ProfiBus通讯技术课件.ppt
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- ProfiBus 通讯 技术 课件
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1、 1 ProfiBus通讯简介 2 S7-300PLC的ProfiBus通讯方法 3 多个S7-300之间的ProfiBUS通信实现 作为众多现场总线家族的成员之一,ProfiBus是在欧洲工业界得到最广泛应用的一个现场总线标准,也是目前国际上通用的现场总线标准之一。ProfiBus是属于单元级、现场级的SIMITAC网络,适用于传输中、小量的数据。其开放性可以允许众多的厂商开发各自的符合ProfiBus协议的产品,这些产品可以连接在同一个ProfiBus网络上。ProfiBus是一种电气网络,物理传输介质可以是屏蔽双绞线、光纤、无线传输。 ProfiBus主要有三部分组成,包括: 1由现场总
2、线报文ProfiBus-FMS 2分布式外围设备ProfiBus-DP 3过程控制自动化ProfiBus-PA其它技术特点:1信号线可用设备电源线。2每条总线区段可连接32个设备,不同区段用中继器连接。3传输速率可在6kB/S12MB/S间选择。4传输介质可以用金属双绞线或光纤。5提供通用的功能模块管理规范。6在一定范围内可实现相互操作。7提供系统通信管理软件(包括波形识别、速率识别和协议识别等功能)。8提供244字节报文格式,提供通信接口的故障安全模式(当IO故障时输出全为零)。 2.1利用I/O口实现小于4个字节直接ProfiBus通信 2.2系统功能SFC14、SFC15的ProfiBu
3、s通信应用 2.3通过CP342-5实现ProfiBus通讯直接利用I/O口实现小于4个字节直接ProfiBus的通讯方法包含两个方面的内容:、用装载指令访问实际I/O口比如主站与ET200M扩展I/O口之间的通讯;、用装载指令访问虚拟I/O口比如主站与智能从站的I/O口之间的通讯,下面分别予以介绍。 一、CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信 二、通过CPU集成DP口连接智能从站 ET200系列是远程I0站,为减少信号电缆的敷设,可以在设备附近根据不同的要求放置不同类型的I0站,如ET200M、ET200B、ET200X、ET200S等,ET200M适合在远程站点I0点数量较多的情况下
4、使用,我们将以ET200M为例介绍远程IO的配置。主站为集成DP接口的CPU,下面进行详细介绍。CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信1、硬件连接图9-1 集成DP口CPU与ET200M硬件连接输入输出/模块模块模块或输出输入输入输出或ProfiBus总线连接电源 315-2DPET200MPG带CP5611卡ProfiBus总线连接2、资源需求带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。从站为带I/O模块的ET200M。MPI网卡CP5611。ProfiBus总线连接器以及电缆。STEP7 V5.2系统设计软件1)、按图9-1连接CPU315C-2DP集成的DP接口与ET
5、200M的PROFIBUS-DP接口。先用MPI电缆将MPI卡CP5611连接到CPU315-2DP的MPI接口,对CPU315-2DP进行初始化,同时对ET200M的“BUS ADDRESS”拨盘开关的PROFIBUS地址设定为4,如图9-2所示,即把数字“4”左侧对应的开关拨向右侧即可。如果设定PROFIBUS地址为6,则把“2”、“4”两个数字左侧对应的开关拨向右侧,依此类推。2)、在STEP7中新建一个“ET200M作为从站的DP通信”的项目。先插入一个S7-300站,然后双击“Hardware”选项,进人“Hw config”窗口。点击“catalog”图标打开硬件目录,按硬件安装次
6、序和订货号依次插人机架、电源、CPU等进行硬件组态,如图9-3所示。3、网络组态以及参数设置图9-2 ET200M的外形图SFBFONBUSADDRESSON6432816412电源输入DC24V向右拨图9-3 CPU315-2DP RPROFIBUS网络配置3)、插入CPU同时,弹出PROFIBUS组态界面。点击New按钮,新建PROFIBUS(1),组态PROFIBUS站地址为2。点击“Properties”按钮组态网络属性,选择“Network Settings”,界面如图“9-4”所示,点击“OK”按钮确认,完成PROFIBUS网络创建,同时界面出现PROFIBUS网络。图9-4 PR
