西门子黔西南州PLC模块总代理

接口模板用来处理ET 200pro和上位主站之间经过 PROFIBUS DP的通讯。

接口模板IM 154-1 和 IM 154-2高性能型，处理ET 200pro和上位主站之间经过 PROFIBUS DP的通讯。

接口模块：

IM 154-1 DP

IM 154-2 DP 高性能型

用于DP接口模板的连接模板（需要另外订购）：

CM IM DP 直接连接

CM IM DP ECO­FAST Cu

CM IM DP M12 7/8"

所有连接模板反映了PROFIBUS地址，以及可反向分割的端接电阻，均可从外部观察和调整。

IM 154-2 DP高性能型接口模板用于PROFIsafe应用。

接口模板IM 154-1 和 IM 154-2高性能型，处理ET 200pro和上位主站之间经过 PROFIBUS DP的通讯。 对于 STEP 7 V5.3 SP2 及以上版本，还提供有一个硬件支持包。

可通过 GSD 文件集成到以前的版本中。

2.2 SIMATIC S5-115U大型程序的设计

　　以本系统＃1补给水处理单元的控制程序为例，在组织块OB1内主要有下面几条语句，完成各功能块的无条件调用。

　　JU FB1 (定义PLC1向两台工控机传送的数据)

　　JU FB2 (定义两台工控机向PLC1传送的数据)

　　JU FB231 (完成PLC1与两台工控机之间通讯的基本设置)

　　JU FB232 (完成PLC1与PLC2、PLC3之间通讯的基本设置)

　　JU FB4 (实现自动控制及无扰切换功能)

　　JU FB3 (气动门及电动门控制)

　　JU FB10 (实现模拟量处理功能)

　　JU FB11 (报警处理)

　　在FB1、FB2内主要将需要通讯的数据分别写入某数据块如DB10的相应位，由此才能与通讯处理器中的变量取得*。在FB231中调用两个STEP5本身提供的标准功能块FB244(发送数据)、FB245(接收数据)，再根据通讯处理器填写一些必要的参数如接口、作业号等，从而实现数据通讯功能。在FB232内按照通讯处理器分配的数据位，定义3台PLC之间需要传送的数据。在FB4内根据生产工艺流程要求及操作规范，充分利用其它功能块及I/O模块传送的数据，实现系统的自动控制及无扰切换功能；针对多个被控对象相似的特点，分别编制了几个有代表性的功能块FB20、FB30、FB40，例如在FB4内多次调用了FB20以便解决PLC内某程序步时间和工控机画面显示时间保持*的问题，而且FB20内又调用了乘能块FB244。FB3根据FB4发出的自动程序步指令去控制气动门、电动门及泵等现场设备。FB10负责所有模拟量的处理，在此调用了开方功能块FB5。FB11根据FB10转换出来的数据，对模拟量进行报警处理，在此一定要注意模拟量和PLC内部数字量的对应关系，以保证模拟量显示和报警的准确性。

　　3 工控机监控管理软件的设计

　　工控机监控管理软件在FIX5.5软件平台下完成，FIX5?5是一个高精度模块化的软件系统，包括十几种软件模块，在此主要介绍开发本应用软件时所用到的几种软件模块。

　　(1)系统配置模块(SCU)：它主要完成网络、I/O驱动程序、数据库名称、系统启动参数及初始启动任务等配置。Intellution公司和第三方厂商为PLC、I/O卡编写了300多种I/O驱动程序，如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司产品的驱动程序，并提供I/O驱动程序开发工具包，供用户开发自己的I/O驱动程序。

　　(2)数据扫描、报警和控制模块(SAC)：它用来实现现场数据的扫描、信号调理、数据格式和数据类型的转换，报警条件判别及实现遥控输出等功能，SAC将处理的现场数据送入实时数据库，或将遥控输出的数据送到I/O驱动程序，以便实现遥控输出功能。

　　(3)实时数据库管理模块(DATAbase BUILDER)：它提供以交互方式建立实时数据库和在线显示/修改实时数据库的功能，它是系统运行的主要数据来源。用户需要在此做很大一部分工作，主要的是填写变量的标签名，从而将现场数据与数据库中的变量标签一一对应起来，以便在其它模块中调用此数据。在填写变量标签名时既要讲究规范性又要有技巧性，首先需要遵循FIX软件的语法要求，其次按照一定的分类标准定义标签名，以便在以后的数据查询及应用中提高效率。

