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一、MPI通讯简介

1、 MPI概述

2、 多点接口MPI网络的组建

3、 设置MPI

4、 PC侧的MPI通信卡的类型

二、掌握S7-300PLC的MPI通讯方法

1、掌握全局数据块进行MPI通讯的方法

1）概述

2）网络配置图

西门子PLC输入继电器用来接受外部传感器或开关元件发来的信号，是专设的输入过程映像寄存器。它只能由外部信号驱动程序驱动。在每次扫描周期的开始，CPU总对物理输入进行采样，并将采样值写入输入过程映像寄存器中。输入继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取输入过程映像寄存器中的数据。

西门子PLC的网络是适合不同的控制需要制定的，也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置，利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。西门子S7系列PLC网络采用3级总线复合型结构，底一级为远程I/O链路，负责与现场设备通信，在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新型现场总线，可承担现场、控制、监控三级的通信，采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式；后者为一种主从式总线，采月主从轮询式通信。高一层为工业以太网，它负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议，在上层向用户提供TF接口，实现AP协议与MMS协议。

完成STEP 7-microwin32软件的安装和参数设计后，则可以建立与SIMATICS7-200CPU的在线联系，步骤如下：

（1）在STEP7-Micro/WIN32下，单击通信图标，或从菜单中选择View中选择选项Communications，则会出现一个通信建立结果对话框，显示是否连接了CPU主机。

（2）双击通信建立对话框中的刷新图标，STEP 7-Micro/WIN32将检查所连接的所有S7-200CPU站，并为每个站建立一个CPU图标。

（3）双击要进行通信的站，在通信建立对话框中可以显示所选站的通信参数。

如果建立了计算机和PLC的在线联系，就可利用软件检查、设置和修改PLC的通信参数。步骤如下：

（1）单击引导条中的系统块图标，或从主菜单中选择View菜单中的System Block选项，将出现系统块对话框。

（2）单击Port（s）选项卡。检查各参数，认为无误单击OK确认。如果需要修改某些参数，可以先进行有关的修改，然后单击Apply按钮，再单击OK确认后退出。

（3）单击工具条中的下装图标，即可把修改后的参数下装到PLC主机。

在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图、语句表、顺序功能流程图、功能块图等。

梯形图和语句表是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。

供S7-200系列PLC使用的STEP7-Micro/Win32编程软件支持SIMATIC和IEC1131-3两种基本类型的指令集，SIMATIC是PLC专用的指令集，执行速度快，可使用梯形图、语句表、功能块图编程语言。IEC1131-3是可编程控制器编程语言标准，IEC1131-3指令集中指令较少，只能使用梯形图和功能块图两种编程语言。SIMATIC指令集的某些指令不是IEC1131-3中的标准指令。SIMATIC指令和IEC1131-3中的标准指令系统并不兼容。我们将重点介绍SIMATIC指令。

西门子代理产品概述要求

①状态要求输出:全亮*全灭*全亮*全灭*......2-3次。西门子模块坏了

②第二状态要求输出:在全部输出ON的情况下，从低位到高位顺次OFF2-3次。

③第三状态要求输出:在全部输出ON的情况下，从高位到低位顺次OFF2-3次。

④第四状态要求输出:在全部输出OFF的情况下，从低位到高位以两位一单元顺次ON 1-3次。

⑤第四状态要求输出:在全部输出OFF的情况下，从高位到低位以两位一单元顺次ON 1-3次。

⑥第六状态要求输出:在全部输出ON的情况下，从低位到高位顺序OFF1位，OFF2位，OFF3位，OFF4位，OFF3位，OFF2位……直到全OFFo

⑦第七状态要求输出:在全部输出高8位与低8位分别以ON,OFF->OFF,ON->ON,OFF2->开机运行，彩灯开始以七种状态循环执行，状态七完成后自动从状态一重新开始循环。

3、根据上述控制要求，编制系统控制程序，调试并运行程序

四、编程练习

自行设计广告牌彩灯闪烁的控制要求，编制程序，并上机调试运行。

1. SIMATIC S7-300 PLC系统构成

主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、中央处理单元模块(CPU)、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)等。通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7PLC相连（见图3-1）。

除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上多只能再安装8个信号模块或功能模块。

2. SIMATIC S7-300 PLC的扩展

S7-300 PLC多可扩展4个机架，由IM360/IM361接口模块将S7-300背板总线从一个机架连接到下一个机架。

很多客户都问西门子原产地的问题，现将各种不同产品的原产地做一归纳总结。

　　1、西门子S7-200CNPLC，即尾数是8的200PLC模块，是西门子在中国南京设厂生产的，产自中国。而西门子S7-200进口PLC,即尾数是0的200PLC模块，是德国生产的，外包装标签上有MadeinGermany的字样。

　　2、西门子S7-300PLC模块，大部分都是德国生产，外包装标签上有MadeinGermany的字样。但西门子S7-300PLC的307 2A/5A/10A电源，是罗马尼亚制造，外包装标签上有MadeinRomania字样。

