一.PROFIBUS 简介
1. PROFIBUS 基本性质
PROFIBUS规定了串行现场总线系统的技术和功能特性。通过这个系统,从底层(传感器、执行器级)到中层(单元级)的分布式、数字现场可编程控制器都可以连网。PROFIBUS区分为主站和从站。
> 主站 主站掌握总线中数据流的控制权。只要它拥有访问总线权(令牌),主站就可在没有外部请求的情况下发送信息。在PROFIBUS协议中,主站也被称作主动节点。
> 从站 从站是简单的输入、输出设备。典型的从站为传感器,执行器以及变频器。从站也可为智能从站,如S7300/400带集成口的CPU等。从站不 会拥有总线访问的授权。从站只能确认收到的信息或者在主站的请求下发送信息。从站也被称作被动节点。
> 传输方法 符合美国标准EIA RS485的闭合电路传输,是制造工程、建筑服务管理 系统和动力工程的基本标准。它采用铜导体的双绞线,也可用光纤。
> 传输速度 PROFIBUS总线的传输速率从9.6Kbit/s—12Mbit/s。
网段总线长度与传输速率的关系
传输速率/(Kbit/s) 9.6—187.5 500 1500 3000--12000
总线长度/m
> 较大节点数 127(地址0-126)
2. ROFIBUS现场应用类型
PROFIBUS提供了三种通信协议类型:FMS,DP和PA
> PROFIBUS-FMS: 用于现场通用通信任务的FMS接口(DIN 19245 T.2)
> PROFIBUS-DP: 用于与分布式I/O进行高速通讯
> PROFIBUS-PA: 用于执行规定现场设备特性的PA设备,它使用扩展的PROFIBUS-DP协议进行数据传输。
3. 利用PROFIBUS DP进行的通信
PROFIBUS-DP是为了实现在传感器-执行器级快速数据交换而设计的。中央控制装置(例如可编程控制器)在这里通过一种快速的串行接口与分布式输入和输出设备通信。与这些装置的通信一般是循环发生的。
中央控制器(主站)从从站读取输入信息并将输出信息写到从站。
单主站或者多主站系统可以由PROFIBUS-DP来实现。这使得系统配置异常方便。一条总线较多可以连接126个设备(主站或从站)。
> 系统配置
系统配置的规范包含一系列的站点,I/O地址的分配, 输入输出数据的完整性,诊断信息的格式以及总线参数。
> 设备类型
DP1类主站 这是一种在给定的信息循环中与分布式站点(DP从站)交换信息
的中央控制器。
典型的设备有: 可编程控制器(PLC),微机数值控制(CNC)或计算机(PC)
等。
DP2类主站 属于这一类的装置包括编程器,组态装置和诊断装置,例如上位
机。这些设备在DP系统初始化时用来生成系统配置。
DP从站 一台DP从站是一种对过程读和写信息的输入、输出装置(传感器/
执行器),例如分布式I/O,ET200,变频器等。
二.通过PROFIBUS-DP实现两CPU集成DP接口之间的主从通信
PROFIBUS-DP从站不仅仅是ET200系列的远程I/O站,当然也可以是一些智能从站,如带集成DP接口和PROFIBUS 通信模块的S7 300站,S7400站(V3.0以上)都可以作为DP的从站。下面我们将以两个CPU315-2DP CPU之间主从通信为例介绍连接智能从站的组态方法。
1. 硬件和软件需求
硬件:
PROFIBUS-DP主站 S7-300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0),SM374
PROFIBUS-DP从站 S7-300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0);SM374
PROFIBUS电缆及接头
CP5512(PCMCIA卡,用于笔记本电脑)或PC适配器,CP5611(PC机)
软件:
STEP7 V5.3 SP2
2. 网络组态及参数设置
1) 新建项目:
在STEP7中创建一个新项目,然后选择Insert ? Station ? Simatic 300 station,插入两个S7 300站,这里命名为Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。当然也可完成一个站的配置后,再建另一个。如图1。
图1 在STEP7 硬件组态中插入两个S7 300站
