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现场总线与工业以太网


第3章

ProfiBus通讯技术

3.1 ProfiBus通讯简介 3.2 掌握S7-300PLC的ProfiBus通讯方法 3.3 多个S7-300之间的ProfiBUS通信实现

第3章
3.1

ProfiBus通讯技术

ProfiBus通讯简介

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.由现场总线报文——ProfiBus-FMS 2.分布式外围设备——ProfiBus-DP 3.和过程控制自动化——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9.6kB/S~12MB/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)。

3.2

掌握S7-300PLC的ProfiBus通讯方法 本节主要通过两个实例,简要、直观的介绍S7-300PLC的 ProfiBus通讯,使读者可以快速、准确的掌握ProfiBus的使 用方法。

3.2.1 直接利用I/O口实现小于4个字节直接ProfiBus通信 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:⑴、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;⑵、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。 3.2.1.1 CPU集成DP口与ET200M之间远程的通信 ET200系列是远程I/0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I/0站,如ET200M、 ET200B、ET200X、ET200S等,ET200M适合在远程站点I/0点数 量较多的情况下使用,我们将以ET200M为例介绍远程I/O的配 置。主站为集成DP接口的CPU,下面进行详细介绍。

1、硬件连接

PG 带CP5611卡

输入 电源 315-2DP / 输出 模块

输入 ET200M 或 输出 模块

输入 或 输出 模块

ProfiBus总线连接

ProfiBus总线连接

图3-1 集成DP口CPU与ET200M 硬件连接

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,按硬件安装次序和订货号依次插人机架、电源、CPU等进 行硬件组态,如图3-3所示。
SF BF

ON

BUS ADDRESS ON

64 32 16 8 4 2 1

向右拨

向右拨

DC24V 电源 输入

图3-2

ET200M的外形图

3-3 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“3-4”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 3-4 PROFIBUS-DP的“Network Settings”的参数设置。
4)、在PROFIBUS-DP选项中,通过左边的“PROFIBUSDP”→“ET200M”→“IM153-1”路径,选择接口模块IM153-1, 添加到PROFIBUS网络上,如图“3-5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3-6所示对话框,进行IM153的PROFIBUS网络参数 配置。

图3-4

PROFIBUS-DP的“Network Settings”的参数设置

图3-5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IMl53-2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I/O模块,设定I/O点的地址, ET200M的I/O地址区与中央扩展的I/O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3-7。

图 3-5 加载 IM 153-1 至 PROFIBUS (1)网络过程示意

硬件组态完成后就可下载到CPU中。如用CP5611通信卡对 整个PROFIBUS网络进行编程和诊断,要先在“Set PG/PC Interface”中将CP5611的MPI改为PROFIBUS接口,并设置 CP5611的传输速率与已组态的PROFIBUS网络的传输速率相一 致,这样就可以连接CP5611到PROFIBUS网络上,并用软件对 整个PROFIBUS网络进行编程和诊断,PC-Adapter没有这样的 功能。 若有更多的从站,可以在PROFIBUS网络上继续添加,所 能带从站个数与CPU类型有关。S7-300、S7-400 CPU集成的DP 接口最多可带125个从站。如果某一个从站掉电或损坏,将产 生不同的中断,需要调用不同组织块(OB),如果在程序中没 有建立这些组织块,出于对设备和人身安全的保护,CPU会停 止运行。

图3-6 IM153的PROFIBUS网 络参数配置

图3-7

315-2DP、ET200M的I/O模

若要忽略这些故障让CPU继续运行,可以在S7-300的CPU 程序中调用OB82、OB86和OBl22,在S7-400 CPU程序中调用 OB82、OB85、OB86和08122,并进行编程,从中可读出故障从 站地址,并进一步分析错误原因。 如不需要读出从站错误原因信息,可以直接下载空的OB 到CPU。 例子程序参见光盘,项目名为“ET200M作为从站的DP通 信”。 PROFIBUS-DP从站不仅可以是ET200系列的远程I/O站, 还可以是一些智能从站,例如:带有CPU接口的ET200S、带集 成 DP 接 口 和 PROFIBUS CP 模 块 的 S7-300 站 、 S7-400 站 (CPU V3.0以上)都可以作为DP的从站,下面将举例介绍连接智能从 站的应用。

3.2.1.2 通过CPU集成DP口连接智能从站 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。 1、硬件连接

