PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線

一.S7-200與S7-300PLC之間的ProfiBus-DP通訊

1.分析：S7-200 PLC不支持DP通信協(xié)議，自身也不帶Profibus–DP接口，不能直接做從站，但可以通過添加EM277 模塊，手動(dòng)設(shè)置DP地址，將 S7-200 作為從站連接到Profibus- DP網(wǎng)絡(luò)中。

2.硬件配置

圖1系統(tǒng)外部接線圖

EM277 Profibus-DP模塊是智能模塊，其RS-485接口是隔離型的，端口波特率為9.6Kbit/s～12Mbit/s，能自適應(yīng)系統(tǒng)的通信速率。作為DP從站，EM277接受來自主站的I/O組態(tài)，向主站發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；主站也可以讀寫S7-200 PLC的V存儲(chǔ)區(qū)，每次可以與EM277交換1～128個(gè)字節(jié)。

3.從站設(shè)置

關(guān)閉模塊的電源。

在 EM277 上設(shè)置已經(jīng)定義的Profibus-DP 地址。 

4.主站硬件組態(tài)

1)進(jìn)入SIMATICManager 界面，點(diǎn)擊文件，新建菜單，

創(chuàng)建新項(xiàng)目。

2)打開“HW Config”編輯器，在界面右邊的硬件目錄

中，依次查找，并插入機(jī)架、CPU315-2PN/DP PLC。

3)安裝GSD文件。進(jìn)入”選項(xiàng)”，安裝GSD文件。

4)安裝成功GSD文件后可以在”HW Gconfig”界面的

右側(cè)目錄中找到EM277模塊信息。

5)設(shè)置主從站接收發(fā)送地址。

6)設(shè)置主從站接收發(fā)送地址。

4.主站硬件組態(tài)

5.注意事項(xiàng)

1）在運(yùn)行時(shí)可以用STEP7的變量表和STEP7-Micro/Win的狀態(tài)表來監(jiān)控通信中交換的數(shù)據(jù)；

 2）在數(shù)據(jù)通信中，主站發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在從站的接收區(qū)(變量存儲(chǔ)區(qū)) 中。S7-200 PLC的用戶程序必須將此數(shù)據(jù)“轉(zhuǎn)移”到其它數(shù)據(jù)區(qū)，否則這些數(shù)據(jù)將在下一次數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)被覆蓋。

 3）在硬件組態(tài)中需要注意數(shù)據(jù)一致性問題。 

二.S7-300PLC的ProfiBus通訊方法

1.利用I/O口實(shí)現(xiàn)小于4個(gè)字節(jié)直接ProfiBus通信

2.系統(tǒng)功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信應(yīng)用

3.通過CP342-5實(shí)現(xiàn)ProfiBus通訊

1.利用I/O口實(shí)現(xiàn)小于4個(gè)字節(jié)直接ProfiBus通信

直接利用I/O口實(shí)現(xiàn)小于4個(gè)字節(jié)直接ProfiBus的通訊方法包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：⑴、用裝載指令訪問實(shí)際I/O口——比如主站與ET200M擴(kuò)展I/O口之間的通訊；⑵、用裝載指令訪問虛擬I/O口——比如主站與智能從站的I/O口之間的通訊。

1）CPU集成DP口與ET200M之間遠(yuǎn)程的通信

2）通過CPU集成DP口連接智能從站

1）CPU集成DP口與ET200M之間遠(yuǎn)程的通信

ET200系列是遠(yuǎn)程I／0站，為減少信號(hào)電纜的敷設(shè)，可以在設(shè)備附近根據(jù)不同的要求放置不同類型的I／0站，如ET200M、ET200B、ET200X、ET200S等，ET200M適合在遠(yuǎn)程站點(diǎn)I／0點(diǎn)數(shù)量較多的情況下使用，下面以ET200M為例介紹遠(yuǎn)程I／O的配置，主站為集成DP接口的CPU。

