四川機電職業(yè)技術學院.ppt

1、2020/12/7,1,SIMATIC S7-300/400PLC 原理及應用,四川機電職業(yè)技術學院.電子電氣工程系,2020/12/7,2,第六章 PLC通信網(wǎng)絡,學習情境6：PLC的網(wǎng)絡組態(tài)與調(diào)試,2020/12/7,3,知識目標： 1、了解工業(yè)自動化網(wǎng)絡結構。 2、了解PROFIBUS現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)的功能及特點。 能力目標： 1、掌握PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)的組態(tài)步驟及基本調(diào)試方法。 2、重點掌握DP現(xiàn)場總線的組態(tài)步驟及調(diào)試方法。,學習情境6：PLC的網(wǎng)絡組態(tài)與調(diào)試,2020/12/7,4,第六章 PLC通信網(wǎng)絡,6.4 工業(yè)以太網(wǎng),6.2 多點接口 MPI,6.

2、3 PROFIBUS現(xiàn)場總線,6.1 工業(yè)自動化網(wǎng)絡結構,2020/12/7,5,6.1 工業(yè)自動化網(wǎng)絡結構,1現(xiàn)場設備層 主要功能是連接現(xiàn)場設備，例如分布式I/O、傳感器、驅(qū)動器、執(zhí)行機構和開關設備等，完成現(xiàn)場設備控制及設備間連鎖控制。,2車間監(jiān)控層 車間監(jiān)控層又稱為單元層，用來完成車間主生產(chǎn)設備之間的連接，包括生產(chǎn)設備狀態(tài)的在線監(jiān)控、設備故障報警及維護等。還有生產(chǎn)統(tǒng)計、生產(chǎn)調(diào)度等功能。傳輸速度不是最重要的，但是應能傳送大容量的信息。,6.1.1 工廠自動化網(wǎng)絡結構,2020/12/7,6,3工廠管理層 車間操作員工作站通過集線器與車間辦公管理網(wǎng)連接，將車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)送到車間管理層。車間管理網(wǎng)

3、作為工廠主網(wǎng)的一個子網(wǎng)，連接到廠區(qū)骨干網(wǎng)，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。 工廠自動化網(wǎng)絡結構示意圖如圖6-1所示。,圖6-1 工廠自動化網(wǎng)絡結構示意圖,2020/12/7,7,6.1.2 S7-300/400的通信網(wǎng)絡,1多點接口MPI MPI是多點接口（Multi Point Interface）的簡稱，MPI的物理層是RS-485，通過MPI能同時連接運行STEP 7的編程器、計算機、人機界面(HMI)及其他SIMATIC S7，M7和C7。通過MPI接口實現(xiàn)全局數(shù)據(jù)(GD)服務，周期性地相互進行數(shù)據(jù)交換。,2PROFIBUS 用于車間級監(jiān)控和現(xiàn)場層的通信系統(tǒng)，開放性。PROFIBUS-DP

4、與分布式I/O。最多可以與127個網(wǎng)絡上的節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡中最多可以串接10個中繼器來延長通信距離。使用光纖作通信介質(zhì)，通信距離可達90 km。,2020/12/7,8,3工業(yè)以太網(wǎng) 西門子的工業(yè)以太網(wǎng)符合IEEE 802.3國際標準，通過網(wǎng)關來連接遠程網(wǎng)絡。10M/100M bit/s，最多1024個網(wǎng)絡節(jié)點，網(wǎng)絡的最大范圍為150km。,4點對點連接 點對點連接（Point-to-Point Connections）可以連接S7 PLC和其他串口設備。使用CP 340，CP 341、CP 440、CP 441通信處理模塊，或CPU 31xC-2PtP集成的通信接口。,5通過AS-i網(wǎng)

5、絡的過程通信 AS-i是執(zhí)行器-傳感器接口（Actuator Sensor Interface）的簡稱，位于最底層。AS-i每個網(wǎng)段只能有一個主站。AS-i所有分支電路的最大總長度為100m，可以用中繼器延長。可以用屏蔽的或非屏蔽的兩芯電纜，支持總線供電。,返回目錄,2020/12/7,9,6.2 多點接口MPI,6.2.1 MPI概述,MPI通信是一種比較簡單的通信方式，MPI網(wǎng)絡通信的速率是19.2kbit/s12 kbit/s，MPI網(wǎng)絡最多支持連接32個節(jié)點，最大通信距離為50m，通信距離不遠，可通過中繼器可以擴展通信距離，但中繼器也占用節(jié)點。 西門子PLC S7-200/300/40

