西門子工業以太網PROFINE在內襯層生產線中的應用

安桂香

摘 要：首先對西門子工業以太網Proficient的實時協議進行分析，然后敘述Proficient現場總線在內襯層項目中的應用。

關鍵詞：Proficient；實時協議；現場總線

1 西門子PROFINET分析

工業過程控制系統根據系統的結構特點可以分為三種，分別是集散控制系統、現場總線控制系統和工業以太網控制系統。集散控制系統的優點主要表現在其具有很好的操作性和適應性，同時，也能進行很好的移植，但是，這個系統存在著一定的局限性。集散系統中，不同廠家生產的軟件和硬件產品不能進行互換，在這種情況下，各自的制造商都是按照自身通信協議來工作，在普遍性方面非常差。現場總線控制系統具有開放性和智能化的優點，但是，其在發展過程中并沒有形成統一的標準，這樣在應用方面存在著應用領域非常局限的問題。以太網技術在應用的時候更加符合用戶對統一通信協議和網絡的要求。PROFINET是一種基于以太網和開放性的特點，形成了一個自動化工業以太網標準。這項技術使用了開放性的IT標準，和以太網的TCP/IP標準能夠兼容。工業以太網提供了實時功能，能夠和現有的現場總線系統進行結合，這樣對原有的投資能夠進行利用。PROFINET協議和微軟的自動化對象模型以及通信協議和工控軟件進行有機結合。PROFINET正在實現自動化裝置的透明化以及面向對象發展。

傳統以太網訪問物理層的方法都要利用CSMA/CD協議實現，工業以太網在發展過程中具有更好的實時性，但是，在使用過程中存在著一些缺點，幀數過載會導致數據在傳輸過程中出現延時問題，這樣對網絡實時性具有嚴重的阻礙作用。網絡延時問題的出現，PROFINET可以利用發送器和接受器對信棧能夠進行優化，同一個網絡中，各個節點在同一個時間內能夠完成較高數據的傳輸。

2 西門子PROFINET在內襯層生產控制系統中的應用

2.1 系統組成與硬件

圖1

控制系統的結構構成如圖1所示，系統可以通過PC連接PLC，實現了程序傳遞，在線控制以及修改功能。PLC和操作屏以及傳動裝置通過PROFINET連接，這樣能夠實現傳動裝置直接連接到驅動電機上，對擠出機、壓延機以及輔線進行控制。

對內襯層電控系統的控制特點進行利用，PLC選擇西門子公司的S7系列的CPU來作為中央控制單元，這個系列的CPU具有中等規模的程序存儲量以及程序框架，同時也實現了集中式和分布式I/O一起使用的功能。同時系統中也配置了CP343模塊，PROFINET接口能夠更好的滿足內襯層生產線控制的需要，并且實現了組件的自動化。傳統的傳動裝置會選擇使用西門子公司的6RA70，MM440，以及分布式I/O控制系統。在操作系統方面實現了人機界面的操作屏，操作界面設計軟件也是由西門子公司研發，這樣在進行組網時更加方便，也實現了現場工藝參數的設置和檢測，以及現場配方的存儲和數據的統計。

2.2 軟件環境及網絡結構

軟件環境為STEP7 V5.5 CHINESE，新建項目后，在左邊右鍵單擊插入300 CPU ，然后進行組態、網絡設置等，系統硬件組態圖2所示。

2.3 程序中調用形式。如圖3所示：

主要是調用程序塊FC211及FC212來完成對分布式I/O進行數據讀寫，實現邏輯控制。

2.4 PROFINET通訊實現的IP地址設置

根據系統結構，一般在出廠時每個模塊都會有唯一的的MAC地址，要進行PROFINET通訊只需要在STEP7軟件的硬件組態中對其的IP地址進行設置即可。設置好以后，需要說明的是根據MAC地址選定，該地址在出廠時由廠家為每臺PROFINET IO設備分配，而且是唯一不可修改的；點擊IP地址右邊的“屬性”按鈕則會彈出Ethernet接口的屬性窗口，然后在IP地址一欄設置其地址，要注意在一個系統中IP地址不能重復，最后在子網下面的窗口選中Ethernet確定就可以將模塊掛在proficient網上。如圖4所示：

圖4

3 項目運行分析

文章以大連輪胎廠的內襯層壓延生產線進行實際改造的，在項目最終完成后，系統的穩定性很高，從沒出現斷線報警的現象，幾個PLC同時用這種工業以太網通訊，實現了數據通訊的實時性，快速性，能夠滿足生產現場的需要。

參考文獻

[1]廖常初.s7300/400 PLC應用技術（第2版）[M].北京：機械工業出版社，2009.