PG 带CP5611卡

输入 / 电源 315-2DP 输出 模块

自带 输入 电源 313C-2DP 输出 模块

ProfiBus总线连接
图3-8

ProfiBus总线连接

PROFIBUS连接智能从站 硬件

2、把CPU315-2DP集成的DP口和S7 CPU313C-2DP的DP口按图 3-8连接,然后分别组态主站和从站,原则上先组态从站。

资源需求: ⑴、带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。 ⑵、带集成DP口的S7-300的CPU313C-2DP作为从站。 ⑶、MPI网卡CP5611。 ⑷、ProfiBus总线连接器以及电缆。 ⑸、STEP7 V5.2系统设计软件 3、网络组态以及参数设置 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。

图3-9

313C-2DP的PROFIBUS网络参数配置

图3-10

PROFIBUS-DP的“Network Setting” 参数设置设置

插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面,如图3-9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“Ne twork Settings”进行网络参数设置,在本例中设置PROFIBUS 的传输速率为“1.5Mbit/s”,行规为“DP”。如图3-10所示。 双击CPU 313C-2DP项下的“DP”项,会弹出PROFIBUS-DP的属性 菜单,如图3-11所示。
①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程序。诊断地址为1022,选择默认 值。 ②选择标签“Configuration”,点击“New”按钮新建一行通信的 接口区,如图3-12所示。 ③在图3-12中定义S7-300从站的通信接口区。

表3-1 Address type Length Unit
选择为“Input”对应I区,“Output”对 应Q区 设置通信区域的大小,最多32字节 选择是按字节还是按字来通信 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

Consistency

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。图3-12中主站的接 口区是虚的,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3-13中会看到这两个通信接口区。

图3-11

配置313C-2DP为智能从站

2)、组态“主站”硬件 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3-14所示。 打开硬件目录,选择“PROFIBUS DP→Configuration 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3-15所示。 此时自动弹出“DP—slave 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3-16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3-17所示,结果见图3-18。 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QB5O、QB51对应主站的 IB50、IB51。

图3-12

313C-2DP的PROFIBUS网络参数 配置

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(S7300)和OB82、OB85、OB86、OB122(S7-400)进行处理。 图3-12 313C-2DP的PROFIBUS网络参数配置。 本例参见光盘PROFIBUS文件夹,项目名:主站与智能 从站的通信。 图3-12的Configuration选项中参数意义说明如下: 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 Addr DP通信伙伴的DP地址; Partner Addr DP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; Consistency 数据的连续性。

图3-13

313C-2DP智能从站通信接口 区参数配置结果

图3-14

315-2DP主站组态

图3-14

315-2DP主站组态

图3-14

315-2DP主站组态

图3-17主、从站之间的输入/输出接口区设置

图3-18

主、从站之间的输入/输出接口区配置结果

3.2.2

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3-17所示,如果选 “Unit”,数据的通信将以在参数“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

PG 带CP5611卡

输入 电源 315-2DP / 输出 模块

自带 输入 电源 313C-2DP 输出 模块

ProfiBus总线连接

ProfiBus总线连接

图3-19

PROFIBUS连接智能 从站硬件

把CPU315-2DP集成的DP口和S7 CPU313C-2DP的DP口按图319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 ⑴、带集成DP口的S7-300的CPU315-2DP作为主站。 ⑵、带集成DP口的S7-300的CPU313C-2DP作为从站。 ⑶、MPI网卡CP5611。 ⑷、ProfiBus总线连接器以及电缆。 ⑸、STEP7 V5.2系统设计软件 3、网络组态以及参数设置 1)、组态“从站”硬件 在STEP7中新建一个“系统功能SFC14、SFC15应用”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,不再多说。 插入CPU时会同时弹出PROFIBUS组态界面,如图3-20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“1.5Mbit/s”,行规为“DP”。如图 3-21所示。

双击CPU 313C-2DP项下的“DP”项,会弹出PROFIBUS-DP的属 性菜单,如图3-22所示。在网络属性窗口选择“Operating Mode”菜单,激活“DP slave”操作模式,

图3-20

PROFIBUS组态界面

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。

图3-21

配置313C-2DP智能从站网络参数

选择“Configuration”标签,点击“New”按钮组态通信接 口区,例如输入区IB50~IB69共20字节,“Consistency” 属性选择“All”,如图3-23所示。 在本例中组态从站通信接口区为输入IB50~IB69,输出 QB5O~QB69。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3-22