6、0 CPU上的RS485接口不僅是編程接口，同時也是一個MPI的通信接口，不增加任何硬件就可以實現(xiàn)PG/OP、全局數(shù)據(jù)通信及少數(shù)數(shù)據(jù)交換的S7通信功能。MPI網(wǎng)絡接點通常可以掛S7PLC、人機界面、編程設備，智能型ET200S及RS485中繼器等網(wǎng)絡元器件。,2020/12/7,10,全局數(shù)據(jù)通信： 西門子PLC與PLC之間的MPI全局數(shù)據(jù)包通信方式，只能在S7-300與S7-300、S7-400或S7-300與S7-400之間通信，用戶不需要編寫任何程序，在硬件組態(tài)時組態(tài)所有MPI通信的PLC站見的發(fā)送區(qū)與接收區(qū)就可以了。 最多可以在一個項目中的15個CPU之間建立全局數(shù)據(jù)通訊。它只能用來循

7、環(huán)地交換少量數(shù)據(jù)。,2020/12/7,11,6.2.2 MPI網(wǎng)絡組態(tài)示例,1. MPI網(wǎng)絡的組態(tài) 在SIMATIC管理器中生成2個站，它們的CPU分別為CPU 413-2DP, CPU 315-2DP（如圖6-2 ）。,圖6-2 在SIMATIC管理器中生成2個站,2020/12/7,12,雙擊MPI圖標，打開NetPro工具，打開CPU的屬性設置對話框，設置MPI站地址。將CPU連接到MPI（1）子網(wǎng)上（如圖6-3）。 保存CPU的配置參數(shù)，用點對點的方式將它們分別下載到各CPU中。,圖6-3 MPI網(wǎng)絡的組態(tài),2020/12/7,13,2. 生成和填寫全局數(shù)據(jù)（GD）表 在“NetPr

8、o”窗口中用右鍵點擊MPI網(wǎng)絡線，在彈出的窗口中執(zhí)行執(zhí)行菜單命令“Options Define Global Data（定義全局數(shù)據(jù)）”同樣的命令。 在表的第一行輸入2個CPU的名稱。 在每個CPU欄底下填上數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)（綠色）和接收區(qū)（白色）。 鼠標右擊CPU 413-2DP下面的第一個單元格，在出現(xiàn)的菜單中選擇“Sender”（發(fā)送者），輸入要發(fā)送的全局數(shù)據(jù)的地址IW2。在每一行中只能有一個CPU發(fā)送方。同一行中各個單元的字節(jié)數(shù)應相同。 點擊CPU 315-2DP下面的第一個單元格，輸入QW6，該格的背景為白色，表示CPU 315-2DP是接收方。,2020/12/7,14,圖6-4 在全

9、局數(shù)據(jù)表中定義兩個CPU的發(fā)送區(qū)和接收區(qū),在第二個單元格繼續(xù)定義兩個CPU的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)（如圖6-4）。 發(fā)送方CPU自動地周期性地將指定地址中的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收方指定的地址區(qū)中。完成全局數(shù)據(jù)表的輸入后，應執(zhí)行菜單命令“GD TableCompile”，對它進行第一次編譯。,2020/12/7,15,3設置掃描速率和狀態(tài)雙字的地址 執(zhí)行菜單命令“ViewScan Rates”，每個數(shù)據(jù)包將增加標有“SR”的行，掃描速率單位是CPU的循環(huán)掃描周期，S7-300默認的掃描速率為8，S7-400的為22，用戶可以修改。S7-400的掃描速率為0，表示是事件驅(qū)動的GD發(fā)送和接收。 GD數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)雙