2) 组态从站:在两CPU主从通信组态配置是,原则上要先组态从站。
> 硬件组态
双击Simatic 300(slave)“Hardware”,进入硬件组态窗口,在功能按钮栏中点击“Catalog”图标打开硬件目录,按硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU和SM374等进行硬件组态。
插入CPU时会同时弹出PROFIBUS接口组态窗口。也可以插入CPU后,双击DP(X2)插槽,打开DP属性窗口点击属性按钮进入PROFIBUS接口组态窗口。点击“NEW”按钮新建PROFIBUS网络,分配 PROFIBUS站地址,本例设为3号站。点击“Propertives”按钮组态网络属性,选择“Network Setting”进行网络参数设置,如波特率、行规。本例传输速率为1.5Mbit/s,行规为DP。如图2。
图2 Profibus DP 网络参数设置
确认上述设置后,PROFIBUS接口状态如图3。
图3 Profibus 接口状态
> DP 模式选择
同样在DP属性设置对话框中,选择“Operating Mode”标签,激活“DP slave”操作模式。如果“Test,commissioning,routing”选项被激活,则意味着这个接口既可以作为DP从站,同时还可以通过这个接口监控程序。也可以用STEP7 F1帮助功能查看详细信息。
图4 DP 模式选择
> 定义从站通信接口区
选择“Configuration”标签,打开I/O通信接口区属性设置窗口,点击“New”按钮新建一行通信接口区,如图5可以看到当前组态模式为主从(MS,Master-slave configuration)。注意此时只能对本地(从站)进行通信数据区的配置。
Address type: 选择“Input”对应输入区,“Output”对应输出区。
Address: 设置通信数据区的起地址。
Length: 设置通信区域的大小,较多32字节。
Unit: 选择是按字节(byte)还是按字(word)来通信。
Consistency: 选择“Unit”是按在“Unit”中定义的数据格式发送,即按字节或字发送;
若选择“All”表示是打包发送,每包较多32字节。此时通信数据大于4个
字节时,应用SFC14,SFC15。
设置完成后点击“Apply”按钮确认。同样可根据实际通信数据建立若干行,但较大不能**过244字节。在本例中分别创建一个输入区和一个输出区,长度为4字节,设置完成后可在“Configuration”窗口中看到这两个通信接口区。如图6。
图5 通信接口区设置
图6 设置完成后的从站通信区
> 设置通信区完成后,点击编译存盘按钮,编译无误后即完成从站的组态。
图7 从站的编译存盘
3) 组态主站
> 完成从站组态后,就可以对主站进行组态,基本过程与从站相同。在完成基本 硬件组态后对DP接口参数进行设置,如图8。本例中地址设为2,并选择与从站相同的PROFIBUS网络(PROFIBUS1)。波特率以及行规与从站应设置相同。(1.5Mbit/s;DP)。
> 然后在DP属性设置对话框中,选择“Operating Mode”标签,选择“DP Master”操作模式。如图9所示。
图8 主站DP接口参数设置
图9 DP接口为主站
> 连接从站:在硬件组态(HW Config)窗口中,打开硬件目录,选择“ PROFIBUS DP ? Configured Stations”文件夹,将CPU31x拖拽到主站系统DP接口的PROFIBUS总线上,这时会同时弹出DP从站连接属性对话框,选择所要连接的从站后,点击“Connect”按钮确认。如图10。
注:如果有多个从站存在时,要一一连接。
图10 连接从站
> 通信接口区:连接完成后,点击“Configuration”标签,设置主站的通信接口区从站的输出区与主站的输入区相对应,从站的输入区同主站的输出区相对应,如图11所示。图12为设置完成I/O通信区。
图11 通信数据区设置
图12 通信数据区
确认上述设置后,在硬件组态(HW Config)中,选择编译存盘按钮,编译无误后即完成主从通信组态配置。
图 13 组态的编译存盘
简单编程:在程序调试阶段,建议将OB82,OB86,OB122下载到CPU中,这样可使在CPU有上述中断触发时, CPU仍可运行。相关OB的解释可以参照STEP7帮助。
