平整機電氣控制系統的S7—COM通訊

摘 要：闡述profibus網絡，工業以太網在平整機組自動化控制系統上的應用。從硬件配置和軟件程序設計兩個方面說明PLC控制系統、TDC系統S7-COM通訊的實現方法，運行結果證明，SIMATIC NET是一種高速、高性能的局部網絡。

關鍵詞：平整機；工業以太網；profibus網；S7-COM通訊

1 概述

邯鋼冷軋廠平整機組用的是德國SMS的關鍵技術和設備，電氣系統采用了SIEMENS的控制設備和軟件環境，其裝備水平和電控系統代表了世界平整機的先進水平，SIEMENS的自動化控制分為基礎自動化（Level 1）和過程自動化（Level 2）控制部分。

2 通訊系統的結構

基礎自動化（L1）使用以高速微處理器為基礎的系統，用于工藝控制和順序控制，并能夠在多計算機模式下運行?；A自動化包括TDC和PCS7控制部分。

SIMATIC TDC 用于中級和高速閉環工藝控制，主軋機驅動的數字驅動控制和用于板帶驅動的二進制連鎖。快速工藝控制（如：液壓輥縫控制、彎輥控制、張力及延伸率控制等）以及與軋制過程控制有關的設備及板帶移動（如：線協調、物料跟蹤及主斜坡發生器等）由Simatic TDC進行控制。

SIMATIC S7用于二進制連鎖，自動順序和輔助的低速控制。對于軋線輔助設備功能，如：入出口卷運輸/材料運輸、軋機換輥、高低壓液壓及乳化液、急停控制功能等都由SIMATIC S7控制系統完成。

3 S7-COM通訊系統

S7-COM通訊系統主要指S7〈-〉S7和S7〈-〉TDC的通訊，平整線（SPM）有5套S7-400PLC和1套S7-300PLC，根據工藝的要求，如果兩套PLC之間，或者PLC與TDC之間，需要數據傳輸，則建立通訊連接，并做相應的通訊程序。在做通訊連接時，需要定義和使用不同的通訊協議、通道傳輸模式等。不同的通訊協議需要不同的發送、接收功能程序來實現，并由通訊錯誤診斷信號，來幫助分析和處理通訊故障。

3.1 通訊協議

通訊協議，又稱連接類型，是指兩個通訊伙伴為執行通訊而建立的邏輯任務分配。在S7-COM通訊中，S7與S7的通訊使用“S7 connection”連接類型，S7與TDC的通訊使用“UDP connection”連接類型。

3.1.1 S7 connection

它是一種應用比較廣泛的連接類型，可用于MPI、PROFIBUS（Field level）及Industrial Ethernet（Cell level）等，可做S7/M7之間、S7與PG/PC等連接。

3.1.2 UDP connection

稱為用戶數據協議，它不是面向連接的，也就是說，如果通訊伙伴臨時不能訪問，數據照樣可以發送，所以會發生數據丟失的情況。

3.2 通道模式

又稱數據傳輸模式，以適用于不同的通訊要求，有四種類型：Handshake（HAS），Refresh（REF），Select（SEL），Multiple（MUL）。主要用于UDP連接。每種類型各有其特點。

3.3 S7-COM通訊

平整機S7-PLC的通訊具有一定的規則，包括數據塊DB的命名、發送觸發的方法、通訊錯誤的診斷、發送和接收功能塊的原理、數據類型的ROTATE與COPY等。

3.3.1 DB塊命名規則

每個PLC中通訊使用的DB塊，都是從DB700到DB899，分為4種類型，其中DB700-DB749為發送DB塊（Send DB），DB750-DB799為接收數據塊（Receive DB），DB800-849為用戶發送數據塊（User Send DB），DB850-DB899為用戶接收數據塊（User Receive DB）。

3.3.2 通訊觸發Lifecounter

Lifecounter用來觸發發送telegram，并按順序發送多個通訊連接，以防止通訊堵塞的發生。 這個CFC chart 每100ms執行一次，COUNTER_T1-T5（計數器）每秒從1加到5（每200ms加1），而COUNTER1每秒加1，等于999后重新計數。通過計數器COUNTER_T1-T5值每200ms傳給一個MOVE_COUNTER，在1秒內依次觸發5個MOVE_COUNTER。而計數器COUNTER1值在1秒內依次傳給5個MOVE_COUNTER，其值保存在DB699的5個WORD中，用于5個通訊連接的Lifecounter，從而使每個連接每1秒更新1次，保證所有通訊連接的正常工作。

3.3.3 通訊錯誤診斷

一個PLC中每個連接的通訊程序，都有一個通訊錯誤診斷信號（用M點表示）。通過MSG_ANY將這些信號集中在一起，并給出相應的診斷信息，在HMI上顯示，以幫助分析判斷通訊故障。S7<->S7與S7<->TDC的故障診斷方法基本是一致的。

3.3.4 S7<->S7通訊的發送與接收

一個通訊連接包括發送和接收，個別的只有發送或只有接收。

首先一個Lifecounter賦予DB830的一個INT，然后ROT_COPY塊將DB830的數據拷貝到DB730，從0字節到130字節，共65個字。FR_BSEND塊是發送塊，ID和RID號在連接中已定義好，可直接賦值，它先將DB730中從0字節開始的130個字節數據與從500字節開始的130個字節數據進行比較，如果相同，不發送，如果不同，則發送新數據，同時將從0字節開始的130個字節數據拷貝到從500字節開始的130個字節，以做下次比較。

在接收CFC chart中，FR_BRCV塊將新數據接收到DB780從0字節開始的130個字節中，先與從500字節開始的130個字節數據比較，如果相同，則不接收，如果不同，則接收新數據到從0字節開始的130個字節，同時更新從500字節開始的130個字節數據，以為下次比較做準備。

3.3.5 S7<->TDC通訊的發送與接收

其原理與S7<->S7通訊基本相同，發送使用FR_AGLSN塊，接收使用FR_AGLRC塊。此外，在發送之前和接收之后，除BOOL數據類型只拷貝外，其它數據類型（INT、WORD、REAL等）要進行拷貝和轉換（ROTATE），在ROT_COPY塊中，對DB塊中不同的數據類型進行相應的處理。其數據傳輸模式主要采用HAS和REF，在Broadcast模式中，使用MUL，它們在通訊程序上有些區別。

4 結束語

在單機架平整機控制系統中，通過SIMATIC NET網絡TDC系統向SIMOVERT傳動控制系統傳送控制命令、各種參數值，SIMOVERT向PLC傳送各種狀態以及卷徑等變量，操作站讀取PLC信息形成畫面，同時向TDC系統發送軋制規程等。全部PLC、操作站、TDC系統、SIMOVERT傳動數字化控制系統通過SIMATIC NET網絡連接成一個整體，有效地實現了它們之間的數據通訊、信息交換。

參考文獻

[1]Skin pass mill machine functional description，SMS DMAG，2004.

[2]平整機電氣和自動化報價（最終版），附件2技術說明，SMS，2004.

[3]PROFIBUS技術和應用系統描述，PROFIBUS技術資格中心（PCC），2001.

作者簡介：陳海鵬（1977-），男，漢族，本科，工程師。