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西門子CPU6ES73146CH044AB1

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SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司

：鐘濤
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地址：上海市金山區(qū)楓灣路500號 

．應用概述
SIMOTION通信函數_xsend與_xreceive適合SIMOTION之間通過MPI－MPI接口、PROFIBUS-PROFIBUS間的數據交換，通信數據zui大為200個字節(jié)，SIMOTION也可以通過調用通信函數_xsend與_xreceive實現與S7-300/400 PLC（在PLC中調用SFC65 X_SEND與SFC66 X-REV）MPI接口間的數據交換，由于受到PLC通信區(qū)的限制，zui大通信數據為64個字節(jié)。

2．MPI與PROFIBUS網絡介紹
MPI是S7-300/400，SIMOTION的編程接口，對通信數據及實時性要求不高的應用可以利用編程接口進行通信， MPI的通信速率為19.2K～12Mbit/s, 只有可以設置為PROFIBUS接口的MPI口才支持12M的通信速率，例如S7-300中CPU318-2DP及所有的S7-400CPU 、SIMOTION MPI口都可以設定為PROFIBUS接口，所以它們的MPI接口通信速率都可以設置為12M。MPI接口通信速率缺省設置為187.5Kbit/s，無中繼情況下zui大通信通訊距離為50米，通過中繼器可以擴展網絡長度，擴展的方式有兩種，*種，兩個站點中間沒有其它站，如圖1

圖1：MPI網絡擴展

控制器站點到中繼器zui長為50米，兩個中繼器之間的距離為1000米，zui多可以增加10個，所以兩個站點之間的zui長距離為9100米。
第二種，如果在兩個中繼器中間有MPI站點，那么每個中繼器只能擴展50米，在組態(tài)時要考慮這兩種連接方式。
MPI接口為RS485接口，連接電纜為PROFIBUS電纜（屏蔽雙絞線），接頭為PROFIBUS接頭并帶有終端電阻，如果用其它電纜和接頭不能保證通信距離。在MPI網絡上zui多可以有32個站，中繼器，WINCC站，操作面板OP/TP也要算一個站點。MPI的站號及通訊速率可以在STEP7或SCOUT硬件組態(tài)時修改，下載組態(tài)信息到CPU后，站號及通訊速率將改變。
PROFIBUS總線符合EIA RS485[8]標準，PROFIBUS RS485 的傳輸程序是以半雙工、異步、無間隙同步為基礎的。傳輸介質可以是光纜或屏蔽雙絞線，電氣傳輸時，每一個RS485傳輸段為32個站點包括有源網絡元件(RS485中間器，OLM等)，在總線的兩端為終端電阻，結構如圖2：

圖2：PROFIBUS網絡結構

西門子總線終端一般都配有終端電阻，PROFIBUS使用9針D型連接器，D型連接器插座連接總線站，D型連接器插頭與總線電纜相連?？偩€終端和針腳定義如表1：

表1 總線終端管腳定義

PROFIBUS總線的傳輸速率為9.6Kbit/s ～12Mbit/s，總線長度與傳輸速率相關，總的規(guī)律是傳輸速率越高總線長度越短，越容易受到電磁干擾，基于傳輸速率的zui大網段長度參考表2：

表2 傳輸速率與通信長度

總線終端的電阻與PROFIBUS總線相匹配，并配有軸向電感以消除電容性負載而引起的導線反射，選擇普通的屏蔽雙絞線不能保證總線的段長度。
如果需要擴展總線的長度或者PROFIBUS從站數大于32個時，就要加入RS485中繼器，例如，PROFIBUS的長度為500米，而波特率要求達到1.5MBIT/S，對照表2波特率為1.5MBIT/S使zui大的長度為200米，要擴展到500米，就需要加入兩個RS485中繼器，拓撲圖如圖3所示：

圖3：PROFIBUS網絡擴展

西門子RS485中繼器具有信號放大和再生功能，在一條PROFIBUS總線上zui多可以安裝9個RS485中繼器，其它廠商的產品要查看其產品規(guī)范以確定安裝個數。
一個PROFIBUS網段zui多可有32個站點，如果一條PROFIBUS網上超過32個站點，也需要用RS485中繼器隔開，例如一條PROFIBUS總線上有80個站點，那么就需要兩個RS485中繼器分成3個網段。RS485中繼器是一個有源的網絡元件，本身也要算一個站點。除了以上兩個功能，RS485中繼器的還可以使網段之間相互隔離。