配置313C-2DP为智能从站

图3-23

配置313C-2DP为智能从站

2)、组态“主站”硬件
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3-24。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-slave Properties”,在其中的 “Connection”标签中选择已经组态过的从站,见图3-25。 然 后 点 击 “ Configuration” 标 签 , 出 现 图 3-26 , 点 击 “Edit”,设置主站的通信接口区,如图3-27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QB50~QB69对应从站IB50。IB69,从站 IB5O—IB69对应主站QB5O~QB69,如图3-27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S7300中编写OB82、OB86、OBl22组织块。

3-24 组态315C-2DP主站

图3-25

连接313C-2DP智能从站

图3-26

设置主站通讯接口

图3-27

配置输入/输出接口区

4、通信编程

图3-28

调用系统功能块

1)、编写主站程序
在系统块中找到SFCl4、SFCl5如图3-28所示,并在OBl中调用。 CALL“DPRD_DAT” SFCl4 LADDR := W#16#32 RECORD := P#DBl.DBX0.0 BYTE 20 RET_VAL:= MW2 SFCl4解开主站存放在IB50~IB69的数据包并放在DBl.DBBO~ DBl.DBB19中。 CALL“DPWR_DAT” SFCl5 LADDR := W#16#32 RECORD := P#DB2.DBX0.0 BYTE 20 RET_VAL:= MW4 SFCl5给存放在DB2.DBBO~DBl.DBB19中的数据打包,通过QB50~ QB69发送出去。

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。

2)、编写从站程序
在从站的OBl中调用系统功能SCF14、SCF15。 CALL“DPRD_DAT” SFCl4 LADDR := W#16#32 RECORD := P#DBl.DBX0.0 BYTE 20 RET_VAL:= MW2 SFCl4解开主站存放在IB50~IB69的数据包并放在DBl.DBBO~ DBl.DBB19中。 CALL“DPWR_DAT” SFCl5 LADDR := W#16#32 RECORD := P#DB2.DBX0.0 BYTE 20 RET_VAL:= MW4 SFCl5给存放在DB2.DBBO~DBl.DBB19中的数据打包,通过QB50~ QB69发送出去。 程序“参数”说明以及主从站的数据区对应关系见表3-2、表33。

表3-2
参 数 说 明 LADDR RET_VAL RECORD 接口区起始地址 状态字 通信数据区,一般为ANY指针格式

表3-3
主站数据 数 据 对 应 传输方 向 从站数据

输入:DB1.DB0~ DB1.DB19
输出:DB2.DB0~ DB2.DB19



输出:DB2.DB0~DB2.DB19



输入:DB1.DB0~DB1.DB19

?
? ? ?

? ? ? ? ? ? 调用SFC15,进行数据打包发送 ? CALL“DPWR_DAT” SFCl5 ? LADDR := W#16#32 ? RECORD := P#DB2.DBX0.0 BYTE 20 ? RET_VAL := MW4 ? SFCl5给存放在DB2.DBBO~DBl.DBB19中的数据打包,通过QB50~QB69发送出去。 ?

例子程序参见光盘PROFIBUS目录,项目名称为:“系统功能SFC14、SFC15应 用”。 应用举例:试用SFC14、SFC15,将主站输入IB0一个字节数据发送到智能从站的 QB0输出,试编程实现。 预备工作: 在主站的Blocks中建立一个数据块DB2,从站的Blocks中建立一个数据块DB1,分 别在其中建立20个字节的变量,并初始化为“B#16#0”。 主站程序: 将主站IB0的数据送数据块DB1 L IB 0 T DB2.DBB 0

从站程序:
? 调用SFC14,进行数据包接收并解包

?

CALL“DPRD_DAT”

SFCl4

? LADDR := W#16#32 ? RECORD := P#DB1.DBX0.0 BYTE 20 ? RET_VAL:= MW4 ? SFCl4从IB50~IB69中读取数据,解包并保存到数据块的DB1.DBBO~ DBl.DBB19中。 ? ? 将主站DB1.DBB0的数据送QB0 ? L DB1.DBB 0 ? T QB 0 ? ?

