西门子PLC网络介绍 让菜鸟轻松学会

2018年10月8日15:28:43 发表评论 44 阅读

1.一般而言,企业的通信网络可划分为三级:企业级、车间级、现场级

企业级:企业的上层管理;IT技术应用十分广泛,如INTERNET

车间级:解决车间内各需要协调工作的不同工艺段之间的通讯;主要解决方案:工业以态网

现场级:工业网络的最底层,直接连接现场的各种设备,包括I/O设备、传感器、变送器、变频与驱动等装置;主要解决方案:PROFIBUS、同时还有:AS-INTERFACE、EIB总线技术;AS-INTERFACE和EIB总线均可以通过转换器连接到PROFIBUS-DP上

2.PROFIBUS协议包括三个主要部分:

PROFIBUS-DP:主站和从站之间采用轮询的通讯方式,支持高速的循环数据通讯,主要用于制造业自动化系统中现场级的通信

PROFIBUS-PA:电源和通信数据通过电源并行传输,主要用于面向过程自动化系统中本质安全要求的防爆场合

PROFIBUS-FMS:定义了主站和从站之间的通信模型,主要用于自动化系统中车间级的数据交换

3. PROFIBUS现场总线标准由三部分组成:

① PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery分布式外围设备)

② PROFIBUS-PA(Process Automation 过程自动化)

③ PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification 现场总线报文规范)

4.①Profibus是一种广泛应用范围的,开发的数字通信系统,特别适用与工厂自动化和过程自动化领域。Profibus适合与快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务

②Profibus-DP主要侧重与工厂自动化,它使用的是RS485传输技术

③Profibus-PA主要侧重于过程自动化,典型的使用MBP-IS传输技术,扩展的Profibus-DP

5. ① PROFIBUS-PA适用于过程自动化,PA将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来,用来替代4~20MA的模拟技术

② PROFIBUS-FMS适用于解决车间监控级通信。在这一层,中央控制器(例如PLC 、PC等)之间需要比现场层更大量的数据传送,但通信的实时性要求低于现场。

6.MPI通信是当通信速率要求不高、通信数据量不大时,可以采用的一种简单经济型的

通信;MPI网络的通信速率为19.2Kbit/s-12Mbps,通常默认设置为187.5KBPS

西门子PLC S7-200/300/400 CPU上的RS485接口不仅是编程接口,同时也是一个MPI

的通信接口

7.PLC与PLC之间的MPI通讯方式:

①全局数据包通讯方式:对于PLC之间的数据交换,我们只关心数据的发送区和接受区,全局数据包的通讯方式是在培植PLC硬件的过程中,组态所要通讯的PLC站之间的发 送区和接受区,不需要任何程序处理,这种通讯方式只适合S7-300/400PLC之间相互通讯

②调用系统功能的通讯方式:

⑴双向通讯方式——在通讯的双方都要调用通讯块,一方调用发送块(SFC65 X-SEND),另一方调用接收块(SFC66 X-RCV)

⑵单向通讯方式——只在一方编写通讯程序,是客户机与服务器的关系,编写程序一方的CPU作为客户机,没有编程的一方作为服务器

8.通过MPI实现PLC到PLC之间通讯有三种方式:全局数据包通信方式、无组态连接

通信方式、组态连接通信方式

  1. 全局数据包通信方式:配置PLC硬件过程中,组态所要通讯的PLC站之间的发送和接收区,不需要任何程序处理。这种方式只适合S7-300/400之间相互通讯
  2. 无组态连接通信方式(数据包最大76字节)有两种:双边通信方式、单边通信方式

ⅰ 双边通信方式:一方调用数据发送块SFC65(X-SEND),同时另一方调用数据接收块SFC66(X-RCV),双方均需要编程。

ⅱ 单边通信方式:只在一方编写程序,即客户机与服务器的访问模式。编写程序的一方做为客户机,不编写程序的一方作为服务器。S7-300/400既可作客户机又可作服务器。S7-200只能作服务器。

SFC67(X-GET)用来将服务器指定数据区的数据读回并存放到本地数据区

SFC68(X-PUT)用来将本地数据区中的数据写到服务器中指定的数据区

  1. 组态连接方式:只适合S7-300与S7-400或S7-400与S7-400之间的通信;数据包最大长度为160字节

ⅰ S7-300与S7-400通信时,S7-300只能作服务器,S7-400作为客户机对S7-300的数据进行读写操作

在S7-400站中调用系统功能块SFB15,将数据发送到S7-300站中

调用系统功能块SFB14,读出S7-300中的数据

ⅱ S7-400与S7-400通信时,S7-400既可作服务器,又可作客户机

9.MPI通讯方式:

MPI通讯 功能块
GD(全局数据包)
无组态连接 双向通讯 SFC65/SFC66
单向通讯 SFC67/SFC68
需要组态连接(仅限于S7-400与S7-400及与S7-300) SFB/14SFB15

10.S7-300与S7-300之间的智能从站PROFIBUS-DP通讯网络:

⑴ 对于集成DP口CPU之间或通讯字节大于4字节时,要调用SFC14解包和SFC15打包

⑵ 通讯数据长度(大小):每包最多32字节

⑶ 一致性(Consistency):① 选择单位(UNIT),则按上面单位(UNIT)中定义的数据

格式字或字节来发送和接收。比如:主站以字节格式

② 选择全部(ALL),则表示是打包发送,每包最多32字节,例如:发送20字节,从站将1字节逐个处理和接收这20字节,若数据到达从站接收区不在同一时刻,从站可能不在一个循环周期处理接收区的数据,如果要保持数据的一致性,在同一个周期内处理这些数据,“一致性(Consistency)”这栏就要选择“全部(ALL)”

⑷ SFC14:解开从站传送到主站通讯区的通讯数据包并存放到主站地址区

SFC15:向从站写入连续数据并存放到从站的接收区

11. CP342-5是S7-300系列的PROFIBUS通信模块,带有PROFIBUS接口,可以作为PROFIBUS-DP的主站和从站,但不能同时作为主站和从站,而且只能在S7-300的中央机架上使用

① 调用FC1 DP_SEND发送数据给ET200M(CP342-5作主站)

② 调用FC2 DP_RECV接收ET200M发送的数据(CP342-5作从站)

注:若有两个(或多个)ET200M从站各带有2位输出,它们的输出地址为0~1和2~3

对主站编程时 0~1 P#M10.0 Byte 2

2~3 P#M20.0 Byte 4 实际用的是M22.0~M23.7这两位

M20.0~M21.7都丢掉了没有用

参数名 参数说明 参数名 参数说明
CPLADDR CP342-5的地址 NDR 接收完成一次产生一个脉冲
SEND 发送区,对应从站输出区 ERROR 错误位
RECV 接收区,对于从站输入区 STATUS 调用FC1和FC2时产生的状态字
DONE 发送完成一次产生一个脉冲 DPSTATUS PROFIBUS-DP的状态字

SFC14 DPRD_DAT 读取连续数据

智能主从站

SFC15 DPWR_DAT 写连续数据

PROFIBUS-DP

FC1 DP_SEND 发送

带CP卡

FC2 DP_RECV 接收

 

如果访问的地址不连续,则不能调用SFC14/SFC15,必须使用装载(L)-传送(T)指令;调用SFC14/SFC15被访问的数据长度最大为128个Byte,取决于不同的CPU;调用SFC14/SFC15每包最多传送32 Bytes

12. 工业网络

13. CP5511是用于笔记本电脑通过MPI、PROFIBUS、FWL、S7 Connection、OPC、 PPI 等不同通讯方式链接S7-200、S7-300、S7-400等PLC的通讯卡,与PC ADAPTER相比, CP5511支持的链接方式更多。CP5512是CP5511的升级版

14. CP342—5是siemens S7-300型PLC使用的PROFIBUS通讯处理器,它可以作为S7编程接口、连接siemens人机界面的接口、PROFIBUS主站、PROFIBUS从站

15.工控机与PLC构成PCS系统。通过CP5611卡,以RS485方式完成S7-300PLC与工控机的通讯。

主要完成下列任务:①传送现场监控数据;②运行监控;③故障记录和排除提示;④参数设置;⑤生产数据管理和处理;⑥图形化示教和离线编程

16.RS485中继器:信号放大、再生;各网段电气隔离

在一条PROFIBUS总线上最多可以安装9个RS485中继器;一个PROFIBUS网段上最多有

32个站点,如果一条PROFIBUS网上超过32个站点,也需要RS485中继器隔开。RS485中继器是一个有源的网络元件,其自身也要占一个站点

17.RS485传输技术:最常用的传输技术,使用屏蔽双电缆,最高速率可达12MBPS

MBP传输技术: 是用于有设备由总线供电和本质安全要求的过程自动化领域

18.过程或现场通讯实用数据(下表提供的是经验值。是选择最优化网络的基础)

