SIEMENS西门子兰州授权代理商

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 ET200M是一种模块化的分布式I/O站，通过IM-153接口与Profibus-DP现场总线连接。对于SIEMENS STEP7开发平台，在ET200M上的分散I/O节点的地址排布与传统集中式的地址排布是一致的，所以在编程时就和编制集中式控制程序一样，而且分散I/O的模块地址可以根据用户需要而改变，以适应实际现场调试时的需要。
3 Profibus-DP通讯功能[1,2]
Profibus-DP网络使用了物理层、数据链路层以及自己的用户层，其中物理层采用ETA RS485传输技术，采用屏蔽双绞铜线或光纤两种传输电缆。在总线的两端为了防止浪涌，接有终端电阻，实际使用时，应注意将位于中间节点的接头终端电阻置于OFF位置。
数据链路层又称现场总线数据链路层（Fieldbus Data bbbb. FDL）一般有两种介质存取方式：令牌总线（Token Bus，令牌总线协议符合IEEE802.4）和主从方式。
令牌是一种特殊的电文，它在主站之间传递控制权，令牌总线方式使得某个得到令牌的主站可在一个事先规定的时间段内得到总线控制权，在这段时间内允许这个主站执行主站的工作，这个主站可依照与主站或从站的关系表和所有主站或所有从站进行通信。若该主站没有需要发送的帧或在规定时间内发送完了所需发送的帧，或者该主站的控制时间终了时它就将主站令牌传递给下一个主站，这样就保证了即使在重载下，每个主站都可以在确定的时间内得到总线使用权，避免了在以太网中重载下容易阻塞的缺点，保留了总线型网络结构简单、自由增减站点的优点。
主从方式的数据链协议与局域网标准不同，它符合HDLC中的非平衡正常响应模式（NRM），该模式的工作特点是 ：总线上一个主站可以控制多个从站，主站与每一个从站建立一条逻辑链路，主站发出命令，从站给出响应；从站可以连续发送多个帧，直到无信息发送、达到发送数量或被主站停止为止。数据链路中帧的传输过程分为三个阶段：数据链路建立、帧传输和链路释放。
图中U表示HDLC的无编号帧，U：A，SNRM，P表示在SNRM模式上选择从站A，P为探询位；U：A，UA，F表示用U帧的无编号确认命令UA作为响应主站建立数据链，F为终止位。I表示HDLC的信息帧，N（S）=0表示编号，N（R）=0表示未接收到A的从站帧，N（S）=1， N（R）=0和N（S）=2，N（R）=0表示*2，3个从主站连续发送的信息帧，*3帧中使用了探询位P表示从站也有信息帧要发送。N（R）=3表示从站A已正确接收序号为2及以前的I帧，终止符F表示从站只有一帧发送。最后当主、从站都没有信息帧要发送、或主站将与其他从站建立数据链时，主站使用U释放连接命令DISC，从站A从U帧的UA予以确认，链路传输过程结束。
4 用户界面开发
基于Profibus-DP网络的控制系统主要有以下几种人机接口界面。
（1）信息显示画面：主要显示当前运行状态信息，如电机的速度、变频器的运行频率以及一些故障信息；
（2）设备控制画面：虽然S7-300能实现在现场总线上的数据采集和控制信号的输出，且具有一些控制算法，但复杂的控制功能仍然需要在上位机上实现人工控制，在界面中点击相应设备按钮即可对设备如变频器、变流器等进行单独控制；
（3）实时报警处理：对系统实时采集的数据进行判断，发出报警信号，并按技术要求进行处理、自动进行相应设备控制；
（4）报表打印及数据曲线显示等。
5 结束语
Profibus现场总线是一种数字通信网络。在系统中间层或不同层的总线设备之间均采用数字信号进行通信，由于用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信号（包括多个运行参数值、多个设备状态、故障信息）同时又为多个设备提供电源，现场设备以外不再需要A/D，D/A转换部件，这样大量减少了导线和连接附件，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。因此，这种总线控制系统几乎所有的工业控制系统以及楼宇自动化系统都可以应用，并且它还是“全集成自动化”的系统总线[1]。它使用了将控制逻辑分散到整个系统的全新理念，大大提高了工业自动化水平，较大限度地提高了生产效率，实现了工厂管理与控制一体化。它以其自身的特点和优势必将成为自动控制领域的主流方向。

