西门子模块6ES334-0KE00-0AB0
一. 引言
Profibus现场总线是一种国际化、开放式异步通讯标准，于1996年被批准为。PROFIBUS已经广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化等。它由三个部分：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA。PROFIBUS-DP是一种高速低成本通讯，主要应用于现场设备级传输介质为屏蔽双绞线（EIA RS485），波特率从9600bps到12Mbps。艾默生公司的TDS-PA01总线适配器是PROFIBUS的兼容产品。TD3000系列变频器是高性能矢量型变频器，通过TDS-PA01总线适配器可方便地连接到PROFIBUS总线上①，组成PROFIBUS工业现场总线控制系统。
二. 系统简介
本生产线产品为宽约3m、厚约0.3～1mm的广告布。生产线主机传动由14台电机完成，每台电机由一台变频器驱动，生产线连续化作业。工序之间现场设备上有张力检测装置，有安全开关、急停开关。 本系统采用西门子S7-300 CPU315-2DP作为Profibus主站；三台S7-200 CPU226-2DP作为智能从站，分别控制辅助部分；12台TD3000、2台TD3300变频器作为从站。整个PROFIBUS线缆长度大约100m，波特率选择为500k即可达到传输速度要求。
三．主站与人机界面
CPU315-2DP作为主站，它有2个通讯口：PORT0 和PORT1。PORT0作为Profibus总线通讯口，波特率选择为500kbps。PORT1作为与人机界面通讯口，它为MPI口，采用RS485 通讯，波特率为19.2kbps，我们制作了RS485通讯电缆与人机界面通讯。人机界面为台达PWS3260触摸屏。在触摸屏上进行全线控制、生产线运行显示、变频器运行显示、及参数的设置。CPU315作为主站，根据触摸屏的设定值和通过PROFIBUS从智能从站传来的张力信号比较，通过运算，转换成运行频率发送给14台变频器，控制14台传动电机。
由于从站距离较远，有需要在2、3好从站上需要查看对方的运行数据，在程序设计中有几个参数通过Profibus由2号从站传给主站，通过主站再传送给3号从站。3号从站也通过同样途径传送给2号从站。由于操作需要，在2号从站上需要更改主站上的参数。在2号从站的界面上设计有按钮，信号通过 PROFIBUS传送给主站。
主站程序执行是循环扫描执行方式，与其它PLC执行方式一样。通过Profibus传送的信息也是周期传输的。
四. 智能从站
EM277 Profibus -DP模块能使S7-200连接到PROFIBUS总线上。它也能使CPU222、CPU224，或CPU226与PROFIBUS主站和大到6个的 MPI主站通讯②。它接受主站的配置信息，在S7-200程序设计中要与主机配置相一致。在与主张信息交换中，EM277 PROFIBUS—DP模块接收主站、发送给主站缺省配置为2字入/2字出，它分为字一致、字节一致和缓冲区一致。
有三台S7-200 CPU226 -2DP作为智能从站通过EM277挂接在Profibus总线上。2号、3号从站为辅助操作部分，控制生产线上的电磁阀、采集控制信号、采集张力信号并经过滤波处理再传送给主站。2号从站为8字输入8字输出。3号从站为4字输入/4字输出。1号从站有相对的独立性，控制加热部分，仅接收主机运行信号、传送本系统故障信号，仅1字输入/1字输出。
2号从站有2个通讯口，每个口与一台PWS1711通讯，分布在1、2号操作台上。在1号操作台上主要进行放卷的两个卷轴之间更换。2号操作台对生产线辅助机械动作的操作、张力大小的调节。3号从站也有2个通讯口，分别与3、4号操作台上的PWS1711通讯。在触摸屏上完成运行状况的查看、参数的修改、辅助机械的操作。
1号从站为烘箱加热部分，具有相对独立性。CPU的PORT1口与一台PWS1711人机界面相连，PORT0编程为自由口通讯模式，与风机变频器组成RS485总线网。烘箱中导热油在盘管中流动，经循环风机进行热交换。风机共5台，全为变频控制，根据工艺要求调节运行频率。5台TD2000变频器采用RS485控制方式，波特率为9600kbps。
五. 变频器从站
TD3000系列变频器通过TDS-PA01总线适配器连接到Profibus总线上。TDS-PA01是PROFIBUS总线的兼容产品，符合 PROFIBUS协议中的传动设备行规—PROFIDRIVE，主站能通过它对变频器进行运行控制操作、调节运行频率、更改变频器的功能码、读取变频器的运行状态。变频器也通过TDS-PA01反馈对主站控制信号的应答信号，主站可以根据变频器的应答信号判断控制信号执行情况。
