基于PROFIBUS-DP的PLC通信

作者：時(shí)間：2012-07-19 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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1引言
現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FCS）用數字信號取代模擬信號，以提高系統的可靠性、精確度和抗干擾能力，并延長(cháng)信息傳輸的距離。它既是一個(gè)開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò )，有時(shí)一種全分布的控制系統，是一種新型的網(wǎng)絡(luò )集成自動(dòng)化系統，它以現場(chǎng)總線(xiàn)為紐帶，把掛接在總線(xiàn)上相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)組成自動(dòng)化系統，實(shí)現基本控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、綜合自動(dòng)化等多項功能。
FCS用“工作站－現場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表”的二層機構完成了集散控制系統（DCS）“操作站－控制站－現場(chǎng)儀表”的三層結構模式，降低了成本，提高了可靠性，且在統一的國際標準下可實(shí)現真正的開(kāi)放式互連系統結構，是一種正在發(fā)展的很有前途的計算機控制系統。
目前最具代表性的現場(chǎng)總線(xiàn)是PROFIBUS（ProcessFieldbus）。PROFIBUS是由SIEMENS公司推出的一種開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)自動(dòng)化系統三級網(wǎng)絡(luò )中的底層，即車(chē)間級監控和現場(chǎng)設備層數據通信與控制;使用于分散的、具有通訊接口的現場(chǎng)受控設備對底層設備有較高的數據集成和遠程診斷、故障報警及數字化要求的系統。
PROFIBUS遵循ISO/OSI模型，其通信模型由三層構成:物理層、數據鏈路層和應用層。PROFIBUS由三部分組成，PROFIBUS-FMS（FieldbusMessageSpecification，現場(chǎng)總線(xiàn)報文規范）、PROFIBUS-DP（DecentralizedPeriphery，分散型外圍設備）、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的特性及系統組成
2.1PROFIBUS-DP的特性
PROFIBUS-DP使用物理層，數據鏈接層和用戶(hù)接口，用于現場(chǎng)層的高速數據傳送。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€(xiàn)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還提供智能化現場(chǎng)設備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理及復雜設備在運行中參數的確定。
PROFIBUS-DP基本功能和特性如下:
（1）遠程離高速通信
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(cháng);
（2）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(gè)站，用連接線(xiàn)可擴展到126個(gè)站;
（3）易于安裝，開(kāi)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(lèi)主站和二類(lèi)主站。一類(lèi)主站完成總線(xiàn)通信控制與管理，完成周期性數據訪(fǎng)問(wèn)，包括PLC、PC或可做一類(lèi)主站的控制器。二類(lèi)主站完成非周期性數據訪(fǎng)問(wèn)，如數據讀寫(xiě)、系統配置、故障診斷等，包括操作員工作站（如PC機加圖形監控軟件）、編程器、HMI等。PROFIBUS-DP從站主要進(jìn)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、智能現場(chǎng)設備等。

2.2系統組成
為便于敘述和理解，現組成一個(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機兩臺，一臺配置為一類(lèi)主站，另一臺配置為二類(lèi)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(xiàn)為雙絞線(xiàn)。
（2）軟件:用于軟件編程的STEP7-MICROWIN3.2和用于實(shí)現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(lèi)主站的組態(tài)
在PC1（一類(lèi)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設定PROFIBUS的模式為ConfiguredMode，插槽號隨意，如圖2所示:

圖2ConfigurationConsole
（2）用PCStationWizard進(jìn)行一系列簡(jiǎn)單的設置后新建一個(gè)工程
設置CP5611的參數:網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型設為PROFIBUS，站地址為1（也可為其他值，但不能重復，其他站點(diǎn)地址的設定與此類(lèi)同）;加上PROFIBUS-DP總線(xiàn)（DPmastersystem（1）），并把CP5611設為DP-Master（即一類(lèi)主站）。導入EM277的GSD文件，在視窗右側的從站設備欄里面就可以找到EM277模塊了。將EM277圖標拖到DP總線(xiàn)上，站地址為設置2，V存儲器偏移量本例設置為4000，然后根據需要設定EM277的發(fā)送和接收緩沖區大小。最后將配置結果下載到模塊。結果如圖3所示:

圖3一類(lèi)主站的組態(tài)
至此，本PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )結構一類(lèi)主站與從站的主從關(guān)系已經(jīng)確立了。下面接著(zhù)配置二類(lèi)主站。

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