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上海晉營自動化科技有限公司

 
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PROFIBUS-DP基本功能和特性如下:

　　（1） 遠程離高速通信

　　支持9.6Kbps到12Mbps的傳輸速率; 12Mbps時zui大傳輸距離為100m，1.5Mbps時為200m，另外還可以用中繼器延長;

　　（2） 分布式結構

　　各主站間令牌傳遞，主站與從站為主－從傳送;每段可有32個站，用連接線可擴展到126個站;

　　（3） 易于安裝，開放式的通訊網絡;

　　（4） 可靠性高，具備自診斷功能。

　　PROFIBUS-DP主站分為一類主站和二類主站。一類主站完成總線通信控制與管理，完成周期性數據訪問，包括PLC、PC或可做一類主站的控制器。二類主站完成非周期性數據訪問，如數據讀寫、系統配置、故障診斷等，包括操作員工作站（如PC機加圖形監控軟件）、編程器、HMI等。PROFIBUS-DP從站主要進行輸入、輸出信號采集和發送，包括PLC或其他控制器、分散式I/O、智能現場設備等。

    2.2 系統組成

　　為便于敘述和理解，現組成一個雙主站單從站的PROFIBUS-DP網絡，如圖1所示。具體配置如下:

圖1 PROFIBUS-DP網絡

　　（1） 硬件:帶Siemens CP5611卡的PC機兩臺，一臺配置為一類主站，另一臺配置為二類主站;從站為Siemens S7-200 系列PLC的CPU224一塊，帶Siemens EM277DP通訊模塊;三個網絡連接器;連接線為雙絞線。

　　（2） 軟件:用于軟件編程的STEP7-MICROWIN3.2和用于實現PROFIBUS-DP協議網絡配置的SIMATIC NET6.0。

3 PROFIBUS-DP主站和從站的組態

　　3.1 一類主站的組態

　　在PC1（一類主站）使用SIMATIC net 6.0軟件來組態整個PROFIBUS-DP網絡。具體步驟如下:

　　（1） 使用SIMATIC程序組中的Configuration Console設定PROFIBUS的模式為Configured Mode，插槽號隨意，如圖2所示:

圖2 Configuration Console

　　（2） 用PC Station Wizard進行一系列簡單的設置后新建一個工程

　　設置CP5611的參數:網絡類型設為PROFIBUS，站地址為1（也可為其他值，但不能重復，其他站點地址的設定與此類同）;加上PROFIBUS-DP總線（DP master system（1）），并把CP5611設為DP-Master（即一類主站）。導入EM277的GSD文件，在視窗右側的從站設備欄里面就可以找到EM277模塊了。將EM277圖標拖到DP總線上，站地址為設置2，V存儲器偏移量本例設置為4000，然后根據需要設定EM277的發送和接收緩沖區大小。zui后將配置結果下載到模塊。結果如圖3所示:

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圖3 一類主站的組態

　　至此，本PROFIBUS-DP網絡結構一類主站與從站的主從關系已經確立了。下面接著配置二類主站。

    3.2 二類主站的組態  電 話：（同號）

　　（1） 同樣還是在PC1上，在圖3的界面中點擊圖標 （Configure Network），彈出如圖4的界面。添加一個SIMATIC PC Station（此時這個PC Station還沒有掛到DP網上），并雙擊它，彈出如圖5的窗口（此窗口與圖3類同）。手動添加OPC Server和CP5611，槽位隨意。將CP5611站點地址設為3，從屬于之前添加的DP網，并設定為DP Master Class 2（即二類主站），將配置結果下載到模塊。再次點擊 ，可看到PC Station掛到DP網上了。

圖4 Configure Network

圖5 二類主站的組態

（2） 現在操作對象轉到PC2上。同樣運行Configuration Console，設置也與PC1相同。打開PC Station Wizard新建一個工程。將CP5611設為DP Master Class 2，站地址設為3，同樣要從屬于DP master system（1）。將配置結果下載到模塊。