（1）硬件連接

（2）資源需求

帶集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作為主站。

從站為帶I/O模塊的ET200M。

MPI網(wǎng)卡CP5611。

ProfiBus總線連接器以及電纜。

STEP7  V5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件。

（3）網(wǎng)絡(luò)組態(tài)以及參數(shù)設(shè)置

插入CPU同時(shí)，彈出PROFIBUS組態(tài)界面。點(diǎn)擊New按鈕，新建PROFIBUS（1），組態(tài)PROFIBUS站地址為2。點(diǎn)擊“Properties”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡(luò)屬性，選擇“Network Settings”，界面如圖7所示，點(diǎn)擊“OK”按鈕確認(rèn)，完成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建，同時(shí)界面出現(xiàn)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。

在Profibus-DP選項(xiàng)中，通過左邊的“Profibus-DP”→“ET200M”→“IM153-1”路徑，選擇接口模塊IM153-1，添加到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上，如圖8所示。添加是通過拖拽完成的，如果位置有效，則會(huì)在鼠標(biāo)的箭頭上出現(xiàn)“+”標(biāo)記，此時(shí)釋放“IM 153-1”。在釋放鼠標(biāo)的同時(shí)，會(huì)彈出圖9所示對(duì)話框，進(jìn)行IM153的Profibus網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置。圖8加載IM 153-1至Profibus（1）網(wǎng)絡(luò)過程示意，定義ET200M接口模塊IMl53-2的Profibus站地址，組態(tài)的站地址必須與IMl53-2上撥碼開關(guān)設(shè)定的站地址相同，本例中站地址為4。然后組態(tài)ET200M上I／O模塊，設(shè)定I/O點(diǎn)的地址，ET200M的I／O地址區(qū)與中央擴(kuò)展的I／O地址區(qū)一致，不能沖突，本例中ET200M上組態(tài)了16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，開始地址為1，訪問這些點(diǎn)時(shí)用I區(qū)和Q區(qū)，例如輸入點(diǎn)為I1.0，第一個(gè)輸出點(diǎn)為Q1.0，實(shí)際使用時(shí)ET200M所帶的I/O模塊就好象是集成在CPU 315-2DP上的一樣，編程非常簡(jiǎn)單。硬件組態(tài)結(jié)果見圖10。

2）通過CPU集成DP口連接智能從站

  建立一個(gè)以315-2DP為主站、313C-2DP為智能從站的通信系統(tǒng)，全面介紹智能從站的組態(tài)和使用方法。

（2）資源需求

帶集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作為主站。

從站為帶I/O模塊的ET200M。

MPI網(wǎng)卡CP5611。

ProfiBus總線連接器以及電纜。??STEP7  V5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件。

（3）網(wǎng)絡(luò)組態(tài)以及參數(shù)設(shè)置

組態(tài)“從站”硬件

在STEP7中新建一個(gè)“主站與智能從站的通信”的項(xiàng)目。先插入一個(gè)S7-300站，然后雙擊“Hardware”選項(xiàng)，進(jìn)人“Hw config”窗口。點(diǎn)擊“Catalog”圖標(biāo)打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號(hào)依次插人機(jī)架、電源、CPU等進(jìn)行硬件組態(tài)。

插入CPU時(shí)會(huì)同時(shí)彈出PROFIBUS組態(tài)界面，如圖12所示。點(diǎn)擊“New”按鈕新建PROFIBUS（1），組態(tài)PROFIBUS站地址，本例中為4。點(diǎn)擊“Properties”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡(luò)屬性，選擇“Network Settings”進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，在本例中設(shè)置PROFIBUS的傳輸速率為“1．5Mbit／s”，行規(guī)為“DP”。如圖13所示。

①在網(wǎng)絡(luò)屬性窗口選擇頂部菜單“Operating Mode”，選擇“DP slave”操作模式，如果其下的選擇框“□”被激活，則編程器可以對(duì)從站編程，換句話說，這個(gè)接口既可以作為DP從站，同時(shí)還可以通過這個(gè)接口監(jiān)控程序。診斷地址為1022，選擇默認(rèn)值。

