西门子FM458-1DP快速处理系统

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PLC的MPI通信的特点与作用

PLC的MPI是一个跨语言的通讯协议，用于编写并行计算机。支持点对点和广播。MPI是一个信息传递应用程序接口，包括协议和和语义说明，他们指明其如何在各种实现中发挥其特性。

  主要优点是CPU可以同时与多个设备建立通信。即编程器、hmi设备和其他PLC可以连接在一起，同时运行。程序员通过MPI接口生成的网络也可以访问连接的硬件站上的所有智能模块。可以同时连接的其他通信对象的数量取决于CPU的型号。例如，中央处理器314的大连接数是4，中央处理器416的大连接数是64。

  MPI接口的主要特点是:

  ●RS-485物理接口。

  19.2Kbit/s或187.5 Kbit/s或1.5 mbit/s的低传输速率。

  ●大连接距离为50m(两个相邻节点之间)，有两个中继器时为1100m，使用光纤和

  星形联轴器为23.8公里。

  ●使用现场总线组件(电缆、连接器)。

  MPI通信包括全局数据通信、基础通信和扩展通信，下面将分别介绍。

  1.全局数据通信，这种通信方式通过MPI接口在CPU之间循环交换数据，无需编程。当过程图像被刷新时，在循环扫描的检查点进行数据交换。对于S7-400 PLC，数据交换可由sfc启动，全局数据可输入、输出、标志位、定时器、计数器和数据块区。

  通信不需要编程，而是配置全局数据表。全局数据通信不需要CPU连接。

  2.基本沟通。该通信方法可用于所有S7-300/400可编程逻辑控制器。它通过站内MPI子网或K总线传输数据。系统函数(SFC)，如X_SEND(在发送端)和X_RCV(在接收端)，由用户程序调用。用户数据量大为76 B，调用系统函数时，通信连接动态建立，断开。CPU上需要有一个自由连接。

  3.扩展通信，可在所有S7-400 PLC CPU中使用。高达64KB的数据可以通过任何MPI(现场总线、工业以太网)传输。它由系统功能块(SFB)实现，支持带响应的通信。数据也可以读出或写入S7-300可编程控制器(输入/输出模块)。它不仅可以传输数据，还可以执行控制功能，例如控制通信对象的启动和停止。这种通信方式需要配置连接(连接表)。连接在工作站完全启动时建立，并一直保持。CPU上需要有一个自由连接。

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PLC对用户程序的执行主要按三个扫描过程进行。

  (1)第一个过程：输入扫描

  在这个过程中，PLC按扫描方式读入该PLC所有端子上的输入信号(可能有的端子上并没有输入信号，它也作输入)，并将这些输入信号存入输入映像区。在本工作周期的执行和输出过程中，输入映像区内的内容还会随实际信号的变化而变化。

  由此可见，一般输入映像区中的内容只有在输入扫描阶段才会被刷新，但在有些PLC 中(例如F-20M)，这个区内的内容在程序执行过程中也允许每隔一定的时间(如2ms)被刷新一次，以取得更为实时的数据。

  PLC在输入扫描过程中一般都以固定的顺序(例如从Zui小号到Zui大号)进行扫描，但在一些PLC中可由用户确定可变的扫描顺序。例如在一个具有大量输入端口的PLC系统中，可将输入端口分成若干组，每次扫描仅输入其中一组或几组端口的信号，以减少用户程序的执行时间(即减少扫描用期)，这样做的不良后果是输入信号的实时性较差。

  (2)第二个过程：执行扫描

  在执行用户程序的扫描过程中，PLC对用户以梯形图方式(或其他方式)编写的程序按从上到下、从左至右的顺序逐一扫描各指令，然后从输入映像区取出相应的原始数据或从输出映像区读有关数据，并做由程序确定的逻辑运算或其他数学运算，随后将运算结果存入确定的输出映像区有关单元，这个结果在整个程序未执行完毕前还会送到输出端口上。

  (3)第三个过程：输出扫描

  在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像区中的内容同时送入输出锁存器中(称输出刷新)，然后由锁存器经功率放大后去驱动继电器的线圈，Zui后使输出端子上的信号变为本次工作周期运行结果的实际输出。

  PLC对输入/输出的处理规则

  根据上述工作特点，可以总结出PLC在I/O处理方面遵循以下规则。

  ①输入状态映像寄存器中的数据，取决于与输入端子板上各输入端相对应的输入锁存器在上一次刷新期间的状态。

  ②程序执行中所需的输入/输出状态，由输入状态映像寄存器和输出状态映像寄存器读出。

  ③输出状态映像寄存器的内容随程序执行过程中与输出变量有关的指令的执行结果而改变。

  ④输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新阶段时输出状态映像寄存器的内容决定。

  ⑤输出端子板上各输出端的通断状态，由输出锁存器中的内容决定。

  PLC的分类

  PLC产品的种类众多，型号规格也不统一，通常按以下两种形式分类。

  按结构形式分类

  PLC按结构形式的不同可分为整体式和模块式西种。

  (1)整体式

  整体式是把PLC的各组成部分安装在一块或少数几块印制电路板上，并连同电源一起装在机壳内，形成一个单一的整体，称为主机或基本单元。其特点是简单紧凑、体积较小、价格较低。通常小型、超小型PLC常采用这种结构。整体式PLC的主机可通过扁平电缆与I/O扩展单元、智能单元(如A/D、D/A单元)等相连接。

  (2)模块式

  模块式是把PLC的各基本组成部分做成独立的模块，如CPU模块(包含存储器)、输入模块、输出模块、电源模块等，然后以搭积木的方式将它们组装在一个具有标准尺寸并带有若干个插槽的架内。通常中型或大型PLC常采用这种结构。用户可根据需要灵活方便地将I/O扩展单元、A/D和D/A单元、各种智能单元、特殊功能单元、链接单元等模块插入机架底板的插槽中，以组合成不同功能的控制系统。这种结构的特点是对现场的应变能力强，而且系统各部件的插拔形式十分便于维修。