7、OFIBUS-DP的“Network Settings”的参数设置4)、在PROFIBUS-DP选项中,通过左边的“PROFIBUS-DP”“ET200M”“IM153-1”路径,选择接口模块IM153-1,添加到PROFIBUS网络上,如图“9-5所示”。添加是通过拖拽完成的,如果位置有效,则会在鼠标的箭头上出现“+”标记,此时释放“IM 153-1”。在释放鼠标的同时,会弹出图9-6所示对话框,进行IM153的PROFIBUS网络参数配置。图9-5 加载IM 153-1至PROFIBUS(1)网络过程示意,定义ET200M接口模块IMl53-2的PROFIBUS站地址,组态的站地址必须与I
8、Ml53-2上拨码开关设定的站地址相同,本例中站地址为4。然后组态ET200M上IO模块,设定I/O点的地址,ET200M的IO地址区与中央扩展的IO地址区一致,不能冲突,本例中ET200M上组态了16点输入和16点输出,开始地址为1,访问这些点时用I区和Q区,例如输入点为I1.0,第一个输出点为Q1.0,实际使用时ET200M所带的I/O模块就好象是集成在CPU 315-2DP上的一样,编程非常简单。硬件组态结果见图9-7。图9-5 加载IM 153-1至PROFIBUS(1)网络过程示意图9-6 IM153的PROFIBUS网络参数配置图9-7 315-2DP、ET200M的I/O模块配置
9、下面将建立一个以315-2DP为主站、313C-2DP为智能从站的通信系统,全面介绍智能从站的组态和使用方法。通过CPU集成DP口连接智能从站1、硬件连接图9-8 PROFIBUS连接智能从站硬件ProfiBus总线连接带CP5611卡PG313C-2DP315-2DP电源ProfiBus总线连接输入输出模块模块/输出输入电源自带注:把CPU315-2DP集成的DP口和S7 CPU313C-2DP的DP口按图9-8连接,然后分别组态主站和从站,原则上先组态从站。2、资源需求带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。从站为带I/O模块的ET200M。MPI网卡CP5611。Pro
10、fiBus总线连接器以及电缆。STEP7 V5.2系统设计软件1)、组态“从站”硬件在STEP7中新建一个“主站与智能从站的通信”的项目。先插入一个S7-300站,然后双击“Hardware”选项,进人“Hw config”窗口。点击“Catalog”图标打开硬件目录,按硬件安装次序和订货号依次插人机架、电源、CPU等进行硬件组态。插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面,如图9-9所示。点击“New”按钮新建PROFIBUS(1),组态PROFIBUS站地址,本例中为4。点击“Properties”按钮组态网络属性,选择“Network Settings”进行网络参数设置,在本例中设置
11、PROFIBUS的传输速率为“15Mbits”,行规为“DP”。如图9-10所示。3、网络组态以及参数设置图9-9 313C-2DP的PROFIBUS网络参数配置图9-10 PROFIBUS-DP的“Network Setting”参数设置设置双击CPU 313C-2DP项下的“DP”项,会弹出PROFIBUS-DP的属性菜单,如图9-11所示。图9-11 配置313C-2DP为智能从站在网络属性窗口选择顶部菜单“Operating Mode”,选择“DP slave”操作模式,如果其下的选择框“”被激活,则编程器可以对从站编程,换句话说,这个接口既可以作为DP从站,同时还可以通过这个接口监控
12、程序。诊断地址为1022,选择默认值。选择标签“Configuration”,点击“New”按钮新建一行通信的接口区,如图9-12所示。在图9-12中定义S7-300从站的通信接口区。表9-1Address type选择为“Input”对应I区,“Output”对应Q区Length设置通信区域的大小,最多32字节Unit选择是按字节还是按字来通信Consistency选择“Unit”是按在“Unit”中定义的数据格式发送,即按字节或字发送;若选择“All”表示是打包发送,每包最多32字节设置完成后点击“Apply”按钮确认,可再加人若干行通信数据,通信区的大小与CPU型号有关,最大为244字节