注:功能中的LADDR置十六进制数W#16#32,与硬件配置 的的虚拟地址(十进制)“50”一致。

3.2.3

通过CP342-5实现ProfiBus通讯

CP342-5是S7-300系列ProfiBus通讯模块,对于没有集 成 ProfiBus 通 讯 端 口 的 CPU ( 比 如 313C 等 ) , 可 以 通 过 CP342-5的过渡实现ProfiBus通讯。 CP342-5可以作为主站或从站,但不能“同时”作为主 站和从站,而且只能在S7-300的中央机架上使用。 由于S7-300系统的I区和Q区有限,通讯时会有所限制。 CP342-5与CPU上集成的DP接口不一样,它对应得通信接口 区不是I区和Q区,而是虚拟的通讯区,需要调用CP通信功能 FC1、FC2。

3.2.3.1 CP342-5作为主站,通过FC1、FC2实现ProfiBus通讯

1、资源需求 ⑴ 带CP342-5的S7-300的CPU313C作为主站。 ⑵ 从站为带I/O模块的ET200M。 ⑶ MPI网卡CP5611。 ⑷ ProfiBus总线连接器以及电缆。 ⑸ STEP7 V5.2系统设计软件

2、硬件连接

PG 带CP5611卡 MPI总线连接

313C 电源 CP342-5 自带I/O

输入 输入 ET200M 或 或 输出 输出

ProfiBUS总线连接

图3-29

CP342-5作为主站的硬件连接

3、网络组态以及参数设置 1)、组态主站 ⑴、新建项目
在STEP7中新建一个项目,项目名:CP342-5作为主站, 点击右键,在弹出菜单中选择“Insert New Object”→“S IMATIC 300 Station”,插入S7-300站——本项目中采用313 C,如图3-30所示。

图3-30

CP342-5作为主站的硬件组态配置

⑵、组态硬件
双击“Hardware”选项,进入“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 次插入机架、电源、CPU及CP342-5等进行硬件组态,见图331。

图3-31

将CP342-5添加到主站CPU中

在插入CP342-5同时,弹出下面的对话框,进行基于CP 342-5的PROFIBUS硬件组态,如图3-32所示。点击“New”, 创建一个新的PROFIBUS网络,并设定PROFIBUS地址为“8”, 结果见图3-33。 双击CP342-5图标,出现图3-34。点击“Properties” 按钮,进行CP 342-5的PROFIBUS属性配置。本例中选择 “1.5Mbit/s”的传输速率和“DP”行规,这一点与带集成DP 口CPU组建PROFIBUS网络是一致的,如图3-35所示。再选择 “Opreating Mode”标签,选择“DP master”模式,如图 3-36所示。点击“OK”按钮确认,主站组态完成,见图3-37。

图3-32

创建CP342-5的PROFIBUS网络

图3-33

进行CP342-5的PROFIBUS网络设定

图3-34

CP342-5的PROFIBUS网络属性Properties设置

图3-35

设置网络配置参数

图3-36

设定CP342-5为PROFIBUS主站



3-37

CP342-5的PROFIBUS网络组态结果

2)、组态从站
在“Hw Config”窗口中点击“Caltalog”图标打开硬件目录,依次选 择“PROFIBUS DP”→“DP V0 Slaves” →“ET200M”如图3-38所示,将其添 加到PROFIBUS网络上,同时出现图3-39,将PROFIBUS地址设定为“10”, 并进行网络属性“Priperties”设定。点击ET200M图标,并为其配置2字 节 输 入 和 2 字 节 输 出 , 路 径 为 PROFIBUS-DP→DP V0 slaves→ET200M→ET200M(IM153-1)。型号规格由实验条件决定,本项 目中采用6ES7 321-7BH00-0AB0模块作为输入,6ES7 322-1HH00-0AB0模 块作为输出。 如图3-40所示,输入/输出的地址均从0开始,组态完成后,编译存盘 下载到CPU中。 ET200M只是S7-300虚拟地址映射区,而不占用S7-300实际I/Q区。 虚拟地址的输入区、输出区在主站上要分别调用FCl(DP SEND)、FC2(DP RECV)进行访问。如果修改CP342-5的从站开始地址,如输人输出地址从2 开始,相应的FCl和FC2对应的地址区也要相应偏移2字节。如果没有调用 FCl和FC2,CP342-5的状态灯“BUSF”将闪烁,在0Bl中调用FCl和FC2后通 信将建立。配置多个从站虚拟地址区将顺延。

