山东西门子V90伺服系统代理商

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西门子S7-300/400 PLC的MPI通信简介

    MPI网络可用于单元层，它是多点接口(Multi Point Interface)的简称，是西门子公司开发的用于PLC之间通信的保密的协议。MPI通信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。

    主要的优点是CPU可以同时与多个设备建立通信联系。也就是说，编程器、HMI设备和其他的PLC可以连接在一起并同时运行。编程器通过MPI接口生成的网络还可以访问所连接硬件站上的所有智能模块。可同时连接的其他通信对象的数目取决于CPU的型号。例如，CPU 314的连接数为4，CPU 416为64。

    MPI接口的主要特性为：

    ●RS-485物理接口。

    ●传输率为19.2Kbit/s或187.5 Kbit/s或1.5Mbit/s。

    ●连接距离为50m（2个相邻节点之间），有两个中继器时为1100m，采用光纤和

    星形偶合器时为23.8km。

    ●采用PROFIBUS元件（电缆、连接器）。

    MPI通信有全局数据通信、基本通信和扩展通信，以下将分别介绍。

    ①全局数据通信，这种通信方法通过MPI接口在CPU间循环地交换数据，而不需要编程。当过程映像被刷新时，在循环扫描检测点上进行数据交换。对于S7-400 PLC，数据交换可以用SFC来启动。全局数据可以是输入、输出、标志位、定时器、计数器和数据块区。

    数据通信不需要编程，而是利用全局数据表来配置。不需要CPU的连接用于全局数据通信。

    ②基本通信，这种通信方法可用于所有S7-300/400 PLC CPU，它通过MPI子网或站中的K总线来传送数据。系统功能( SFC)，例如X_SEND（在发送端）和X_RCV（在接收端）被用户程序调用。用户数据量为76 B。当系统功能被调用时，通信连接被动态地建立和断开。在CPU上需要有一个自由的连接。

    ③扩展通信，这种通信方法可用于所有的S7-400 PLC CPU。通过任何予网(MPI，Profibus, Industrial Ethernet)可以传送Z多64KB的数据。它是通过系统功能块(SFB)来实现的，支持有应答的通信。数据也可以读出或写入到S7-300 PLC（PUT/GET块）。不仅可以传送数据，而且可以执行控制功能，例如控制通信对象的起动和停机。这种通信方法需要配置连接（连接表）。该连接在一个站的全启动时建立并且一直保持。在CPU上需要有自由的连接。

通信网络的核心是OSI (OSI-Open System Interconnection，开放式系统互联)参考模型。为了理解网络的操作方法，为创建和实现网络标准、设备和网络互联规划提供了一个框架。1984年，国际标准化组织(ISO)，提出了开放式系统互联的7层模型，即OSI模型。该模型自下而上分为：物理层、数据链接层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。理解OSI参考模型比较难，但了解它，对掌握后续的以太网通信和PROFIBUS通信是很有帮助的。

    OSI的上3层通常称为应用层，用来处理用户接口、数据格式和应用程序的访问。下4层负责定义数据的物理传输介质和网络设备。OSI参考模型定义了大多数协议栈共有的基本框架

    1)物理层(Physical Layer)：定义了传输介质、连接器和信号发生器的类型，规定了物理连接的电气、机械功能特性，如电压、传输速率、传输距离等特性。典型的物理层设备有集线器(HUB)和中继器等。

    2)数据链路层(Data link Layer)：确定传输站点物理地址以及将消息传送到协议栈，提供顺序控制和数据流向控制。该层可以继续分为两个子层：介质访问控制层( Mediuum Access Control，MAC)和逻辑链路层(Logical link Control Layer，LLC)，即层2a和2b。其中IEEE802.3 (Ethernet，CSMA/CD)就是MAC层常用的通信标准。典型的数据链路层的设备有交换机和网桥等。

    3)网络层(Network Layer)：定义了设备间通过逻辑地址（IP-Internet Protocol因特网协议地址）传输数据，连接位于不同广播域的设备，常用来组织路由。典型的网络层设备是路由器。

    4)传输层(Transport Layer)：建立会话连接，分配服务访问点(Sevice Access Point，SAP)，允许数据进行可靠（Transmission Control Protocol，TCP传输控制协议）或者不可靠（User Datagram Protocol，UDP用户数据报协议）的传输。可以提供通信质量检测服务CQOS)。网关是互联网设备中Z复杂的，它是传输层及以上层的设备。

    5)会话层(Session Layer)：负责建立、管理和终止表示层实体间通信会话，处理不同设备应用程序间的服务请求和响应。

    6)表示层(Presentation Layer)：提供多种编码用于应用层的数据转化服务。

    7)应用层(Application Layer)：定义用户及用户应用程序接口与协议对网络访问的切入点。目前各种应用版本较多，很难建立统一的标准。在工控领域常用的标准是( MutimediaMessaging Service，MMS多媒体信息服务)，用来描述制造业应用的服务和协议。

    数据经过封装后通过物理介质传输到网络上，接收设备除去附加信息后，将数据上传到上层堆栈层。

    各层的数据单位一般有各自特定的称呼。物理层的单位是比特( bit)；数据链路层的单位是帧（frame）；网络层的单位是分组（packet，有时也称包）；传输层的单位是数据报( datagram)或者段(segment)：会话层、表示层和应用层的单位是消息(message)。

  1．RS-485接口

    RS-485接口是在RS-422基础上发展起来的一种EIA标准串行接口，采用“平衡差分驱动”方式。RS-485接口满足RS-422的全部技术规范，可以用于RS-422通信。RS-485接口通常采用9针连接器

    2．西门子的PLC连线

    西门子PLC的PPI通信、MPI通信和PROFIBUS-DP现场总线通信的物理层都是RS-485，而且采用都是相同的通信线缆和专用网络接头。西门子提供两种网络接头，即标准网络接头和包括编程端口接头，可方便地将多台设备与网络连接，编程端口允许用户将编程站或HMI没备与网络连接，而不会干扰任何现有网络连接，图6-1为带编程口的网络接头。标准网络接头的编程端口接头均有两套终端螺丝钉，用于连接输入和输出网络电缆。这两种接头还配有开关，可选择网络偏流和终端。图6-1显示了电缆接头的普通偏流和终端状况，右端的电阻设置为“on”，而中间的设置为“off”，图中只显示了一个，若有多个也是这样设置。要将偏流电阻设置“on”或者“off”，只要拨动网络接头上的拨钮即可。图6-1中拨钮在“off”一侧，因此偏置电阻未接入电路。

    图6-1    网络接头的偏流电阻设置图

    【关键点】西门子的专用PROFIBUS电缆中有两根线，一根为红色，上标有“B”，一根为绿色，上面标有“A”，这两根线只要与网络接头上相对应的“A”和“B”接线端子相连即可（如“A”线与“A”接线端相连）。网络接头直接插在PLC的通信口上即可，不需要其他设备。注意：列PLC的RS-485通信要加RS-485专用通信模块和偏流电阻。

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