應用領域 | 電子 |
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更新時間:2024-08-06 13:05:44瀏覽次數:144
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西門子紫色通訊電纜回收
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1.PROFIBUS 網絡介紹
現場總線PROFIBUS可以連接遠程I/O站、儀表、主站(PLC站)等設備,通信服務分為DP、FDL、S7、FMS、PA(將服務類型進行轉換),通信方式分為主-主、主-從通信。PROFIBUS網絡分層參考表1:
表1 PROFIBUS網絡層
DP設備行規 | FMS設備行規 | PA設備行規 | ||
基本功能 | 基本功能 | |||
擴展功能 | 擴展功能 | |||
DP用戶接口 直接數據鏈路映象程序(DDLM) | 應用層接口 | DP用戶接口 | ||
(ALI) | 直接數據鏈路映象程序(DDLM) | |||
第7層 | 應用層 | 應用層 | ||
(應用層) | S7 | 現場總線報文規范(FMS) | ||
第3~6層 | ||||
第2層(數據鏈路層) | 數據鏈路層 現場總線數據鏈路(FDL) | 數據鏈路層 現場總線數據鏈路(FDL) | 數據鏈路層 現場總線數據鏈路(FDL) | IEC接口 |
第1層 | 物理層 | 物理層 | 物理層 | IEC1158-2 |
(物理層) | (RS485/光纖) | (RS485/光纖) | (RS485/光纖) |
PROFIBUS總線符合EIA RS485[8]標準,PROFIBUS RS485 的傳輸程序是以半雙工、異步、無間隙同步為基礎的。傳輸介質可以是光纜或屏蔽雙絞線,電氣傳輸每一個RS485傳輸段為32個站點和有源網絡元件(RS485中間器,OLM等),在總線的兩端為終端電阻,結構如圖1:
圖1:PROFIBUS網絡結構
西門子總線終端一般都配有終端電阻,PROFIBUS使用9針D型連接器,D型連接器插座連接總線站,D型連接器插頭與總線電纜相連。總線終端和針腳定義如表2:
表2 總線終端管腳定義
針腳號 | 信號名稱 | 設計含義 |
1 | SHIELD | 屏蔽或功能地 |
2 | M24 | 24V輸出電壓地(輔助電源) |
3 | RXD/TXD-P | 接收和發送數據-正 B線 |
4 | CNTR-P | 方向控制信號P |
5 | DGND | 數據基準電位(地) |
6 | VP | 供電電壓-正 |
7 | P24 | 正24V輸出電壓(輔助電源) |
8 | RXD/TXD-N | 接收和發送數據-負 A線 |
9 | CNTR-N | 方向控制信號N |
PROFIBUS總線的傳輸輸率從9.6Kbit/s ~12Mbit/s,總線長度與傳輸輸率相關,總的規律是傳輸輸率越高總線長度越短,越容易受到電磁干擾,基于傳輸輸率的大段長度參考表3:
表3 PROFIBUS網絡傳輸速率與距離的關系
波特率(K Bit/s) | 9.6~187.5 | 500 | 1500 | 3000~12000 |
總線長度(米) | 1000 | 400 | 200 | 100 |
總線終端的電阻與PROFIBUS總線相匹配,并配有軸向電感以消除電容性負載而引起的導線反射,選擇普通的屏蔽雙絞線不能保證總線的段長度。
如果需要擴展總線的長度或者PROFIBUS從站個數超過32個時,就要加入RS485中繼器,例如擴展PROFIBUS長度的應用,實際PROFIBUS的長度為500米,而波特率要求達到1.5 MBIT/S,對照上表波特率為1.5MBIT/S使大的長度為200米,要擴展到500米,就需要加入兩個RS485中繼器,拓撲圖如圖2所示:
