全局数据包通信-西门子工业通信工程技术应用

1.系统组成及通信原理

（1）系统组成

硬件：CPU413-2DP和CPU315-2DP，CPU413-2DP的站地址为2，CPU315-2DP站地址为3。网络配置图如图4-12所示。

（2）通信原理

S7-300与S7-400之间的全局数据包通信，将2号站的ID0发送到对方的QD4，将3号站的ID0发送到对方的QD0，将2号站的DB1.DBB0∶22发送到3号站的DB2.DBB0∶22中，将3号站S7-300的DB1.DBB0∶22发送到2号站的DB1.DBB0∶22中。

通信原理图如图4-13所示。

图4-12 网络配置图

图4-13 通信原理图

2.硬件组态

在STEP7中建立一个新项目，在此项目下插入一个“SIMATIC 400站”和一个“SI-MATIC 300站”，并分别完成硬件组态，硬件组态如图4-14和图4-15所示。

图4-14 SIMATIC 400站硬件组态图

图4-15 SIMATIC 300站硬件组态图

3.网络组态

单击按钮，打开网络组态NetPro，可以看到一条MPI网络和没有与网络连接的两个站点，双击CPU上的小红方块，打开MPI接口属性对话框，分别设置MPI的站地址为2和3，选择子网“MPI（1）”，单击“OK”按钮返回NetPro，可以看到CPU已经连到MPI网络上。如图4-16、图4-17和图4-18所示。

图4-16 SIMATIC 400站MPI网络 通信参数设置

图4-17 SIMATIC 300站MPI网络 通信参数设置

图4-18 MPI网络

4.生成和填写GD表

鼠标右击NetPro中的MPI网络线，在菜单中单击“Define Global Data”命令，在出现的GD表对话框中，对全局数据通信进行组态。如图4-19所示。

图4-19 定义全局数据

双击“GD ID”右边的CPU栏选择需要通信的CPU。如图4-20和图4-21所示。

在每个CPU栏底下填上数据的发送区和接收区，例如：第一行生成一个全局数据，CPU413-2DP的发送区为ID0，在菜单“Edit”下选择“Sender”设置发送区，方格变成深色，同时出现符号“＞”表示为发送站，CPU315-2DP的接收区为QD4。用同样的方法，在第二行生成一个全局数据，将CPU315-2DP的ID0发送给CPU413-2DP的QD0。(www.xing528.com)

选中SIMATIC管理器左边400站点的“块”文件夹，在右边空白处右击，选择“Insert New Object”→“Data Block”，生成共享数据块DB1和DB2。为了定义数据块的大小，打开数据块，删除自动生成的临时占位符变量，生成一个有22B数据元素的数组。如图4-22所示。

图4-20 GD表

图4-21 选择CPU

图4-22 生成数据块

用同样的方法，在CPU315-2DP的“块”文件夹中生成共享数据块DB1和DB2，用数组定义它们的大小。创建DB块如图4-23所示。

图4-23 创建DB块

在完成上述操作后，在第三行生成一个全局变量，CPU413-2DP的发送区为DB1.DBB0∶22（其中“DB1.DBB0”表示起始地址，“22”表示数据长度），然后在菜单“Edit”下选择“Sender”设置发送区。而CPU315-2DP的接收区为DB1.DBB0∶22。地址区可以为DB、M、I、Q区，S7-300地址区长度最大为22个字节，S7-400地址区长度最大为54个字节。发送区和接受区的长度必须一致，所以在上例中通信区长度最大为22字节。创建即可变量如图4-24所示。

图4-24 创建全局变量

对于全局变量的表示，如图4-25所示，例如GD A.B.C，具体说明如下：

1）参数A：全局数据环。参与收发全局数据包的CPU组成了全局数据环，CPU可以向同一环内的其他CPU发送或接收数据，在一个MPI网络中，最多可以建立16个GD环，每个环最多允许15个CPU参与全局数据交换。

2）参数B：全局数据包。在同一个全局数据环中，具有相同的发送站和接收站的全局数据的字节数之和如果没有超出允许值，可以组成一个全局数据包。

3）参数C：一个数据包里的数据。CPU315-2DP发送4组数据到CPU413-2DP，4个数据区是一个数据包，从上面可以知道，一个数据包最大为22个字节，在这种情况下，每个额外的数据区占有2个字节，所以数据量最大为16字节。

5.设置扫描速率和状态双字的地址

扫描速率是用来定义CPU刷新全局数据的时间间隔，编译后在菜单“View”中单击“Scan Rates”，可以查看扫描系数，扫描速率的单位是CPU的扫描循环周期，S7-300默认的扫描速率是8，S7-400默认的扫描速率是22，也可以修改它们。

发送器的扫描速率为22，表示CPU每隔22个扫描周期，在扫描周期检查点发送一次GD包。接收器的扫描速率为8，表示CPU每隔8个扫描周期，在扫描周期检查点接收GD包。

可以用GD数据传输的状态双字来检查数据是否被正确的传送，在菜单“View”中单击“GD Status”，可以查看状态双字，在出现的GDS行中可以给每个数据包指定一个用于状态双字的地址，最上面一行的状态双字GST为各GDS行中的状态双字相“或”的结果。如图4-26所示。

图4-25 全局变量示意图

图4-26 扫描速率和状态双字的地址

状态字中每个状态位对应的程序错误说明见表4-13。

表4-13 根据状态字编写相应的错误处理程序

状态双字能使用户程序及时了解通信的有效性和实时性，增强系统的故障诊断能力。设置好扫描速率和状态双字的地址后，单击按钮，对全局数据表进行第二次编译，使扫描速率和状态双字的地址包含在组态数据中。