Характеристика MPI-подсети

Каждый CPU оснащен «интерфейсом с возможностью мультиточечности» мультиточечный интерфейс – multipoint interface, или MPI). Он позволяет организовывать подсети, в которых CPU, устройства интерфейса человек-машина и устройства программирования могут обмениваться данными друг с другом.

В качестве передающей среды MPI используют либо экранированную витую пару, либо стеклянный или пластиковый оптоволоконный кабель. Длина кабеля в сегменте шины может достигать 50 м. Она может быть увеличена путем добавления повторителей RS485 (до 1100 м) или оптических модулей связи (более 100 км). Обычная скорость передачи данных составляет 187,5 Кбит/с. Максимальное количество узлов – 32. Каждый узел имеет доступ к шине определенный промежуток времени и может отсылать фреймы данных. По окончании данного временного интервала узел передает права доступа следующему узлу (процедура доступа «передача маркера»). По сети MPI можно производить обмен данными между CPU с помощью коммуникации глобальных данных, внешних SFC-коммуникаций станции или SFB коммуникаций. Дополнительных модулей не требуется.

 

Подсети в системе SIMATIC^®

Чтобы удовлетворить различные требования к связи на уровне подразделений предприятия (некритичные по времени) и промышленном, полевом уровне (field level) - (критичные по времени) SIEMENS предлагает следующие подсети.

Подсеть MPI разработана для использования на уровне подразделений предприятия (“cell level”). MPI - многоточечный интерфейс в SIMATIC® S7 и C7.

MPI - это, в основном, интерфейс с PG, то есть он разрабатывался для соединения с PG (для запуска и тестирования) и панелями оператора OP (НМI- интерфейс). Подсеть MPI может, тем не менее, использоваться также для сети с небольшим количеством CPU.

Обеспечение сети посредством MPI

 

 

Каждый программатор имеет MPI интерфейс. Интерфейс MPI в CPU позволяет реализовать доступ ко всем интеллектуальным модулям в PLC, в частности к функциональным модулям станции.

Каждому узлу MPI-сети нужен собственный MPI-адрес (число от 0 до 126, установки по умолчанию: PG = 0, OP/TD = 1 и CPU = 2).

В S7-300™ шина MPI непосредственно, без какого-либо преобразования (1:1) соединена с K шиной. Это означает, что каждый узел на K-шине (модули FM или CP) в стойке S7-300™ является также узлом MPI и должен иметь собственный MPI-адрес.

В S7-400™ коммуникационные фреймы MPI (187.5 Kбит/с) преобразуются для передачи по внутренней K-шине (10.5 Mбит/с). В стойке S7-400™ только CPU имеет собственный адрес MPI. Другие интеллектуальные модули например, FM или CP, не имеют своего MPI-адреса.

Основным преимуществом MPI является то, что различные устройства в

одно и то же время могут иметь доступ к CPU. Это означает, что устройства, например, программатор, панель оператора и внешний подключенный PLC могут работать в этой сети одновременно.

Интерфейс MPI позволяет также создавать сети, в которых администратор сети с помощью программатора имеет центральный доступ ко всем интеллектуальным модулям в подключенных станциях.

Количество каналов для соединения с партнерами по связи, которые могут быть использованы одновременно, зависит от типа CPU. Например, CPU 314 имеет четыре ресурса для соединения, а CPU 416 имеет 64 ресурса.

Важнейшие характеристики MPI-интерфейса:

• Интерфейс RS 485

• Скорость передачи 19,2 Кбит/с, 187,5 Кбит/с или 1,5 Мбит/с.

• Расстояние: до 50 м (между двумя соседними узлами), - с двумя репитерами: до 1100 м - с оптоволоконной линией и звездчатым ответвителем: до 23, 8 км

• Комплектующие Profibus (кабели, коннекторы)

 

 

Соединения в MPI-сети

Коннекторы Для установки шинной системы MPI имеется два вида коннекторов.

Слева изображен коннектор с гнездом соединительного разъема PG – он являетсястандартным для соединения узлов в MPI-сети, позволяющий одновременное подключение PG.

Справа изображен коннектор без гнезда соединительного разъемаPG, который используется, если подключение PG в этом месте не требуется.