在周期性的通讯中，Profibus-DP使用PPO（对象过程类）类型作为数据传递的格式，由于本系统仅对变频器的运行频率设定，不更改功能码，本例采用的是PPO3，仅控制变频器的启动、停止、故障复位、运行频率设定。在主站组态时需导入TDS-PA01的GSD文件， GSD文件为TDS-PA01的设备数据文件。然后在PROFIBUS总线上连接TDS-PA01，TDS-PA01与主站通讯波特率为500kbps，TDS-PA01与TD3000的通讯波特率为38.4kbps。
六. 结束语
经实践证明，Profibus现场总线在此类系统中运行稳定可靠，没有出现过问题。由于采用了现场总线，减少了许多配线，减少了安装工作量及维护成本。
应用中也总结出一些经验：1。在配置智能从站的EM277时输入/输出字节应留有余量；2。变频器的控制中刚采用命令字与频率值分开写入，方便编程； 3。由于人机界面大多可以以RS485通讯方式工作，在应用中两台人机界面可以与一个PLC的通讯口相连，使PLC减少一个通讯也可以应用，减少投资。 PWS系列专门设计有MULTIDROP连接模式，方便多机连接而仅用一个PLC通讯口。
在其二级控制系统采用了西门子PCS7系列PLC，下挂Profibus-DP网，并通过DP/PA bbbb(链接器)将总线仪控设备接入工业控制网络，真正实现了"集中管理，分散控制"的目的。同时全数字化通信模式的抗干扰能力强、测量控制**度高，借助数字双向传输的特点和**的设备管理软件，可实现参数远程给定，采集丰富的仪表信息，有利设备故障诊断，改善管理状况。过程控制级由二级计算机构成，通过工业以太网专题">工业以太网与基础级PLC相连，并依靠控制模型和数据库对一级控制系统实施指导、管理和跟踪。该系统将仪控、电控合为一体，它是具有工厂集成化概念的开放型的工业控制系统。
一 系统组成
基础级采用一套PCS7 PLC作为铸机的控制器，其CPU类型是AS
416-2DP，并带有通信功能，可与扩展单元的IM-153、IM-157通信卡以及变频器通过Profibus-DP控制网相联，其中扩展单元采用ET-200M和链接器作为子站。控制软件为STEP 7，并集成西门子过程设备管理软件PDM。控制级采用西门子工控机作为监控站，与PLC通过快速工业以太网专题">工业以太网(基于TCP/IP协议)连接，系统运行西门子公司基于bbbbbbs 2000的PCS7全集成软件。
1. 硬件构成
图1仅给出了系统与仪表相关的配置。
其中PC1为上位机监控站，ET200为电控系统的远程站。链接器为PCS7的从站之一，同时又是现场总线仪控设备的PA主站，由网络部件耦合器(Coupler)实现所有Profibus-PA总线现场仪表与DP总线的链接，在传输更多检测、控制信息的同时亦可获取总线设备自诊断信息。整个控制系统中，仪控系统除了和电控公用的操作站以及相应的一次检测元件外，仅有一个现场控制箱。
2. 软件配置
操作站软件为PCS7软件，网络平台为bbbbbbs 2000，PCS7自带数据库，并提供监控画面和PLC组态工具。PCS7内含组态软件为STEP7及西门子过程设备管理软件PDM。
操作站主要是在用户和所有系统功能之间提供一个人机界面，各类人员可通过操作站访问各自权限范围内的系统资源。例如：通过操作员可以调出过程显示画面，观察到过程回路的参数、状态、趋势和报警情况，实现对过程回路的操作和参数的调整。过程工程师可以组态过程和显示画面和过程控制数据库，进行其他各种组态工作。软件工程师可以进入软件开发环境，编写、调试和执行用户的应用程序。
系统维护人员可观察到系统各个设备的工作状况，并对这些设备进行诊断操作。
二 系统功能
4#转炉系统工程所有设备的电气传动和仪表控制全部采用集中控制、集中监视的方式，实现以PLC为中心的基础自动化控制。
1. 生产流程分布
(1)主原料系统
铁水倒罐站；废钢供应。
(2)副原料系统
熔剂上料(1#皮带机～5#皮带机)；熔剂加料(4#转炉本体)。
(3)铁合金系统
转炉铁合金供应、加料。
(4)4#转炉及辅助设施
转炉本体；底吹系统；顶吹氧气和溅渣护炉；转炉和氧枪冷却水；活动烟罩与炉口烟道之间的水封；活动烟罩、氧枪口、加料口的冷却水；氮封系统；炉下车辆。
(5)4#吹氩站
合金加料；顶吹氧气、氩气；底吹氩气。
2. 顶吹信号显示与自动调控
a. 信号显示与调控
氧气总管调压阀阀前(气源)压力指示、记录；氧气紧急切断阀开/关状态指示与联锁；氧气总管调压阀阀后压力指示、记录、调节；氧气总管压力调节阀阀位显示；氧气支管**指示、记录、调节、补正计算；氧气支管**调节阀阀位显示；氧气支管切断阀阀后(吹氧管入口)压力指示、记录；氧气支管切断阀阀位显示；累计一炉钢水用氧量：4000Nm3/炉；累计一炉吹氧时间。
