单元2_MPI全局数据通信解析
超性能计算mpi课件详解
超性能计算MPI课件详解什么是超性能计算和MPI？超性能计算（High Performance Computing，HPC）是一种高速、高效的计算方式，通过使用并行计算技术和大规模计算资源，能够快速处理复杂的科学、工程和商业计算问题。
而MPI（Message Passing Interface）是一种并行编程模型和消息传递标准，常用于超级计算机集群上。
MPI的基本概念和特点MPI 是基于消息传递的并行计算模型，其核心思想是将计算任务分解为多个子任务，每个子任务在不同的处理器上执行，通过消息传递进行通信和同步。
MPI 提供了一套标准的 API，可以在不同的编程语言中使用。
MPI 的核心概念包括以下几个方面：1.进程：MPI 系统中的基本执行单元，每个进程都有一个唯一的标识符（rank），可以通过该标识符进行消息传递和通信。
2.通信域：进程集合，常用的通信域是 MPI_COMM_WORLD，包含所有的进程。
3.点对点通信（Point-to-Point Communication）：进程之间直接的消息传递，包括发送者和接收者两个进程。
4.集体通信（Collective Communication）：多个进程之间的消息传递，包括广播、散射、聚集等操作。
MPI 的特点主要有以下几个方面：1.可移植性：MPI 是一个开放标准，可以在不同的硬件平台和操作系统上使用。
只要安装了相应的 MPI 实现，就可以运行相同的 MPI 程序。
2.发送/接收模型：MPI 提供了灵活的发送和接收消息的函数，可以根据需要进行点对点的通信或集体的通信。
3.异步通信：MPI 的通信操作可以与计算操作并行进行，能够充分利用计算资源，提高并行计算效率。
4.可扩展性：MPI 支持从几个进程到上千个进程的规模，可以有效地利用大规模计算资源。
MPI 的编程模型和基本操作在使用 MPI 编程时，通常需要进行以下几个基本操作：1.初始化MPI：使用MPI_Init 函数初始化MPI 环境，创建进程通信域。
单元2_MPI全局数据通信解析
任务2 全局数据通信过程实现
1.网络组态及参数设置
1）建立MPI网络
在STEP 7中建立一个新项目，在此项目下 插入两个PLC站，分别为STATION1和STATION2， 并分别插入CPU完成硬件组态，建立MPI网络并 配置MPI的站地址和通信速率，本例中MPI的站 地址分别设置为2号站和4号站，通信速率为 187.5kbit/s。双击“GD ID”右边来自CPU栏选择需要通信的CPU。
任务2 全局数据通信过程实现
1.网络组态及参数设置
3）插入所有需要通信的CPU 双击“GD ID”右边的CPU栏选择需要通信 的CPU，CPU栏总共有15列，这就意味着最多 有15个CPU能够参与通信。
任务2 全局数据通信过程实现
在出现的“Select CPU”对话框中，双击 SIMATIC 300(1),再双击1#站的CPU的具体型号。
《PLC应用技术》教学课件
模块四 基于西门子S7-300 PLC 的MPI通信技术实现
单元二：PLC的MPI全局数据通信
任务1 全局数据通信过程介绍
1
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任务2
全局数据通信过程实现
任务1 全局数据通信过程介绍 1.概述
在MPI网络中的各个中央处理单元(CPU)之间能 相互交换少量数据，只需关心数据的发送区和接收 区,这一过程称做全局数据块（GD）通讯。 全局数据块的通讯方式是在配置PLC硬件的过 程中,组态所要通讯的PLC站之间的发送区和接收区 ,不需要任何程序处理,这种通讯方式只适合S7300/400 PLC之间相互通讯。
图 在CPU下面一行中生成1号GD 环1号GD包中的1号数据
任务2 全局数据通信过程实现
3.注意：
1）输入全局数据时只能输入绝对地址，不能输 入符号地址。 2）包含定时器和计数器地址的单元只能作为发 送方。 3）在每一行中应定义一个并且只能有一个CPU 作为数据的发送方。 4）同一行中各单元的字节数应相同。
自动化控制系统-MPI通讯
