南昌西門子電纜*總代理商

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上海晉營自動化科技有限公司

 
  ：喬 靜
 
   電 話：（同號）

   郵 箱：3548508227

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PROFIBUS的zui大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等領(lǐng)域。PROFIBUS由3個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布I/O系統(tǒng)）、PROFIBUS-PA（Process Automation，現(xiàn)場總線信息規(guī)范）和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，過程自動化）。PROFIBUS-DP是一種高速、低成本通信，專門用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V DC或4~20mA信號傳輸。PORFIBUS-PA專為過程自動化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連在一根總線上，并有本質(zhì)安全規(guī)范。PROFIBUS-FMS用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。

1．PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)；LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。

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2．PROFIBUS的傳輸技術(shù)   電 話：（同號）
PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
 
（1) RS-485傳輸技術(shù)
RS-485傳輸是PROFIBUSzui常用的一種傳輸技術(shù)，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站。RS-485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)：全部設(shè)備均與總線連接；每個(gè)分段上zui多可接32個(gè)站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差；兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯(lián)的中繼器一般不超過4個(gè)；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設(shè)備投入運(yùn)行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜zui大長度取決于傳輸速率采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)使用9針D型插頭。當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。

（2）IEC1157-2傳輸技術(shù)
IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過總線對現(xiàn)場設(shè)備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。
 
（3）光纖傳輸技術(shù)
PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供總線插頭可將RS-485信號轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號轉(zhuǎn)換成RS-485信號。
 
3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù)，它是通過OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實(shí)現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data link）。介質(zhì)存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：
 
1）在復(fù)雜的自動化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來完成通信任務(wù)。
 
2）在復(fù)雜的程序控制器和簡單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。
因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的zui長時(shí)間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時(shí)可依照主-從通信關(guān)系表與所有從站通信，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通信關(guān)系表與所有主站通信。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在總線系統(tǒng)初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。在總線運(yùn)行期間，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)第2層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的高度完整性。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作，除提供點(diǎn)對點(diǎn)邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點(diǎn)通信，包括廣播和選擇廣播功能。

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憑借西門子在華140年的電氣工程領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，S7-200 SMART PLC設(shè)設(shè)計(jì)精良且性能可靠。CPU模塊配備了標(biāo)準(zhǔn)型和經(jīng)濟(jì)型供用戶選擇，分別用于復(fù)雜和簡單的工業(yè)領(lǐng)域。可擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)型模塊可處理更多I/O需求的復(fù)雜任務(wù)，zui大可擴(kuò)展到188點(diǎn)，可滿足大部分小型自動化設(shè)備的控制需求。經(jīng)濟(jì)型CPU模塊則直接通過單機(jī)本體滿足控制需求。S7-200 SMART CPU模塊本體zui多可集成3路高速脈沖輸出，頻率高達(dá)100KHz，支持PWM/PTO輸出方式以及多種運(yùn)動模式，可自由設(shè)置運(yùn)動包絡(luò)。
新穎的信號板設(shè)計(jì)可擴(kuò)展通信端口、數(shù)字量通道以及模擬量通道。在不額外占用電控柜空間的前提下，信號板擴(kuò)展能更加貼合用戶的實(shí)際配置。高速處理芯片，基本指令執(zhí)行時(shí)間可達(dá)0.15μs。該產(chǎn)品還集成了Micro SD卡插槽，使用市面上通用的Micro SD卡即可實(shí)現(xiàn)程序的更新和PLC固件升級，*地方便了客戶工程師對zui終用戶的遠(yuǎn)程服務(wù)支持，也省去了因PLC固件升級返場服務(wù)所帶來的不便。
作為SMART解決方案的核心，Simatic S7-200 SMART PLC可無線集成西門子SMART LINE操作屏和Sinamics V20變頻器，為OEM客戶提供高性價(jià)比的小型自動化解決方案，同時(shí)滿足客戶對人機(jī)界面、控制和傳動的一站式需求。

FB65 “TCON”，建立連接功能塊，如圖22所示。通過輸入?yún)?shù) "REQ"一個(gè)上升沿來建立連接。 “ID” 為連接ID，“CONNECT” 參數(shù)填寫用 UDT65 生成的變量， 連接建立后會一直保持，直到調(diào)用FB66 "TDISCON" 斷開連接、CPU停止或者斷電。其中CONNECT為通過UDT65生成的DB塊，即DB101， ID = 1。通過M8.0啟動作業(yè)，執(zhí)行連接的建立。

圖22

FB64 “TRCV”，接收功能塊，如圖23所示。"TRECV" EN_R始終為TRUE， ID 填寫連接ID，”DATA” 填寫接收數(shù)據(jù)區(qū)，輸出參數(shù) "NDR" 用于表示新的數(shù)據(jù)已經(jīng)收到，輸出參數(shù) "LEN" 表示接收的數(shù)據(jù)長度。本例中連接ID = 1。DB3作為接收數(shù)據(jù)塊，接收數(shù)據(jù)的字節(jié)長度為8，接收作業(yè)通過M8.1使能。