AS-INTERFACE PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA
可连接的现场设备
  1. 二进制输入/输出
  2. 模拟量输入/输出
  1. 二进制输入/输出
  2. 模拟量输入/输出
  3. 智能现场设备,例如:

传动装置、电子测量传感器、带有预处理能力的从站(例如ET200或S7-300)

  1. 在危险区域的现场设备(保护类型:EEX ia),危险等级IIC
  2. 非危险区域(测量变送器、执行器或阀门)
编程/调试 完全使用Profibus-DP 与Simatic PDM(过程设备管理)工具一起使用Profibus-DP和PA
从 ①典型

数 ②最大

20

62

20~30

125

在危险区域每个DP/PA链路可以连接15个现场设备

每个DP控制系统支持20个DP/PA链接模块;在非危险区域每个DP/PA链路上可以连接31个现场设备,最多有125个DP/PA链路

响应时间 <5ms 典型1ms在12MBPS

典型5ms在1.5MBPS

典型200ms
网络扩展 电气:最大300m

(带中继器/扩展器)

电气:最大9.6KM

光纤:最大90KM

燃爆区:最大1.9KM

非燃爆区:1.9KM

拓扑结构 线形、树形 线形、树形、星形、环形 线形、树形、星形
传输介质 无屏蔽双线电缆 屏蔽双线电缆 屏蔽双线电缆
提供的保护等级 IP20

IP65到IP67

IP20

IP65到IP67

IP20 IP65到IP67

[Eex ia]

标准 EN50295 IEC61158/EN50170 IEC61158-2
用总线提供电力
总线连接 CP,集成接口或链接模块 IM/CP,集成接口或链接模块 链接模块或网段耦合器

19.数据通讯实用的数据(下表提供的是经验值,这是选择最优化网络的基础)

MPI PROFIBUS INDUSTRIAL ETHERNET
可连接的系统 SIMATIC S7/C7

SIMATIC PG/PC

SIMATIC HMI

SIMATIC WINAC

SIMATIC S7/C7

SIMATIC PA/PC

SIMATIC HMI

SIMATIC WINAC

SIMATIC S7/C7

SIMATIC PG/PC

SIMATIC HMI

SIMATIC WINAC

SIMATIC PCS7

工作站 计算机

典型 2到10 2到16 2到100
最大 32 126 超过1000
典型数据长度

(每帧)

64 BYTES 120 BYTES 250 BYTES
网络大小 电气:最大为100m 电气:最大9.6KM

光学:最大为90KM

电气最大为1.5KM

光学最大为200KM

TCP/IP为全国范围

拓扑结构 线形 线形、树形、星形

单光纤环行、冗余环形

线形、树形、星形

冗余环形

总线参数 缺省值/可调值 缺省值/可调值 不需要设定
提供的通讯功能 PG/OP通讯

S7基本通讯

S7通讯

PG/OP通讯

S7通讯

S7兼容的通讯

标准通讯

PG/OP通讯

S7通讯

S7兼容的通讯

标准通讯

通讯处理器的使用 不使用 使用 使用

20. 问题:

当CPU315-2DP做主站或从站时,应分别调用哪些“故障 OBs”?

解答:

当把CPU315-2DP配置为从站时,必须在STEP7程序中调用下列OB块以来识别分布式I/O出错的类型:

  • 诊断中断 OB 块OB 82
  • 机架故障 OB 块OB 86
  • I/O 访问出错 OB块OB 122

诊断块OB82

如果一个模块支持诊断功能并且选取了它的诊断中断,那么它就可以识别一个错误,当有错误事件进入或离去时,就会向CPU提出中断申请。操作系统就会调用OB82。在内部变量里OB82包含了错误模块的逻辑基本地址和四个字节的诊断数据,如果没有调用OB82,则CPU就会进入停止模式。

也可以通过系统功能块SFC39到SFC42来禁止或延迟诊断中断OB。

机架故障OB86

如果检测到一个 DP 主站系统或一个分布式 I/O 站有故障(对错误事件进入或离去),该 CPU 的操作系统就会调用 OB 86 。
果没有调用 OB 86, CPU 就会进入到停止模式。也可以通过系统功能块SFC39到SFC42来禁止或延迟诊断中断OB。

I/O 访问出错OB122

当访问一个模块I/O出错时,该CPU的操作系统就调用OB 122。比方说,CPU在读取信号模块时发现一个读取错误,那么操作系统就会调用OB122

OB122的优先级与引起错误的OB块的优先级一样,如果OB122没编程,那么CPU就会从运行模式进入到停止模式。

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