第2章MPI 通讯2.1 MPI概述MPI（Multipoint Interface）通讯是当通讯速率要求不高，通讯数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。
MPI通讯可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PROFIBUS通讯卡，如CP5512/ CP5611/CP5613等进行数据交换。
MPI的通讯速率为19.2Kbit/s～12Mbit/s，通常缺省设置为187.5Kbit/s，只有能够设置为PROFIBUS接口的MPI 接口才支持12Mbit/s的通讯速率。
MPI网络最多可以连接32个节点，最大通讯距离为50m，但是可以通过中继器来扩展长度。
2.2 MPI网络2.2.1 MPI网络结构西门子PLC S7-200/300/400 CPU 上的RS485接口不仅是编程接口，同时也是一个MPI的通讯接口，在没有额外硬件投资的状况下，可以实现PG/OP、全局数据通讯以及少量数据交换的S7通讯等通讯功能.其网络上的节点通常包括S7 PLC、TP/OP、PG/PC、智能型ET200S 以及RS485中继器等网络元器件，其网络结构可配置为如下图2-1所示。
图2-1 MPI网络结构1. 通过中继器来扩展MPI网络长度。
MPI最大通讯距离为50m，也可以使用RS485中继器进行扩展，扩展的方式有两种。
第一种，两个站点之间没有其它站，如图2-2所示。
图2-2 通过R S485中继器扩展MPI网络S7站到中继器距离最大为50m，两个中继器之间的距离最大为1000m，最多可以连接10个中继器，所以两个站之间的最大距离为9100m。
第二种，如果在两个中继器中间也有MPI站，那么每个中继器只能扩展50m。
MPI接口为RS485接口，需要使用PROFIBUS总线连接器（并带有终端电阻）和PROFIBUS 电缆（见图2-3），如果使用其它电缆和接头，则不能保证通讯质量和距离。
国家开放大学一网一平台电大《可编程控制器应用》形考任务1及4网考题库答案
国家开放大学一网一平台电大《可编程控制器应用》形考任务1及4网考题库答案形考任务1一、单选题（10小题，每小题3分，共30分）1.可编程序控制器采用微处理器作为中央处理单元，可以对逻辑量进行控制，也可以对O进行控制。
正确答案：模拟量2.P1C具有逻辑运算功能，能够描述继电器触点的串联和（）等各种连接。
正确答案：并联3.P1C具有A/D转换和O功能，完成对模拟量的控制与调节。
正确答案：D/A转换4.按（）形式分类，P1C可分为整体式和模块式两种。
正确答案：结构5.（）模块是可编程序控制器系统的运算控制核心。
正确答案：CPU6.（）是安装可编程控制器各类模板的机架，可根据实际需要选择。
正确答案：导轨7.O模板用于对P1C内部电路供电。
正确答案：电源8.O是用来将输入端不同电压或电流信号转换成微处理器所能接收的低电平信号。
正确答案：输入电压转换9.输出电平转换是用来将（）控制的低电平信号转换为控制设备所需的电压或电流信号。
正确答案：微处理器10.O是在微处理器与I/O回路之间采用的防干扰措施。
正确答案：电气隔离二、判断题（正确的打J,错误的打X,9小题，每小题3分，共27分）1.P1C的输入和输出量有开关量和模拟量两种。
开关量I/O用最大I/O点数表示，模拟量I/O点数用最大I/O通道数表示。
2.P1e具有模数转换和数模转换功能，完成对逻辑量的控制与调节。
正确答案：错3.P1C配置有较强的监控功能，能记忆某些异常情况，或当发生异常情况时自动中止运行。
正确答案：对4.传统继电器接触器控制系统的控制功能必须通过修改控制器件和接线来实现。
正确答案：对5.可编程控制系统的控制功能必须通过修改控制器件和接线来实现。
正确答案：错6.输入输出模板必须与CPU模板放置在一起。
正确答案：错7.集散控制系统由单回路仪表控制系统发展起来，主要侧重于回路调节功能。
正确答案：对8.P1C的扫描周期仅取决于程序的长度。
正确答案：错9.P1C的扫描周期仅取决于CPU模板的运算速度。
MPI通讯说明
一：MPI网络中通讯速率必须一致，MPI站地址不能重复，即地址必须不一致。