　　(4)绘图模块(DRAW)：FIX拥有一个直观的、基于对象的图形化用户接口(GUI)，它简化了图形开发过程。为了建立画面，可以用DRAW提供的工具箱(TOOL BOX)生成某些对象如阀门、泵、记录表等，并定义其动态特性，即对象基于现场数据改变状态、大小、颜色、产生旋转、移动等，例如阀门的开或关、泵的转或停，这些工作可以在一个对话框内完成，主要是将实时数据库中的变量标签与相应对象联系起来，从而使对象状态随着现场数据改变。为了减少图形开发时间，Intellution公司还提供了一个常用设备对象的图形库，其中有多种图形，可随时粘贴到用户画面中，同时用户可以把自己画好的常用图形保存到图形库中，以方便以后使用。

　　(5)显示模块(VIEW)：它的主要功能是动态显示由DRAW建立的画面，可以在多幅画面间切换、改变画面形态、输入数据、实现监控等，这就是提供给用户的实际操作画面。

　　4 系统功能

　　系统具有上位机监控功能和模拟盘监控功能，两者互为热备用方式并列运行。在上位机画面上设有上位机手动、上位机自动、上位机监视3种工作方式，方式之间的切换是无扰动的。

　　当系统需要由模拟盘监控时，上位机画面选择上位机监视工作方式。此时系统状态由模拟盘M/A转换开关状态决定，M/A置手动，可利用模拟盘按键在模拟盘上进行一对一手动操作。当M/A置自动时，系统可由自动程序实现水处理的自动控制。

　　当系统需要由上位机监控时，可在上位机画面上选择上位机手动和上位机自动功能。选择上位机手动时，可在上位机画面上实现就地设备的一对一手操。选择上位机自动时，可在上位机画面上进行自动启停控制，自动控制程序与模拟盘自动控制功能相同。

　　5 结束语

　　在大中型生产系统中，单机使用可编程控制器的时代已经过去，其与工控机的有机结合以及计算机网络的应用，大大提高了生产现场的自动化控制水平和管理水平，这是必然的趋势。

PROFIBUS是世界上个开放式现场总线标准，目前技术已成熟，其应用领域覆盖了从机械加工、过程控制、电力、交通到楼宇自动化的各个领域。PROFIBUS于1995年成为欧洲工业标准（EN50170），1999年成为（1EC61158-3）。

在S7-200 系列plc的CPU中，CPU22X都可以通过增加EM277 PROFIBUS-DP 扩展模块的方法支持PROFIBUS DP 网络协议。高传输速率可达12Mbit/s。采用PROFIBUS的系统，对于不同厂家所生产的设备不需要对接口进行特别的处理和转换，就可以通信。PROFIBUS连接的系统由主站和从站组成，主站能够控制总线，当主站获得总线控制权后，可以主动发送信息。从站通常为传感器、执行器、驱动器和变送器。它们可以接收信号并给予响应，但没有控制总线的权力。当主站发出请求时，从站回送给主站相应的信息。PRORFIBUS除了支持主／从模式，还支持多主／多从的模式。对于多主站的模式，在主站之间按令牌传递顺序决定对总线的控制权。取得控制权的主站，可以向从站发送，获取信息，实现点对点的通信。

    西门子S7通过PROFIBUS现场总线构成的系统，其基本特点如下：

（1）PLC、I/O模板、智能仪表及设备可通过现场总线连接，特别是同厂家的产品提供通用的功能模块管理规范，通用性强，控制效果好。

（2）I/O模板安装在现场设备（传感器、执行器等）附近，结构合理。

（3）信号就地处理，在一定范围内可实现互操作。

（4）编程仍采用组态方式，设有统一的设备描述语言。

（5）传输速率可在9.6kb／s～12Mb／s间选择。

（6）传输介质可以用金属双绞线或光纤。

    PROFIBUS由三个相互兼容的部分组成，即PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP及

PROFIBUS-PA。

    （1）PROFIBUS-DP（Distributed  Periphery  分布I/O系统）

    PROFIBUS-DP是一种优化模板，是制造业自动化主要应用的协议内容，是满足用户快速通信的佳方案，每秒可传输12兆位。扫描1000个I/O点的时间少于lms。它可以用于设备级的高速数据传输，远程I/O系统尤为适用。位于这一级的PLC或工业控制计算机可以通过PROFIBUSEDP同分散的现场设备进行通信。

