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1、PROFIBUS-DP與PLC通信1引言 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)用數(shù)字信號取代模擬信號,以提高系統(tǒng)的可靠性、精確度和抗干擾能力,并延長信息傳輸?shù)木嚯x。它既是一個開放的通信網(wǎng)絡,有時一種全分布的控制系統(tǒng),是一種新型的網(wǎng)絡集成自動化系統(tǒng),它以現(xiàn)場總線為紐帶,把掛接在總線上相關的網(wǎng)絡節(jié)點組成自動化系統(tǒng),實現(xiàn)基本控制、補償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、綜合自動化等多項功能?! CS用“工作站-現(xiàn)場總線智能儀表”的二層機構完成了DCS/'target='_blank'>集散控制系統(tǒng)(DCS)“操作站-控制站-現(xiàn)場
2、儀表”的三層結構模式,降低了成本,提高了可靠性,且在統(tǒng)一的國際標準下可實現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)結構,是一種正在發(fā)展的很有前途的計算機控制系統(tǒng)?! ∧壳白罹叽硇缘默F(xiàn)場總線是PROFIBUS(ProcessFieldbus)。PROFIBUS是由SIEMENS公司推出的一種開放式現(xiàn)場總線標準,1989年成為德國標準DIN19245,1996年成為歐洲標準EN50170,1999年12月被接受為國際標準IEC61158的一部分。用于工廠自動化系統(tǒng)三級網(wǎng)絡中的底層,即車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制;使用于分散
3、的、具有通訊接口的現(xiàn)場受控設備對底層設備有較高的數(shù)據(jù)集成和遠程診斷、故障報警及數(shù)字化要求的系統(tǒng)?! ROFIBUS遵循ISO/OSI模型,其通信模型由三層構成:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。PROFIBUS由三部分組成,PROFIBUS-FMS(FieldbusMessageSpecification,現(xiàn)場總線報文規(guī)范)、PROFIBUS-DP(DecentralizedPeriphery,分散型外圍設備)、PROFIBUS-PA(ProcessAutomation,過程自動化)。其中PROFIBUS-DP已
4、廣泛適用于水電站自動化領域。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。總線循環(huán)時間必須要比主站程序循環(huán)時間短。此外,PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場設備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理及復雜設備在運行中參數(shù)的確定?! ROFIBUS-DP基本功能和特性如下: (1)遠程離高速通信 支持9.6Kbps到12Mbp
5、s的傳輸速率;12Mbps時最大傳輸距離為100m,1.5Mbps時為200m,另外還可以用中繼器延長; ?。?)分布式結構 各主站間令牌傳遞,主站與從站為主-從傳送;每段可有32個站,用連接線可擴展到126個站; ?。?)易于安裝,開放式的通訊網(wǎng)絡; (4)可靠性高,具備自診斷功能?! ROFIBUS-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,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,如數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等,包括操作員工作
6、站(如PC機加圖形監(jiān)控軟件)、編程器、HMI等。PROFIBUS-DP從站主要進行輸入、輸出信號采集和發(fā)送,包括PLC或其他控制器、分散式I/O、智能現(xiàn)場設備等。???2.2系統(tǒng)組成 為便于敘述和理解,現(xiàn)組成一個雙主站單從站的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡,如圖1所示。具體配置如下:圖1PROFIBUS-DP網(wǎng)絡 ?。?)硬件:帶SiemensCP5611卡的PC機兩臺,一臺配置為一類主站,另一臺配置為二類主站;從站為SiemensS7-200系列PLC的CPU224一塊,帶SiemensEM277DP通訊模塊
7、;三個網(wǎng)絡連接器;連接線為雙絞線?! 。?)軟件:用于軟件編程的STEP7-MICROWIN3.2和用于實現(xiàn)PROFIBUS-DP協(xié)議網(wǎng)絡配置的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軟件來組態(tài)整個PROFIBUS-DP網(wǎng)絡。具體步驟如下: ?。?)使用SIMATIC程序組中的ConfigurationConsole設定PROFIBUS的模式為ConfiguredMode,插槽號隨意,如圖2所示:圖2C
8、onfigurationConsole ?。?)用PCStationWizard進行一系列簡單的設置后新建一個工程 設置CP5611的參數(shù):網(wǎng)絡類型設為PROFIBUS,站地址為1(也可為其他值,但不能重復,其他站點地址的設定與此類同);加上PROFIBUS-DP總線(DPmastersystem(1)),并把CP5611設為DP-Master(即一類主站)。導入EM277的GSD文件,在視窗右側