Для последнего узла шины должно подключаться нагрузочное сопротивление (терминатор) вместо отходящей линии сети.

Требования Для подключения PG или ПК к MPI-интерфейсу PLC требуется:

• MPI модуль в PG / ПК и соединительный кабель

• Адаптер для ПК (соединительный кабель со встроенным MPI-конвертором, если нет свободного слота в PG / ПК).

Характеристики адаптера для ПК:

- Длина 5 м;

- Скорость передачи до адаптера: 187,5 Кбит/с;

- Скорость передачи от адаптера до PG: 19,2 Кбит/с / 38,4 Кбит/с (настраивается)

 

Глобальные данные: Общий обзор

 

Глобальные данные: Процедура конфигурирования

Конфигурирование Прежде всего Вы должны создать станции в проекте для вашей сети,

HW-станций используя SIMATIC^® Manager. Когда Вы сделаете это, откройте утилиту “HW Config” и откройте последовательно все станции друг за другом.

Установка При конфигурировании оборудования, Вы должны явно определить

MPI-адреса CPUкак участников MPI-сети (с параметром "Networked"), и назначить для каждого из них уникальный MPI-адрес узла.

Сохраните параметры CPU на жестком диске, а затем через меню " PLC -> Download " загрузите данные конфигурации в каждый CPU отдельно, подключаясь к ним по принципу “point-to-point“ (“точка-к-точке”).

Организация сети Затем Вы соединяете MPI-узлы кабелями Profibus. Когда Вы сделаете это, становится возможным установить онлайновое соединение со всеми CPU. Вы можете протестировать его в SIMATIC^® Manager с помощью функции "Accessible Nodes" ("Доступные узлы").

Создание Вы должны использовать утилиту "Defining Global Data" ("Определение

таблицы глобальных данных") для созданиятаблицыглобальных данных, в

глобальных которой Вы определяете данные дляобмена. ЗатемВы дважды

данных компилируете таблицу и загружаете данные конфигурации соединений в CPU.

Характеристики S7-300™: Один CPU может участвовать максимально в 4-х GD-циклах.
CPU может передавать и получать в каждом GD-цикле максимально 1 пакет.
В одном пакете может быть передано до 22 байтов данных.

S7-400™: Один CPU может участвовать максимально в 16 GD-циклах.
CPU может в каждом GD-цикле передавать максимально 1 и получать максимально 2 пакета.
В одном пакете может быть передано до 54 байтов данных.

 

 

Глобальные данные: Конфигурирование оборудования

Действия Чтобы сконфигурировать аппаратные средства для GD-коммуникаций, Вы должны выполнить следующие шаги:

1. В SIMATIC^® Manager должен был создан STEP 7 -проект.

2. В этом проекте должен быть создан объект “MPI-сеть” с назначенными параметрами. Объект “MPI-сеть” всегда автоматически создается при создании нового S7-проекта.

3. Сконфигурируйте в проекте не менее двух модулей, способных к GD- коммуникациям (например, S7 CPU).

Определяя параметры для CPU с помощью утилиты "HW Config", отметьте для каждого CPU параметр "Networked" (см. выше) и назначьте им уникальные MPI-адреса.

4. Загрузите данные конфигурации, которые Вы ввели, в каждый CPU отдельно.

5. Физически соедините все CPU сетевыми кабелями.

6. Используйте в SIMATIC^® Manager функцию "Accessible Nodes" ("Доступные узлы"), чтобы проверить правильность включения станций в сеть.

MPI-адрес для PG Если к сети MPI должны подключаться различные PG, то каждому PG должен быть дан свой собственный MPI-адрес. Используйте: "Simatic -> STEP 7 -> Setting the PG/PC Interface" ("Установка PG/PC-интерфейса"), для задания этого адреса.

 

 

Упражнение: Подготовка к соединению

 

Задача Для подготовки GD-коммуникаций между двумя станциями Вы должны соединить их с помощью кабелей Profibus (см. рисунок). Каждая учебная группа должна создать новый проект "GD_ Communication" с HW- станциями "Station1" и "Station2", которые представляют собой два учебных контроллера, связанных сетью.

Примечание Перед соединением двух контроллеров кабелем Profibus Вы должны определить их MPI-адреса (см. рисунок)!!!