2：在MPI网络中的各个中央处理单元(CPU)之间能相互交换少量数据，只需关心数据的发送区和接收区,这一过程称做全局数据块通讯。
3：组态所要通讯的PLC站之间的发送区和接收区,不需要任何程序处理,这种通讯方式只适合S7-300/400 PLC之间相互通讯。
事件触发的数据传送如果我们需要控制数据的发送与接收，比如在某一事件或某一时刻，接收和发送所需要的数据，这时将用到事件触发的数据传送方式。
这种通信方式是通过调用CPU的系统功能SFC60（GD_SND）和SFC61（GD_RCV）来完成的，而且只支持S7-400的CPU，并且相应设置CPU的SR（扫描频率）为0SFC65～SFC69来实现，这种通信方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通信,是一种应用广泛、经济的通信方式在通信的双方都需要调用通信块,一方调用发送块发送数据,另一方就要调用接收块来接收数据。
这种通信方式适用S7-300/400之间的通信，发送块是SFC65“X_SEND”，接收块是SFC66 “X_RCV”。
下面举例说明怎样调用系统功能来实现通信表7.3 SFC65 “X_SEND”参数说明SFC67“X_GET”用来将服务器指定数据区中的数据读回并存放到本地的数据区中，SFC68 “X_PUT” 用来将本地数据区中的数据写到服务器中指定的数据区在SIMATIC 300（1）的CPU下插入OB35，双击OB35进入程序编辑界面，点击“Libraries”→“Standard Library”→“System Function Blocks”,选择SFC68 “X_PUT”（见图7.23）。
注意：无论运用双边编程通信方式还是单边编程通信方式，最好在SIMATIC Manager界面下插入OB82、OB86、OB122，并下载到CPU中，可以防止通信时系统出错。
可编程序控制器应用形成性__考核作业及答案
可编程序控制器应用形成性考核作业（一）一、填空题1、可编程序控制器采用微处理器作为中央处理单元，可以对进行控制，也可以对进行控制。
2、PLC具有逻辑运算功能,能够描述继电器触点的和等各种连接。
3、PLC具有和功能，完成对模拟量的控制与调节。
4、按结构形式分类，PLC可分为式和式两种。
5、模块是可编程序控制器系统的运算控制核心.6、是安装可编程控制器各类模板的机架，可根据实际需要选择。
7、模板用于对PLC内部电路供电.8、是用来将输入端不同电压或电流信号转换成微处理器所能接收的低电平信号.9、输出电平转换是用来将控制的低电平信号转换为控制设备所需的电压或电流信号.10、是在微处理器与I/O回路之间采用的防干扰措施.二、判断题（正确的打√，错误的打×）1、PLC的输入和输出量有开关量和模拟量两种。
开关量I/O用最大I/O点数表示，模拟量I/O点数用最大I/O通道数表示。
（）2、PLC具有模数转换和数模转换功能，完成对逻辑量的控制与调节。
（）3、PLC配置有较强的监控功能，能记忆某些异常情况，或当发生异常情况时自动中止运行。
（)4、传统继电器接触器控制系统的控制功能必须通过修改控制器件和接线来实现. （）5、可编程控制系统的控制功能必须通过修改控制器件和接线来实现. (）6、输入输出模板必须与CPU模板放置在一起. (）7、集散控制系统由单回路仪表控制系统发展起来，主要侧重于回路调节功能。
（)8、PLC的扫描周期因程序的长度不同而不同。
( ）9、PLC的扫描周期仅取决于程序的长度。
（）10、PLC的扫描周期仅取决于CPU模板的运算速度. （）三、简答题1、传统继电器接触器控制系统和可编程控制系统有何区别?2、什么叫扫描周期？它主要受哪些因素影响?3、简述可编程控制器的特点。
4、可编程控制器的性能指标有哪些？5、可编程控制系统与工业控制计算机、集散控制系统的主要区别在哪些？6、简述可编程控制器的基本结构及其各部分功能。
PLC之间的MPI通讯-全局数据包通讯方式
PLC—PLC之间的MPI通讯---------全局数据包通讯方式对于PLC之间的数据交换，我们只关心数据的发送区和接收区，全局数据包的通讯方式是在配置PLC硬件的过程中，组态所要通讯的PLC站之间的发送区和接收区，不需要任何程序处理，这种通讯方式只适合S7-300/400 PLC 之间相互通讯。