b. 报警及联锁
氧气气源压力低限值报警；氧气气源压力低-低值(LL)报警及联锁控制(与氧枪升降装置联锁)；氧气支管入口压力低限报警；氧气支管入口压力低-低值报警及联锁(与氧枪升降装置联锁)；氧气支管**低限报警；氧气支管**低-低值报警及联锁；快速提枪并关闭支管切断阀。
3. 底吹信号显示与自动调控
底吹信号显示、自动调控、报警及联锁，与顶吹基本相同。
4. 过程现场总线配置
仪控系统全部通过Profibus-PA现场总线方式完成检测与控制。
虽然耦合器可直接挂在DP网上，但要占用一个DP地址，且无法扩充，而每个链接器可扩充5个耦合器，并且在非防爆区每个多可挂接30台非防爆现场总线仪表，所以在平衡经济性和系统可扩充性的前提下，采用了一个链接器配几个耦合器的硬件配置模式。整个系统采用了Profibus-PA总线线型拓扑结构，在这种模式下，PA总线上的智能总线仪表的地址编号将不受DP地址编号的限制，可以在相应的耦合器下任意编址，有利于总线设备的扩充和维护。
三 系统特点
由于采用了Profibus-PA现场总线技术，所以全部检测与控制仪表均采用了全数字化通信的智能仪表，从而极大地**了系统的稳定性和可靠性。
(1)可靠性高
在整个转炉上下平台之间，网络线取代了所有常规控制仪表使用的控制电缆，而且所有测控元件均以并联方式挂接在一根网络线上，并以数字通信方式与上位计算机交换检测与控制数据，同时测控元件内部的故障自诊断功能，可将设备隐患信息在发生故障前预报给上位机，提醒工程人员及时进行排除，确保生产安全顺畅。
(2)**度高
由于采用数字通信方式，所以实际的采样**度和控制**度均非模拟信
号可比，技术水平完全进入了另一个全新领域，为生产工程师提供了准确的生产参数，有利于优化产品，控制生产成本和节能、降耗。
(3)系统扩展灵活
PA通信网络的节点就是测控元件，所以任意节点的增加或删除都不会影响网络的整体性能。通过在DP网线上增减若干链接器，就可增加或删除若干组PA网络，每组PA可扩展30个测控元件，便于系统扩容和工艺流程的优化。PA网络可分布在工厂的任何位置，这样，与分散在各地的各种设备连接更为简单。
(4)降低工程造价和工程量
在转炉上下平台之间测点分散且各自相对集中，若采用常规计算机控制方案，不但布线复杂、桥架林立，而且故障排除时间长，不利于自动控制过程的快速恢复。采用Profibus-PA现场总线技术，将极大地节省电缆、桥架的材料费和基建安装量，同时也取消了控制站上输入/输出组件，节省了机柜，减小了控制室的面积。
四 结束语
马钢第三炼钢厂4#转炉控制系统在实现"三电一体化"的基础上，成功地将Profibus总线技术应用于生产全过程，**了系统的控制水平和可靠性，同时降低了运行成本。与常规系统相比，仅仪控系统就比原概算节省30%的投资。另外，内嵌的过程设备管理软件PDM，减少了所需其他软件的种类，也降低了相关软件费用。尤为重要的是，由于现场总线仪表具有自诊断功能，因此，可以预先诊断和维护在线设备，提前排除故障、减少停机时间，**了生产的安全性，同时大大降低了系统运行、维护费用，为整个高效连铸机的安全顺产提供了重要的技术保障。
西门子PLC S7-300和S7-200的以太网S7通信（Step7）
S7-300与S7-200通信，300既可以做客户端，也可以做服务器。
S7-300作服务器，S7-200作客户端
当S7-300作服务器，S7-200作客户端时，在200侧编程，300无需组态编程。
S7-300作客户端，S7-200作服务器
当S7-300作客户端，S7-200作服务器时，在300侧组态编程，200侧也需要向导设置。
系列视频：S7-200跟我学/跟我做
客户端与服务器定义请参看：服务器Server和客户端Client有什么区别？
S7-200 PLC本体没有以太网口，需要通过以太网模块CP243-1来扩展以太网通信，且一个S7-200PLC只能扩展一个CP243-1。
CP243-1*多8个以太网S7控制器通信，每个连接既可以是服务器连接也可以是客户机连接。
一个客户端（Client）可以包含1－32个数据传输操作，一个读写操作*多可以传输212个字节。如果CP243-1作为服务器运行，每个读操作可以传送222个字节。
S7-300做服务器，S7-200作为客户端S7-200以太网向导配置
可以把S7-200的以太网模块CP243-1配置为CLIENT，使用STEP 7 Micro/WIN中的向导进行通信的配置即可。在命令菜单中选择工具--以太网向导。
图1 打开以太网向导
**步是对以太网通信的描述，点击下一步开始以太网配置。
图2 向导介绍