1 WinCC 访问 S7-200 可使用哪些选项
1.1通过 OPC 进行通信
S7-200 PC Access
使用 S7-200 的 OPC server PC Access 可以建立 S7-200 和 WinCC 之间的 OPC 通信。
SIMATIC NET OPC Server
可以使用 SIMATIC NET 的 OPC server 建立S7-200 和 WinCC 之间的连接。
1.2使用 PROFIBUS DP 的通信
通过 PROFIBUS DP 的连接是比较快的通信方式。为了使用 PROFIBUS DP 进行通信,需要 S7-200 通信模块 EM277。本文档主要针对这种方法做详细介绍。
2 WinCC 如何通过 EM277 与 200PLC 进行 Profibus DP 通信
2.1网络配置
CP5611作为主站, EM277作为从站的一个标准的主从网络,如图1所示。
图1
2.2 所使用的硬件和软件
硬件:
1) S7-200 CPU224
2) EM277
3) CP5611
4) PROFIBUS电缆及接头
软件:
1) WinCC 7.0 SP1
2) SOFTNET-DP V7.1
2.3网络组态及参数设置
组态PC 站
1 插入 PC 站
在 STEP7 中创建一个新项目,在硬件组态中,根据 WINCC及Simatic Net 版本选择对应的 Application,插入槽中, ,如图2、图3所示。
图2
图3
2 配置网卡
西门子DP通讯总线接头
图4
插入一个CP5611, 并创建一个 PROFIBUS 网络,设置网络地址,及波特率, 如图4所示。配置CP5611 作为 DP-MASTER, 如图5所示。
图5
3 插入 EM277
EM277作为从站的一个标准的主从网络。
从网上下载EM277 的GSD文件,保存到本机路径下。
下载地址: 113652
在STEP7中,点击选项“Option”--- “Install New GSD”,找到 EM277 GSD 文件的目录,安装GSD文件到 STEP7 中,如图6所示。EM277安装后,可以在硬件目录“PROFIBUS DP”--“Additions Field Devices”--“SIMATIC”中找到EM277。
将 EM277挂到PROFIBUS 网络上。设置地址为4,为通信配置通信接口区,以 S7-200中 VW1200以后16字节输入,16字节输出作为S7-200侧的数据交换区,VB1200-1231作为S7-200 的输入区,VB1232-1263作为S7-200 的输出区,如图7所示。
3 总结
通过 PROFIBUS DP 的连接是比较快的通信方式, 性能遵循PROFIBUS DP 的性能限制,除了可以使用CP5611,常用的板卡有CP5613、CP5512、Cp5614,它们作为主站时可以连接从站的数目如图18所示,其中也列出了输入输出字节数限制。使用 S7-200 PC Access OPC server,可以同时从较多 8 台 S7-200 目标系统读取数据。 更多关于 S7-200 OPC server 的信息参见 S7-200 PC Access 在线帮助,条目 ID: 19301654 。使用 SIMATIC NET 的 OPC server 建立连接时,哪个版本的 SIMATIC WinCC 发布用于哪个版本的 SIMATIC NET,及哪个版本的 SIMATIC NET 由 SIMATIC WinCC 提供的信息参见条目 ID: 21927773。
图18
网卡及电缆 6ES7 972-0BB60-0XA0
6ES7 972-0CB20-0XA0 USB接口编程适配器(USB接口编程电缆)
6ES7 972-0CB35-0XA0 TS适配器II 用于调制解调器远程服务
6ES7 972-0CC35-0XA0 TS适配器II 用于ISDN 远程服务
6GK1 561-1AA01 CP5611网卡(PCI总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP)
6GK1 551-2AA00 CP5512网卡(PCMCIA总线软卡,支持MPI,PPI,PROFIBUS-DP,笔记本电脑用,32BIT)