下面将以举例的方式说明全局数据包通讯的具体方法：硬件需求：CPU315-2DP，CPU416-2DP。
软件需求：STEP7 V5.2 SP11). 首先打开编程软件STEP7，建立一个新项目如MPI_GD，在此项目下插入两个PLC站分别为STATION1/CPU416-2DP和 STATION2/CPU315-2DP，并分别插入CPU完成硬件组态，配置MPI的站号和通讯速率，在本例中MPI的站号分别设置为2号站和4号站，通讯速率为187.5Kbit/S 。
这些工作完成以后，可以组态数据的发送区和接收区。
点击项目名MPI_GD后出现STATION1,STATION2和MPI网，点击MPI，再点击菜单“Options Define Global Date”进入组态画面如下图：全局数据组态画面2). 插入所有需要通讯的PLC站CPU双击GD ID右边的CPU栏选择需要通讯PLC站的CPU。
CPU栏总共有15列，这就意味者最多有15个CPU能够参与通讯。
在每个CPU栏底下填上数据的发送区和接收区，例如：CPU416-2DP的发送区为DB1.DBB0~DB1.DBB21，可以填写为DB1.DBB0：22 然后在菜单“edit”项下选择“Sender”作为发送区。
开始地址长度而CPU315-2DP的接收区为DB1.DBB0~21，可以填写为DB1.DBB0：22。
编译存盘后，把组态数据分别下载到CPU中，这样数据就可以相互交换了。
例子程序参见光盘，项目名为MPI_GD。
参考下图：地址区可以为DB，M，I，Q，区，长度S7-300最大为22个字节，S7-400最大为54个字节。
组态全局数据通讯MPI通讯
组态全局数据通讯MPI通讯详细情况参见组态硬件和通讯连接手册✧MPI 接口是S7-300 CPU 上自带的编程口，利用编程口通讯是一种对通讯速率要求不高，通迅数据量不大的通讯方式。
✧MPI 通讯速率默认值 187.5 kbps; 最大12 Mbps;通讯数据包不大于122字节.✧在MPI 网络上最多可以有32个站，第一个站到最后一个站之间通讯距离应小于50M.✧PROFIBUS 通讯网络适用于传输中小量的数据. 通讯速率187.5 kbps; 最大12 Mbps; 通讯距离1000M---100M✧PROFIBUS 通讯网络可利用 PLC 站的 DP口,✧MPI 接口;PROFIBUS 接口均为RS485接口; 都采用PROFIBUS总线的电缆( 屏蔽双绞线 )和接头✧传送全局数据由系统完成，因此不必对其进行编程。
全局数据在其用于GD 通讯过程时使用的是CPU 中的下列地址区：•输入、输出(来自过程映像)•位存储器•数据块区域按照广播方法进行的全局数据通讯功能，意味着接收到全局数据后并不进行应答。
在全局数据表(GD 表)中对全局数据通讯中所涉及的地址区进行组态：•每一列恰好分配给一个CPU，列代表了数据交换中所涉及的CPU(最多15 个CPU) •每一行均表示地址区，通过该地址区，一个CPU 只进行发送，而另一个或更多的CPU 进行接收在对表格进行填写、编译以及将其下载给相关的CPU 时，这些CPU 将在扫描周期检查点(过程映像更新时的时间), 通过这些地址区循环进行发送和接收。
提示如果只希望在几个CPU 之间传送少量数据(只有几个字节)，那么只要在GD 表中输入地址区域，并编译该表即可。
GD 包包含的净数据的最大数目如下：• S7-300 中最大为22 个字节• S7-400 中最大为54 个字节转换到GD 表实例(编译之后)“>”表示发送器组态全局数据通讯MPI通讯实际操作：1.建立项目例如：MPI2.在这个项目下至少组态2个CPU工作站3.每个CPU建立自己的PROFIBUS网络----选中CPU柜中的DP---Insert---Master Syster4.选中CPU柜中的CPU 双击---Ganerral---Properties…---new 建立新的MPI网5.2个CPU工作站必须挂在同一MPI网上6.选中MPI网---右键---define Global Data---打开GD 表选中GD ID旁边第一列---右键---CPU---选择第一个CPU---同样的方法选择第二个CPU---第三个…7.在下面几行里填写传递数据的地址“>”表示发送器8.选择GD Table---compil…(编译) 编译完成后，弹出对话框，关闭，存盘，下载，完毕。