　　3.3 從站的組態

　　為了將EM277作為一個DP從站使用，必須設定與主站組態中的地址相匹配的DP端口地址（之前設定的地址為2）。從站地址是使用EM277模塊上的旋轉開關設定的。在變動旋轉開關之后，用戶必須重新啟動CPU電源。

　　EM277輸出和輸入數據緩沖區駐留在S7-200CPU變量存儲器（V存儲器）內，輸入緩沖區緊緊跟隨輸出緩沖器。緩沖區的大小是由DP主站組態設定的（之前設定為8 Bytes Out/8 Bytes In）。組態后，EM277可接收從主站來的輸出數據，并將輸入數據返回給主站。主從站緩沖區的關系如圖6:

圖6 主從站的緩沖區

　　若EM277 PROFIBUS-DP從站模塊為I/O鏈中的*個智能模塊，則它的狀態信息從CPU224中的SMB200到SMB249獲得;若EM277為第二個智能模塊，其狀態從SMB250到SMB299獲得。只有DP主站才可以組態運行了DP 方式下的EM277 DP模塊，用戶不能通過改寫有關SMB存儲單元來組態EM277 DP模塊的緩沖區大小或位置。

　　由表1中存儲器字節的說明，不難寫出CPU224的DP通信程序，見表2。

4 通過OPC讀寫PLC數據

　　OPC（OLE for Process Control）是過程控制業中的新興標準，它的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。可以通過Siemens提供的OPC Server程序讀寫PLC中的數據。

　　（1） 一類主站PC1讀寫PLC  電 話：（同號）

　　在PC1上打開SIMATIC程序組中的OPC Scout，新建一個組名。打開新建組的“OPC-Navigator”，在DP目錄下的Slave002就是從站CPU224，M00_I和M00_Q即對應從站的輸入和輸出緩沖區。將M00_I和M00_Q目錄下的變量按需求添加（如圖7），確認后OPC就開始運行了。如果變量的“Quality”顯示“good”，表示OPC Server程序已經通過PROFIBUS-DP總線協議和PLC建立了連接運行關系。此時不僅可以讀取PLC中的數據，還可以向PLC寫數據。

　　（2） 二類主站PC2的數據訪問

　　在PC2上同樣打開OPC Scout，新建組名。在該組名的“OPC-Navigator”下添加二類主站相應的輸入和輸出緩沖區，確認。PC2就可以訪問網絡中的數據了，各數據的變化同PC1中的是同步的。

　　要注意的是:當PC1的OPC Scout關閉的時候，PC2的OPC Scout對DP網絡的數據訪問也中斷了。這證明了CPU224僅僅從屬于一類主站PC1，而二類主站PC2不能控制它（僅能進行數據訪問）。

圖7 OPC-Navigator

5 PROFIBUS-DP在水電站中的應用

　　目前，PROFIBIS-DP總線技術在水電站小型自動化系統中應用較多，如水電站弧門監控系統和機組輔助設備控制系統就大量用到了PROFIBUS-DP網絡。這是因為PROFIBUS-DP實時性受到系統規模影響，系統規模越大實時性越差，所以PROFIBUS-DP總線技術于小型自動化系統。

　　不過，PROFIBUS-DP在信號的傳輸精度、可靠性和抗干擾性有不俗的表現，其系統成本低、安裝簡單、維護調試方便且易于擴展。而且，各類傳感器和智能設備等都有支持DP網絡的標準通信口，硬件資源豐富;DP網絡本身靈活多變的主從結構，適應多種控制系統;各類組態軟件也都可以和OPC Server建立數據交換，減少了監控系統的開發周期;通過的通信協議轉換器或工控機，基于PROFIBUS-DP總線的控制系統可以掛靠到工業以太網上，成為綜合控制系統的一部分。因此，雖然現在工業以太網的技術有大普及之勢，但DP網較高的性價比還是被越來越多的用戶所認可。

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