使用SIMATIC NET,可很容易地实现工业控制系统中数据的横向与纵向集成,很好地满足工业领域的通信要求。而且,借助于集成的网络管理功能,用户可以在上层网络中很方便地实现对整个网络的监控。
在SIMATIC NET的范畴内使用了许多通信技术,除了上面提过的工业以太网和PROFIBUS外,在通信、组态、编程中也还需要使用其他一些通信技术,下面逐一地进行简单介绍。
1)MPI(Multi-Point Interface,多点接口)协议:MPI通信用于小范围、小点数的现场级通信。MPI是为S7/M7和C7系统提供的多点接口,它设计用于编程设备的接口,也可以用来在少数CPU之间传递少量数据。
2)点对点(point-to-point)连接:严格地来说,点对点连接并不是网络技术。在SI- MATIC中,点对点连接通过串口连接模块来实现。
3)AS-Interface称为传感器/执行器接口:是用于自动化系统底层的通信网络。它被专门设计用来连接二进制的传感器和执行器。2.2 MPI通信2.2.1 MPI概述
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。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PROFIBUS通信卡,如CP5512/CP5611/CP5613等进行数据交换。MPI网络的通信速率为19.2kbit/s~12Mbit/s,通常默认设置为187.5kbit/s,只有能够设置为PROFIBUS接口的MPI网络才支持12Mbit/s的通信速率。MPI网络多可以连接32个节点,大通信距离为50m,但是可以通过中继器来扩展长度。2.2.2 MPI网络结构
西门子PLC S7-200/300/400 CPU上的RS485接口不仅是编程接口,同时也是一个MPI的通信接口,在没有额外硬件投资的状况下,可以实现PG/OP、全局数据通信以及少量数据交换的S7通信等通信功能。其网络上的节点通常包括S7 PLC、TP/OP、PG/PC、智能型ET200S以及RS485中继器等网络元器件。MPI大通信距离为50m,也可以使用RS485中继器进行扩展,扩展的方式有两种:
两个站点之间没有其他站,MPI站到中继器距离大为50m,两个中继器之间的距离大为1000m,多可以连接10个中继器,所以两个站之间的大距离为9100m。
如果在两个中继器之间也有MPI站,那么每个中继器只能扩展50m。MPI为RS485接口,需要使用PROFIBUS总线连接器(并带有终端电阻)和PROFIBUS电缆,如果使用其他电缆和接头,则不能保证通信的质量和距离。在MPI网络上至多可以有32个站,但当使用中继器来扩展网络时,中继器也占节点数。
2.2.3 MPI参数的设置
设置MPI参数可分为两个部分:PLC侧和PC侧MPI的参数设置。1.PLC侧参数的设置
在硬件组态时,可通过单击“Properties”按钮来设置CPU的MPI属性,设置地址及通信速率。2.PC侧参数的设置
在PC侧同样也要设置MPI参数,在“控制面板”→“Set PG/PC Interface”中选择所用的编程卡,访问点选择“S7ONLINE”,例如用PCAdapter作为编程卡,设置完成后,将STEP7中的组态信息下载到CPU中。
PC侧MPI通信卡的类型,如:
PC Adapter(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,通信速率高为1.5Mbit/s,价格较低。
CP5511/PCMCIA TYPE Ⅱ卡,用于笔记本电脑编程和通信,它具有网络诊断功能,通信速率高可达12Mbit/s,价格相对较高。
CP5512/PCMCIA TYPE ⅡCardBus(32位)卡,用于笔记本电脑编程和通信,它具有网络诊断功能,通信速率高可达12Mbit/s,价格相对较高。
CP5611 PIC卡,用于台式电脑编程和通信,它具有网络诊断功能,通信速率高可达12Mbit/s,价格适中。
CP5613 PIC卡(替代原CP5612卡),用于台式电脑编程和通信,它具有网络诊断功能,通信速率高可达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,价格相对较高。
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。3.S7-300/400 PLC之间的MPI通信
S7-300/400与HMI(Human Machine Interface,人机界面)产品之间的MPI通信不需要STEP7软件组态,也不需要编写任何程序,只需在HMI组态软件上设置下相关通信参数即可。
4.S7-200和S7-300进行MPI通信
S7-200与S7-300之间采用MPI通信方式时,S7-200 PLC中不需要编写任何与通信有关的程序,只需要将要交换的数据整理到一个连续的V存储区当中即可,而S7-300中需要在OB1(或是定时中断组织块OB35)当中调用系统功能X_GET(SFC67)和X_PUT(SFC68),实现S7-300与S7-200之间的通信,调用SFC67和SFC68时,VAR_ADDR参数填写S7-200的数据地址区,由于S7-200的数据区为V区,这里需填写P#DB1.×××BYTE n,对应的就是S7-200 V存储区当中VB××到VB(××+n)的数据区。
首先根据S7-300的硬件配置,在STEP7当中组态S7-300站并且下载,注意S7-200和S7-300出厂默认的MPI地址都是2,所以必须先修改其中一个PLC的站地址,例子程序当中将S7-300 MPI地址设定为2,S7-200地址设定3,另外要分别将S7-300和S7-200的通信速率设定一致,可设为9.6kbit/s,19.2kbit/s,187.5kbit/s三种波特率,例子程序当中选用了19.2kbit/s的速率。
传统的生产机械多采用继电器、接触器控制,这种控制系统通常称为继电器控制系统。继电器控制系统具有结构简单、价格低廉、容易操作等优点,但它同时又具有体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差等缺点,比较适用于工作模式固定、控制逻辑简单的工业应用场合。
随着工业生产的迅速发展,生产规模不断扩大,控制技术不断提高,传统的继电器控制系统越来越不适应现代工业发展的需要,迫切需要设计一种先进的自动控制装置。于是,1968年美国通用汽车公司(GM)便提出一种设想:把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,采用面向控制过程、面向对象的语言编程。
1969年,美国数字设备公司(DEC)根据这一设想,成功研制了世界上台可编程序控制器PDP-14,并在汽车自动装配线上成功试用。该设备用计算机作为核心设备,其控制功能是通过存储在计算机中的程序来实现的,这就是人们常说的存储程序控制。由于当时主要用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)。
这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点,很快在美国其他工业领域得到推广应用。到1971年,已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业。
PLC的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了台PLC(DSC-8)。1973年,西欧国家也研制出了PLC。