10、字用來檢查數(shù)據(jù)是否被正確地傳送，執(zhí)行菜單命令“ViewStatus”，在出現(xiàn)的GDS行中可以給每個數(shù)據(jù)包指定一個用于狀態(tài)雙字的地址。最上面一行的全局狀態(tài)雙字GST是各GDS行中的狀態(tài)雙字相“與”的結果。 設置好掃描速率和狀態(tài)字的地址后，應對全局數(shù)據(jù)表進行第二次編譯。將配置數(shù)據(jù)下載到CPU中，以后可以自動交換數(shù)據(jù)。,返回目錄,2020/12/7,16,6.3 PROFIBUS現(xiàn)場總線,串行現(xiàn)場總線系統(tǒng)實現(xiàn)通信的自動化工廠與用傳統(tǒng)方式安裝的自動化工廠作一比較，前者的優(yōu)越性十分明顯。 使用工業(yè)現(xiàn)場總線技術，由于減少了用于連接分散的輸入/輸出設備的電纜，因此工廠的儀器設備的機械安裝、連接和布線方面的成

11、本特別低，對于這種技術有各種各樣的現(xiàn)場設備可供使用。,6.3.1 PROFIBUS基礎,2020/12/7,17,現(xiàn)場總線必須是標準化的設計和開放的結構，1987年德國工業(yè)界開始設立了PROFIBUS聯(lián)合開發(fā)項目。由這個聯(lián)合體開發(fā)的規(guī)則和標準不久成為德國工業(yè)標準，即DINE192452 PROFIBUS標準。德國的現(xiàn)場總線標準于1996年成為國際性標準，即歐洲標準EN50170。2000年3月，PROFIBUS標準被批準為國際現(xiàn)場總線標準IEC61158的組成部分（Typ）。,6.3.1.1 ISO/OSI模型,PROFIBUS利用了現(xiàn)有的國家標準和國際標準。其協(xié)議以國際ISO（國際標準組織）

12、標準OSI（開放系統(tǒng)互連）參考模型為基礎。,2020/12/7,18,ISO/OSI通信標準模型有7層組織，分為兩類。一類是面向用戶的第5層到第7層，另一類是面向網(wǎng)絡的第1層到第4層。第1層到第4層描述數(shù)據(jù)從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方，而第5層到第7層給用戶提供適當?shù)姆绞饺ピL問網(wǎng)絡系統(tǒng)。,6.3.1.2 協(xié)議結構和類型,從用戶的角度看，PROFIBUS提供了三種通信協(xié)議類型：DP、FMS和PA。,2020/12/7,19,1. PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP使用了第1層、第2層和用戶接口層。第3層到第7層未使用，這種精簡的結構高速數(shù)據(jù)傳輸。直接數(shù)據(jù)鏈路映象程序（DDLM）提供對第

13、2層的訪問，在用戶接口中規(guī)定了PROFIBUS-DP設備的應用功能以及各種類型的系統(tǒng)和設備的行為特征。 這種為了高速傳輸用戶數(shù)據(jù)而優(yōu)化的PROFIBUS協(xié)議，特別適用于可編程序控制器與現(xiàn)場分散的I/O設備之間的通信。,2020/12/7,20,2. PROFIBUS-FMS PROFIBUS-FMS使用了第1層、第2層和第7層。應用層（第7層）包括FMS（現(xiàn)場總線報文規(guī)范）和LLI（低層接口），F(xiàn)MS包含應用協(xié)議和提供的通信服務)。LLI建立各種類型的通信關系，并給FMS提供不依賴于設備的對第2層的訪問途徑。 FMS的作用是處理單元級（PLC和PC）的數(shù)據(jù)通信，功能強大的FMS服務可在廣泛的應

14、用領域內(nèi)使用，并為解決復雜通信任務提供了很大的靈活性。 PROFIBUS-DP和PROFIBUS-FMS使用相同的傳輸技術和總線存取協(xié)議。因此，它們可以在同一根電纜上同時運行。,2020/12/7,21,3. PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA使用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。此外，它執(zhí)行規(guī)定現(xiàn)場設備特性的PA設備行規(guī)。傳輸技術依據(jù)IEC61158-27標準，確保本質(zhì)安全和通過總線對現(xiàn)場設備供電。使用段耦合器可將PROFIBUS-PA設備很容易地集成到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡之中。 PROFIBUS-PA是為過程自動化工程中的高速、可靠的通信要求而特別設計的。用P