图3-38

将ET200M添加到CP342-5主站系统中

图3-39

进行ET200M参数设置

图3-40

为ET200M配置输入/输出模块

3)、编程
在CPU 313C的OBI中调用FCl和FC2,如图3-41所示。具体程序如下:

图3-41 调用系统程序块FC1、FC2

? CALL "DP_SEND" FC1 ? CPLADDR:=W#16#100 ? SEND :=P#M 20.0 BYTE 2 ? DONE :=M1.1 ? ERROR :=M1.2 ? STATUS :=MW2 ? ? CALL "DP_RECV" FC2 ? CPLADDR:=W#16#100 ? RECV :=P#M 22.0 BYTE 2 ? NDR :=M1.3 ? ERROR :=M1.4 ? STATUS :=MW4 ? DPSTATUS:=MB6 ? 程序中参数说明见表3-4。

表 3-4
参数名
CPLADD ER SEND

参数说明
CP342-5的地址

参数名
NDR

参数说明
接收完成一次产生 一个脉冲 错误位

发送区,对应从站 的输出区

ERROR

RECV
DONE

接收区,对应从站 的输入区
发送完成一次产生 一个脉冲

STATUS
DPSTATU S

调用FC1、FC2时产 生的状态字
PROFIBUS-DP的状态 字

MB22、MB23对应“从站”输入的第一个字节和第二个 字节,即MB22对应IB0,MB23对应IB1。MB20、MB21对应 “从站”输出的第一个字节和第二个字节,即MB20对应 QB0,MB21对应QB1。 在本项目中,ET200M连接了两个模块:输入模块6ES7 321-7BH00-0AB0,输出模块6ES7 322-1HH00-0AB0 ,实际 硬件地址配置见图3-40。 如果要实现“从站”I0.0对Q0.0的控制,可编写下面 的程序:

其 中 , M22.0 对 应 I0.0 , M20.0 对 应 Q0.0 , 而 I0.0 、 Q0.0并未出现在程序中,这就是虚拟地址的含义,实际使 用时要用心体会。 连接多个从站时,虚拟地址将向后延续和扩大。调用 FCl、FC2只考虑拟地址的长度,而不会考虑各个从站的站 地址。 如果虚拟地址的起始地址不为0,那么调用FC的长度也 将会增加,假设虚拟地址的输入区开始为4,长度为10字节 ,那么对应的接收区偏移4字节相应长度为14字节,接收区 的第5字节对应从站输人的第一个字节,如接收区为P#M0 0 BYTE 14,即MBO~MBl3为接收区,偏移4字节后,MB4~ MBl3与从站虚拟输人区一一对应。编完程序下载到CPU中, 通信区PROFIBUS的状态灯将不会闪烁。 例 子 程 序 参 见 光 盘 “ PROFIBUS” 目 录 下 的 项 目 名 “CP342_5作为主站与FC1_FC2 ”。

注意事项: 1、在程序下载过程时,最好在Blocks中将所有的块一起选 中,然后通过DownLoad进行下载,如下图,否则可能会出 现意想不到的错误。 2、由于CP342-5是通过FC1、FC2访问从站地址,而不是直 接 访 问 I/O 区 , 所 以 在 ET200M 上 不 能 插 入 智 能 模 块 , 如 FM350-1\FM352等。

3.2.3.2

CP342-5作为从站,通过FC1、FC2实现 ProfiBus通讯

CP342-5作为主站需要调用FCl、FC2建立通信接口区,作 为从站同样需要调用FC1、FC2建立通信接口区。下面将以S7300 CPU315-2DP 作 为 主 站 、 CP42-5 作 为 从 站 , 举 例 说 明 CP342—5作为从站的应用。主站发送2字节给从站,同样从站 发送2字节给主站。 1、资源需求 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ 带集成DP接口的S7-300 CPU315-2DP作为主站。 从站为CPU313C、CP342-5、I/O模块构成的组合。 MPI网卡CP5611。 ProfiBus总线连接器以及电缆。 STEP7 V5.2系统设计软件

2、硬件连接

ProfiBUS总线连接 输入 电源 315-2DP / 输出 模块 MPI总线连接 自带 313C 输入 输出 模块 自带 输入 输入 输入 CP342-5 或 或 输出 输出 输出 模块 模块 模块