圖2:PROFIBUS網絡擴展
西門子RS485中繼器具有信號放大和再生功能,在一條PROFIBUS總線上多可以安裝9個RS485中繼器,其他廠商的產品要查看其產品規范以確定安裝個數。
一個PROFIBUS網段多可有32個站點,如果一條PROFIBUS網上超過32個站點,也需要用RS485中繼器隔開,例如一條PROFIBUS總線上有80個站點,那么就需要兩個RS485中繼器分成3個網段。RS485中繼器是一個有源的網絡元件 ,本身也要算一個站點。除了以上兩個功能,RS485中繼器的還可以使網段之間相互電氣隔離。
2.SIMOTION使用PROFIBUS 網絡的通信功能
SIMOTION系統只能使用PROFIBUS-DP通信服務進行通信,PROFIBUS-DP采用主-從的通信方式,使用DP通信方式,一個PROFIBUS網絡上只允許有一個1類主站,其它站點可以是2類主站(HMI或只接收從站信息的主站)或從站,只有1類主站可以對從站發送命令,主站以輪詢的方式訪問各個從站,所以PROFIBUS-DP具有很好的實時性。按照PROFIBUS-DP的規約,主從間大的通信量為244個字節輸入和244個字節輸出。SIMOTION 可以作為主站也可以作為從站。下面以SIMOTION 435為例,通信區為16個字節輸入和16個字節輸出,分別介紹作為主站、從站的配置。
3.D435作為從站
設置從站
打開SCOUT軟件插入D435,點擊D435使用右鍵進入硬件配置界面,點擊X126接口新建一條PROFIBUS網絡,然后設置站號、通信速率、PROFIBUS參數組(選擇PROFIBUS-DP)等參數。本例中作為從站的SIMOTION站地址為2,通信速率為1.5M。在“Operating Mode”界面中選擇“DP SLAVE”,其它參數保持缺省設置。在“Configuration”界面中設置通信接口區及開始地址,如圖3所示:
圖3:SIMOTION作為從站的通信接口設置界面
設置通信接口分別為16個字節輸入和16個字節輸出。
設置主站
在STEP7中打開與SIMOTION D435相同的項目,插入S7-300站,打開硬件配置,插入CPU例如CPU315-DP/PN,設置與SIMOTION 435使用相同的PROFIBUS網絡,設置主站地址為4。在硬件選擇窗口PROFIBUS-DP->Configured Stations中選擇SIMOTION 從站并拖曳到主站網絡上如圖4所示:
圖4:將SIMOTION從站拖曳到網絡中
彈出的窗口中將顯示所有已經配置的從站,選擇與主站進行通信的從站進行連接,如圖5所示,點擊“Connect”鍵連接從站。
圖5:連接SIMOTION從站
點擊“configuration”按鈕出現從站已經配置的通信接口區,點擊“Edit”鍵為每一條從站通信數據區配置相應主站的通信數據區,配置規則,從站輸入地址區對應主站輸出地址區,從站輸出地址區對應主站輸人地址區,配置通信接口區如圖6所示:
圖6:配置通信接口區
點擊確認鍵后,配置完成。通過PROFIBUS-DP通信不需要編寫通信程序,雙方數據通過輸入、輸出地址區直接對應,例如圖6配置的主站、從站通信關系如下:
S7-300主站 QB0~QB15 ――――――SIMOTION從站 IB0~IB15。
S7-300主站 IB0~IB15 ――――――SIMOTION從站 QB0~QB15。
SIMOTION作為從站的示例程序參考附帶文件“PROFIBUS-DP_SLAVE”.ZIP
4.D435作為主站
設置從站
打開STEP7軟件插入一個站點例如S7-300站,點擊“Hardware”進入硬件配置界面,插入CPU,例如CPU315-2 DP/PN,點擊X1接口新建一條PROFIBUS網絡,然后設置站號、通信速率、PROFIBUS參數組(選擇PROFIBUS-DP)等參數。本例中作為從站的S7-300站地址為2,通信速率為1.5M。在“Operating Mode”界面中選擇“DP SLAVE”,其它參數保持缺省設置。在“Configuration”界面中設置通信接口區及開始地址,如圖7所示:
圖7:S7-300作為從站的通信接口設置界面
設置通信接口分別為16個字節輸入和16個字節輸出。
設置主站
打開SCOUT軟件插入D435,點擊D435使用右鍵進入硬件配置界面,點擊X126選擇與從站相同的PROFIBUS網絡,設置SIMOTION的站地址,本例中作為主站的SIMOTION站地址為4。在硬件選擇窗口PROFIBUS-DP->Configured Stations中選擇S7-300從站并拖曳到主站網絡上如圖8所示:
圖8:將S7-300從站拖曳到網絡中
彈出的窗口中將顯示所有已經配置的從站,選擇與主站進行通信的從站進行連接,如圖9所示,點擊“Connect”鍵連接從站。
圖9:連接S7-300從站
點擊“configuration”按鈕出現從站已經配置的通信接口區,點擊“Edit”鍵為每一條從站通信數據區配置相應主站的通信數據區,配置規則,從站輸入地址區對應主站輸出地址區,從站輸出地址區對應主站輸人地址區,配置通信接口區如圖10所示:
圖10:配置通信接口區
點擊確認鍵后,配置完成。通過PROFIBUS-DP通信不需要編寫通信程序,雙方數據通過輸入、輸出地址區直接對應,例如圖10配置的主站、從站通信關系如下:
SIMOTION主站 QB0~QB15 ――――――S7-300從站 IB0~IB15。
SIMOTION主站 IB0~IB15 ――――――S7-300從站 QB0~QB15。
SIMOTION作為從站的示例程序參考附帶文件“PROFIBUS_MASTER”.ZIP
5.PROFIBUS站點診斷
主站通過PROFIBUS-DP輪詢從站,如果主站故障,與所有從站的通信將終止,從站通信數據不更新;如果一個從站故障,主站還可以與其它從站進行通信。在PLC側可以通過OB86、FC125/FB125(可以從西門子上下載)、SFC13等組織塊、程序塊對主站或從站進行診斷,可以查看PLC相關文檔,在這里不作相信介紹。SIMOTION使用函數“_getStateOfSingleDpSlave”或“_getStateOfAllDpSlaves”對一個站點或多個站點進行診斷。以調用函數“_getStateOfSingleDpSlave”為例介紹PROFIBUS-DP站點的診斷功能。函數調用如圖11所示,函數參數如下:
圖11 PROFIBUS-DP診斷函數
logicalDiagnosticAddress:
輸入參數,數據類型 DINT,PROFIBUS-DP站點診斷地址,本例中S7-300PLC作為從站,診斷地址為16378。
ReqGetStateOfSingleDPSlaveStateMode:
輸入參數,枚舉數據類型,函數調用請求格式,枚舉元素如表4所示:
表4:函數請求
REQUEST_TRUE (0) | 開始執行 |
REQUEST_FALSE (1) | 查詢REQUEST_TRUE狀態 |
REQUEST_ABORT (2) | 終止函數執行 |
NextCommand:
輸入參數,枚舉數據類型,下一個命令執行的時機,枚舉元素如表5所示:
表5:NEXTCOMMAND元素
IMMEDIATELY (60) | 下一個命令與此命令同時執行 |
WHEN_COMMAND_DONE (160) | 執本命令后執行下一個命令 |
ABORT_CURRENT_COMMAND (260) | 立刻終止當前命令 |
本例中選擇:“WHEN_COMMAND_DONE”。
commandid:
輸入參數,“CommandIdType”數據類型,用戶定義,可以跟蹤命令執行的狀態。本例中選擇一個臨時變量,沒有賦值。
StructRetGetStateOfSingleDpSlave:
輸出參數,結構數據類型,結構元素如表6所示:
表6:輸出結構體