　　3、西门子MM4系列变频器，大部分已经国产化，是西门子在中国天津设厂生产的，产自中国。而变频器面板BOP和以及Profibus通讯模块6SE6400-1PB00-0AA0均产自英国。也有部分大功率变频器产自英国。

　　所有国外生产的西门子产品均是由西门子统一报关进中国，报关证明以及产地证明西门子一律无法提供，还请大家谅解。请大家关注模块外包装标签及模块上产地说明。

SIMATIC S7-1200 CPU

西门子1200PLC 系统有三种不同模块，分别为 CPU 1211C、CPU 1212C 和CPU1214C。其中的每一种模块都可以进行扩展，以完全满足您的系统需要。可在任何 CPU的前方加入一个信号板，轻松扩展数字或模拟量I/O，同时不影响控制器的实际大小。可将信号模块连接至 CPU的右侧，进一步扩展数字量或模拟量 I/O 容量。CPU 1212C可连接 2 个信号模块，CPU 1214C 可连接 8个信号模块。后，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU控制器的左侧均可连接多达 3个通讯模块，便于实现端到端的串行通讯。

安装简单方便

所有的 西门子PLC1200系列 硬件都有内置的卡扣，可简单方便地安装在标准的 35 mmDIN导轨上。这些内置的卡扣也可以卡入到已扩展的位置，当需要安装面板时，可提供安装孔。SIMATICS7-1200硬件可以安装在水平或竖直的位置，为您提供其它安装选项。这些集成的功能在安装过程中为用户提供了大的灵活性，并使SIMATICS7-1200 为各种应用提供了实用的解决方案。.

节省空间的设计

所有的 西门子plcs71200硬件都经过专门设计，以节省控制面板的空间。例如，经过测量，西门子1200CPU 1214C的宽度仅为110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度仅为90mm。结合通信模块和信号模块的较小占用空间，在安装过程中，该模块化的紧凑系统节省了宝贵的空间，为您提供了高效率和大灵活性。

西门子S7-1200PLC

可扩展的紧凑自动化的模块化概念

SIMATIC S7-1200 具有集成的PROFINET接口、强大的集成技术功能和可扩展性强、灵活度高的设计。它实现了简便的通信、有效的技术任务解决方案，并能完全满足一系列的独立自动化需求。

亮点

可扩展性强、灵活度高的设计

信号模块：

大的 CPU 多可连接八个信号模块，以便支持其它数字量和模拟量 I/O。

信号板：

可将一个信号板连接至所有的 CPU，让您通过在控制器上添加数字量或模拟量 I/O 来自定义CPU，同时不影响其实际大小。SIMATICS7-1200 提供的模块化概念可让您设计控制器系统，以完全满足您应用的需求。

内存

为用户程序和用户数据之间的浮动边界提供多达 50 KB 的集成工作内存。同时提供多达 2 MB 的集成加载内存和 2KB的集成记忆内存。可选的 SIMATIC 存储卡可轻松转移程序供多个CPU使用。该存储卡也可用于存储其它文件或更新控制器系统固件。

集成的 PROFINET 接口

集成的 PROFINET 接口用于进行编程以及 HMI 和PLC-to-PLC通信。另外，该接口支持使用开放以太网协议的第三方设备。该接口具有自动纠错功能的 RJ45 连接器，并提供10/100兆比特/秒的数据传输速率。它支持多达 16 个以太网连接以及以下协议：TCP/IP native、ISO on TCP 和S7通信。

SIMATIC S7-1200 集成技术 

SIMATICS7-1200具有用于进行计算和测量、闭环回路控制和运动控制的集成技术，是一个功能非常强大的系统，可以实现多种类型的自动化任务。

用于速度、位置或占空比控制的高速输出

SIMATIC S7-1200 控制器集成了两个高速输出，可用作脉冲序列输出或调谐脉冲宽度的输出。当作为 PTO进行组态时，以高达100 千赫的速度提供50%的占空比脉冲序列，用于控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用其中两个高速计数器在内部提供对脉冲序列输出的反馈。当作为PWM输出进行组态时，将提供带有可变占空比的固定周期数输出，用于控制马达的速度、阀门的位置或发热组件的占空比。

PLCopen 运动功能块

SIMATIC S7-1200 支持控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用轴技术对象和国际认可的PLCopen运动功能块，在工程组态 SIMATIC STEP 7Basic中可轻松组态该功能。除了“home”和“jog”功能，也支持移动、相对移动和速度移动。

驱动调试控制面板

工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic中随附的驱动调试控制面板，简化了步进马达和伺服驱动器的启动和调试操作。

它提供了单个运动轴的自动控制和手动控制，以及在线诊断信息。

用于闭环回路控制的 PID 功能

SIMATIC S7-1200 多可支持 16 个 PID 控制回路，用于简单的过程控制应用。借助 PID控制器技术对象和工程组态SIMATIC STEP 7 Basic 中提供的支持编辑器，可轻松组态这些控制回路。另外，SIMATICS7-1200 支持 PID自动调整功能，可自动为节省时间、积分时间和微分时间计算佳调整值。

