第5章 PROFIBUS网络组建.ppt

PROFIBUS通讯 PROFIBUS通讯 现场总线定义是安装在生产过程区域的现场设备 仪表与控制室内的自动控制装置 系统之间的一种串行 数字式 多点通信的数据总线 专题二 在现代化工厂环境及大规模的工业生产过程控制中 工业设备与数据结构被简单地划分为三个层次 工业三层网络 国际电工委员会 IEC 在1999年底通过了一个IEC61158的现场总线标准 此标准容纳了8种互不兼容的总线协议 在2003年4月 IEC61158Ed 3现场总线标准第3版正式成为国际标准 规定10种类型的现场总线 其中包括FF现场总线 LONWORKS总线 PROFIBUS现场总线 CANBUS现场总线 PROFInet现场总线等 IEC61158国际标准中的PROFIBUS现场总线也是德国标准 DIN19245 和欧洲标准 EN50170 在2001年PROFIBUS被定为中国的国家标准JB T103010 3 2001 所有集成了现场总线接口的设备都可以被挂接到现场总线上 控制器与现场设备之间仅通过一根总线电缆相连 结构非常简单 节省安装费用和维护开销 控制器与现场设备可以实现双向的数字通信 克服了模拟信号精度不高 抗干扰能力差的缺点 提高了系统的可靠性 现场总线的优点 现场总线的连接方式 PROFIBUS DP和PROFIBUS FMS使用的是RS485传输技术 传输介质可以采用屏蔽双绞线和光纤等 使用屏蔽双绞线的传输速率有9 6kbit s 19 2kbit s 93 75kbit s 187 5kbit s 500kbit s 1500kbit s 12000kbit s 随着通信速率的增加 传输距离也相应地降低为1200m 1200m 1200m 1000m 400m 200m 100m PROFIBUS传输介质和通讯速率 网络的拓扑结构可以采用树形 星形 环形以及冗余等结构 每一个网段最多可以组态32个站点 多于32个可以使用中继器 整个网络最多可以组态127个站点 中继器也要占用站点 PROFIBUS支持主 从系统 纯主站系统 多主多从混合系统等几种模式 主站与主站之间采用的是令牌的传输方式 主站在获得令牌后通过轮询的方式与从站通信 网络的拓扑结构和通讯方式 S7 300 400和S7 300 400PROFIBUS DP不打包通信 不打包通信可直接利用传送指令实现数据的读写 但是每次最大只能读写4个字节 双字 下面重点描述两个315 2PN DPPLC之间的PROFIBUS DP不打包通信 网络组建 第一步 新建项目 并插入主从站点 第二步 SIMATIC300 S 从站 双击SIMATIC300 S 的Hardware 进行硬件组态 双击2号插槽里的MPI DP接口 配置属性 MPI DP 配置对话框 设置从站方式 设置通讯地址为3 配置从站与主站的通信区 单击上图中的 组态 选项卡组态从站与主站的通信区 在随后出现的对话框内点击 新建 按钮 组态接收区 同样组态发送区 从站接收区 从站的通信伙伴的配置是虚线 表示主站还没有组态 其中的 MS 表示组建的网络为主从模式 如果组建的网络是数据直接交换 则显示DX 确定后 点击 编译保存 按钮 进行编译保存 第三步 配置主站 设置主站方式 设置主站地址为2 将配置好的从站挂接到主站的PROFIBUS DP的电缆上 在右侧的硬件模块目录树内依次选择PROFIBUS DP ConfiguredStation 将框内的CPU31x拖至左侧的PROFIBUS电缆处 在拖曳的过程中出现对话框 单击 连接 按钮 双击PROFIBUS电缆处的从站 出现 DP从站属性 对话框 单击 组态 选项卡 选中通信区中的从站为输入的一行 单击 编辑 按钮出现对话框 注意一一对应的关系 发送和接收对应 对主站的配置编译保存 主从站关系图 软件编程 第一步 主站侧编程 第二步 从站侧编程 第三步 运行结果监控 S7 300 400和S7 300 400PROFIBUS DP打包通信 不打包通信每次传输的数据最大为4个字节 若想一次传送更多的数据 则应该采用打包方式的通信 打包通信需要调用系统功能 SFC STEP7提供了两个系统功能SFC15和SFC14来完成数据的打包和解包功能 SFC15引脚的功能 打包程序 SFC14引脚的功能 解包程序 网络组建 第一步 新建一个项目并插入站点 第二步 SIMATIC300 S1 站配置 第二步 SIMATIC300 S1 站配置 第二步 SIMATIC300 S1 站配置 SIMATIC300 S1 站建立的是PROFIBUS 1 网络 通信速率为1 5Mbps 行规为DP 站地址设为3 同前所述 配置输入和输出区 注意 一致性选择 全部 第三步 SIMATIC300 S2 站配置 SIMATIC300 S2 站建立的也是PROFIBUS 1 网络 通信速率为1 5Mbps 行规为DP 站地址设为5 第四步 主站SIMATIC300 M 的配置 主站的PROFIBUS站地址设为2 需要说明的是 在将从站拖到主站PROFIBUS DP电缆后 可以找到两个刚才已经配置好的站点 站地址分别为3和5 连接图 双击两个站的图标 进一步配置主站与两个从站的通信区 从站1 从站2 主站与SIMATIC300 S1 站的通信区 