第5章PROFIBUS网络组建.ppt

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1、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，IEC61158 Ed.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、

2、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

3、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、12 000kbit/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

4、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/DP PLC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：SIMATIC 300(S)从站,双击SIMATIC 300（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，

5、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、Configured Station，将框内的CPU 31x拖至左侧的PROFIBU

6、S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

7、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：SIMATIC 300(S1)站配置,第二步：SIMATIC 300(S1)站配置,第二步：SIMATIC 300(S1)站配置,SIMATIC 300(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：SIMATIC 300(S2)站配置,SIMATIC 300(S2)站建立的也是PROFIBUS（1）网络，通信速率为1.5Mbps，行规

8、为DP，站地址设为5。,第四步：主站SIMATIC 300(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SIMATIC 300(S1)站的通信区,主站与SIMATIC 300(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

9、，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SIMATIC 300(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SIMATIC 300(S2)站，SIMATIC 300(S2)站接收后解压缩并存储在内存区。,第一步：SIMATIC 300(S1)从站侧的编程,在从站块内新建DB1、DB2数据块（

10、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：SIMATIC 300(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2

11、0）；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SIMATIC 300(S2)站；而将SIMATIC 300(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

12、、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,S7-300 PLC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，S7-300 PLC作为智能从站与主站通信。S7-200只能作为S7-300 PLC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09这10个数字，其中一个拨码开

13、关的数字10，另一数字1，因此组合起来构成了099，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：SIMATIC 300(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

14、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PROFIBUS DP、Additional Field Devices、PLC、SIMATIC、EM277 PROFIBUS-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

15、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EM 277 PROFIBUS-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2 Bytes Out/2 Bytes In，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

16、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），也可以自行修改，这里修改为从V10开始，即VW10和VW12，其中VW10用来接收S7-300侧发来的数据，VW12用来向S7-300发送数据。,之后保存编译。,软件编程,S7-300侧的编程可以用两条语句来实现。功能是将接收缓冲区IW10内的数据读出，并送给MW2；另外将MW0的数据通过输出缓冲区QW10发送给S7-200侧。,S7-200侧的编程可以用一条语句来实现。功能是通过接收缓冲区VW10读取300侧发来的数据，并将接收到的数据取反并通过VW12发送出去。,通信结果的观察,