15、ROFIBUS-PA可以把傳感器和執(zhí)行器連接到普通的現(xiàn)場總線段上，即使在防爆區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器也可如此。,2020/12/7,22,（1）DP/FMS（RS485）的物理層（第1層） 對于屏蔽雙絞電纜的基本類型來說，PROFIBUS的第1層實現(xiàn)對稱的數(shù)據(jù)傳輸，符合EIARS4858標準（也稱為H2）。一個總線段內(nèi)的導線是屏蔽雙絞電纜，段的兩端各有一個終端器。傳輸速度從9.6kbps到12Mbps可選，所選用的波特率適用于連接到總線（段）上的所有設備。,6.3.1.3 PROFIBUS層,1.物理層（第1層）,2020/12/7,23,（2）傳輸程序 用于PROFIBUS 485的傳輸程序是以

16、半雙工、異步、無間隙同步為基礎的。 數(shù)據(jù)的發(fā)送用NRZ（不歸零）編碼，即1個字符幀為11位（bit）。當發(fā)送位（bit）時，由二進制“0”到“1”轉(zhuǎn)換期間的信號形式形狀不改變。 在傳輸期間，二進制“1”對應于RxD/TxD-P（Receive/Transmit-Data-P）線上的正電位，而在RxD/TxD-N線上則相反。各報文間的空閑（idle）狀態(tài)對應于二進制“1”信號。 在專用文獻中，兩根PROFIBUS數(shù)據(jù)線也常稱之謂A線和B線。A線對應于RxD/TxD-N信號，而B線則對應于RxD/TxD-P信號。,2020/12/7,24,總線導線： 對于PROFIBUS而言，最大允許的總線長度，

17、亦稱為段長度，取決于所選用的傳輸速率（見表6-1）。在一個總線段中最多可以運行32個站。 表6-1 基于波特率的最大段長度,2020/12/7,25,表6-1中指出的最大數(shù)據(jù)線段長度系指PROFIBUS標準中電纜類型A的規(guī)定。在表6-2中列出了A型電纜的有關特性。 表6-2 PROFIBUS485A型電纜的規(guī)格,2020/12/7,26,總線連接： 國際性的PROFIBUS標準EN50170推薦使用9針D型連接器（表6-3）用于總線站與總線的相互連接。D型連接器的插座與總線站相連接，而D型連接器的插頭與總線電纜相連接。用黑體字標出的信號是強制性的，它們必須可以使用。,表6-3 9針D型連接器的

18、針腳分配,2020/12/7,27,總線終端器： 根據(jù)EIARS485標準，在數(shù)據(jù)線A和B的兩端均加接總線終端器。PROFIBUS的總線終端器包含一個下拉電阻（與數(shù)據(jù)基準電位DGND相連接）和一個上拉電阻（與供電正電壓VP相連接）。當在總線上沒有站發(fā)送數(shù)據(jù)時，也就說在兩個報文之間總線處于空閑狀態(tài)時，這兩個電阻確保在總線上有一個確定的空閑電位。幾乎在所有標準的PROFIBUS總線連接器上都組合了所需要的總線終端器，而且可由跳接器或開關來啟動。 當總線系統(tǒng)運行的傳輸速率大于1500kbps時，由于所連接的站的電容性負載會引起導線反射，因此必須使用附加有軸向電感的總線連接插頭（見圖2-6）。,202

19、0/12/7,28,（3）DP/FMS（光纖電纜）的物理層（第1層） PROFIBUS第1層的另一種類型是以PNO（Profibus用戶組織）的規(guī)則“用于PROFIBUS的光纖傳輸技術，（版本1.1，1993年7月版）”為基礎的，它通過光纖導體中光的傳輸來傳送數(shù)據(jù)。光纖電纜允許PROFIBUS系統(tǒng)站之間的距離最大到15km，同時光纖電纜對電磁干擾不敏感并能確?？偩€站之間的電隔離。近年來，由于光纖的連接技術已大大簡化，因此這種傳輸技術已經(jīng)普遍地用于現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)通信，特別是用于塑料光纖的簡單單工連接器成為這一發(fā)展的重要部分。,2020/12/7,29,（4） PA的物理層（第1層） PROFIB