6GK1 561-3AA01 CP5613网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站)
6GK1 561-3FA00 CP5613光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站
6GK1 561-4AA01 CP5614网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/从站)
6GK1 561-4FA00 CP5614光纤网卡(PCI总线硬卡,支持PROFIBUS-DP主站/从站)
6GK1562-1AA00 CP5621通讯卡 货期8周
6GK1571-1AA00 CP5711卡 USB接口 和9针插口
6FX800开头 是动力电缆跟信号电缆
6XV1 840-2AH10 4芯电缆 网线
6FC5210-0DF22-2AA0 PCU50
6XV1 830-0PBH30 TD / OP 与 S5-90U 至 -155U 的电缆 6XV1 440-2A
6XV1 830-0EH10 PROFIBUS通讯电缆
6XV1 830-3EH10 西门子拖缆
6XV1 830-0AH10 DP电缆
6XV1 820-5AH10 光纤电缆(米)
6XV1 820-5BH50 光纤电缆 含BFOC (5米)
6XV1 820-5BT10 光纤电缆 含BFOC (100米)
6GK1 901-0DA20-0AA0 BFOC接头(每包20只)
6ES7 901-0BF00-0AA0 5米MPI电缆 9针插头 PLC通讯电缆
6ES7 901-1BF00-0XA0 RS232电缆
链接模板
6GK1 415-2AA01 DP-AS-i 网关 IP20
6GK1 415-0AA01 DP-EIB 网关
6ES7 158-0AD01-0XA0 DP/DP 耦合器
6ES7 157-0AC83-0XA0 DP/PA 耦合器 ,非本安区
6ES7 157-0AD82-0XA0 DP/PA 耦合器 ,本安区
6XV1 830-5EH10 PROFIBUS FC 过程电缆( 易爆区 )
6XV1 830-5FH10 PROFIBUS FC 过程电缆( 非易爆区 )
6ES7 195-7HF80-0XA0 DP/PA耦合器有源总线单元
6GK1 905-0AA00 SpliTConnect分接头(10件)
6GK1 905-0AD00 SpliTConnect终端(Ex)(5件)
6GK1 905-0AB10 SpliTConnect M12输出端(5件)
6GK1 905-0AC00 SpliTConnect 耦合器(10件)
总线连接器
6GK1 905-6AA00 "快速剥线工具6ES7972-0CB20-0XA0
"
6ES7 972-0BA50-0XA0 快速连线网络接头(不带编程口)升级:6ES7972-0BA52-0XA0
6ES7 972-0BB50-0XA0 快速连线网络接头(带编程口)升级:6ES7972-0BB52-0XA0
6ES7 972-0BA12-0XA0 90度网络接头(不带编程口)
6ES7 972-0BB12-0XA0 90度网络接头(带编程口)
6ES7 972-0BA41-0XA0 35度网络接头(不带编程口)升级为:6ES7 972-0BA42-0XA0
6ES7 972-0BB41-0XA0 35度网络接头(带编程口)升级为:6ES7 972-0BB42-0XA0
6GK1 500-0EA02 无角度网络接头(不带编程口)
6GK1 500-0FC00 无角度快速连线网络接头(不带编程口)
网络部件
6ES7 972-0AA01-0XA0 12M PROFIBUS 中继器 IP20
6ES7 972-0AB01-0XA0 12M PROFIBUS 诊断中继器
6ES7 972-0DA00-0AA0 有源终端元件
6ES7 972-4AA02-0XA0 电源导轨辅助装置
6GK1 500-3AA00 光纤总线端子OBT
6GK1 503-0AA00 红外线链接模块 ILM
6GK1 503-3CA00 PROFIBUS OLM/P12 (1个RS485接口,两个BFOC)
6GK1 503-2CB00 PROFIBUS OLM/G11 (1个RS485接口,两个BFOC)
