PROFIBUS-DP网络系统在六米焦炉上的应用
1 前言
随着计算机控制的迅速推广和普及,许多企业已大量使用各种可编程设备,如工业控制计算机、PLC及变频器等。有的企业已经实现了全车间乃至全厂的综合自动化,即将不同产品的可编程设备连接在单层或多层网络上,使它们相互之间进行数据通信,实现分散控制和集中管理。因此,通讯与网络已成为控制系统中不可缺少的重要组成部分,也是控制系统中设计与维护的重难点之一。
2 软硬件构成
PROFIBUS是不依赖于生产厂家,且开放的现场总线,各种自动化设备均可通过同样的接1:3交换信息。PROFIBUS-DP是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS—DP可取代24VDC或4-20mA信号传输。特别适合于PLC与现场级分布式I/O设备之间的通讯。
2.1 硬件
(1)总线连接器
PROFIBUS—DP标准推荐总线站与总线的相互连接使用9针D形连接器。D形连接器的插座与总线站相连接,而D形连接器的插头与总线电缆相连接。连接器的接线见表1。
(2)总线终端器
在数据线A和B的两端均应加接总线终端器(见图1)。总线终端器的下拉电阻与数据基准电位DGND相连;上拉电阻与供电正电压 相连。当总线上无站发送数据时,这两个电阻能保证总线上有一个确定的空闲电位,采用开关来选择是否使用它。
2.2 软件
(1)通讯模型PROFIBUS-DP可以使用灵活的拓扑结构,支持线性、树形、环形结构以及冗余的通讯模型。
(2)电子设备数据文件(GSD)
为了将不同厂家 生 产 的PROFIBUS产品集成在一起,生产厂家必须以GSD文件,即电子设备数据库文件方式提供这些产品的功能参数(如I/O点数、诊断信息、波特率及时间监视等)。标准的GSD数据将通信扩大到操作员控制级。使用根据GSD文件所作的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同~总线系统中。GSD文件可分为三个部分:
① 总规范包括生产厂商和设备名称、硬件和软件版本、波特率、监视时间间隔及总线插头指定信号。
② 与DP主站有关的规范,包括各项参数,如允许从站个数、上装/下装能力。
③ 与DP从站有关的规范,包括从站输入/输出通道数、类型及诊断数据等。
3 应用
下面以出口土耳其六米焦炉为例,对PROFIBUS—DP网络通讯如何实现控制进行具体阐述,见图2。
3.1 冗余系统
土耳其六米焦炉的CPU采用的是西门子s7—417H冗余系统。打开STEP7,在STEP7中新建一个项目,在Inset菜单下的Station选项中选择SIMA—TICH Station,添加一个新的S7—400H站。具体组态步骤如下:
(1)在S7.400H站目录下双击ttardware打开硬件配置。
(2)添加一个UR2 H机架。
(3)配置电源和CPU,并设定CPU上PROFIB—US DP主站的地址为2。
(4)添加同步子模板到IF1和IF2槽位上。
(5)添加以太网网卡并配置MAC网络地址。只有以太网可以与HMI系统WINCC通信。
(6)将机架0的硬件配置拷贝、粘贴、复制机架1并调整网络参数,如以太网的MAC地址等,在硬件组态中出现两个机架,见图3。
(7)系统参数设置
容错站中的模板参数赋值与s7—400标准站中的模板参数赋值没有什么区别。对于中央处理器单元只需对CPU0(机架0上的CPU)设定CPU参数,所设定的数值将自动分配给CPU1(机架1上的CPU)。
若CPU0和CPU1没有形成环网,那么两者参数完全一样,否则,以下参数CPU1的设置将与CPUO不同。
· CPU的MPI地址
· 集成PROFIBUS DP接口站地址和诊断地址
· I/O地址区中的模板在I/O地址区编址的模板必须完全在过程映象内或完全在过程映象外,否则不能保证数据的一致性。
CPU系统参数设置具体如下:
(1)点击Cycle/Clock menlory(循环/时钟存储器)选项栏,设置CPU循环处理参数。
建议设置:
扫描循环监视时间尽可能长(如6000 Ills)
过程输入映象尽可能小(稍大于实际使用的输入点数)
过程输出映象尽可能小(稍大于实际使用的输出点数)
出现I/O访问错误时调用“OB 85”,只用于输入错误和输出错误的情况。
(2)设置诊断缓冲区中的报文数量
在“Diagnostics/Clock(诊断/时钟)”选项栏中可以设置诊断缓‘冲区的报文数量建议设定较大数值,如l000。
(3)模块的监控时间
在“Staltup(启动)”选项栏中,可以指定模块监视时间,它取决于容错站的配置。如果监视时间太短,CPU将在诊断缓冲区中输入W"I6"6547事件。
参数的传输时间取决于以下因素:
· 总线系统的传输速率(传输速率高=>传输时间短)
· 参数和系统数据块的大小(参数长=>传输时间长)
· 总线系统上的负载(从站多=>传输时间长)
建议设置:600(对应于6O秒)
(4)CPU自检周期
在“H Parameter(冗余系统参数)”选项栏中,配置CPU后台自检的周期。可选范围为10——60000min。建议设置:使用缺省值90min。
3.2 配置ET200M从站
I/O模块采用PROFIBUS—DP远程通讯的方式,用ET200M来实现。具体步骤如下:
(1)点击DP总线“master:DP master system(1)”,在硬件目录PROFIBUS DP下,选择一个IM153—2的站点,双击添加一个ET200M站。
(2)设定ET200M站的地址。
(3)在ET200M站上添加I/O模块。从站配置后见图4。
3.3 Y—Link
由于该设计采用冗余系统,故在现场的控制级设备的DP通讯就必须用Y—Link来实现。配置Y—Link耦合器步骤如下:
(1)点击DP总线“master:DP master system(1)”,在硬件目录的DP/PA Link下选择IM157,并双击添加一个站。
(2)设定Y—Link站地址
(3)选择将Y—Link设置为一个DP/DP耦合器。
(4)在Y—Link后的PROFIBUS总线上添加单一总线接口的从站站点,如:Masterdrive等。组态变频器、编码器等现场设备需要安装相应的GSD文件,组态完成的界面见图4。
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