20、US-PA采用符合IEC61158-2標準的傳輸技術，這種技術確保在本質(zhì)安全并通過總線直接給現(xiàn)場設備供電。數(shù)據(jù)傳輸使用非直流傳輸?shù)奈坏耐健⒙鼜厮固鼐幋a線協(xié)議（也稱H1編碼）。用曼徹斯特編碼傳輸數(shù)據(jù)時，信號沿從0變到1時發(fā)送二進制“1”。數(shù)據(jù)的發(fā)送采用對總線系統(tǒng)的基本電流調(diào)節(jié)的方法來實現(xiàn)，傳輸速率為31.25kbps。傳輸介質(zhì)是屏蔽/非屏蔽雙絞線。總線段的兩端用一個無源的RC線中斷器來終止，在一個PA總線段上最多可連接32個站。最大的總線段長度在很大程度上取決于供電裝置、導線類型和所連接的站的電流消耗。,2020/12/7,30,根據(jù)OSI參考模型，第2層規(guī)定了總線存取控制、數(shù)據(jù)安全性以及傳輸

21、協(xié)議和報文的處理。在PROFIBUS中，第2層為FDL層（現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層）。 第2層報文格式提供高等級的傳輸安全性，所有報文均具有海明距離HD=4。HD=4的含義是：在數(shù)據(jù)報文中，可以檢查最多3個同時出錯的位。這一要求是通過使用國際標準IEC870-5-1的規(guī)定、選擇特殊的報文起始和終止標示符、使用無間隙同步以及使用奇偶校驗位和控制字節(jié)來實現(xiàn)的。,2. 數(shù)據(jù)鏈路（第2層）,2020/12/7,31,在廣播通信中，一個主站發(fā)送信息給所有其他站（主站和從站），數(shù)據(jù)的接受不需應答。 在群播通信中，一個主站發(fā)送信息給一組站（主站和從站），數(shù)據(jù)的接收也不需要應答。,ISO/OSI參考模型的應用層（第

22、7層）提供用戶需要的各種通信服務。PROFIBUS的應用層由FMS接口（現(xiàn)場總線報文規(guī)范）和LLI接口（低層接口）組成。,3.應用層（第7層）,2020/12/7,32,1RS485 PROFIBUS系統(tǒng)是一個兩端有有源終端器的線性總線結構，亦稱為RS485總線段。根據(jù)RS485標準，在一個總線段上最多可連接32個RS485站（也稱“節(jié)點”）。與總線連接的每一個站，無論是主站還是從站，都表現(xiàn)為一個RS485電流負載。 對于PROFIBUS來說，RS485是最廉價的也是最常用的傳輸技術。,6.3.1.4 總線拓撲,2020/12/7,33,（1）中繼器 在 一個PROFIBUS系統(tǒng)中需要連接的站

23、多于32站時，必須將它分成若干個總線段。 在各個總線段上最多有32站，每個總線段彼此由中繼器（也稱線路放大器）相連接，中繼器起放大傳輸信號的電平作用，。按照EN50170標準，在中繼器傳輸信號中不提供位相的時間再生（信號再生）。由于存在位信號的失真和延遲，因此EN50170標準限定串接的中繼器數(shù)為3個。這些中繼器單純起線路放大器的作用。但實際上，在中繼器線路上已實現(xiàn)了信號再生，因此可以串接的中繼器個數(shù)與所采用的中繼器型號和制造廠家有關。例如，由西門子生產(chǎn)的型號為6ES7972-OAAO-OXAO中繼器，最多可串接9個。兩個總線之間的最大距離與波特率有關。,2020/12/7,34,中繼器RS4

24、85的特性： 總線段1、PG/OP插座和總線段2彼此是電氣隔離的。 總線段1、PG/OP插座和總線段2之間信號被放大和再生。 對于總線段1和2，中繼器具有可連接的終端電阻。 去掉跨接橋M/PE后，中繼器可以浮地運行。 在PROFIBUS配置中，只有使用中繼器才能實現(xiàn)最大可能站數(shù)。此外，中繼器開可以用來實現(xiàn)“樹形”和“星形”總線結構。另外開可以是浮地的結構，在這種類型的總線結構中，總線段是彼此隔離的，且必須使用一個中繼器和一個不接地的24V電源（見圖2-13）。,2020/12/7,35,對于RS485接口而言，中繼器是一個附加的負載，因此在一個總線段內(nèi)，每使用一個RS485中繼器，可運行的最大