 一、应用背景

攀钢线材厂本次"提质降耗、扩大品种规模"技术改造是在原来的只有精轧机组、夹送辊、吐丝机设备的基础上，增加两架预精轧机组和启停式飞剪，将把预精轧机组、飞剪、精轧机组、夹送辊、吐丝机的模拟传动改为数字传动，应用ABB公司的DCS500直流数字装置；同时将原来的继电器逻辑控制应用SIEMENS公司的S7-400 PLC来代替。组成为线材轧机的基础自动化系统还有操作监控站，应用SIEMENS公司的WINCC管理应用软件来实现；工业以太网专题">工业以太网即H1网，连接监控操作站和PLC；工业现场总线Profibus-DP，建立DCS500和远程操作单元ET200M与PLC的通讯。

自动化控制系统中，控制系统可分为三层，即数字传动部分、PLC控制部分和监控操作站部分。

数字传动部分应用ABB公司的DCS500直流数字装置，处理预精轧机1组、2组、飞剪、精轧机1/2架、夹送辊、吐丝机的运行。

PLC控制部分应用S7-400型PLC，CPU为CPU414-2DP，处理全线的生产控制，完成系统功能手网络的信息交换。

监控操作站部分应用WINCC监控

二、采用Profibus的原因

Profibus现场总线技术是随全数字信号系统的发展而产生的，由德国组织开发的工业现场总线协议标准--PROFIBUS现场总线标准（DIN19254）。

Profibus是近年来国际上较为流行的现场总线，也是目前率较快的一种现场总线（传输率可达12M波特），因此在很多领域内有广泛地应用。

通过本年度的北京国际机电一体化设备展览会可看到Profibus总线蓬勃发展的生命力。根据Venture Developmen Corp.（VDC）的较新研究报告，PROFIBUS所占的市场份额较大，也是发展较快的现场总线。

Profibus的网络协议是以ISO颁布的OSI标准七层参考模型为基础的，只是对*三层到*六层进行简化，因此可以说它的标准适应性强。此外它的三种模块（FMS.DP和PA）又可以适应不同的应用对象和通信速率方面的要求，开放性也好。

Profibus现场总线基于令牌协议加主从总线的介质存取方式，主站以主从方式与从站通讯，各主站之间由令牌协议决定总线控制权。站点数可达127个。

正是基于Profibus现场总线技术上的成熟和开放性，以及实际应用后的经济效果，因此我们在自动化控制系统中采用了它。

三、Profibus-DP组态说明

在以上的自动化控制系统中，Profibus-DP现场总线应用在直流数字传动装置DCS500、远程操作单元ET200M与S7-400PLC之间的通讯上。

1、硬件组态

Profibus-DP总线共有9个站，分别是S7-400PLC作为Master，站号设定：2；其余均为Slave，它们有远程操作接口单元ET200M，站号设定：3；预精轧机1组数字传动装置DCS500，站号设定：4；预精轧机2组数字传动装置DCS500，站号设定：5；精轧机1架数字传动装置DCS500，站号设定：6；精轧机2架数字传动装置DCS500，站号设定：7；飞剪数字传动装置DCS500，站号设定：8；夹送辊数字传动装置DCS500，站号设定：9；吐丝机数字传动装置DCS500，站号设定：10。主站上应用S7-400PLC的CPU414-2DP，BUS终端器设定为ON。从站中DCS500设备应用PROFIBUS适配模件NPBA-02，BUS终端器设定为OFF，ET200M的BUS终端器设定为ON。BUS终端器设定一定要正确，即BUS两端为ON，中间接点为OFF。通讯距离约为500M。

Profibus-DP的布线要严格按照适配模件的说明来接线，通讯电缆较好用西门子公司的**DP电缆或屏蔽双绞两芯电缆。屏蔽层的接线一定要保证单端接地，同时结合现场总线的抑制干扰技术可以保证系统通讯的正常运行。

2、软件组态

系统的组成如果不是一家公司的设备和材料，则为了确保参数匹配正确，各公司均提供有ProfiDrive的定义程序来匹配Profibus的组态。

在Master站S7-400PLC上，要对DP进行组态，通过STEP7软件包结合ProfiDrive的定义程序来进行。组态的关键是正确地选择Profibus-DP的方式，即PPO的类型。在该系统中为PPO-2型，通讯字有十个数据字。由于线路的长度，约为500M，故通讯速率选择为500KB/S，根据实际的应用效果看，该速率满足系统的信号交换要求。

在Slave站DCS500上，同样要正确地组态通讯参数。从站的接口适配模件为NPBA-02，在驱动和NPBA-02之间建立联系，即PLC与DCS500之间建立通讯，有八个组态参数必须组态，见下表：（详细说明参阅相关的参考手册）