   （2）PROFIBUS-PA（Process  Automation  过程自动化）

    是为PA主要用于过程自动化的信号采集及控制，它是专为过程自动化所设计的协议，可用于安全性要求较高的场合及总线集中供电的站点。

   （3）PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification  现场总线信息规范）

FMS是为现场的通用通信功能所设计，主要用于非控制信息的传输，传输速度中等，可以用于车间级监控网络。FMS提供了大量的通信服务，用以完成以中等级传输速度进行的循环和非循环的通信服务。对于FMS而言，它考虑的主要是系统功能而不是系统响应时间，应用过程中通常要求的是随机的信息交换，如改变设定参数。FMS服务向用户提供了广泛的应用范围和更大的灵活性，通常用于大范围、复杂的通信系统。

    PROFIBUS协议以ISO／OSI参考模型为基础。层为物理层，定义了物理的传输特性；第二层为数据链路层；第三层至第六层PROFIBUS未使用；第七层为应用层，定义了应用的功能。PROFIBUS-DP是高效、快速的通信协议，它使用了层、第二层及用户接口，第三～七层未使用。这样简化了的结构确保了DP的高速的数据传输。

    PROFIBUS对于不同的传输技术定义了惟一的介质存取协议。

    （1）RS-485

    RS485是PROFIBUS使用频繁的传输技术，具体论述参见前面有关章节。

    （2）IECll58-2

    根据IECll58-2在过程自动化中使用固定波特率31.25kb/s的同步传输，它可以满足化工和石化工业对安全的要求，采用双线技术通过总线供电，这样PROFIBUS就可以用于危险区域了。

    （3）光纤

    在电磁干扰强度很高的环境和高速、远距离传输数据时，PROFIBUS可使用光纤传输技术。使用光纤传输的PROFIBUS总线段可以设计成星型或环型结构。现在在市面上已经有RS-485传输链接与光纤传输链接之间的耦合器，这样就实现了系统内RS-485和光纤传输之间的转换。

    （4）PROFIBUS介质存取协议

    PROFIBUS通信规程采用了统一的介质存取协议，此协议由OSI参考模型的第二层来实现。在PROFIBUS协议设计时充分考虑了满足介质存取控制的两个要求，即：在主站间通信时，必须保证在分配的时间间隔内，每个主站都有足够的时间来完成它的通信任务，在PLC与从站（PLC或其他设备）间通信时，必须快速、简捷地完成循环，进行实时的数据传输。为此，PROFIBUS提供了两种基本的介质存取控制：令牌传递方式和主/从方式。

    令牌传递方式可以保证每个主站在事先规定的时间间隔内都能获得总线的控制权。令牌是一种特殊的报文，它在主站之间传递着总线控制权，每个主站均能按次序获得一次令牌，传递的次序是按地址升序进行的。

    主/从方式允许主站在获得总线控制权时，可以与从站通信，每发送或获得信息。

    主站要发出信息，必须持有令牌。假设有一个由3个主站和7个从站构成的PROFIBUS系统。3个主站构成了一个令牌传递的逻辑环，在这个环中，令牌按照系统预先确定的地址升序从一个主站传递给下一个主站。当一个主站得到了令牌后，它就能在一定的时间间隔内执行该主站的任务，可以按照主/从关系与所有从站通信，也可以按照主/主关系与所有主站通信。在总线系统建立的初期阶段，主站的介质存取控制(MAC)的任务是决定总线上的站点分配并建立令牌逻辑环。在总线的运行期间，损坏的或断开的主站必须从环中撤除，新接入的主站必须加入逻辑环。MAC的其他任务是检测传输介质和收发器是否损坏，检查站点地址是否出错，以及令牌是否丢失或有多个令牌。

    PROFIBUS的第二层按照IEC870-5-1的规定，通过使用特殊的起始位和结束位、无间距字节异步传输及奇偶校验来保证传输数据的安全。PROFIBUS第二层按照非连接的模式操作，除了提供点对点通信功能外，还提供多点通信的功能，即广播通信和有选择的广播、组播。所谓广播通信，即主站向所有站点（主站和从站）发送信息，不要求回答。所谓有选择的广播、组播是指主站向一组站点（从站）。

