基于PROFIBUS-DP的PLC通信
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現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）用數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，以提高系統(tǒng)的可靠性、精確度和抗干擾能力，并延長(zhǎng)信息傳輸?shù)木嚯x。它既是一個(gè)開放的通信網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)一種全分布的控制系統(tǒng)，是一種新型的網(wǎng)絡(luò)集成自動(dòng)化系統(tǒng)，它以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，把掛接在總線上相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基本控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、綜合自動(dòng)化等多項(xiàng)功能。
FCS用“工作站－現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表”的二層機(jī)構(gòu)完成了集散控制系統(tǒng)（DCS）“操作站－控制站－現(xiàn)場(chǎng)儀表”的三層結(jié)構(gòu)模式，降低了成本，提高了可靠性，且在統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下可實(shí)現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是一種正在發(fā)展的很有前途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
目前最具代表性的現(xiàn)場(chǎng)總線是PROFIBUS（ProcessFieldbus）。PROFIBUS是由SIEMENS公司推出的一種開放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，1989年成為德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN19245，1996年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170，1999年12月被接受為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的一部分。用于工廠自動(dòng)化系統(tǒng)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的底層，即車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制;使用于分散的、具有通訊接口的現(xiàn)場(chǎng)受控設(shè)備對(duì)底層設(shè)備有較高的數(shù)據(jù)集成和遠(yuǎn)程診斷、故障報(bào)警及數(shù)字化要求的系統(tǒng)。
PROFIBUS遵循ISO/OSI模型，其通信模型由三層構(gòu)成:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。PROFIBUS由三部分組成，PROFIBUS-FMS（FieldbusMessageSpecification，現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范）、PROFIBUS-DP（DecentralizedPeriphery，分散型外圍設(shè)備）、PROFIBUS-PA（ProcessAutomation，過(guò)程自動(dòng)化）。其中PROFIBUS-DP已廣泛適用于水電站自動(dòng)化領(lǐng)域。
2PROFIBUS-DP的特性及系統(tǒng)組成
2.1PROFIBUS-DP的特性
PROFIBUS-DP使用物理層，數(shù)據(jù)鏈接層和用戶接口，用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站地輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時(shí)間必須要比主站程序循環(huán)時(shí)間短。此外，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理及復(fù)雜設(shè)備在運(yùn)行中參數(shù)的確定。
PROFIBUS-DP基本功能和特性如下:
（1）遠(yuǎn)程離高速通信
支持9.6Kbps到12Mbps的傳輸速率;12Mbps時(shí)最大傳輸距離為100m，1.5Mbps時(shí)為200m，另外還可以用中繼器延長(zhǎng);
（2）分布式結(jié)構(gòu)
各主站間令牌傳遞，主站與從站為主－從傳送;每段可有32個(gè)站，用連接線可擴(kuò)展到126個(gè)站;
（3）易于安裝，開放式的通訊網(wǎng)絡(luò);
（4）可靠性高，具備自診斷功能。
PROFIBUS-DP主站分為一類主站和二類主站。一類主站完成總線通信控制與管理，完成周期性數(shù)據(jù)訪問(wèn)，包括PLC、PC或可做一類主站的控制器。二類主站完成非周期性數(shù)據(jù)訪問(wèn)，如數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等，包括操作員工作站（如PC機(jī)加圖形監(jiān)控軟件）、編程器、HMI等。PROFIBUS-DP從站主要進(jìn)行輸入、輸出信號(hào)采集和發(fā)送，包括PLC或其他控制器、分散式I/O、智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等。
2.2系統(tǒng)組成
為便于敘述和理解，現(xiàn)組成一個(gè)雙主站單從站的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。具體配置如下:
圖1PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)
（1）硬件:帶SiemensCP5611卡的PC機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)配置為一類主站，另一臺(tái)配置為二類主站;從站為SiemensS7-200系列PLC的CPU224一塊，帶SiemensEM277DP通訊模塊;三個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接器;連接線為雙絞線。
（2）軟件:用于軟件編程的STEP7-MICROWIN3.2和用于實(shí)現(xiàn)PROFIBUS-DP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)配置的SIMATICNET6.0。
3PROFIBUS-DP主站和從站的組態(tài)
3.1一類主站的組態(tài)
在PC1（一類主站）使用SIMATICnet6.0軟件來(lái)組態(tài)整個(gè)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。具體步驟如下:
（1）使用SIMATIC程序組中的ConfigurationConsole設(shè)定PROFIBUS的模式為ConfiguredMode，插槽號(hào)隨意，如圖2所示:
圖2ConfigurationConsole
（2）用PCStationWizard進(jìn)行一系列簡(jiǎn)單的設(shè)置后新建一個(gè)工程
設(shè)置CP5611的參數(shù):網(wǎng)絡(luò)類型設(shè)為PROFIBUS，站地址為1（也可為其他值，但不能重復(fù)，其他站點(diǎn)地址的設(shè)定與此類同）;加上PROFIBUS-DP總線（DPmastersystem（1）），并把CP5611設(shè)為DP-Master（即一類主站）。導(dǎo)入EM277的GSD文件，在視窗右側(cè)的從站設(shè)備欄里面就可以找到EM277模塊了。將EM277圖標(biāo)拖到DP總線上，站地址為設(shè)置2，V存儲(chǔ)器偏移量本例設(shè)置為4000，然后根據(jù)需要設(shè)定EM277的發(fā)送和接收緩沖區(qū)大小。最后將配置結(jié)果下載到模塊。結(jié)果如圖3所示:
圖3一類主站的組態(tài)
至此，本PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一類主站與從站的主從關(guān)系已經(jīng)確立了。下面接著配置二類主站。
評(píng)論