PLC在焦炉自动配煤控制系统中的应用
面的总体性能要求。
控制层与信息层采用TCP/IP工业以太网通讯,CP343-1以太网模板使S7-300 PLC成为工业以太网的一个节点并通过Siemens OSM TP62光纤交换机建立起PC站对控制层的访问通道,操作站/工程师站配置Siemens CP1613网卡通过专用双绞线与OSM连接,3台OSM交换机通过光纤连接构成一个100M环形的主网,工业以太网适用于大规模数据的交换和远距离传输,是目前实现自动化系统与计算机系统间通讯的理想选择。
OSM具有如下特点:
·通讯可靠,网络出错后可迅速重构(《0.3秒)
·通过集成的冗余管理器可以实现快速介质冗余
·通过100Mbit/s的高速率和负载隔离技术实现网络性能的提升
·冗余环中的通讯速率为百兆,每个环上最多可使用50个OSM
·使用多模光纤的两个模块间的最大距离是3000m
·简单的网络配置和扩展诊断
·24V DC冗余供电
配煤控制系统以SIMATIC Step7 V5.3和WinCC V6.0为软件开发平台;STEP7编程软件包主要完成S7-300、ET200M类型配置、物理地址配置、硬件组态配置、网络通信端口配置、OB、FB、FC编程等任务,WinCC V6.0是SIMATIC全集成自动化的重要组成部分,它向用户提供了极大的应用灵活性和系统开方性,在工业自动化领域有着广泛的应用,是当今优秀的HMI/SCADA软件。
(1)STEP7编程及硬件组态
PLC软件设计中充分利用STEP7的结构化编程方式,根据不同的需要建立起公共的功能块,经参数传递来反复进行调用,因而整个系统程序层次分明,易于理解和修改。
SIMATIC STEP7 H/W Config中组态配置内容包括:硬件名称和类型选择、模块安装次序、模块I/O地址、GSD文件安装、DP网络参数(主从站地址、传输速率、操作模式)等。
H/W硬件配置如下图所示:
图3:Profibus-DP网络硬件配置图
(2)通信编程
西门子S7-315-2DP CPU作为DP Master站访问各类从站,其通信编程方法有多种,最常用的是在OB1中调用通讯系统功能块SFC14和SFC15来完成从站上的I/O数据的读写访问,本项目中以上主站通信对应的从站类型包含分布式I/O ET200M和调节控制器CFC-200。
CP342-5 作为Profibus-DP主站时,最多可链接 124个从站,和每个从站最多可以交换244个输入字节(Input)和244个输出字节(Output),与所有从站总共最多交换2160个输入字节和2160个输出字节,但其DP通信编程与S7-300 CPU所集成的DP站有所不同,CP342-5为主站其模块内部的数据寄存器与从站的I/O数据区的通讯过程是自动进行的,但必须填写CP342-5模块的硬件起始地址参数,使CPU能寻址到CP342-5位置,这个起始地址就是16进制的CPLADDR参数,它表示硬件组态的PZD起始地址,可在OB1程序中调用功能块“DP_SEND” FC1和 “DP_RECV” FC2,来完成CPU经CP342-5数据寄存器对PKW、PZD的数据交换;本例中CP342-5模块所连接的DP从站为SIEMENS 6SE70变频器 + CBP2总线适配器,MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1其PPO(参数过程数据对象)类型共有以下5种:
图4:CBP2 5种PPO类型
本例中根据实际情况选择类型PPO 4,此类型没有参数数据PKW,只有6个字的过程数据PZD,过程数据主要包含:起、停命令、电流反馈、速度给定及反馈、运行和报警状态等设定值和状态值;但随着今后的发展趋势,西门子将会取消PPO类型,代之以标准报文或自由组态,这样一来参数数据PKW就可以采用非循环方式来访问(DPV1功能),非循环访问不需要组态,用SFC58/59以读/写数据包的形式读/写参数,而过程数据PZD还是采用循环方式传送,这样可大大减轻整个DP网的通信负荷。另外在通信编程必须注意以下几点:
·DP从站 I/O端口映射的I和Q存储区起始地址必须从0开始;
·各个从站I/O端口地址应连续,相互之间不可有空隙;
·功能块FC1和FC2中的发送及接收的数据字节应全部覆盖各个从站的PZD长度;
本项目中MASTERDRIVES 与S7 300 DP通信编程步骤依次为:硬件组态(插入从站)、选择数据格式(PP0类型)、I/Q address分配、创建DB数据块、调用功能块FC1(“SEND”)和FC2 (“RECV”)。见下图功能块调用:
图5:FC1和FC2功能块调用
运行于Microsoft Windows XP下的Windows控制中心─WinCC V6.0为过程自动化领域中的领导者,作为基础自动化系统重要组成部分,它将人机界面(HMI)系统、监控管理系统和数据库技术集成为一体,它采用标准微软SQL Server 2000数据库进行数据归挡存储,并提供了SIMATIC MES/ERP的高效连接通道。利用WinCC可根
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