Действия Каждой учебной группе необходимо выполнить следующие шаги:

1. Выполните сброс памяти CPU

2. Создайте новый проект с именем "GD_Communication"

3. Загрузите Вашу HW-станцию во вновь созданный проект:
SIMATIC^® Manager -> PLC -> Upload Station (SIMATIC^® Manager -> PLC -> Загрузить станцию)

4. Определите MPI-адрес CPU и логически свяжите CPU сетью (но не кабелем!), назначив Network MPI(1):
HW Config -> CPU Properties -> General -> Interface Properties (HW Config -> Свойства CPU -> Общие -> Свойства интерфейса)

5. Определите MPI-адрес программатора.
SIMATIC^® Manager -> Options -> Setting the PG/PC Interface... (SIMATIC^® Manager -> Опции -> Установки PG/PC-интерыейса...)

6. Свяжите два учебных контроллера физически кабелем Profibus

7. Загрузите HW-станцию второй учебной группы в Ваш проект
SIMATIC^® Manager -> PLC -> Upload Station (SIMATIC^® Manager -> PLC -> Загрузить станцию)

Результат Каждая учебная группа должна создать проект "GD_Communication" в котором существуют обе станции - "Station1" (MPI-адрес = 4) и "Station2" (MPI-адрес = 6). Эти станции представляют собой два учебных контроллера, связанных логически и физически в единую сеть.

 

 

 

Каждый CPU оснащен «интерфейсом с возможностью мультиточечности» (мультиточечный интерфейс – multipoint interface, или MPI). Он позволяет организовывать подсети, в которых CPU, устройства интерфейса человек-машина и устройства программирования могут обмениваться данными друг с другом. Обмен данными управляется через патентованный протокол Siemens.

Средой передачи служит неэкранированная витая пара, которая снабжает приводы и датчики данными и электропитанием (питание требуется). Дальность сети с повторителями может достигать 300 м. Скорость передачи данных установлена на уровне 167 Кбит/с.

Мастер управляет максимум 31 ведомым посредством циклического сканирования, что гарантирует определенное время отклика.

Многоточечный интерфейс (MPI)

Наличие: во всех CPU, описанных в данном документе MPI ñ это подсеть малой протяженности и с малым количеством абонентов для полевого и цехового уровня. MPI ñ это интерфейс, способный объединять несколько точек в SIMATIC S7/M7 и C7. Он разрабатывался как интерфейс для устройства программирования (PG) и задумывался для соединения нескольких CPU между собой или с PG для обмена небольшими объемами данных.

MPI всегда сохраняет последнюю параметризацию относительно скорости передачи, номера абонента и наивысшего адреса MPI, в том числе после полного стирания памяти, исчезновения напряжения и стирания параметризации CPU.

 

Скорость передачи

• MPI:

ñ 12 Мбит/с у CPU 318-2 DP

ñ 187,5 Кбит/с у всех остальных CPU

Таблица 5-11. Абоненты в подсети

Эти адреса MPI вы можете установить у каждого абонента по отдельности с помощью PG (у некоторых подчиненных PROFIBUS DP - также переключателем на Slave-устройстве).

Предустановленные адреса MPI

Следующая таблица показывает, с какими предустановленными адресами

MPI/PROFIBUS DP и с каким наибольшим адресом MPI/PROFIBUS DP

поставляются устройства.

Таблица 5-12. Адреса MPI/PROFIBUS DP

Правила: Назначение адресов MPI

Перед назначением адресов MPI обратите внимание на

следующие правила:

• Все адреса MPI в одной подсети должны быть различными.

• Высший адрес MPI должен быть ≥ наибольшему фактическому

адресу MPI и должен быть установлен одинаковым у всех

абонентов. (Исключение: подключение PG к нескольким абонентам; см.

следующий раздел).

 

Особенности адресов CP и FM в одном S7-300

Таблица 5-13. Адреса MPI CP/FM в одном S7-300

Рекомендации для адресов MPI

Зарезервируйте адрес MPI ì0î для обслуживающего PG или î1î для

обслуживающей OP, которые позднее при необходимости будут

кратковременно подключаться к подсети MPI. Таким образом, PG/OP,

встроенным в подсеть MPI, назначьте другие адреса MPI.