13、。图9-12中主站的接口区是虚的,不能操作,等到组态主站时,虚的选项框将被激活,可以对主站通信参数进行设置。在本例中分别设置一个Input区和一个Output区,其长度均设置为2字节。设置完成后在“Configuration”标签页图9-13中会看到这两个通信接口区。 组态完从站后,以同样的方式建立S7-300主站并组态,本例中设置站地址为2,并选择与从站相同的PRFIBUS网络,如图9-14所示。打开硬件目录,选择“PROFIBUS DPConfiguration Station”文件夹,选择CPU31x,将其拖拽到DP主站系统的PROFIBUS总线上,从而将其连接到DP网络上,如图9-15
14、所示。此时自动弹出“DPslave Properties”,在其中的“Connection”标签中选择已经组态过的从站,如果有多个从站时,要一个一个连接,上面已经组态完的S7 313C-2DP从站可在列表中看到,点击“Connect”按钮将其连接至网络,如图9-16所示。 然后点击:“Configuration”标签,设置主站的通信接口区。从站的输出区与主站的输入区相对应,从站的输入区同主站的输出区相对应,如图9-17所示,结果见图9-18。 配置完以后,用MPI接口分别下载到各自的CPU中初始化接口数据。在本例中,主站的QB50、QB51的数据将自动对应从站的数据区IB5O、IB51,从站的
15、QB5O、QB51对应主站的IB50、IB51。在多从站系统中,为了防止某一点掉电而影响其它CPU的运行,可以分别调用调用OB82、OB86、OB122(S7-300)和OB82、OB85、OB86、OB122(S7-400)进行处理。2)、组态“主站”硬件图9-12 313C-2DP的PROFIBUS网络参数配置ROW行编号;MODE通信模式,可选“MS”(主从)和“DX”(直接数字交换)两种模式;Partner DP AddrDP通信伙伴的DP地址; Partner AddrDP通信伙伴的输入输出地址;Local Addr本站的输入输出的地址;Length连续的输人输出地址区的长度;Con
16、sistency数据的连续性。 图9-12的Configuration选项中参数意义说明如下:图9-13 313C-2DP智能从站通信接口区参数配置结果图9-14 315-2DP主站组态图9-15 将313C-2DP从站连接到315-2DP主站图9-16 313C-2DP从站连接到315-2DP主站的过程图9-17 主、从站之间的输入/输出接口区设置图9-18 主、从站之间的输入/输出接口区配置结果系统功能SFC14、SFC15的ProfiBus通信应用 在组态PROFIBUS-DP通信时常常会见到参数“Consistency”(数据的一致性),如图9-17所示,如果选“Unit”,数据的通信
17、将以在参数“Unit”中定义的格式字或字节来发送和接收,比如,主站以字节格式发送20字节,从站将一字节一字节地接收和处理这20字节。若数据到达从站接收区不在同一时刻,从站可能不在一个循环周期处理接收区的数据,如果想要保持数据的一致性,在一个周期处理这些数据就要选择参数“All”,有的版本是参数“Total length”,当通信数据大于4字节时,要调用SFCl5给数据打包,调用SFCl4给数据解包,这样数据以数据包的形式一次性完成发送、接收,保证了数据一致性。下面将以例子形式介绍SFCl4、SFCl5的应用,例子中以S7-300的315-2DP作为主站,313C-2DP作为从站。 1、硬件连接
18、图9-19 PROFIBUS连接智能从站硬件ProfiBus总线连接带CP5611卡PG313C-2DP315-2DP电源ProfiBus总线连接输入输出模块模块/输出输入电源自带注:把CPU315-2DP集成的DP口和S7 CPU313C-2DP的DP口按图9-19连接,然后分别组态主站和从站,原则上先组态从站。2、资源需求带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。从站为带I/O模块的ET200M。MPI网卡CP5611。ProfiBus总线连接器以及电缆。STEP7 V5.2系统设计软件3、网络组态以及参数设置在STEP7中新建一个“系统功能SFC14、SFC15应用”的项
19、目。先插入一个S7-300站,然后双击“Hardware”选项,进人“Hw config”窗口。点击“Catalog”图标打开硬件目录,按硬件安装次序和订货号依次插人机架、电源、CPU等进行硬件组态,不再多说。插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面,如图9-20所示。点击“New”按钮新建PROFIBUS(1),组态PROFIBUS站地址,本例中为4。点击“Properties”按钮组态网络属性,选择“Network Settings”进行网络参数设置,在本例中设置PROFIBUS的传输速率为“15Mbits”,行规为“DP”。如图9-21所示。1)、组态“从站”硬件图9-20 PRO