圖23

FB63 “TSEND”，發(fā)送功能塊，如圖24所示。連接ID = 1。DB3為發(fā)送數(shù)據(jù)塊，發(fā)送字節(jié)長度為8，發(fā)送作業(yè)通過M0.3觸發(fā)。"TSEND" 發(fā)送請求依靠輸入?yún)?shù)"REQ"的上升沿來實(shí)現(xiàn)，如果“BUSY”位為true時(shí)不要觸發(fā)"REQ"。輸出參數(shù) "DONE", "ERROR" 和 "STATUS" 用于評估工作的情況。

圖24

FB66 “TDISCON”，取消連接功能塊，如圖25所示。可以根據(jù)需要取消ID=W#16#1的連接，作業(yè)通過M8.2使能。

圖25

4.3下載程序
S7-300側(cè)的組態(tài)和編程都完成后，直接下載到S7-300 CPU中，并啟動CPU的運(yùn)行。

5 監(jiān)控通信結(jié)果
對S7-1200和S7-300都組態(tài)和編程后，下載所有組態(tài)及程序并搭建好網(wǎng)絡(luò)后，首先在在S7-1200中將M8.0置位為1，然后再在S7-300中將M8.0置位為1，兩個(gè)站的“TCON” 被激活，建立兩個(gè)站之間的ISO on TCP連接。
連接正常建立后，即可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。在S7-1200和S7-300站中將 ”TRCV” 功能塊的EN_R置位為1，使能接收，監(jiān)控通信結(jié)果如圖26所示。
通過監(jiān)控結(jié)果可以看到，S7-1200中發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)被發(fā)送到S7-300站的DB3中，同時(shí)，S7-300的DB3中接收到的數(shù)據(jù)又被發(fā)送到S7-1200的接收數(shù)據(jù)塊DB4中。

圖26 在線監(jiān)控通信結(jié)果

描述
對于 SIMATIC S7-1200，從 CPU V2.0固件開始，STEP 7 (TIA-Portal) 提供 T_CONFIG 指令可以通過編程控制 CPU 集成 PROFINET 接口的配置。

圖. 01

可以設(shè)置如下接口配置：

• IP 參數(shù): IP 地址，子網(wǎng)掩碼，路由地址
• PROFINET IO 設(shè)備名

配置數(shù)據(jù)存儲在 "Conf_Data" 結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型中。

圖. 02

以PLC數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建 "Conf_Data" 結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型。
它包含系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型：

• IF_CONF_Header
• IF_CONF_v4
• IF_CONF_NOS

說明
正確使用 T_CONFIG 指令需要注意以下幾點(diǎn)：

表 01

安全提示
警告
本條目描述的功能和解決方案主要限于實(shí)現(xiàn)自動化任務(wù)。此外，如果該系統(tǒng)與工廠其它部分或整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)有連接，請注意必須采取適當(dāng)?shù)陌踩?措施以遵循相應(yīng)的工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)。更多信息參見條目ID: 50203404.

下載
學(xué)習(xí) T_CONFIG 指令，可以參考下面的例子項(xiàng)目。
它包含通過操作面板 KTP 600 Basic PN 修改 PROFINET 接口的配置。
當(dāng)T_CONFIG 指令使用時(shí)，HMI 通過 "Change connection" 事件與新配置了PROFINET接口的控制器同步建立通訊。
由于 KTP 600 Basic PN 不支持無類別域間路由(CIDR)，zui后的8位組IP地址只能在C類網(wǎng)絡(luò)中修改。
KTP 600 Basic PN 也可以在沒有硬件時(shí)由 STEP 7 V11 模擬。
項(xiàng)目中的 IP 地址如下：

• 控制器: 192.168.0.1 (修改為 192.168.0.200)
• HMI: 192.168.0.201

圖. 06

KTP 600 Basic PN 用戶接口包含下列元素：

• IP 字符串: 轉(zhuǎn)換 IP 地址為字符串，以用于 "Change connection" 事件
• IP 地址: 新的IP 地址(只有zui后的8位可以編輯)
• 子網(wǎng)掩碼: 新的子網(wǎng)掩護(hù)碼(不可編輯)
• 路由器地址: 新的路由器地址(不可編輯)
• PN 名字: 新的 PROFINET 設(shè)備名
• REQ: 執(zhí)行 T_CONFIG 指令和 "Change connection"
• PN 名字按鈕: 切換開/關(guān)，決定是否修改 PROFINET 設(shè)備名
• 顯示HMI的zui后一條系統(tǒng)消息

要進(jìn)行確認(rèn)，在 STEP 7 V11 中，可以通過刷新可訪問節(jié)點(diǎn)來檢查 IP 分配，通過"Online & Diagnostics" 模式下的"Assign name"功能來檢查PROFINET設(shè)備名。