Рекомендация для адреса MPI процессора при замене или обслуживании:

Зарезервируйте адрес MPI î2î для CPU. Тем самым вы избежите

возникновения двойных адресов MPI после встраивания в подсеть MPI

процессора с установкой по умолчанию (например, при замене CPU). Таким

образом, другим CPU в подсети MPI вы должны назначать адрес больше ì2î.

Интерфейс MPI

Наличие: во всех CPU, описанных в данном документе

MPI (Multi Point Interface, многоточечный интерфейс) ñ это интерфейс CPU с

PG/OP или для обмена данными в подсети MPI.

Типичная (предустановленная) скорость передачи равна 187,5 Кбит/с. Для

обмена данными с S7-200 необходимо установить 19,2 Кбит/с. Другие

скорости передачи невозможны.

Параметры шины, установленные в CPU (напр., скорость передачи),

автоматически передаются через интерфейс MPI. Благодаря этому,

например, устройство программирования может затем автоматически

получить правильные параметры и включиться в подсеть MPI.

 

 

5.10.6 Примеры сетей

Пример: монтаж подсети MPI

На следующем рисунке показана принципиальная структура подсети MPI.

Пример: Максимально возможные расстояния в подсети MPI

На следующем рисунке мы демонстрируем:

• возможную структуру подсети MPI

• максимально возможные расстояния в подсети MPI

• принцип ìудлинения кабеляî с помощью повторителей RS 485

 

 

 

Обмен данными через сеть MPI

MPI (Multi Point Interface) интерфейс встроен во все цен-

тральные процессоры семейства S7-300 и может быть ис-

пользован для создания простых сетевых решений.

• MPI интерфейс позволяет поддерживать одновремен-

ную связь с программаторами, компьютерами, устрой-

ствами человеко-машинного интерфейса, программи-

руемыми контроллерами S7-300/ S7-400/ C7.

• В сети MPI центральные процессоры S7-300 способны

поддерживать циклический обмен данными не более

чем с 16 партнерами по связи, передавая за один цикл

до 4 пакетов глобальных данных по 22 байта каждый

(только для STEP 7 V4.x и более поздних версий).

• Внутренняя коммуникационная шина (К-шина). MPI

интерфейс центрального процессора соединен с К-

шиной контроллера S7-300. За счет этого через MPI интер-

фейс обеспечивается непосредственное обращение про-

грамматора к функциональным модулям (FM) и коммуника-

ционным процессорам (CP) контроллера.

• Гибкие возможности расширения, обеспечиваемые исполь-

зованием сетевых компонентов и кабелей электрических

(RS 485) сетей PROFIBUS.

• Мощная коммуникационная технология:

- возможность объединения до 32 MPI станций;

- до 32 логических соединений на процессор для обмена

данными с контроллерами SIMATIC S7-300/ S7-400/ C7,

устройствами человеко-машинного интерфейса, компь-

ютерами и программаторами;

- скорость передачи данных 187,5 Кбит/с.

 

 

1. Интерфейс MPI

MPI (Multi Point Interface - многоточечный интерфейс) - это интерфейс CPU с устройством

программирования (PG) или панелью оператора (OP) или для обмена данными в подсети MPI.

Типовая (предустановленная) скорость передачи составляет 187,5 кbit/s. Для обмена данными с S7-200 можно

установить также скорость 19,2 кbit/s. Другие скорости передачи невозможны.

CPU автоматически посылает на интерфейс MPI свои установленные параметры шины (например, скорость

передачи). Благодаря этому устройство программирования, например, может автоматически извлечь

правильные параметры и подключиться к подсети MPI.

MPI допускает обмен данными типа master–master и master–slave.

Для обмена данными с CPU S7–200 STEP 7-Micro/WIN устанавливает соединение типа master–slave. Протокол

MPI не обменивается данными с CPU S7–200, работающим в качестве master-устройства. Сетевые устройства

обмениваются данными через отдельные соединения (управляемые протоколом MPI) между любыми двумя

устройствами. Обмен данными между устройствами ограничен количеством соединений, поддерживаемых

модулями CPU S7–200 или EM 277.

 

• MPI – Multi-Point-Interface (MPI – многоточечный интерфейс)

Сетевой стандарт для диагностики и тестирования.