TEIL 1: ALLGEMEINES (THEORIE UND BEGRIFFE)

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1 Ein Überblick und eine Zusammenfassung über die Leistungsdaten, mögliche Verbindungen und die allgeme i- ne Begriffsdefinitionen bezüglich MPI und Kommunikationgibt folgende Bechreibung. TEIL 1: ALLGEMEINES (THEORIE UND BEGRIFFE) 1. Begriffsdefinitionen Begriff (alphabetisch) Aktiver Teilnehmer CFB GD HSA Kommunikation mittels S7- Funktionen Definition / Bedeutung Dieser kann selbständig auf den Bus zugreifen, sobald er im Besitz des Tokens (= Zugriffsberechtigung auf den Bus) ist. Communication Function Block. Mit Hilfe von sog. CFB s können größere Datenmengen (bis zu 64 Kbyte; CPU-abhängig) zwischen zwei oder mehreren CPU s ausgetauscht werden. Dazu ist es notwendig, daß die Verbindung projektiert wurde und der jeweilige CFB explizit im Anwenderprogramm aufgerufen wird. Der Datenaustausch kann somit ereignisgesteuert oder aber auch zeitgesteuert erfolgen. früher: PBK, Programmierte Bausteinkommunikation, Ersatz für die bisherigen Hantierungsbausteine der SIMATIC S5. Die CFB s (Kommunikationsfunktionen) sind aufgegliedert in vier Funkt i- onsklassen: a) SENDE- und EMPFANGSFUNKTIONEN b) STEUERFUNKTIONEN c) ÜBERWACHUNGSFUNKTIONEN d) ABFRAGEFUNKTIONEN diese Funktionen werden auch als sog. S7-Protokoll bezeichnet. Globale Daten; häufig wird auch der Begriff Implizite Kommunikation (IK) verwendet, da die Kommunikation im Hintergrund, ohne zusätzliche Maßnahmen im Anwenderprogramm, selbständig von der CPU (also impl i- zit) durchgeführt wird. Der Mechanismus ist vergleichbar mit dem Aktual i- sieren der Prozeßabbilder der Eingänge und der Ausgänge. Über GD sind nur kleine Datenmengen austauschbar. Die GD entsprechen einem globalen Speicher. Highest Station Adress, höchste Teilnehmeradresse bezüglich der aktiven Teilnehmer; veränderbar (max. 126). MPI: CFB (Communication Function Block) PG-Funktionen (Programmierung, Projektierung, Test und Diagnose) B & B - Funktionen GD (Globale Daten) PROFIBUS / Industrial Ethernet: CFB PG-Funktionen (Programmierung, Projektierung, Test und Diagnose) B & B - Funktionen