②選擇標(biāo)簽“Configuration”，點(diǎn)擊“New”按鈕新建一行通信的接口區(qū)，如圖15所示。

③在圖15中定義S7-300從站的通信接口區(qū)。

設(shè)置完成后點(diǎn)擊“Apply”按鈕確認(rèn)，可再加入若干行通信數(shù)據(jù)，通信區(qū)的大小與CPU型號(hào)有關(guān)，最大為244字節(jié)。圖15中主站的接口區(qū)是虛的，不能操作，等到組態(tài)主站時(shí)，虛的選項(xiàng)框?qū)⒈患せ?，可以?duì)主站通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

  在本例中分別設(shè)置一個(gè)Input區(qū)和一個(gè)Output區(qū)，其長度均設(shè)置為2字節(jié)。設(shè)置完成后在“Configuration”標(biāo)簽頁圖16中會(huì)看到這兩個(gè)通信接口區(qū)。

（4）組態(tài)“主站”硬件

組態(tài)完從站后，以同樣的方式建立S7-300主站并組態(tài)，本例中設(shè)置站地址為2，并選擇與從站相同的PRFIBUS網(wǎng)絡(luò)，如圖17所示。

  打開硬件目錄，選擇“PROFIBUS DP→ConfigurationStation”文件夾，選擇CPU31x，將其拖拽到DP主站系統(tǒng)的PROFIBUS總線上，從而將其連接到DP網(wǎng)絡(luò)上，如圖18所示。此時(shí)自動(dòng)彈出“DP—slaveProperties”，在其中的“Connection”標(biāo)簽中選擇已經(jīng)組態(tài)過的從站，如果有多個(gè)從站時(shí)，要一個(gè)一個(gè)連接，上面已經(jīng)組態(tài)完的S7313C-2DP從站可在列表中看到，點(diǎn)擊“Connect”按鈕將其連接至網(wǎng)絡(luò)，如圖19所示。

  然后點(diǎn)擊：“Configuration”標(biāo)簽，設(shè)置主站的通信接口區(qū)。從站的輸出區(qū)與主站的輸入?yún)^(qū)相對(duì)應(yīng)，從站的輸入?yún)^(qū)同主站的輸出區(qū)相對(duì)應(yīng)，如圖20所示，結(jié)果見圖21。

  配置完以后，用MPI接口分別下載到各自的CPU中初始化接口數(shù)據(jù)。在本例中，主站的QB50、QB51的數(shù)據(jù)將自動(dòng)對(duì)應(yīng)從站的數(shù)據(jù)區(qū)IB5O、IB51，從站的QB5O、QB51對(duì)應(yīng)主站的IB50、IB51。在多從站系統(tǒng)中，為了防止某一點(diǎn)掉電而影響其它CPU的運(yùn)行，可以分別調(diào)用調(diào)用OB82、OB86、OB122（S7-300）和OB82、OB85、OB86、OB122（S7-400）進(jìn)行處理。

2.系統(tǒng)功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信應(yīng)用

     在組態(tài)PROFIBUS-DP通信時(shí)常常會(huì)見到參數(shù)“Consistency”(數(shù)據(jù)的一致性)，如圖20所示，如果選“Unit”，數(shù)據(jù)的通信將以在參數(shù)“Unit”中定義的格式——字或字節(jié)來發(fā)送和接收，比如，主站以字節(jié)格式發(fā)送20字節(jié)，從站將一字節(jié)一字節(jié)地接收和處理這20字節(jié)。若數(shù)據(jù)到達(dá)從站接收區(qū)不在同一時(shí)刻，從站可能不在一個(gè)循環(huán)周期處理接收區(qū)的數(shù)據(jù)，如果想要保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，在一個(gè)周期處理這些數(shù)據(jù)就要選擇參數(shù)“All”，有的版本是參數(shù)“Totallength”，當(dāng)通信數(shù)據(jù)大于4字節(jié)時(shí)，要調(diào)用SFCl5給數(shù)據(jù)打包，調(diào)用SFCl4給數(shù)據(jù)解包，這樣數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式一次性完成發(fā)送、接收，保證了數(shù)據(jù)一致性。下面將以例子形式介紹SFCl4、SFCl5的應(yīng)用，例子中以S7-300的315-2DP作為主站，313C-2DP作為從站。 

