 //通訊出現故障時，將錯誤代碼值放入MW92

BUSY：=M50.3 //發送數據結束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），即過程自動化協議、現場總線標準協議和分布式控制系統協議。其中，DP以傳輸速度快、通訊數據量大、可擴展性能強等優點被廣泛應用于工業系統中。

典型的Profibus-DP網絡配置是一個主站、多個從站結構，主站與從站之間的通訊基于主-從原理，即主站向從站發出請求，按照站號順序輪詢從站。根據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。網絡連接如圖3

圖3

此種通訊方式只需通訊雙方組態，不需要編程。先組態從站S7 300，打開從站的硬件組態，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規”選項卡中設置地址為“8”，“工作模式”選項卡選擇“DP從站”，“組態”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”。即主站發送的32個字節數據放入IB20～IB51中，確定后再次點擊“組態”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”。即本站的QB20～QB51中的數據發送給主站，組態后的結果如圖4。確定后保存編譯下載。

下面組態主站，打開主站的硬件組態，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規”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，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在DP 主站系統的下方如圖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”。

與從站的輸入匹配。確定后再編輯組態行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”，與從站的輸出匹配。組態后的結果如圖6，確定后保存編譯下載。

這樣通訊就建立起來了，數據交換對照表如表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，比如工業以太網通訊等，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、經濟高效。具體采用哪種通訊方式，在實際應用中，需要根據現場系統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：機械工業出版社，2007.endprint

摘 要：目前，工廠工業自動化的程度越來越高，在大型控制系統中，由于控制任務復雜，點數過多，各PLC站之間的模擬量、數字量信號需要交叉聯鎖，為節省各PLC站單機控制的任務量及系統成本，各PLC之間要實現必要的通訊，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PLC站點之間的近距離通訊網絡，在網絡結構中屬于單元級和現場級。通訊速率一般為：19.2k～12Mbps，默認值為：187.5kbps；通訊數據包不超過122字節。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，將帶來數據傳輸不穩定的風險，網絡圖如圖2。

圖2

在此網絡物理連接的基礎上，MPI通訊又可分為全局數據包（GD）通訊、不需要組態的雙邊連接通訊、不需要組態的單邊連接通訊和需要組態的連接通訊。這里只介紹不需要組態的單邊連接通訊，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據，這時需要調用客戶機PLC的系統功能塊“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變量的數據

RET_VEL：=MW90 //通訊出現故障時，將錯誤代碼值放入MW90

BUSY：=M50.2 //讀取數據結束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據放入本地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變量的數據

SD：=P#M 200.0 BYTE 60 //讀取本地MB200～MB259變量的數據

RET_VAL：=MW92 //通訊出現故障時，將錯誤代碼值放入MW92

BUSY：=M50.3 //發送數據結束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），即過程自動化協議、現場總線標準協議和分布式控制系統協議。其中，DP以傳輸速度快、通訊數據量大、可擴展性能強等優點被廣泛應用于工業系統中。

典型的Profibus-DP網絡配置是一個主站、多個從站結構，主站與從站之間的通訊基于主-從原理，即主站向從站發出請求，按照站號順序輪詢從站。根據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。網絡連接如圖3

圖3

此種通訊方式只需通訊雙方組態，不需要編程。先組態從站S7 300，打開從站的硬件組態，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規”選項卡中設置地址為“8”，“工作模式”選項卡選擇“DP從站”，“組態”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”。即主站發送的32個字節數據放入IB20～IB51中，確定后再次點擊“組態”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”。即本站的QB20～QB51中的數據發送給主站，組態后的結果如圖4。確定后保存編譯下載。

下面組態主站，打開主站的硬件組態，再打開CPU的DP屬性窗口，“常規”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，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在DP 主站系統的下方如圖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”。

與從站的輸入匹配。確定后再編輯組態行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”，與從站的輸出匹配。組態后的結果如圖6，確定后保存編譯下載。

這樣通訊就建立起來了，數據交換對照表如表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，比如工業以太網通訊等，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、經濟高效。具體采用哪種通訊方式，在實際應用中，需要根據現場系統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：機械工業出版社，2007.endprint