6GK1 503-3CB00 PROFIBUS OLM/G12 (1个RS485接口,四个BFOC)
6GK1 503-3CC00 PROFIBUS OLM/G12-1300 (1个RS486接口,四个BFOC)
6ES7 181-0AA01-0AA0 BT200 硬件测试装置
6ES7 193-8MA00-0AA0 BT200 记录软件套装 Win95/98/NT
6ES7 193-8LA00-0AA0 充电器 BT200 230V
6ES7 193-8LB00-0AA0 充电器 BT200 110V
软件
6GK1 704-5CW64-3AA0 SOFTNET S7 /2005
6GK1 704-5DW64-3AA0 SOFTNET DP /2005
6GK1 704-5SW64-3AA0 SOFTNET DP Slave /2005
6GK1 713-5DB64-3AA0 DP-5613 /2005 网卡驱动程序
6GK1 713-5FB64-3AA0 FMS-5613 /2005 网卡驱动程序
6GK1 713-5CB64-3AA0 S7-5613 /2005 网卡驱动程序
工业以太网
网卡及电缆:
6GK1 161-3AA01 CP1613网卡(以太网10M/100M自适应,PCI总线硬卡)
6GK1 161-2AA00 CP1612网卡(以太网10M/100M自适应,PCI总线)
6GK1 161-6AA00 CP1616网卡(32位,33/66M,4个接口,PCI总线)
6GK1 151-2AA00 CP1512网卡(10M/100M以太网,PCMCIA笔记本用)
6GK1 151-5AA00 CP1515网卡(11M无线以太网,PCMCIA笔记本用)
6GK1 611-0TA01-1DV0 MOBIC T8 V1.2
6XV1 850-0AH10 ITP标准工业以太网通讯电缆 (米)
6XV1 850-0BT10 ITP标准工业以太网电缆 (100米) 9/15
6XV1 850-0BN15 ITP标准工业以太网电缆 (15米) 9/15
6XV1 870-3QN10 TP转接软线RJ45/RJ45,10米
6XV1 850-0BH20 ITP标准工业以太网电缆 (2米) 9/15
6XV1 840-2AH10 FC标准工业以太网通讯电缆 (米)
6XV1 850-2LN10 TP转接软线15/RJ45,10米
6XV1 850-2GN10 TP转接软线RJ45/RJ45,10米
6XV1 850-2JN10 TP转接软线9/RJ45,10米
6XV1 850-2HN10 TP XP 转接软线RJ45/RJ45,10米
6GK1 901-1FC00-0AA0 FC引出插座RJ45
网络部件
OSM/ESM
6GK1 105-2AA10 工业以太网OSM ITP62 (六个ITP口)
6GK1 105-2AB10 工业以太网OSM TP62 (六个RJ45口)
6GK1 105-2AE00 工业以太网OSM TP22 (二个RJ45口)
6GK1 105-4AA00 工业以太网OSM BC08 (八个BFOC口)
6GK1 105-3AA10 工业以太网ESM (八个ITP口)
6GK1 105-3AB10 工业以太网ESM (八个RJ45口)
6GK1 105-3AC00 工业以太网ESM (四个RJ45口)
OMC/ELS
6GK1 100-2AB00 工业以太网OMC TP11 (多模光纤)
6GK1 100-2AC00 工业以太网OMC TP11-LD (单模光纤)
6GK1 102-6AA00 工业以太网ELS TP40 (二个RJ45口)
6GK1 102-6AB00 工业以太网ELS TP40M (二个RJ45口)
6GK1 102-7AA00 工业以太网ELS TP80 (八个RJ45口)
SCALANCE X005入门级交换机
6GK5 005-0BA00-1AA3 X005(五个RJ45口)
6GK5 005-0BA00-1CA3 X005(五个RJ45口),工作温度-40至70摄氏度
SCALANCE X100非网管型交换机
6GK5 104-2BB00-2AA3 X104-2(四个RJ45口,两个BFOC)
6GK5 106-1BB00-2AA3 X106-1(六个RJ45口,一个BFOC)
6GK5 108-0BA00-2AA3 X108(八个RJ45口)(星型连接)