在此处选择模块的位置，CPU后的**个模块位置为0，往后依次类推；或者在线的情况下，点击读取模块搜寻CP243-1模块（在线读取将该模块的命令字节载入模块命令字节向导屏幕）。点击下一步；
图3 读取模块
选择模块相匹配的MLFB版本，本例中的CP243-1模块型号为6GK7243-1EX01-0XE0，如下图所示：
图4 模块版本选择
在此处填写IP地址和子网掩码。点击下一步；
图5 地址设置
下面的对话框将组态CP243-1进行S7连接的连接数量的设置，通过S7连接可以与通信伙伴进行读写数据操作。点击“下一步"按钮继续进行S7连接组态。
图6 模块占用地址设置
选择此为客户机连接，远程属性TSAP （Transport Service Access Point）填写为03.02，输入S7-300侧的IP地址。点击数据传输按钮进入数据交换的定义。
注意：如果连接远程对象是 S7-300，TSAP为03.02；如果连接远程对象是 S7-400，TSAP为03.0x，其中x为CPU模块的槽位，可以从S7-400 站的硬件组态中找出PLC的槽号。
图7 连接设置
选择"数据传输"标记，并单击"新传输"按钮，进行配置：选择是读取数据还是写入数据，填写通讯数据的字节个数，填写发送数据区和接收数据区的起始地址。
本例中为从S7-300的MB200开始读取8个字节到VB1000开始的8个字节的区域中；从S7-200的VB2000开始的8个字节写到S7-300的QB0开始的8个字节的区域中，点击确认按钮：
注意： 本地PLC中的地址必须是V内存字节地址，远程对象中的地址必须代表字节地址。当您为S7-300/ S7-400设备输入远程地址时，若是数据块请使用DBx.DBBy格式。
图8 数据区域设置
选择CRC校验,使用缺省的时间间隔30秒,点击下一步按钮。
图9 使用CRC
填写模块所占用的V存储区的起始地址。你也可以通过“建议地址"按钮来获得系统建议的V存储区的起始地址, 点击下一步按钮。
图10 配置存储区
西门子卡件6ES7317-2EK14-0AB0
三相异步电动机的分解图
三相异步电动机的结构
(一)定子（静止部分）
1.定子铁心: 定子铁心的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
2.定子绕组:定子绕组的是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。
主要绝缘项目有以下三种：
（1）对地绝缘
（2）相间绝缘
（3）匝间绝缘
接线盒(△接法)
定子三相绕组的接线方式
（1）星形接法(Y接)
（2）三角形接法(△接)
3.机座
（二）转子（旋转部分）
转子是电动机的旋转部分，包括转子铁心、转子绕组和转轴等部件。
1.转子铁心
作用:电机磁路的一部分，并放置转子绕组。一般用0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。
2.转子绕组
作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。根据构造的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子。如图1-5所示。
图1-5转子绕组
（1）鼠笼式转子：若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。如图1-6所示。
图1-6笼型转子
a）笼型绕组 b) 转子外形 c) 铸铝笼型转子
（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集电环（滑环）上，再通过电刷与外电路联接，如图1-7所示。
图1-7绕线式转子异步电动机的转子接线示意图
a）接线图 b)提刷装置
3. 转轴
用以传递转矩及支撑转子的重量，一般由中碳钢或合金钢制成。
（三）其它附件
端盖、轴承、轴承端盖、风扇
二.铭牌
图1-8 三相异步电动机铭牌
1.型号Y90L—4
2.额定功率PN 指电动机在额定运行状态下运行时电动机轴上输出的机械功率，单位为KW。
式中，UN1、IN1、ηN、cosφN分别为电动机额定的线电压、线电流、效率、功率因数。
3.额定电压UN1 指电动机在额定运行状态下运行时定子绕组所加的线电压，单位为V或KV。
4.额定电流IN1 指电动机加额定电压、输出额定功率时，流入定子绕组中的线电流，单位为A。
5.额定转速nN 指电动机在额定运行状态下运行时转子的转速，单位为r/min。
6.额定频率fN 我国规定工频为50HZ。
7.额定功率因数cosφN 指电动机在额定运行状态下运行时定子边的功率因数。
8.接法 指电动机定子三相绕组与交流电源的联接方法