(3)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)以及參數(shù)設(shè)置

①組態(tài)“從站”硬件

 在STEP7中新建一個(gè)“系統(tǒng)功能SFC14、SFC15應(yīng)用”的項(xiàng)目。先插入一個(gè)S7-300站，然后雙擊“Hardware”選項(xiàng)，進(jìn)人“Hw config”窗口。點(diǎn)擊“Catalog”圖標(biāo)打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號(hào)依次插人機(jī)架、電源、CPU等進(jìn)行硬件組態(tài)，不再多說。

插入CPU時(shí)會(huì)同時(shí)彈出PROFIBUS組態(tài)界面，如圖23所示。點(diǎn)擊“New”按鈕新建PROFIBUS（1），組態(tài)PROFIBUS站地址，本例中為4。點(diǎn)擊“Properties”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡(luò)屬性，選擇“Network Settings”進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，在本例中設(shè)置PROFIBUS的傳輸速率為“1．5Mbit／s”，行規(guī)為“DP”,如圖24所示。

雙擊CPU 313C-2DP項(xiàng)下的“DP”項(xiàng)，會(huì)彈出Profibus-DP的屬性菜單，如圖25所示。在網(wǎng)絡(luò)屬性窗口選擇“Operating Mode”菜單，激活“DP slave”操作模式，如果其下的選擇框“□”被激活。則編程器可以對(duì)從站編程，即這個(gè)接口既可以作為DP從站，同時(shí)還可以通過這個(gè)接口監(jiān)控程序。診斷地址為1022，為Profibus診斷時(shí)，選擇默認(rèn)值即可。選擇“Configuration”標(biāo)簽，點(diǎn)擊“New”按鈕組態(tài)通信的接口區(qū)，例如輸入?yún)^(qū)IB50～I(xiàn)B69共20字節(jié)，“Consistency”屬性選擇“All”，如圖26所示。

在本例中組態(tài)從站通信接口區(qū)為輸入IB50～I(xiàn)B69，輸出QB5O～QB69。點(diǎn)擊“Apply”按鈕確認(rèn)后，可再加入若干行通信數(shù)據(jù)。全部通信區(qū)的大小與CPU型號(hào)有關(guān)。組態(tài)完成后下載到CPU中。 

(2)組態(tài)“主站”硬件

以同樣的方式組態(tài)S7-300主站，配置PROFIBUS-DP的站地址為2，與從站選擇同一條PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，見圖27。然后打開硬件目錄，選擇“PROFIBUS-DP”→“Configuration Station”文件夾，選擇CPU31X，將其連接到DP主站系統(tǒng)的PROFIBUS總線上。此時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出“DP-slave Properties”，在其中的“Connection”標(biāo)簽中選擇已經(jīng)組態(tài)過的從站，見圖28。

    然后點(diǎn)擊“Configuration”標(biāo)簽，出現(xiàn)圖29，點(diǎn)擊“Edit”，設(shè)置主站的通信接口區(qū)，如圖30所示。從站的輸出區(qū)與主站的輸入?yún)^(qū)相對(duì)應(yīng)，從站的輸入?yún)^(qū)同主站的輸出區(qū)相對(duì)應(yīng)，本例中主站QB50～QB69對(duì)應(yīng)從站IB50。IB69，從站IB5O—IB69對(duì)應(yīng)主站QB5O～QB69。

    組態(tài)通信接口區(qū)后，下載到CPU315-2DP中，為避免網(wǎng)絡(luò)上因某個(gè)站點(diǎn)掉電使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不能正常工作的故障，要在S7-300中編寫OB82、OB86、OBl22組織塊。

三；S7 300PLC之間的Profibus通訊 

1．控制要求

      采用Profibus-DP通信方式，完成S7-300 PLC之間的信息交換和控制功能。要求如下：

       1) 主站控制從站電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止；

       2) 從站控制主站電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止；

       3)按下啟動(dòng)按鈕3s后電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)電機(jī)運(yùn)行5s后停止，3s后繼續(xù)運(yùn)行，如此循環(huán)。