PROFIBUS 現(xiàn)場總線
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，手動設置DP地址，將 S7-200 作為從站連接到Profibus- DP網(wǎng)絡中。
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存儲區(qū)，每次可以與EM277交換1～128個字節(jié)。
3.從站設置
關閉模塊的電源。
在 EM277 上設置已經(jīng)定義的Profibus-DP 地址。
4.主站硬件組態(tài)
1)進入SIMATICManager 界面，點擊文件，新建菜單，
創(chuàng)建新項目。
2)打開“HW Config”編輯器，在界面右邊的硬件目錄
中，依次查找，并插入機架、CPU315-2PN/DP PLC。
3)安裝GSD文件。進入”選項”，安裝GSD文件。
4)安裝成功GSD文件后可以在”HW Gconfig”界面的
右側目錄中找到EM277模塊信息。
5)設置主從站接收發(fā)送地址。
6)設置主從站接收發(fā)送地址。
4.主站硬件組態(tài)
5.注意事項
1）在運行時可以用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)存儲在從站的接收區(qū)(變量存儲區(qū)) 中。S7-200 PLC的用戶程序必須將此數(shù)據(jù)“轉移”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口實現(xiàn)小于4個字節(jié)直接ProfiBus通信
2.系統(tǒng)功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信應用
3.通過CP342-5實現(xiàn)ProfiBus通訊
1.利用I/O口實現(xiàn)小于4個字節(jié)直接ProfiBus通信
直接利用I/O口實現(xiàn)小于4個字節(jié)直接ProfiBus的通訊方法包含兩個方面的內容：⑴、用裝載指令訪問實際I/O口——比如主站與ET200M擴展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之間遠程的通信
ET200系列是遠程I／0站，為減少信號電纜的敷設，可以在設備附近根據(jù)不同的要求放置不同類型的I／0站，如ET200M、ET200B、ET200X、ET200S等，ET200M適合在遠程站點I／0點數(shù)量較多的情況下使用，下面以ET200M為例介紹遠程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)設計軟件。
（3）網(wǎng)絡組態(tài)以及參數(shù)設置
插入CPU同時，彈出PROFIBUS組態(tài)界面。點擊New按鈕，新建PROFIBUS（1），組態(tài)PROFIBUS站地址為2。點擊“Properties”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡屬性，選擇“Network Settings”，界面如圖7所示，點擊“OK”按鈕確認，完成PROFIBUS網(wǎng)絡創(chuàng)建，同時界面出現(xiàn)PROFIBUS網(wǎng)絡。
在Profibus-DP選項中，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)絡上，如圖8所示。添加是通過拖拽完成的，如果位置有效，則會在鼠標的箭頭上出現(xiàn)“+”標記，此時釋放“IM 153-1”。在釋放鼠標的同時，會彈出圖9所示對話框，進行IM153的Profibus網(wǎng)絡參數(shù)配置。圖8加載IM 153-1至Profibus（1）網(wǎng)絡過程示意，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上撥碼開關設定的站地址相同，本例中站地址為4。然后組態(tài)ET200M上I／O模塊，設定I/O點的地址，ET200M的I／O地址區(qū)與中央擴展的I／O地址區(qū)一致，不能沖突，本例中ET200M上組態(tài)了16點輸入和16點輸出，開始地址為1，訪問這些點時用I區(qū)和Q區(qū)，例如輸入點為I1.0，第一個輸出點為Q1.0，實際使用時ET200M所帶的I/O模塊就好象是集成在CPU 315-2DP上的一樣，編程非常簡單。硬件組態(tài)結果見圖10。
2）通過CPU集成DP口連接智能從站
建立一個以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)設計軟件。
（3）網(wǎng)絡組態(tài)以及參數(shù)設置
組態(tài)“從站”硬件
在STEP7中新建一個“主站與智能從站的通信”的項目。先插入一個S7-300站，然后雙擊“Hardware”選項，進人“Hw config”窗口。點擊“Catalog”圖標打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號依次插人機架、電源、CPU等進行硬件組態(tài)。
插入CPU時會同時彈出PROFIBUS組態(tài)界面，如圖12所示。點擊“New”按鈕新建PROFIBUS（1），組態(tài)PROFIBUS站地址，本例中為4。點擊“Properties”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡屬性，選擇“Network Settings”進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，在本例中設置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，則編程器可以對從站編程，換句話說，這個接口既可以作為DP從站，同時還可以通過這個接口監(jiān)控程序。診斷地址為1022，選擇默認值。
②選擇標簽“Configuration”，點擊“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)。
表1
Address type
選擇為“Input”對應I區(qū)，“Output”對應Q區(qū)
Length
設置通信區(qū)域的大小，最多32字節(jié)
Unit
選擇是按字節(jié)還是按字來通信
Consistency
