SIMATIC S7 PLC現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

郭亮

摘 要：本文介紹了一種基于SIMATIC S7 PLC的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，并且對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成和組態(tài)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。

關(guān)鍵詞：PLC；PROFIBUS；以太網(wǎng)；STEP7；WINCC

1 前言

本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，利用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線將S7-300 PLC組成一套現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，并且通過(guò)STEP7軟件對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件進(jìn)行組態(tài)，同時(shí)將上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件WINCC與STEP7進(jìn)行通訊連接。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置

本現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上分為兩層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層和網(wǎng)絡(luò)控制層，前者采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，后者為工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

通過(guò)上層的工業(yè)以太網(wǎng)控制層把工程師站、操作員站和PLC主站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。工程師站安裝西門子STEP7編程軟件，操作員站配置西門子WINCC監(jiān)控組態(tài)軟件。底層為PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)，由S7-300 PLC主站、ET200M從站和變頻器站等構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)中PLC為S7-300，其模塊主要包括：電源模塊PS307、中央處理單元CPU315-2DP和通信處理器CP343-1等。通過(guò)以太網(wǎng)接口CP343-1連接工業(yè)以太網(wǎng)。CPU上集成PROFIBUS-DP接口，將S7-300 PLC作為DP主站運(yùn)行。本系統(tǒng)配置有多個(gè)ET200M從站和變頻器站，網(wǎng)絡(luò)配置見(jiàn)圖1。

ET200M站是模塊化I/O站，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式I/O功能，包含接口模塊和多種信號(hào)模塊。將數(shù)字量I/O模塊SM321（16DI）、SM322（16DO），模擬量I/O模塊SM331（8AI）、SM332（8AO），通過(guò)接口模塊IM153-1與PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線相連。

變頻器站是智能網(wǎng)站，通過(guò)可選的PROFIBUS-DP通信模塊與現(xiàn)場(chǎng)總線相連。

3 系統(tǒng)組態(tài)

工程師站安裝有用于系統(tǒng)編程和組態(tài)的STEP7軟件，可以進(jìn)行系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)，并對(duì)用戶程序進(jìn)行編程調(diào)試。

3.1 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

組態(tài)之前要新建一個(gè)項(xiàng)目，在項(xiàng)目中插入SIMATIC 300 站。

（1）通訊端口設(shè)置

在控制面板中設(shè)置，“Set PG/PC Interface”選中“S7 ONLINE（STEP7）”，再選擇“ISO AND ETHERNET”。進(jìn)入STEP7的硬件組態(tài)HW Config，設(shè)置MAC（以太網(wǎng)卡）地址，地址為CP343-1標(biāo)簽上給出的物理地址。

（2）設(shè)置 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)

打開(kāi)項(xiàng)目，利用圖形組態(tài)工具Netpro設(shè)置PROFIBUS特性，包括傳輸速率、最高站地址、總線行規(guī)等。

3.2 硬件組態(tài)

在HW Config中進(jìn)行系統(tǒng)硬件組態(tài)，將機(jī)架、電源、CPU、IO模塊、通訊模塊依次拖拽至相應(yīng)插槽。

通過(guò)“PROPERTIES PROFIBUS NODE DP MASTER”設(shè)定CPU的DP主站接口參數(shù)，并選擇要連接到DP主站接口的PROFIBUS子網(wǎng)絡(luò)。

組態(tài)ET200M從站時(shí)，先從硬件中選擇接口模塊IM153-1，連入集成的DP主站接口，并設(shè)置從站的PROFIBUS 地址。配置好接口后，再選擇使用的IO模塊，加入ET200M相應(yīng)插槽中，并設(shè)置其參數(shù)。

系統(tǒng)組態(tài)完成后，應(yīng)下載到PLC，并調(diào)試使硬件與STEP7連通。

3.3 程序的編寫和調(diào)試

STEP7是用于S7-300/400 PLC編制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件，編程語(yǔ)言主要有：梯形圖、語(yǔ)句表和功能塊圖。

程序包含組織塊（OB）、功能塊（FB）、功能（FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）等。OB1是必需的主程序循環(huán)塊，可將所有的程序放入OB1中進(jìn)行線性編程，或?qū)⒊绦蛴貌煌倪壿媺K加以結(jié)構(gòu)化，通過(guò)OB1調(diào)用這些邏輯塊。

根據(jù)設(shè)備工藝要求編制程序后，下載到PLC中，與實(shí)際系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，完成相應(yīng)的控制功能。

4 WINCC監(jiān)控組態(tài)

操作員站安裝有WINCC監(jiān)控組態(tài)軟件，可以實(shí)現(xiàn)畫面顯示、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)歸檔以及報(bào)表打印等功能。

上位機(jī)WINCC和PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，在WINCC的 S7通信協(xié)議“SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE.CHN”中選擇工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議“Industrial Ethernet”，并設(shè)置相應(yīng)的連接屬性（如以太網(wǎng)地址、機(jī)架號(hào)等），將WINCC與PLC建立連接。通訊建立后，利用WINCC完成各種顯示畫面和數(shù)據(jù)的組態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

西門子S7-300 PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，具有開(kāi)放統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，更加促進(jìn)了控制網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接融合。

參考文獻(xiàn)

[1]張浩.現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[2]崔堅(jiān).西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊指南[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

（作者單位：大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司）