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任务2 全局数据通信过程实现
1.网络组态及参数设置
1）建立MPI网络
在STEP 7中建立一个新项目，在此项目下 插入两个PLC站，分别为STATION1和STATION2， 并分别插入CPU完成硬件组态，建立MPI网络并 配置MPI的站地址和通信速率，本例中MPI的站 地址分别设置为2号站和4号站，通信速率为 187.5kbit/s。
任务2 全局数据通信过程实现
1.网络组态及参数设置
2）组态数据的发送区和接收区 如下图所示，右击“MPI（1）”
任务2 全局数据通信过程实现
1.网络组态及参数设置
选择“Define Global Data”进入组态画面。
任务2 全局数据通信过程实现
1.网络组态及参数设置
3）插入所有需要通信的CPU
任务1 全局数据通信过程介绍
2.MPI网络配置图
S7-300 PLC
S7-300 PLC
S7-300 PLC
MPI网络
MPI网络
MPI网络
任务1 全局数据通信过程介绍
3.硬件和软件需求
1) 2) 3) 4) 5) PS307 2A 2只 CPU313C-2DP 2只 个人电脑 1台 MPI电缆及网络插头 1付 配套软件 STEP7 V5.2
作业：
类 型：实际操作； 检查时间：下一节课上课； 检查氛围：抽检；
练习内容：两个S7-300PLC(CPU313C)构成MPI通 讯实现联动运行,要求第一站的按钮I2.0控制第 二站的指示灯Q1.0点亮; 而第二站的按钮I2.1控 制第一站的指示灯Q0.0以2.5Hz的频率闪烁。要 求： 1）根据控制要求进行I/O地址分配；
任务2 全局数据通信过程实现
实例用到的“CPU 313C-2DP”便出 现在最上面一行指定的方格中，用同样 的方法将另一个CPU放置在最上面一行 （见下图）。
任务2 全局数据通信过程实现
Байду номын сангаас
任务2 全局数据通信过程实现
2.组态数据的发送区和接收区。
a)完成全局数据的输入; b)点击菜单栏里的 按 钮进行编译，将各单元中 的变量组合为GD包，同时 自动生成GD环; c)点击菜单栏里的按钮 下载到CPU中。
图 在CPU下面一行中生成1号GD 环1号GD包中的1号数据
任务2 全局数据通信过程实现
3.注意：
1）输入全局数据时只能输入绝对地址，不能输 入符号地址。 2）包含定时器和计数器地址的单元只能作为发 送方。 3）在每一行中应定义一个并且只能有一个CPU 作为数据的发送方。 4）同一行中各单元的字节数应相同。
《PLC应用技术》教学课件
模块四 基于西门子S7-300 PLC 的MPI通信技术实现
单元二：PLC的MPI全局数据通信
任务1 全局数据通信过程介绍
1
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任务2
全局数据通信过程实现
任务1 全局数据通信过程介绍 1.概述
在MPI网络中的各个中央处理单元(CPU)之间能 相互交换少量数据，只需关心数据的发送区和接收 区,这一过程称做全局数据块（GD）通讯。 全局数据块的通讯方式是在配置PLC硬件的过 程中,组态所要通讯的PLC站之间的发送区和接收区 ,不需要任何程序处理,这种通讯方式只适合S7300/400 PLC之间相互通讯。
2）按照控制要求设计控制程序； 3）现场调试运行设备得到要求的结果。
双击“GD ID”右边的CPU栏选择需要通信的CPU。
任务2 全局数据通信过程实现
1.网络组态及参数设置
3）插入所有需要通信的CPU 双击“GD ID”右边的CPU栏选择需要通信 的CPU，CPU栏总共有15列，这就意味着最多 有15个CPU能够参与通信。
任务2 全局数据通信过程实现
在出现的“Select CPU”对话框中，双击 SIMATIC 300(1),再双击1#站的CPU的具体型号。