5．S7-200CPU接入PROFIBUS网络

    S7-200CPU必须通过PROFIBUS-DP模块EM277连接到网络，不能直接接入PROFIBUS网络进行通信。EM277经过串行I/O总线连接到S7-200CPU。PROFIBUS网络经过其DP通信端口，连接到EM277模块。这个端口支持9600b/s～12Mb/s之间的任何传输速率。EM277模块在PROFIBUS网络中只能作为PROFIBUS从站出现。作为DP从站，EM277模块接受从主站来的多种不同的I/O配置，向主站发送和接收不同数量的数据。这种特性使用户能修改所传输的数据量，以满足实际应用的需要。与许多DP站不同的是，EM277模块不仅仅传输FO数据。EM277能读写S7-200CPU中定义的变量数据块。这样，使用户能与主站交换任何类型的数据。通信时，首先将数据移到S7-200CPU中的变量存储区，就可将输入、计数值、定时器值或其他计算值传输到主站。类似地，从主站来的数据存储在S7-200CPU中的变量存储区内，进而可移到其他数据区。

    EM277模块的DP端口可连接到网络上的一个DP主站上，仍能作为一个MPI从站与同一网络上如SIMATIC编程器或S7-300/S7-400CPU等其他主站进行通信。为了将EM277作为一个DP从站使用，用户必须设定与主站组态中的地址相匹配的DP端口地址。从站地址是使用EM277模块上的旋转开关设定的。在变动旋转开关之后，用户必须重新起动CPU电源，以便使新的从站地址起作用。主站通过将其输出区来的信息发送给从站的输出缓冲区（称为“接收信箱”），与每个从站交换数据。从站将其输入缓冲区（称为发送信箱）的数据返回给主站的输入区，以响应从主站来的信息。

    EM277可用DP主站组态，以接收从主站来的输出数据，并将输入数据返回给主站。输出和输入数据缓冲区驻留在S7-200CPU的变量存储区(V存储区)内。当用户组态DP主站时，应定义V存储区内的字节位置。从这个位置开始为输出数据缓冲区，它应作为EM277的参数赋值信息的一个部分。用户也要定义FO配置，它是写入到S7-200CPU的输出数据总量和从S7-200CPU返回的输入数据总量。EM277从FO配置确定输入和输入缓冲区的大小。DP主站将参数赋值和I／O配置信息写入到EM277模块V存储器地址和输入及输出数据长度传输给S7-200CPU。

    输入和输出缓冲区的地址可配置在S7-200CPU的V存储区中任何位置。输入和输出缓冲区器的默认地址为VB0。输入和输出缓冲地址是主站写入S7—200CPU赋值参数的一部分。用户必须组态主站以识别所有的从站及将需要的参数和I/O配置写入每一个从站。

    一旦EM277模块已用一个DP主站成功地进行了组态，EM277和DP主站就进入数据交换模式。在数据交换模式中，主站将输出数据写入到EM277模块，然后，EM277模块响应新的S7-200CPU输入数据。EM277模块不断地更新从S7-200CPU来的输入，以便向DP主站提供新的输入数据。然后，该模块将输出数据传输给S7-200CPU。从主站来的输出数据放在V存储区中（输出缓冲区）由某地址开始的区域内，而该地址是在初始化期间，由DP主站提供的。传输到主站的输入数据取自V存储区存储单元（输入缓冲区），其地址是紧随输出缓冲区的。

    在建立S7-200CPU用户程序时，必须知道V存储区中的数据缓冲区的开始地址和缓冲区大小。从主站来的输出数据必须通过S7—200CPU中的用户程序，从输出缓冲区转移到其他所用的数据区。类似地，传输到主站的输入数据也必须通过用户程序从各种数据区转移到输入缓冲区，进而发送到DP主站。

    从DP主站来的输出数据，在执行程序扫描后立即放置在V存储区内。输入数据(传输到主站)从V存储区复制到EM277中，以便同时传输到主站。当主站提供新的数据时，则从主站来的输出数据才写入到V存储区内。在下次与主站交换数据时，将送到主站的输入数据发送到主站。

    SMB200～SMB249提供有关EM277从站模块的状态信息（如果它是I/O链中的个智能模块）。如果EM277是I/O链中的第二个智能模块，那么，EM277的状态是从SMB250一SMB299获得的。如果DP尚未建立与主站的通信，那么，这些SM存储单元显示默认值。当主站己将参数和I/O组态写入到EM277模块后，这些SM存储单元显示DP主站的组态集。用户应检查SMB224，并确保在使用SMB225～SMB229或V存储区中的信息之前，EM277己处于与主站交换数据的工作模式