2 MPI Multipoint-Interface oder Mehrpunktfähige Schnittstelle. Typische Tei l- nehmer sind: PG, OP, CPU. Die Kommunikation erfolgt über folgende Dienste: PG-Funtionen: Test-, Inbetriebnahme- und Servicefunktionen. Wird z.b. von einem PG genutzt um die Funktion Variable beobachten oder Diagnosepuffer lesen auszuführen. B+B-Funktionen; Bedien- und Beobachtungsfunktionen; werden z.b. von angeschlossenen OP s genutzt, um Variablen zu lesen und zu schreiben. GD: Globale Daten; impliziter Austausch von kleineren Datenmengen zwischen mehreren CPU s; kein zusätzlicher Programmieraufwand im Anwenderprogramm CFB bzw. PBK: Programmierte Bausteinkommunikation; expliziter Austausch größerer Datenmengen zwischen zwei oder mehreren CPU s; der Anstoß muß explizit vom Anwenderprogramm heraus über CFB s (Kommunikation - Funktionsbausteine) erfolgen. Physik: RS 485; MPI-Schnittstelle potentialgebunden Passiver Teilnehmer Teilnehmer Verbindung Verbindungsorierntierter Datenverkehr Dieser kann im Gegensatz zum Master nicht selbständig auf den Bus zugreifen. Er wird durch den "Master" angesprochen (gepollt) und kann dann dem "Master", der in angesprochen hat, Daten übergeben. Jeder an eine Datenübertragungsleitung angeschlossene Sender oder Empfänger von Daten wird im Rahmen dieser Einrichtung als Teilnehmer bezeichnet. (projektierte) Verbindung = statische Verbindung. Wird eine Verbindung zum Partner aufgebaut, dann bleibt diese Verbindung erhalten. Jede CPU kann eine bestimmte Anzahl an Verbindungen halten. Diese ist abhängig vom jeweiligen CPU - Typ. So kann z.b. eine CPU314 bis zu vier Verbindungen verwalten. Dabei ist eine Verbindung fest reserviert für ein PG. Diese Verbindung kann nicht für andere Zwecke genutzt werde. Somit ist gewährleistet, daß im Servicefall immer ein PG angeschlossen werden kann. Eine weitere Verbindung ist für ein OP reserviert. Sie wird erst abgebaut, wenn einer der Kommunikationspartner ausfällt, die Leitung unterbrochen wird oder ein sonstiger Fehler auftritt. Dies bedeutet, daß die Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern laufend übe r- wacht wird. Seite / page 1

3 2. Leistungsdaten Die hier angegebenen Leistungsdaten stellen lediglich einen Subset der gesamten Produktpalette dar. Sie erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Diese Daten können auch in den gerätespezifischen Handbüchern nachgelesen werden. Im Zweifelsfall sind die dort getroffenen Aussagen übergeordnet. 2.1 Allgemeines Eine Ringstruktur ist mit MPI-Vernetzung nicht zugelassen. Die Topologie von MPI ist Linie oder Strang. Beim Aufbau eines MPI - Netz ist zu beachten, daß mind. ein Abschlußwiderstand eingeschaltet werden muß (an den "geographischen" Enden der Leitung). Max. Anzahl im Netz (Node-Nr.): ist auf 32 begrenzt, 0-31 sind frei, ist Reserve. Dabei ist zu beachten, daß Nr. 0 für ein PG und Nr. 1 für ein OP freizuhalten sind. Max. Anzahl von K-Bus FM in einer S7 300 : FM bzw. CP nimmt keine Verbindung weg, da die CPU mit FM bzw. CP ausschließlich über den P-Bus miteinander kommunizieren. Siehe auch nachfolgende Abbildungen: S7-300 CPU FM CP SM SM FM P-Bus K-Bus; Baudrate = MPI-Baudrate MPI S7-400 CPU FM CP SM SM FM P-Bus K-Bus; 10 MBd MPI (187,5 kbd) Seite / page 2

4 2.2 Anzahl möglicher Verbindungen Typ Gerät Anzahl Verbindungen Projektierbar mit... PG OP max. Rest S7-300 CPU312IFM STEP 7 CPU STEP 7 CPU STEP 7 CPU314IFM STEP 7 CPU STEP 7 CPU315-2 DP STEP 7 CPU STEP 7 M7-300 CPU388-4 STEP 7 C7 C STEP 7 C STEP 7 C STEP 7 C7-626 DP STEP 7 S7-400 CPU STEP 7 CPU STEP 7 CPU413-2 DP STEP 7 CPU STEP 7 CPU414-2 DP STEP 7 CPU STEP 7 M7-400 CPU488-4 STEP 7 CPU488-5 STEP 7 PG / PC PG720 / PG720C PG/PC-Schnittstelle PG (Einstellungen PG Systemsteuerung) Anzahl der Verbindungen richtet sich nach dem eingesetzten CPU-Typ: OP / COROS OP ProTool / ProTool Lite OP ProTool / ProTool Lite OP ProTool / ProTool Lite OP ProTool / ProTool Lite OP ProTool / ProTool Lite OP ProTool OP ProTool OP ProTool 2.3 Entfernungen und Anzahl anschließbarer Teilnehmer (siehe auch /2/ und /3/) MPI - Baudrate in kbd Entfernung in Meter beim Aufbau mit Kupferkabel 187,5 S7-300: 50m; 187,5 S7-400: 50m Bei größeren Entfernungen muß an jeder CPU ein Repeater gesetzt werden (siehe auch Referenz-Handbuch Kap.10). Seite / page 3