25、總線站數(shù)就必須減少1。這樣，如果此總線段包括一個中繼器，則在此總線段上可運行的總線段數(shù)為31。由于中繼器不占用邏輯的總線地址，因此在整個總線配置中的中繼器數(shù)對最大總線站數(shù)無影響。,2020/12/7,36,（2）短截線 總線段與總線連接器的9針D型插頭直接連接時，在總線系統(tǒng)的線性結構中將產(chǎn)生短截線。 盡管EN50170標準指出，傳輸速率為1500kbps時每個總線段短截線允許小于6.6m，但是通常在總線系統(tǒng)配置時最好盡量避免有短截線。一種例外是臨時連接編程裝置或診斷工具時可使用短截線。根據(jù)短截線的數(shù)量和長度，它可能會引起線反射從而干擾報文通信。當傳輸速率高于1500kbps時，不允許使用短截線

26、。在有短截線的網(wǎng)絡中，只允許編程裝置和診斷裝置工具通過“有源的 ”（active）總線連接導線與總線連接。,2020/12/7,37,2光纖 用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w技術已經(jīng)為新型的總線結構鋪平了道路（如環(huán)形結構、線形、樹形或星形結構）。光鏈路模塊（OLM）可以用來實現(xiàn)單光纖環(huán)和冗余的雙光纖環(huán)。在單光環(huán)中，OLM通過單工光纖電纜相互連接，如果光纖電纜線斷了或OLM出現(xiàn)了故障，則整個環(huán)路將崩潰。在冗余的雙光纖環(huán)中，OLM通過兩個雙工光纖電纜相互連接，如果兩根光纖線中的一個出了故障，它們將作出反應并自動地切換總線系統(tǒng)成線性結構。適當?shù)倪B接信號指示傳輸線的故障并傳送出這種信息以便一步處理。一旦光纖導線中的

27、故障排除后，總線系統(tǒng)即返回到正常的冗余環(huán)狀態(tài)。,2020/12/7,38,3符合IEC1158-2（PROFIBUS-PA）的總線拓撲 使用PROFIBUS-PA協(xié)議，可以實現(xiàn)線形、樹形和星形總線結構或它們的組合型結構。在一個總線段中可以運行的總線站數(shù)取決于所用的電源、總線站的電流消耗、所用總線電纜和總線系統(tǒng)的大小。在一個總線段上最多可連接32個站。為了增加系統(tǒng)的可靠性，總線段可以用冗余總線段作備份。段耦合器或DP/PA鏈接器用于PA總線段與DP總線段的連接。,2020/12/7,39,PROFIBUS的總線存取控制滿足了現(xiàn)場總線技術的兩個主要應用領域的重要需求，這兩個領域就是自動化制造工業(yè)和

28、和自動化過程工業(yè)。一方面，同一級的可編程序控制器或PC之間的通信必須使每一個總線站（節(jié)點）在確定的時間范圍內(nèi)能獲得足夠的機會來處理它自己的通信任務。另一方面，復雜的PLC或PC與簡單的分散的過程I/O外圍設備之間的數(shù)據(jù)交換必須是快速而又盡可能地實現(xiàn)很少的協(xié)議開銷。 為此，PROFIBUS使用混合的總線存取控制機制來實現(xiàn)上述目標。它包括用于主動節(jié)點（主站）間通信的分散的令牌傳遞機制和用于主動站（主站）與被動站（從站）間通信的集中的主-從機制。,6.3.1.5 PROFIBUS總線網(wǎng)絡中的總線存取控制,2020/12/7,40,當一個主動街點（總線站）獲得了令牌，它就接手主站功能并在總線與其他從站