PID 调试控制面板

SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的PID调试控制面板，简化了回路调整过程。它为单个控制回路提供了自动调整和手动控制功能，同时为调整过程提供了图形化的趋势视图。SIMATICS7-1200CPU

SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的PID调试控制面板，简化了回路调整过程。它为单个控制回路提供了自动调整和手动控制功能，同时为调整过程提供了图形化的趋势视图。

西门子代理S7-300PLC的选型原则是据生产工艺所需的功能和容量进行选型，并考虑维护的方便性、备件的通用性，以及是否易于扩展和有无特殊功能等要求。选型时具体注意以下几方面：

　　(1)有关参数确定。一是输入/输出点数(I/O点数)确定。这是确定PLC规模的一个重要依据，一定要根据实际情况留出适当余量和扩展余地。二是PLC存储容量确定。注意当系统有模拟量信号存在或要进行大量数据处理时，其存储容量应选大一些。

　　(2)系统软硬件选择。一是扩展方式选择，S7-300PLC有多种扩展方式，实际选用时，可通过控制系统接口模块扩展机架、Profibus-DP现场总线、通信模块、运程I/O及PLC子站等多种方式来扩展PLC或预留扩展口；二是PLC的联网，包括PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种方式。因S7-300PLC的工业通信网络淡化了PLC与DCS的界限，联网的解决方案很多，用户可根据企业的要求选用；三是CPU的选择，CPU的选型是合理配置系统资源的关键，选择时必须根据控制系统对CPU的要求(包括系统集成功能、程序块数量限制、各种位资源、MPI接口能力、是否有

PROFIBUS-DP主从接口、RAM容量、温度范围等)，并好在西门子公司的技术支持下进行，以获得合理的选型；四是编程软件的选择，这主要考虑对CPU的支持状况，我们的体会是：STEP7V4.0对有些型号的CPU不支持，硬件组态时会发生故障出错，而STEP7V5.0则不存在这种问题。

　　二 设计及使用

　　1. 设计注意事项

　　设计时主要应注意以下几方面：

　　(1)PLC输出电路中没有保护，因此在外部电路中应设置串联熔断器等保护装置，以防止负载短路造成PLC损坏。熔断器容量一般为0.5A。

　　(2)PLC存在I/O响应延迟问题，因此在快速响应设备中应加以注意。MPI通信协议虽简单易行，但响应速度较慢。

　　(3)编制控制程序时，好用模块式结构程序。这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作；又能使数据库结构统一，方便WinCC组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一显示。

　　(4)硬件资源。要合理配置硬件资源，以提高系统可靠性。如PLC电源配电系统要配备冗余的UPS不间断电源，以排除停电对全线运行的不利影响。又如对电机的控制回路要进行继电器隔离，以消除外部负载对I/O模块的可能损坏。另外，系统设备要采用独立的接地系统，以减少杂波干扰。

　　2. 使用要点

　　(1)抗干扰措施。来自电源线的杂波，能造成系统电压畸变，导致系统内电气设备的过电压、过负荷、过热甚至烧毁元器件，造成PLC等控制设备误动作。所以，在电源入口处好应设置屏蔽变压器或电源滤波等防干扰设施。其中，电源滤波器的地要以短线路接到中央保护地。对于直流电源，则可加装微分电容加以干扰抑制。

　　(2)保护接地。可采取用不小于10mm2的保护导线接好配电板的保护地；相邻的控制柜也应良好接触并与地可靠连接。同时要做好防雷保护接地，通常可采取总线电缆使用屏蔽电缆且屏蔽层两端接地，或模拟信号电缆采取两层屏蔽，外层屏蔽两端接地等措施。另外，为防止感应雷进入系统，可采用浪涌吸收器。

　　(3)做好信号屏蔽。信号的屏蔽非常关键，一般可采取屏蔽电缆传送模拟信号。注意对多个模拟信号共用一根多芯屏蔽电缆或用两种屏蔽电缆传送时，信号间一定要做好屏蔽。而且电缆的屏蔽层一端(一般在控制柜端)要可靠接地。

　　(4)当现场没有或无法设置硬点时，可在操作界面上采取软按键的方法解决走向选择或控制方式选择等问题。此外，与变频器、智能仪表等的连接，好还是采用信号线直接相连的方式。

　　(5)应合理配置PLC的使用环境，提高系统抗干扰能力。具体采取的措施有：远离高压柜、高频设备、动力屏以及高压线或大电流动力装置；通信电缆和模拟信号电缆尽量不与其他屏(盘)或设备共用电缆沟；PLC柜内不用荧光灯等。另外，PLC虽适合工业现场，但使用中也应尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等；不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用；避免导电性杂物进入控制器。

　　2. 使用要点 

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