5 2.4 Global-Daten-Kreise Die Anzahl der möglichen GD-Kreise ist abhängig von der jeweiligen CPU. Nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die möglichen GD-Kreise der einzelnen CPU's. Es sei darauf hingewiesen, daß der Datenaustausch über die Globalen Daten ausschließlich zwischen CPU's stattfinden kann. CPU Anzahl GD- Kreise Max. Anzahl Bytes pro GD-Kreis (GD-Paket) CPU312IFM 4 22 CPU CPU CPU314IFM 4 22 CPU CPU315-2 DP 4 22 CPU C C C C7-626 DP 4 22 CPU CPU CPU413-2 DP CPU CPU414-2 DP CPU Anhand einiger Beispiele im Kapitel TEIL 2: BEISPIELE soll die Berechnung der GD-Kreise und die Anzahl der maximal möglichen Datenmenge erläutert werden: 3. Weiterführende Literatur /1/ Katalog IK10; SINEC Industrielle Kommunikationsnetze; 1996 /2/ Katalog ST70; SIMATIC Automatisierungssysteme SIMATIC S7 / M7 / C7; 1996 /3/ Automatisierungssystem S7-300, Aufbauen, Verdrahten; Handbuch /4/ Automatisierungssystem S7-400, M7-400 Aufbauen; Installationshandbuch /5/ Automatisierungssystem S7-400, M7-400 Baugruppendaten, Referenzhandbuch /6/ Elektronischer Katalog CA01; 1996/97 Seite / page 4

6 TEIL 2: BEISPIELE, ANWENDUNG UND NETZKONFIGURATION Anhand einiger Beispiele soll die Berechnung und Belegung der möglichen Verbindungen erläutert werden. Beispiel 1: Im ersten Beispiel ist die Kopplung zw. einer S7-300, einer S7-400, einem OP 15 und einem (Service-) PG dargestellt. Die Kommunikation findet physikalisch über ein einfaches Kupferkabel statt. Die logischen Verbindungen werden mittels STEP7 und ProTool Lite parametriert. PG (Adr. 0) S7-300 (Adr. 2) OP 15 (Adr. 1) S7-400 (Adr. 3) MPI S7 VAT (Variablentabelle) "Status Beobachen" S7 Bausein-Kommunikation (AWL-Editor "Beobachten Online") Elektrische Verbindung GD-Kreis (Beachte: GD-Kreis belegt keine Verbindung) Bedienen und Beobachten Abschlußwiderstand PG S7-300 OP 15 S7-400 Belegte Verbindungen Freie Verbindungen CPU-abhängig Seite / page 5

7 Beispiel 2: Hier ist die Kommunikation zwischen zwei S7-400 und einer S7-300 erläutert. Eine S7-400 besitzt eine DP-Schnittstelle mit angeschlossener Peripherie. Vom PG aus beobachtet der Anwender das Programm "online" über den AWL-Editor bzw. über eine entsprechende Variablentabelle (VAT). PG S7-400 S7-400 mit DP S MPI DP-Slaves DP S7 VAT (Variablentabelle) "Status Beobachen" Elektrische Verbindung Beachte: DP belegt keine Verbindung, da unabhängig von MPI-Kommunikation Zahl Bausteinkommunikation über CFB s Anzahl der benutzten bzw. möglichen Verbindungen Abschlußwiderstand PG S7-400 S7-400 mit DP S7-300 Belegte Verbindungen Freie Verbindungen 1 CPU-abhängig CPU-abhängig 3 Seite / page 6