29、和主站節(jié)點進行通信。在總線上的報文交換就是用節(jié)點編址的方法來組織的。每個PROFIBUS節(jié)點都有一個地址，而且此地址在整個總線上必須是唯一的。在一個總線內(nèi)，最大可使用的站地址范圍是在0到126之間。這就是說，一個總線系統(tǒng)最多可以有127個節(jié)點（總線站）。 這種總線存取控方式允許有如下的系統(tǒng)配置： （1）純主-主系統(tǒng)（令牌傳遞機制） （2）純主-從系統(tǒng)（主-從機制） （3）兩種程序的組合。,2020/12/7,41,1令牌總線機制 連接到PROFIBUS網(wǎng)絡的主動節(jié)點（主站）按它的總線地址的升序組成一個邏輯令牌環(huán)。在邏輯令牌環(huán)中主動節(jié)點是一個接一個地排列的，控制令牌總線按這個順序從一個站傳遞到下

30、一個站。令牌提供存取傳輸介質(zhì)的權力，并用特殊的令牌幀在主動節(jié)點（主站）間傳遞。具有總線地址HAS（最高站地址）的主動節(jié)點例外，它只傳遞令牌給具有最低總線地址的主動節(jié)點，以使邏輯令牌環(huán)閉合。,2020/12/7,42,2.主-從程序 一個網(wǎng)絡中有若干個被動節(jié)點（從站），而它的邏輯令牌環(huán)只含有一個主動節(jié)點（主站），這樣的網(wǎng)絡稱為純主-從系統(tǒng)。 主-從程序允許主站（主動節(jié)點）當前有權將信息發(fā)送、存取指定給它的從站設備。這些從站是被動節(jié)點，主站可以發(fā)送信息給從站或從從站獲取信息。 典型的PROFIBUS-DP總線配置是以此種總線存取機制為基礎的。一個主動節(jié)點（主站）循環(huán)地與被動節(jié)點（DP從站）交換數(shù)據(jù)

31、。,2020/12/7,43,PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線是一種開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，符合歐洲標準和國際標準，PROFIBUS-DP通信的結構非常精簡，傳輸速度和高且穩(wěn)定，非常適合PLC與現(xiàn)場分散的I/O設備之間的通信。,6.3.2.1 PROFIBUS-DP通信網(wǎng)絡簡介,6.3.2 PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線組態(tài)示例,2020/12/7,44,PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線可用雙絞屏蔽電纜、光纜或混合配置方式安裝。PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中的節(jié)點共享傳輸介質(zhì)，所以系統(tǒng)必須要控制對網(wǎng)絡的訪問。PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線按“主/從令牌通行”訪問網(wǎng)絡，只有主動節(jié)點才有接收訪問網(wǎng)絡

32、的權利，通過從一個主站將令牌傳輸?shù)较乱粋€主站來訪問網(wǎng)絡。如果不需要發(fā)送，令牌直接傳輸給下一個主站。被動的總線節(jié)點總是直接通過模塊的輪詢來分配。 PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡由主站設備、從站設備和通信介質(zhì)組成，是一個多主站的主從通信網(wǎng)絡。,2020/12/7,45,6.3.2.2 PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線組態(tài)示例,本例主站為S7-300CPU，從站為ET200M。 利用PROFIBUS-DP接口連接遠程I/O只用一根雙絞屏蔽電纜即可。 新建項目“DP_ET200M”，插入S7-300站為主站，如圖6-5所示。,圖6-5 新建項目“DP_ET200M”,2020/12/7,46,打開“

33、Hardware”硬件組態(tài)，組態(tài)主站，并添加DP總線，如圖6-6、6-7所示。,圖6-6 組態(tài)主站CPU添加DP總線,2020/12/7,47,圖6-7 組態(tài)主站CPU生成DP總線,2020/12/7,48,雙擊圖6-7槽架上CPU的“DP”，出現(xiàn)圖6-8所示畫面。,圖6-8 設置DP網(wǎng)絡參數(shù),2020/12/7,49,打開屬性，設置PROFIBUS-DP網(wǎng)絡參數(shù)，定義DP為主站，如圖6-9。,圖6-9 定義DP主站,2020/12/7,50,在出現(xiàn)的PROFIBUS-DP網(wǎng)線上掛上IM153-1（ET200M）從站，并設置好網(wǎng)絡參數(shù)，如圖6-10所示。,圖6-10 組態(tài)從站參數(shù),2020/1

