MPI通信方式的分析介绍

当通信速率要求不高、通信数据量不大时，MPI通信是可以采用的一种简单经济型的通信；MPI网络的通信速率为19.2 Kb/s～12 Mbps，通常默认设置为187.5 Kb/s，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。

1.MPI网络通信与组建

MPI是多点通信接口（multi point interface，MPI）的简称。MPI物理接口符合Profibus RS485（EN 50170）接口标准。MPI网络的通信速率为19.2 Kb/s～12 Mb/s，S7-200只能选择19.2 Kb/s的通信速率，S7-300通常默认设置为187.5 Kb/s，只有能够设置为Profibus接口的MPI网络才支持12Mb/s的通信速率。MPI网络示意图如图4-20所示。

图4-20　MPI网络示意图

用STEP 7软件包中的Configuration功能为每个网络节点分配一个MPI地址和最高地址，最好标在节点外壳上；然后对PG、OP、CPU、CP、FM等模块包括的所有节点进行地址排序，连接时需在MPI网的第一个及最后一个节点接入通信终端匹配电阻。往MPI网添加一个新节点时，应该切断MPI网的电源。MPI的缺省地址如表4-11所示。

表4-11　MPI缺省地址

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。

2.全局数据包通信方式

全局数据（GD）通信方式以MPI分支网为基础而设计的。在S7中，利用全局数据可以建立分布式PLC间的通信联系，不需要在用户程序中编写任何语句。S7程序中的FB、FC、OB都能用绝对地址或符号地址来访问全局数据。最多可以在一个项目中的15个CPU之间建立全局数据通信。

在MPI分支网上实现全局数据共享的两个或多个CPU中，至少有一个是数据的发送方，有一个或多个是数据的接收方。发送或接收的数据称为全局数据，或称为全局数。具有相同Sender/Receiver（发送者/接收者）的全局数据，可以集合成一个全局数据包（GD packet）一起发送。每个数据包用数据包号码（GD packet number）来标识，其中的变量用变量号码（variable number）来标识。参与全局数据包交换的CPU构成了全局数据环（GD circle）。每个全局数据环用数据环号码来标识（GD circle number）。例如，GD 2.1.3表示2号全局数据环，1号全局数据包中的3号数据。

在PLC操作系统的作用下，发送CPU在它的一个扫描循环结束时发送全局数据，接收CPU在它的一个扫描循环开始时接收GD。这样，发送全局数据包中的数据，对于接收方来说是“透明的”。也就是说，发送全局数据包中的信号状态会自动影响接收数据包；接收方对接收数据包的访问，相当于对发送数据包的访问。

全局数据可以由位、字节、字、双字或相关数组组成，它们被称为全局数据的元素。一个全局数据包由一个或几个GD元素组成，最多不能超过24 B。表4-12给出了全局通信的数据结构。

表4-12　全局通信数据结构

1）全局数据环分类(www.xing528.com)

全局数据环中的每个CPU可以发送数据到另一个CPU或从另一个CPU接收。全局数据环有以下2种。

（1）环内包含2个以上的CPU时，其中一个是发送数据包，其他CPU用于接收数据；

（2）环内只有2个CPU时，每个CPU可既发送数据又接收数据。

S7-300的每个CPU可以参与最多4个不同的数据环，在一个MPI网上最多可以有15个CPU通过全局通信来交换数据。

其实，MPI网络进行GD通信的内在方式有两种：一种是一对一方式，当GD环中仅有两个CPU时，可以采用类全双工点对点方式，不能有其他CPU参与，只有两者独享；另一种为一对多（最多4个）广播方式，一个点播，其他接收。

2）组态前的工作

应用GD通信，就要在CPU中定义全局数据块，这一过程也称为全局数据通信组态。在对全局数据进行组态前，需要先执行下列任务。

（1）定义项目和CPU程序名；

（2）用PG单独配置项目中的每个CPU，确定其分支网络号、MPI地址、最大MPI地址等参数。

3）组态步骤

在用STEP 7开发软件包进行GD通信组态时，由系统菜单“Options”中的“Define Global Data”程序进行GD表组态。具体组态步骤如下。

（1）在GD空表中输入参与GD通信的CPU代号；

（2）为每个CPU定义并输入全局数据，指定发送GD；

（3）第一次存储并编译全局数据表，检查输入信息语法是否为正确数据类型，是否一致；

（4）设定扫描速率，定义GD通信状态双字；

（5）第二次存储并编译全局数据表。