3．網絡設置
下面以SIMOTION D435與S7-300 PLC 通過MPI網絡通信為例介紹通信函數_xsend與_xreceive的使用。首先打開SCOUT軟件插入D435，點擊D435使用右鍵進入硬件配置界面如圖4所示：

圖4：SIMOTION MPI接口設置

雙擊X136接口（只有X136接口可以設置為MPI接口），將該接口設置為MPI接口，選擇MPI站地址，如圖5所示：

圖5： MPI接口參數配置

注意MPI站地址與通信方的站地址不能沖突，同樣在STEP7中設置S7-300 PLC的站地址，本例中SIMOTION的MPI地址為2，PLC的站地址為4。

4．編程

4.1 SIMOTION側編程
在D435中的“PROGRAM”中插入編程單元“LAD/FBD UNIT”，如MPI，在“UNIT”中插入程序如“SEND”和“RECEIVE”編寫發(fā)送和接收程序如圖6所示，也可以將通信程序編寫在同一個程序中。

圖6： SIMOTION 程序的創(chuàng)建

本例中在“SEND”程序中編寫發(fā)送程序，在“RECEIVE”程序中編寫接收程序，發(fā)送和接收函數可以在函數庫中的位置如圖7所示：

圖7： 函數塊的位置

• 調用_xsend函數
在程序SEND中調用_xsend函數發(fā)送數據，與PLC編寫方式相似，將發(fā)送函數_xsend拖曳到LAD網絡中，如圖8所示：

圖8： _xsend函數塊

給所有的參數賦值，變量可以任意定義，如“COMMODE”變量，鍵入后選擇變量類型如圖9所示：

圖9： 配置參數類型

數據類型自動定義，在變量類型中選擇變量存儲的類型，如全局變量或區(qū)域變量，如圖9中變量類型只能在一個“UNIT”中使用，如果需要在其它“UNIT”或HMI中使用，將在“INTERFACE”中創(chuàng)建變量。
_xsend函數參數含義如下：

COMMUNICATIONMODE:
枚舉數據類型，元素中包括“ABORT_CONNECTION ”和“HOLD_CONNECTION”，
“ABORT_CONNECTION ”：通信完成之后釋放連接資源。
“HOLD_CONNECTION”：通信完成之后占用連接資源。
枚舉類型變量的賦值可以使用MOVE指令，如圖10所示：

圖10： 參數賦值

ADDRESS:
結構體數據類型，結構體元素參考表3：

表3 _xsend函數ADRESS參數結構體數據

deviceId：使用的接口，1表示D435 X126接口，2表示D435 X136接口，本例中選擇2。
remoteSubnetIdLength：預留參數，MPI通信中無意義，缺省為0，設置為0。

remoteStaddrLength：MPI、PROFIBUS通信設置為1。

nextStaddrLength：預留參數，MPI通信中無意義，，缺省為0，設置為0。

remoteSubnetId：預留參數，MPI通信中無意義，缺省為0。

remoteStaddr：數組類型，在remoteStaddr[0]中賦值通信方的MPI地址，其它元素無意義，本例中S7-300 MPI地址為4，可以使用MOVE（LAD）指令賦值。

nextStaddr：預留參數，MPI通信中無意義，缺省為0。

MESSAGEID:
UDINT數據類型，定義發(fā)送報文的標識符，本例中定義為6，在PLC接收塊參數REQ_ID可以讀出。
NEXTCOMMAND:
枚舉數據類型，元素中包括“IMMEDIAY ”和“WHEN_COMMAND_DONE”，
“IMMEDIAY”：下一個命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE”：命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行下一個命令，異步執(zhí)行。
例子程序中使用“WHEN_COMMAND_DONE”。

COMMANDID:
COMMANDID數據類型，可以跟蹤命令的狀態(tài)。

DATA:
數組數據類型，發(fā)送數據緩存區(qū)，必須為200個字節(jié)。

DATALENGTH:
UDINT數據類型，發(fā)送數據的長度，本例中發(fā)送為10個字節(jié)。

OUT:
DINT數據類型，函數調用返回值，包含通信狀態(tài)。

在程序receive中調用_xreceive函數接收數據，與PLC編寫方式相似，將接收函數_xreceive拖曳到LAD網絡中，如圖11所示：

圖11： _xreceive函數塊

調用_xreceive函數
函數_xreceive的輸入參數MESSAGEID、COMMANDID和NEXTCOMMAND與_xsend函數輸入參數意義相同，發(fā)送與接收函數的參數MESSAGEID必須相同，本例中_xreceive輸入參數定義的數據包標識符為8，與PLC發(fā)送塊參數REQ_ID定義的標識符必須相同。
_xreceive函數的輸出變量 “OUT”為結構體數據類型，元素參考表4：