PG 带CP5611卡

MPI总线连接

图3-42

CP342-5作为从站的硬件连接

3、网络组态以及参数设置 1)、组态从站 ⑴、新建项目: 在STEP7中新建一个项目,项目名:CP342-5作为从站, 点击右键,在弹出菜单中选择“Insert New Object”→“S IMATIC 300 Station”,插入S7-300站——本项目中采用313 C,如图3-43所示。

图3-43

插入S7-300从站

2)、组态硬件 双击“Hardware”选项,进入“HW Config”窗口。点击 “Catalog”图标打开硬件目录,接硬件安装次序和订货号依 次插入机架、电源、CPU及CP342-5等进行硬件组态。 插入CP342-5同时,弹出如图3-44所示的对话框,设置 PROFIBUS 网 络 地 址 为 “ 6” , 然 后 点 击 “ NEW” 按 钮 , 生 成 PROFIBUS(1)网络,出现图3-45。 点击“NetWork Settings”,出现图3-46,进行基于CP 342-5 的 PROFIBUS 硬 件 组 态 的 属 性 设 置 。 本 例 中 选 择 “1.5Mbit/s”的传输速率和“DP”行规,这一点与带集成DP 口CPU组建PROFIBUS网络是一致的,单击“OK”按钮确认。

图3-44

插入CP342-5同时生成PROFIBUS网络

图3-45

准备进行PROFIBUS网络参数设置

图3-46

设置PROFIBUS网络参数

图3-47

CP342-5从站配置结果

为了方便实验,完成CP342-5的插入后,在CP342-5后面 的第5、6两槽依次插入两个I/O模块,结果见图3-47,具体 型号规格由实验条件决定。 双击图3-47中的CP342-5单元,在弹出的对话框中,选择 “Opreating Mode”标签,选择“DP slave”模式,如图348所示,同时了解一下CP342-5的通信地址,为以后编程做 准备,见图3-49。点击“OK”按钮确认,从站组态完成。

图3-48

设置CP342-5为DP从站

图3-49

CP342-5为DP通信地址

2)、组态主站 在图3-50所示窗口中选择“CP342-5作为从站”图标, 点击右键,在弹出菜单中依次选择“Insert New Object” →“SIMATIC 300 Station”,插入S7-300站,本项目中选 用S7-300的315-2DP作为主站,见图3-51所示。 双击“Hardware”图标,进入“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。插人CPU 时要同时组态PROFIBUS,选择与从站同一条的PROFlBUS网 络,并选择主站PROFIBUS地址为“2”,见图3-52。CPU组 态后会出现一条PROFIBUS网络,在硬件中选样“Configur ed Stations”,从“S7—300 CP342-5”中选择与订货号、 版本号相同的CP342-5,如图3-53所示。

图3-50

准备组态CP342-5实验主站315-2DP

图3-51

插入主站315-2DP

图3-52

设置主站PROFIBUS参数

图3-53

插入主站315-2DP

图3-54

插入主站315-2DP

将CP342-5拖拽至PROFIBUS释放同时,出现图3-54,点击键 “Connect”,连接CP342-5从站到主站的PROFIBUS上,结果见 图3-55所示。

图3-55

CP342-5插入主站PROFIBUS

连接完成后,在S7-300的“HW Config”界面中的硬件 列表中,点击从站CP342-5,组态通信接口区,插人2字节的 输入和2字节的输出,如图3-55所示,双击插入的I/O模块可 进 行 地 址 设 定 , 见 图 3-56 。 如 果 选 择 的 输 入 输 出 类 型 是 “Total Length”,要在主站CPU中调用SFCl4、SFCl5对数 据包进行打包和解包处理,本例中选择的输人输出为“Unit” 类型,见图,即: 2 bytes DI/Consistency 1 byte 2 bytes DO/Consistency 1 byte 两种类型,按字节通信,详细见图3-57所示,在主站中 不需要对通信进行编程。 组态完成后编译存盘下载到CPU中,可以修改CP5611 参数。从图 中可以看到主站的通信区已经建立,主站 发送到从站DE 数据区为QB1、QB2,主站接收从站的数据区 为IB1、IB2。从站需要调用FC1、FC2建立通讯区,具体方法 下面要详细介绍。

