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西門子dp總線是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)[2-3],可實現(xiàn)現(xiàn)場級到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案[4].profibus系列由profibus-dp/fms/pa三個兼容部分組成。其中profibus-dp和pa的特點如下[1,5]:

西門子dp總線是適用于自動控制系統(tǒng)與分散i/o 之間的高速通信；可取代24 v 或4~20 ma 的串聯(lián)式信號傳輸；使用rs 485傳輸技術(shù)或光纖媒體。

西門子dp總線是專為過程自動化設(shè)計；可將變送器和執(zhí)行器連接到一根公共總線，可用于本質(zhì)安全領(lǐng)域；數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的profibus-dp協(xié)議，還具有pa行規(guī)。

本文將采用profibus-dp和profibus-pa通信協(xié)議來構(gòu)建過程控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

本過程控制系統(tǒng)用于模擬對工業(yè)現(xiàn)場液位、溫度等信息的采集、處理，pid 控制和控制工藝流程的實時監(jiān)控。系統(tǒng)通過西門子dp總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，采用mpi通信方式與上位機(jī)進(jìn)行通信和遠(yuǎn)程控制，從而使整個控制系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

系統(tǒng)主要包含上位監(jiān)控機(jī)、cpu、以太網(wǎng)通信模塊、dp鏈路、分布式i/o和變頻器dp從站、溫度和壓力變送器、閥門定位器、電磁流量計等。cpu 采用siemens 的s7300 315-2 dp,既具有多點通信功能的mpi 接口，又具有profibus-dp通信功能[6].

3 系統(tǒng)組態(tài)

3.1 硬件組態(tài)

針對西門子s7-300 plc 來說，其硬件組態(tài)是通過step7 軟件來實現(xiàn)的。組態(tài)過程主要包括以下幾個步驟。

（1）新建項目。（）服務(wù)熱線

新建項目時需選擇好存儲路徑和項目名稱。

（2）添加工作站

右鍵點擊新建的站點名字，選擇插入simatic300 station.

（3）硬件配置[7]

雙擊hardware 進(jìn)入硬件配置界面，從右側(cè)硬件列表中拖入機(jī)架，并按實際機(jī)架上模塊的順序依次添加電源、cpu（315-2dp）、ai/ao模塊。dp/pa link等。根據(jù)每個測試系統(tǒng)的不同，有選擇的在pa層掛入變頻器、流量計、變送器和電磁閥等對象。圖2是組態(tài)完的結(jié)果。


西門子6es7315-2eh13-0ab0性能參數(shù)


西門子dp通訊電纜產(chǎn)品注意事項：

① 硬件配置必須和實際plc 上掛的模塊一致，具體的設(shè)置參數(shù)要看模塊左下方的訂貨號。

② cpu 地址設(shè)為2,其余模塊地址從4 開始，且不能重復(fù)[8].

③ 設(shè)置profibus網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為1.5 mb/s（dp）。（）服務(wù)熱線

④ 模塊地址需記住，因為編程的時候要用到。尤其是ai/ao模塊地址要記住，以保證數(shù)據(jù)的正確通信。

⑤ ai/ao模擬量模塊的輸入和輸出通道信號類型此處設(shè)為兩線制4~20 ma.

⑥ 硬件配置好后可選擇保存編譯。（）服務(wù)熱線

3.2 通信組態(tài)

在step7 軟件的option 選項里選擇set pg/pc inter-face,把通信協(xié)議改為cp5611（mpi），點擊“diagnostics”

按鈕進(jìn)入測試頁面。點擊“test”按鈕顯示正常，然后點擊“read”按鈕讀到plc地址為2表示通信成功。

軟硬件均編譯通過后，即可下載進(jìn)plc.


西門子6es7315-2eh13-0ab0性能參數(shù)


西門子dp通訊電纜產(chǎn)品功能介紹：

3.3 監(jiān)控頁面組態(tài)

本例中用wincc 軟件來驅(qū)動step7 的變量，實現(xiàn)對程序的監(jiān)控。

（1）新建項目和添加驅(qū)動程序

新建項目時需設(shè)置項目類型、名稱和路徑。

選擇變量管理--新建驅(qū)動程序--插入simat-ic s7 protocol suite.此通信驅(qū)動程序支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和類型，此處選擇mpi（和plc 的通信協(xié)議一致），并設(shè)置站地址為2.

（2）組態(tài)變量

wincc 變量類型主要有過程變量和內(nèi)部變量。其中過程變量是真實值，位于plc的存儲器中。內(nèi)部變量表示在wincc中用來計算或模擬的內(nèi)部值，不與plc之間進(jìn)行通信。每個變量在組態(tài)時需定義變量名稱和類型。過程變量還需選擇plc中地址和數(shù)據(jù)格式變換。