表4 _xreceive函數OUT參數結構體數據

functionResult：
函數調用的返回值，可以判斷接收狀態(tài)，數據類型為 DINT。
dataLength：
接收數據的長度(字節(jié)數)，zui大長度為200個字節(jié)，數據類型為 UDINT。
Data：
數據接收區(qū),zui大長度為200個字節(jié)，在編程中定義的接收區(qū)必須大于數據發(fā)送區(qū)，數據類型為數組。

通信參數賦值完成之后，將整個程序進行編譯，如果需要在線監(jiān)控通信程序，必須在編譯程序之前進行配置，如圖12所示，點擊程序單元，本例中為“MPI”，右鍵進入屬性界面，點擊菜單“Compiler”選擇“Permit program status”選項，這樣經過編譯之后，程序可以在線監(jiān)控。

圖12： 配置程序在線監(jiān)控

通信程序編寫和編譯完成后，將程序放置到D435的執(zhí)行系統中調用（程序只有被調用才能執(zhí)行），如圖13所示：

圖13： 調用通信程序

本例中將通信程序放置于“BackgroundTask”運行（循環(huán)運行）。將整個項目編譯后，聯機下傳通信程序。

4.2 PLC側編程
調用發(fā)送程序塊
PLC側調用SFC65用于數據發(fā)送，發(fā)送程序參考圖14程序：

圖14： PLC中調用發(fā)送程序

SFC65的參考解釋如下，
REQ：
發(fā)送請求，為1時發(fā)送。
CONT：
相當于SIMOTION發(fā)送函數_xsend 參數“COMMUNICATIONMODE”，為0時通信完成之后釋放連接資源，為1時通信完成之后占用連接資源。
DEST_ID：
通信方的MPI地址，本例中SIMOTION的MPI地址為2。
REQ_ID：
相當于SIMOTION發(fā)送函數_xsend 參數“MESSAGEID”，定義發(fā)送報文的標識符，在接收塊中除接收到數據外，本例中與函數_xreceive中參數MESSAGEID定義必須相同。
SD ：
發(fā)送區(qū)，以指針的格式，本例中將DB1中DBB0 以后10個字節(jié)作為發(fā)送區(qū)，zui大為76個字節(jié)。
RET_VAL：
發(fā)送塊返回值。
BUSY ：
為1時，端口占用，發(fā)送中止。
PLC側調用發(fā)送塊，在SIMOTION中需要調用函數_xreceive接收。

調用接收程序塊
PLC側調用SFC66用于接收數據，接收程序參考圖15程序：

圖15： PLC中調用接收程序

SFC65的參考解釋如下，
EN_DT：
為1使能接收功能。
RET_VAL ：
接收塊返回值。
REQ_ID：
接收數據包的標識符，本例中接收SIMOTION _xsend函數MESSAGEID參數定義的報文的標識符6。在SIMOTION中，接收、發(fā)送函數MESSAGEID參數為輸
入參數，發(fā)送和接收的報文標識符必須提前定義，在PLC中發(fā)送塊REQ_ID參數為輸入參數，接收塊REQ_ID參數為輸出參數，識別接收數據包的標識符。
NDA ：
接收到新的數據包時產生脈沖信號。
RD：
接收區(qū)，本例中接收SIMOTION發(fā)送的10個字節(jié)，并將接收的數據存儲于DB2中DBB0以后的10個字節(jié)中。
將PLC中的通信程序編譯下傳到PLC中，通信建立。

5．狀態(tài)監(jiān)控
在SCOUT聯機狀態(tài)中，點擊程序單元如“MPI”，然后點擊“Symbol browser”標簽，可以監(jiān)控“MPI”程序單元中定義的全局變量，如發(fā)送數據區(qū)、接收區(qū)等。如圖16所示：

圖16： 監(jiān)控SIMOTION側通信變量

在STEP7中打開變量監(jiān)控表同樣可以對數據發(fā)送區(qū)、接收區(qū)進行監(jiān)控，如圖17所示：

圖17： 監(jiān)控PLC側通信變量

6．示例程序
示例程序參考文檔附件程序，名稱為Mpitest.rar。（示例程序使用STEP7 V5.4和SCOUT V4.0編寫）