選擇“Unit”是按在“Unit”中定義的數(shù)據(jù)格式發(fā)送，即按字節(jié)或字發(fā)送；若選擇“All”表示是打包發(fā)送，每包最多32字節(jié)
設置完成后點擊“Apply”按鈕確認，可再加入若干行通信數(shù)據(jù)，通信區(qū)的大小與CPU型號有關，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，虛的選項框將被激活，可以對主站通信參數(shù)進行設置。
在本例中分別設置一個Input區(qū)和一個Output區(qū)，其長度均設置為2字節(jié)。設置完成后在“Configuration”標簽頁圖16中會看到這兩個通信接口區(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)，本例中設置站地址為2，并選擇與從站相同的PRFIBUS網(wǎng)絡，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)絡上，如圖18所示。此時自動彈出“DP—slaveProperties”，在其中的“Connection”標簽中選擇已經(jīng)組態(tài)過的從站，如果有多個從站時，要一個一個連接，上面已經(jīng)組態(tài)完的S7313C-2DP從站可在列表中看到，點擊“Connect”按鈕將其連接至網(wǎng)絡，如圖19所示。
然后點擊：“Configuration”標簽，設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)相對應，從站的輸入?yún)^(qū)同主站的輸出區(qū)相對應，如圖20所示，結果見圖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)將自動對應從站的數(shù)據(jù)區(qū)IB5O、IB51，從站的QB5O、QB51對應主站的IB50、IB51。在多從站系統(tǒng)中，為了防止某一點掉電而影響其它CPU的運行，可以分別調用調用OB82、OB86、OB122（S7-300）和OB82、OB85、OB86、OB122（S7-400）進行處理。
2.系統(tǒng)功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信應用
在組態(tài)PROFIBUS-DP通信時常常會見到參數(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)到達從站接收區(qū)不在同一時刻，從站可能不在一個循環(huán)周期處理接收區(qū)的數(shù)據(jù)，如果想要保持數(shù)據(jù)的一致性，在一個周期處理這些數(shù)據(jù)就要選擇參數(shù)“All”，有的版本是參數(shù)“Totallength”，當通信數(shù)據(jù)大于4字節(jié)時，要調用SFCl5給數(shù)據(jù)打包，調用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的應用，例子中以S7-300的315-2DP作為主站，313C-2DP作為從站。
(3)網(wǎng)絡組態(tài)以及參數(shù)設置
①組態(tài)“從站”硬件
在STEP7中新建一個“系統(tǒng)功能SFC14、SFC15應用”的項目。先插入一個S7-300站，然后雙擊“Hardware”選項，進人“Hw config”窗口。點擊“Catalog”圖標打開硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號依次插人機架、電源、CPU等進行硬件組態(tài)，不再多說。
插入CPU時會同時彈出PROFIBUS組態(tài)界面，如圖23所示。點擊“New”按鈕新建PROFIBUS（1），組態(tài)PROFIBUS站地址，本例中為4。點擊“Properties”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡屬性，選擇“Network Settings”進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，在本例中設置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項下的“DP”項，會彈出Profibus-DP的屬性菜單，如圖25所示。在網(wǎng)絡屬性窗口選擇“Operating Mode”菜單，激活“DP slave”操作模式，如果其下的選擇框“□”被激活。則編程器可以對從站編程，即這個接口既可以作為DP從站，同時還可以通過這個接口監(jiān)控程序。診斷地址為1022，為Profibus診斷時，選擇默認值即可。選擇“Configuration”標簽，點擊“New”按鈕組態(tài)通信的接口區(qū)，例如輸入?yún)^(qū)IB50～IB69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～IB69，輸出QB5O～QB69。點擊“Apply”按鈕確認后，可再加入若干行通信數(shù)據(jù)。全部通信區(qū)的大小與CPU型號有關。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，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。此時會自動彈出“DP-slave Properties”，在其中的“Connection”標簽中選擇已經(jīng)組態(tài)過的從站，見圖28。
然后點擊“Configuration”標簽，出現(xiàn)圖29，點擊“Edit”，設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)相對應，從站的輸入?yún)^(qū)同主站的輸出區(qū)相對應，本例中主站QB50～QB69對應從站IB50。IB69，從站IB5O—IB69對應主站QB5O～QB69。
組態(tài)通信接口區(qū)后，下載到CPU315-2DP中，為避免網(wǎng)絡上因某個站點掉電使整個網(wǎng)絡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) 主站控制從站電動機的運行和停止；
2) 從站控制主站電動機的運行和停止；
3)按下啟動按鈕3s后電機運行，同時電機運行5s后停止，3s后繼續(xù)運行，如此循環(huán)。