主站与SIMATIC300 S2 站的通信区 编译保存主站和从站的硬件组态 设置好下载路径后 将主站和从站的硬件组态分别下载到各自的PLC内 软件编程 PROFIBUS主从 MS 模式网络都是由主站采用轮询的方式与从站实现通信 主站轮询到哪个从站 哪个从站才有发言权 从站之间不能直接进行通信 必须经由主站的参与 主站和从站可以分别调用SFC15 SFC14 实现双向通信 也可以在一边单独调用SFC15 另一边单独调用SFC14 实现单向通信 如果要使用DB块存储数据 还必须在项目管理器内建立所使用的DB块 并分配相应大小的存储区 本例中采用的方案是在SIMATIC300 S1 站内发送8个字节的数据包给主站 主站接收到该数据包后解压缩 并再次打包发送给SIMATIC300 S2 站 SIMATIC300 S2 站接收后解压缩并存储在内存区 第一步 SIMATIC300 S1 从站侧的编程 在从站块内新建DB1 DB2数据块 在 块 界面内右击 选择 插入新对象 数据块 并分配8个字节的内存区 为从站插入3个组织块 分别为OB82 OB86和OB122 它们的作用主要是保证通信正常进行 插入OB35块 并打开编写通信程序 程序如图 W 16 A是发送缓冲区起始地址 十进制为10 DB1 DB VAR是待发送数据的存储区 功能 将DB1 DB VAR内的数据打包发送给主站 程序按照OB35的中断时间周期地被执行 第二步 SIMATIC300 S2 从站侧的编程 在 块 内新建DB1数据块并同样分配8个字节的内存区 在 块 内插入OB35块并编写程序 W 16 14是该站接收缓冲区起始地址 十进制为20 DB1 DB VAR是接收数据的存储区 MW0用来存储SFC14执行后的一些返回信息 通过该返回信息可以判断通信情况 功能 将主站发来的数据解包 并存储在DB1 DB VAR内 第三步 主站侧的编程 主站内不建立DB块 使用中间存储区M来实现数据读写 功能 将MB50开始的8个字节内的数据进行打包并发送给SIMATIC300 S2 站 而将SIMATIC300 S1 站发来的数据读取进来并解包存储在MB50开始的8个字节内 第四步 项目的下载 第五步 通信结果的观察 说明 在使用DB或中间内存区来发送和接收数据的时候 应特别注意3个参与通信的区域大小的设置 通信缓冲区的大小 DB块的大小 实际用来发送数据的大小 见图8 33的RECORD 这里建议3个区域的大小相同 否则通信容易出错 S7 200与S7 300 400的PROFIBUS DP通信 S7 300PLC在PROFIBUS DP网络中可以组态成主站 也可以组态为从站 组态为从站时 S7 300PLC作为智能从站与主站通信 S7 200只能作为S7 300PLC的从站来配置 由于S7 200本身没有DP接口 只能通过EM277接口模块连接到PROFIBUS DP网络上 EM277的使用 EM277模块的左上方有两个拨码开关 每个拨码开关使用起子旋动从而可以设定0 9这10个数字 其中一个拨码开关的数字 10 另一数字 1 因此组合起来构成了0 99 这也是EM277在PROFIBUS DP网络中的物理站地址 EM277在通电情况下修改拨码开关的数字后 必须断电 然后再上电才能使设定的地址生效 进行硬件网络组态时设定的EM277站地址必须与拨码开关设定的地址一致 通信区的设定 第一步 新建工程并插入站点 如图进行组态 第二步 SIMATIC300 1 主站配置 双击图8 37中2号插槽内的MPI DP槽 出现对话框 单击2号框后 出现对话框 建立PROFIBUS网络 设定通信速率和行规 主从站模式设定为主站 编译保存 第三步插入EM277从站 由于S7 200没有集成DP接口 必须通过EM277才能连接到PROFIBUS网络上 在图右侧的目录树内依次选择PROFIBUSDP AdditionalFieldDevices PLC SIMATIC EM277PROFIBUS DP 将其拖至左侧PROFIBUS DP电缆处 说明 如图硬件目录树内找不到EM277的订货号 则需要用户到Siemens相关网站上下载相应的GSD文件 然后安装该 GSD 文件 重新启动Step7 这时就能够找到EM277的订货号了 拖曳时 出现对话框 设定地址为88 此为200地址 注意选择网络PROFIBUS 1 第四步配置CPU315 2PN DP与S7 200的通信区 要配置的通信区是指S7 300与S7 200两侧的互为映射的通信缓冲区 EM277仅仅是S7 200用于和S7 300进行通信的一个接口模块 200侧的通信区地址设置必须能够被S7 200所接受 与EM277无关 单击上图的EM277 1号框 出现2号框内的内容 配置S7 300侧的通信区 单击图内的EM277PROFIBUS DP 可以看到模块提供了多种不同大小的通信区 用户可以根据实际数据传输量来选择 这里选择2BytesOut 2BytesIn 如图所示 图 1 修改300通信区地址 再配置S7 200侧的通信区 双击图 1 中的EM277 在出现的对话框内选择 参数赋值 选项卡 S7 200侧的通信区默认使用的是全局变量V存储区 在图中的框内可以设定通信区在V区的起始地址 默认通信区从V0开始 占用4个字节 前面通过组态设定的 也可以自