PLC構成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )原理及應用

　　用S7-400HPLC構成DP網(wǎng)，由于SIMATICS7V5.2提供有效的系統主持，可實(shí)現軟件參數化I/O、多功能自診斷，功能模塊更易于連接。在S7-400H系統中，CPU之間的同步，由同步模塊通過(guò)同步光纖連接，在軟件和硬件方面都可以實(shí)現CPU同步。采用STEP7編程軟件進(jìn)行現場(chǎng)集中控制編程，診斷測試就象采用集中處理單元的集中編程接口時(shí)一樣。在編程過(guò)程中，不需考慮硬件配置，由編程軟件實(shí)現網(wǎng)絡(luò )系統組態(tài)。

MPI網(wǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)

　　CPU中用于連接象編程器這樣的設備的接口叫多點(diǎn)接口（MPI），這是因為通過(guò)這個(gè)接口，兩個(gè)或兩個(gè)以上的設備可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上的節點(diǎn)與CPU通訊。也就是說(shuō)，帶有MPI的CPU已經(jīng)具有連網(wǎng)能力。MPI網(wǎng)絡(luò )的結構與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )是相同的，就是說(shuō)，兩種網(wǎng)絡(luò )遵循的規則和使用部件是相同的。

S7-400HPLC實(shí)現的DP/MPI網(wǎng)絡(luò )系統

　　下面是一個(gè)按照上述原理用S7-400HPLC構成的多主站DP/MPI網(wǎng)絡(luò )的實(shí)例。

　　系統結構

　　整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統為一個(gè)車(chē)站信號的控制，如圖3所示。該網(wǎng)絡(luò )為由兩臺S7-414HPLC和ET200M組成的分布式結構。PLC通過(guò)CP5611卡與上位機通信。其中一臺PLC為主站，另一臺為熱備。

　　ET200M選用西門(mén)子IM153-2。IM153-2的作用是連接I/O模板，提供PROFIBUS-DP連接;輸入模塊選用SM321DI32×DC24V，共需要18個(gè)模塊，主模塊9個(gè)，備用9個(gè)。輸出模塊用SM322DO32×24V，共用8個(gè)，主模塊4個(gè)，備用4個(gè)。輸入、輸出模塊都是通過(guò)DP連接。3臺上位機，都是通過(guò)CP5611與PLC的CPU相連。兩個(gè)CPU之間通過(guò)同步光纖連接。

　　用戶(hù)界面

　　每臺PLC都通過(guò)CPU模塊上的MPI集中編程接口和配置有MPI接口的PC機相連。我們采用西門(mén)子的CP5611與PLC的CPU相連。PC機中配置SIMATICSTEP7V5.2編程軟件。

　　由于是冗余系統，還需要安裝西門(mén)子的冗余軟件，才能做到PLC的兩個(gè)CPU之間同步。3臺上位機中，其中兩臺是操作員用的監控機，另一臺為維修機。在整個(gè)系統中，上位機之間可以互相通訊，也可以與PLC之間通訊。每臺PC機都要安裝CP5611驅動(dòng)軟件，才能完成功能。

　　程序結構

　　系統組態(tài)及參數設置
　　由SIMATICSTEP7V5.2編程軟件，進(jìn)入硬件組態(tài)狀態(tài)，對各臺PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )參數設置。首先，建立Pro2ject，如取名為C：swjtu，在該文件下選擇網(wǎng)絡(luò )Subnet為PROFIBUS，站名為SIMATIC414HStation，然后進(jìn)行硬件組態(tài)。其次是建立各站在網(wǎng)絡(luò )的地址。最后組態(tài)3個(gè)PG/PC站，在選項窗口中選中CP5611，并分配地址，主編程站地址為0，其余兩個(gè)只要地址不相同即可。

　　程序結構
　　西門(mén)子SIMATICS7-400HPLC的編程器STEP7可運行在PC機的Windows環(huán)境下，界面友好，提供了梯形圖、語(yǔ)句表和塊圖3種形式的編程、調試、診斷等功能。本實(shí)例采用模塊化程序結構，程序由幾大功能塊組成，每個(gè)功能塊完成一系列的控制邏輯，放置在組織塊OB1中的指令決定控制程序的各功能塊的執行。本例中功能塊FC1是微機聯(lián)鎖命令處理程序，FC2是進(jìn)路處理程序，FC3，FC4是微機聯(lián)鎖狀態(tài)處理程序，FC5是常量定義，FC6是信號輸出處理，FC7是道岔輸出處理，FC8是信號采集。程序結構框圖如圖4所示。功能塊為多層次調用，FC1在調用其他功能塊，比如FC1調用FC9，FC9調用FC10，FC10調用FC11、FC12、FC13、FC14等。在STEP7中，允許功能塊調用最多為16層。

　　圖3為應用于唐山鋼鐵集團公司焦化廠(chǎng)火車(chē)站的微機聯(lián)鎖系統的PROFIBUS-DP/MPI網(wǎng)絡(luò )原理框圖。3臺監控機為監控層，PLC為聯(lián)鎖層，I/O為控制層。車(chē)站聯(lián)鎖系統主要由聯(lián)鎖以及信號、道岔、區段和進(jìn)路的動(dòng)作建立。本例中，以車(chē)站微機聯(lián)鎖的控制過(guò)程說(shuō)明PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )的實(shí)踐應用。

　　進(jìn)路控制過(guò)程包括進(jìn)路建立、進(jìn)路解鎖。進(jìn)路建立包括進(jìn)路選擇、道岔控制、進(jìn)路鎖閉、信號控制，進(jìn)路解鎖就是對已建立的進(jìn)路、道岔進(jìn)行的進(jìn)路鎖閉，進(jìn)路解鎖包括取消進(jìn)路、人工解鎖、正常解鎖、中途折返解鎖、故障解鎖。

　　在組織塊OB1中，先調用FC1對聯(lián)鎖命令進(jìn)行處理，其中包括進(jìn)路處理、道岔處理、信號處理，調用FC2對進(jìn)路進(jìn)行處理，調用功能塊FC1、FC2對聯(lián)鎖狀態(tài)進(jìn)行處理，再調用功能塊FC6、FC7、FC8對數據進(jìn)行輸入輸出處理。以功能塊FC1命令處理程序為例，說(shuō)明其功能調用過(guò)程。功能塊FC1先調用FC10進(jìn)行進(jìn)路選擇，然后調用FC11、FC12、FC13等，對其他命令進(jìn)行處理。

結論

　　從實(shí)際應用來(lái)看，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )運行良好，網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單，技術(shù)性能穩定。實(shí)踐證明，PROFIBUS-DP網(wǎng)構成的靈活實(shí)用分布式網(wǎng)絡(luò )在鐵路系統有良好的應用前景。