34、2/7,51,要注意設置站號3應該與ET200M（IM153-1）硬件上面的撥碼數(shù)字相同，而且不能與其他的站號相同。 組態(tài)從站的硬件I/O，如圖6-11所示。把組態(tài)好的整個系統(tǒng)編譯存盤下載到S7-300CPU中即可。,圖6-11 組態(tài)從站硬件,2020/12/7,52,在S7-300的CPU OB1中編寫簡單的測試程序，如圖6-12所示。,圖6-12 編寫簡單的測試程序,如果有很多的I/O從站，可以在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡上添加，從站個數(shù)的能力與CPU的類型有關，S7-300/400CPU最多可以帶125個從站。,返回目錄,2020/12/7,53,6.4 工業(yè)以太網(wǎng),隨著計算機與網(wǎng)絡技術

35、的日益發(fā)展，工業(yè)自動化控制技術也隨之產(chǎn)生了深刻的變革，控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、開放性的發(fā)展方向已成為當今自動化控制技術發(fā)展的主要潮流。以太網(wǎng)(Ethernet)作為目前應用最為廣泛的局域網(wǎng)技術，在工業(yè)自動化和過程控制領域得到了越來越多的應用。同時，依靠以太網(wǎng)和Internet技術實現(xiàn)信息共享，能給辦公自動化帶來很大的變革，也必將對控制系統(tǒng)產(chǎn)生深遠的影響。,6.4.1 工業(yè)以太網(wǎng)概述,6.4.1.1 工業(yè)以太網(wǎng)簡介,2020/12/7,54,由于世界上現(xiàn)有的現(xiàn)場總線產(chǎn)品種類較多（約40種，其中有8種現(xiàn)場總線符合IEC61158現(xiàn)場總線標準），且技術參差不齊，通用性、兼容性極差，使得現(xiàn)場總線技術的發(fā)展速

36、度大大放慢。為了解決這一問題，人們開始尋求新的出路，即將現(xiàn)場總線轉(zhuǎn)向Ethernet，用以太網(wǎng)作為高速現(xiàn)場總線框架，這樣就可以使現(xiàn)場總線技術和計算機網(wǎng)絡技術的主流技術很好地融合起來 。,2020/12/7,55,工業(yè)以太網(wǎng)技術是普通以太網(wǎng)技術在控制網(wǎng)絡延伸的產(chǎn)物。前者源于后者又不同于后者。以太網(wǎng)技術經(jīng)過多年發(fā)展，特別是它在Internet中的廣泛應用，使得它的技術更為成熟，并得到了廣大開發(fā)商與用戶的認同。因此無論從技術上還是產(chǎn)品價格上，以太網(wǎng)較之其他類型網(wǎng)絡技術都具有明顯的優(yōu)勢。另外，隨著技術的發(fā)展，工業(yè)控制網(wǎng)絡與普通計算機網(wǎng)絡、Internet的聯(lián)系更為密切。工業(yè)控制網(wǎng)絡技術需要考慮與計算機

37、網(wǎng)絡連接的一致性，需要提高對現(xiàn)場設備通信性能的要求，這些都是工業(yè)控制網(wǎng)絡設備的開發(fā)者與制造商把目光轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)技術的重要原因。,2020/12/7,56,為了促進以太網(wǎng)在工業(yè)領域的應用與發(fā)展，國際上成立了工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會（Industrial Ethernet association，IEA），以及工業(yè)自動化開放網(wǎng)絡聯(lián)盟（Industrial automation network alliance，IAONA）等組織，目標是在世界范圍內(nèi)推進工業(yè)以太網(wǎng)技術的發(fā)展、教育和標準化管理，在工業(yè)應用領域的各個層次運用以太網(wǎng)。這些組織還致力于促進以太網(wǎng)進入工業(yè)自動化的現(xiàn)場級，推動以太網(wǎng)技術在工業(yè)自動化領域和嵌入式系統(tǒng)的應用。,2020/12/7,57,6.4.1.2 工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點,1. 基于TCP/IP技術的工業(yè)以太網(wǎng)是一種標準的開放式網(wǎng)絡，不同廠商的設備很容易互聯(lián)。這種特性非常適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設備的兼容和互操作的問題。 2. 工業(yè)以太網(wǎng)能便捷地訪問遠程系統(tǒng)，共享/訪問多數(shù)據(jù)庫。 3. 易于與Interne