6GK5 112-2BB00-2AA3 X112-2(12个RJ45口,2个BFOC)
6GK5 116-0BA00-2AA3 X116(16个RJ45口)(星型连接)
6GK5 124-0BA00-2AA3 X124(24个RJ45口)(星型连接)
SCALANCE X200网管型交换机
6GK5 204-2BB00-2AA3 X204-2(四个RJ45口,两个BFOC,PROFINET)
6GK5 206-1BB10-2AA3 X206-1(六个RJ45口,一个BFOC,PROFINET)
6GK5 208-0BA10-2AA3 X208(八个RJ45口,PROFINET)
6GK5 208-0HA00-2AA6 X208PRO (八个RJ45口,防护等级:IP65)
6GK5 216-0BA00-2AA3 X216(16个RJ45口,PROFINET)
6GK5 224-0BA00-2AA3 X224(24个RJ45口,PROFINET)
6GK5 204-0BA00-2BA3 X204IRT (四个RJ45口)
6GK5 202-2BB00-2BA3 X202-2IRT (二个RJ45口,两个BFOC)
SCALANCE X300增强型可网管交换机
6GK5 308-2FL00-2AA3 X308-2 (1个10/100/1000M RJ45口,7个10/100M RJ45口,两个1000M SC 接口)
6GK5 310-0FA00-2AA3 X308-2 (3个10/100/1000M RJ45口,7个10/100M RJ45口)
SCALANCE X400千兆模块化交换机
6GK5 414-3FC00-2AA2 X414-3E 交换机底板,2个1000M RJ45口,12个100M RJ45口,可搭配介质模块和扩展模块
6GK5 408-2FD00-2AA2 X408-2 交换机底板,4个1000M RJ45口,4个100M RJ45口,可搭配介质模块
6GK5 491-2AB00-8AA2 介质模块,两个百兆多模光纤端口-BFOC接口
6GK5 491-2AC00-8AA2 介质模块,两个百兆单模光纤端口-BFOC接口
6GK5 492-2AL00-8AA2 介质模块,两个千兆多模光纤端口-SC接口
6GK5 492-2AM00-8AA2 介质模块,两个千兆单模光纤端口-SC接口
6GK5 495-8BA00-8AA2 扩展模块,八个百兆RJ45接口
6GK5 496-4MA00-8AA2 带有4个可插入介质模块槽位的扩展模块
软件
6GK1 716-1CB64-3AA0 S7-CP1613/Windows NT 4.0,2000网卡驱动程序
6GK1 716-1TB64-3AA0 TF-CP1613/Windows NT 4.0,2000网卡驱动程序
6GK1 716-1PB62-3AA0 PG-CP1613/Windows NT 4.0,2000网卡驱动程序
6GK1 716-0HB64-3AA0 S7-REDCONNECT/Windows NT 4.0,2000网卡冗余软件
6GK1 704-1CW64-3AA0 S7-SOFTNET/Windows 2006 网卡驱动程序
6GK1 704-1PW64-3AA0 PG-SOFTNET/Windows 2006 网卡驱动程序
6GK1 970-1BA10-0AA1 西门子工业以态网手册
6GK1 970-5CA20-0AA1 西门子PROFIBUS网络手册
6GK1 975-1AA00-3AA0 西门子网络电器手册(通讯,产品等)
6GK1 500-0AA10 PROFIBUS总线端子 9.6-12000 K BIT/S,带1.5M连接电缆
6GK1 500-0AB00 PROFIBUS总线端子 9.6-1500 K BIT/S,带3.0M连接电缆
6GK1 500-0DA00 PROFIBUS总线端子 有PG接口,带1.5M连接电缆
操作员控件和指示灯:CPU 314C-2 DP
CPU 314C-2 DP 的操作员控件和指示灯
数量
名称
①
状态和错误指示灯
②
SIMATIC MMC 卡的插槽(包括弹出装置)
③
集成输入和输出的端子
④
电源连接
⑤
2. 接口 X2 (DP)
⑥
1. 接口 X1 (MPI)
⑦
模式选择器