8 Beispiel 3: Im folgenden wird die Verbindung über MPI / GD und DP erklärt. Vom PG aus beobachtet der Anwender "online" den Status seines Programms. Zusätzlich dazu ist ein OP an eine S7-400 und S7-300 (mit DP) n-a geschlossen. Die S7 - Steuerungen mit DP-Schnittstelle haben jeweils an angeschlossenes DP - Netz mit ve r- schiedenen Slaves. PG S7-400 mit DP S7-400 OP 15 S7-300 mit DP S MPI DP-Slaves DP DP S7 VAT (Variablentabelle) "Status Beobachen" Elektrische Verbindung GD-Kreis (Beachte: GD-Kreis belegt keine Verbindung) Beachte: DP belegt keine Verbindung, da una bhängig von MPI-Kommunikation Bedienen und Beobachten Zahl Bausteinkommunikation über CFB s Anzahl der benutzten bzw. möglichen Verbindungen Abschlußwiderstand PG S7-400 mit DP S7-400 OP 15 S7-300 mit DP S7-300 Belegte Verbindungen Freie Verbindungen - CPU-abhängig CPU-abhängig Seite / page 7

9 Beispiel 4: Anhand einiger GD - Tabellen ist die Kommunikation über Globale Daten beschrieben. Allgemeine Vorgehensweise: Projekt definieren (unter SIMATIC Manager) Hardware einfügen (mind. zwei Stationen; Einfügen => Hardware => S7-300 / S Station) SC (Station Configuration; Hardware Konfiguration) starten und Stationen entsprechend konfigurieren MPI - Parameter eingeben (CPU als "vernetzt" definieren und MPI - Adresse vergeben) Im SIMATIC Manager "MPI-Netz(1)! anwählen und über "Extras => Globaldaten definieren" das Tool starten Netztabelle editieren Beachte: Alle CPU's (Programme), die mittels GD Daten austauschen sollen, müssen im gleichen Projekt liegen. Sinnvoll ist jeder CPU einen individuellen Namen (z. B. "Waage") geben, da nur dieser in der GD - Tabelle angezeigt wird. Mit der Applikation "GD: Globaldaten definieren" kann die Netztabelle erstellt werden. Sie besitzt dann für das gesamte Projekt und den darin enthaltenen Stationen Gültigkeit. Es wird automatisch eine neue Tabelle angelegt bzw. eine schon vorhandene Tabelle geöffnet. Es können Daten zwischen maximal fünf CPU s übertragen werden. Mittels Doppelklick auf die erste Zeile jeder Spalte wird die gewünschte CPU ausgewählt. Seite / page 8

10 TEIL 3: NETZKOMPONENTEN Für den Aufbau eines Kommunikationsnetzes können z. B. folgende Bus- bzw. Netzkomponenten verwendet werden: Bestellnummer Bezeichnung Einsatzmöglichkeiten 6XV1830-0AH10 6GK1500-0AA00 6ES7972-0AA00-0XA0 6ES7972-0BA10-0XA0 6ES7972-0BA20-0XA0 SIMATIC NET, BUSLEITUNG FUER PROFIBUS L2-DP (L2) 2-ADRIG SIMATIC NET, BUSTERMINAL RS 485 FUER PROFIBUS (L2) UEBERTRAGUNGSRATE: 9,6 KBIT/S BIS 1500 KBIT/S SIMATIC S7, RS485 REPEATER ZUR VERBINDUNG VON SINEC L2/MPI BUSSYSTEMEN MIT MAX. 31 TEILN. SIMATIC S7,BUSANSCHLUSSTECKER FÜR PROFIBUS-DP SIMATIC S5/S7, BUSANSCHLUSSTECKER FÜR PROFIBUS M. SCHWENKBAREM KABELABGANG Die obige Tabelle erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit sondern soll dem Anwender als Anschauung über benötigte Komponenten zum Aufbau eines Kommunikationsnetzes dienen. Seite / page 9

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