20、FIBUS组态界面图9-21 配置313C-2DP智能从站网络参数双击CPU 313C-2DP项下的“DP”项,会弹出PROFIBUS-DP的属性菜单,如图9-22所示。在网络属性窗口选择“Operating Mode”菜单,激活“DP slave”操作模式,如果其下的选择框“”被激活。则编程器可以对从站编程,即这个接口既可以作为DP从站,同时还可以通过这个接口监控程序。诊断地址为1022,为PR()FIBuS诊断时,选择默认值即可。选择“Configuration”标签,点击“New”按钮组态通信的接口区,例如输入区IB50IB69共20字节,“Consistency”属性选择“All”,如
21、图9-23所示。在本例中组态从站通信接口区为输入IB50IB69,输出QB5OQB69。点击“Apply”按钮确认后,可再加入若干行通信数据。全部通信区的大小与CPU型号有关。组态完成后下载到CPU中。 图9-22 配置313C-2DP为智能从站图9-23 配置313C-2DP为智能从站以同样的方式组态S7-300主站,配置PROFIBUS-DP的站地址为2,与从站选择同一条PROFIBUS网络,见图9-24。然后打开硬件目录,选择“PROFIBUSDP”“Configuration Station”文件夹,选择CPU31X,将其连接到DP主站系统的PROFIBUS总线上。此时会自动弹出“DP
22、-slave Properties”,在其中的“Connection”标签中选择已经组态过的从站,见图9-25。 然后点击“Configuration”标签,出现图9-26,点击“Edit”,设置主站的通信接口区,如图9-27所示。从站的输出区与主站的输入区相对应,从站的输入区同主站的输出区相对应,本例中主站QB50QB69对应从站IB50。IB69,从站IB5OIB69对应主站QB5OQB69,如图9-27所示。 组态通信接口区后,下载到CPU315-2DP中,为避免网络上因某个站点掉电使整个网络不能正常工作的故障,要在S7-300中编写OB82、OB86、OBl22组织块。 2)、组态“主
23、站”硬件9-24 组态315C-2DP主站图9-25 连接313C-2DP智能从站图9-26 设置主站通讯接口图9-27 配置输入/输出接口区图9-28 调用系统功能块4、通信编程 在系统块中找到SFCl4、SFCl5如图9-28所示,并在OBl中调用。 CALL“DPRD_DAT” SFCl4 LADDR :=W#16#32 RECORD :=P#DBlDBX00 BYTE 20 RET_VAL :=MW2 SFCl4解开主站存放在IB50IB69的数据包并放在DBlDBBODBlDBB19中。 CALL“DPWR_DAT” SFCl5 LADDR :=W#16#32 RECORD :=P#
24、DB2DBX00 BYTE 20 RET_VAL :=MW4SFCl5给存放在DB2DBBODBlDBB19中的数据打包,通过QB50QB69发送出去。1)、编写主站程序说明:LADDR的值是W#16#32,表示十进制“50”,和硬件组态虚拟地址一致。在从站的OBl中调用系统功能SCF14、SCF15。 CALL“DPRD_DAT” SFCl4 LADDR :=W#16#32 RECORD :=P#DBlDBX00 BYTE 20 RET_VAL :=MW2 SFCl4解开主站存放在IB50IB69的数据包并放在DBlDBBODBlDBB19中。 CALL“DPWR_DAT” SFCl5 LA
25、DDR :=W#16#32 RECORD :=P#DB2DBX00 BYTE 20 RET_VAL :=MW4SFCl5给存放在DB2DBBODBlDBB19中的数据打包,通过QB50QB69发送出去。2)、编写从站程序 程序“参数”说明以及主从站的数据区对应关系见表9-2、表9-3。表9-2参数说明LADDR接口区起始地址RET_VAL状态字RECORD通信数据区,一般为ANY指针格式表9-3数据对应主站数据传输方向从站数据输入:DB1.DB0DB1.DB19输出:DB2.DB0DB2.DB19 输出:DB2.DB0DB2.DB19输入:DB1.DB0DB1.DB19 通过CP342-5实现
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