图3-56

CP342-5插入主站PROFIBUS

图3-57 CP342-5中插入的I/O模块参数设置

4、资源需求
? 在 从 站 的 OBI 中 调 用 FCl 和 FC2 , 过 程 是 : “ Library”→“SIMATIC_NET_CP” →“CP300”如图3-58所示。具体程序如下: FC1 :=W#16#100 :=P#M 20.0 BYTE 2 图3-58 调用FC1、FC2进行编程 :=M1.1 :=M1.2 :=MW2 FC2 :=W#16#100 :=P#M 22.0 BYTE 2 :=M1.3 :=M1.4 :=MW4 :=MB6

?
? CALL “DP_SEND” ? CPLADDR ? SEND ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DONE ERROR STATUS CALL “DP_RECV” CPLADDR RECV NDR ERROR STATUS DPSTATUS

程序中参数说明见表3-5。

图3-58

调用FC1、FC2进 行编程


参数名 参数说明

3-5
参数名 参数说明

CPLADD ER
SEND RECV

CP342-5的地址
发送区,对应从站 的输出区 接收区,对应从站 的输入区

NDR
ERROR STATUS

接收完成一次产生 一个脉冲
错误位 调用FC1、FC2时产 生的状态字

DONE

发送完成一次产生 一个脉冲

DPSTATU S

PROFIBUS DP的状态 字
-

MB22、MB23对应“主站”输出的第二个字节和第三个字节。 M$L酞尩E$L酞尩吣第二个字节和第三个字节,如表 3-6所示。 表 3-6


站315-2DP IB1

信号传递方向 ←


从站CP342-5 MB20
MB21

IB2 MB22 、 MB23 对 应 “ 主 站 ” 输 出的第二个字节和第 三 个 字 节 。 MB20 、 MB21 对 应 “ 主 站 ” 输 入的第二个字节和第 三个字节,如表3-6所 QB1 示。 QB2

→ →

MB22 MB23

上面的解释比较难理解,下面通过两个简单的实例来阐述 这种通讯的具体使用方法。 例 一 : 编 程 实 现 主 站 ( 315-2DP ) 的 I0.0 控 制 从 站 ( 313C+CP342-5)的Q0.0点。 程序如下:
主站编程 I0.0 Q1.0

Q1.0与M22.0之间形成了一个通信通道 从站编程 M22.0 Q0.0

例二:编程实现从站(313C+CP342-5)的I0.0控制主站 (315-2DP)的Q0.0点。 程序如下:
从站编程 I0.0 M20.5

M20.5与I1.5之间形成了一个通信通道 主站编程 I1.5 Q0.0

读者通过以上两个实例可以较好的理解、掌握这种虚拟地 址的通讯方法。至于主站、从站内部的I/O控制关系与单站的 控制关系一致,比如在本项目的从站体系(313C+CP342-5) 中,各个I/O模块可以互相控制,编程非常简单,读者自己可 以尝试。 例子程序参见光盘“PROFIBUS”目录下的项目名“CP3425作为从站”。
注意事项: 在程序下载过程时,最好在Blocks中将所有的块一起选中, 然后通过Down Load进行下载,如下图,否则可能会出现意想 不到的错误。

3.3

多个S7-300之间的ProfiBUS通信实现

多个S7-300之间的ProfiBus通信方法在实际工业控制非常 普遍,本实训以一个315-2DP为主站,两个313C-2DP为从站, 介绍多个CPU之间的通信方法。 3.3.1 资源需求 ⑴ 带集成DP口的S7-300 CPU315-2DP作为主站。 ⑵ 带集成DP口的S7-300 CPU313C-2DP作为从站。 ⑶ MPI网卡CP5611。 ⑷ ProfiBus总线连接器以及电缆。 ⑸ STEP7 V5.2系统设计软件

3.3.2
PG

硬件连接
主站 输入 电源 315-2DP / 输出 模块 从站1 自带 电源 313C-2DP 输入 输出 模块 从站2 自带 电源 313C-2DP 输入 输出 模块

带CP5611卡

ProfiBUS总线连接

图3-59 硬件连接图 3.3.3 网络组态及参数设置

1)、新建项目: 在STEP7中新建一个项目,项目名:“多个CPU之间ProfiBus通 信”,点击右键,在弹出菜单中选择“Insert New bject”→“SIMATIC 300 Station”,插入S7-300站——

本项目中采用313C-2DP,如图3-60所示。

图3-60 创建多S7-300 CPU通信项目

2)、硬件配置 ⑴、配置1#从站 双击“Hardware”选项,进入“HW Config”窗口。点击 “Catalog”图标打开硬件目录,接硬件安装次序和订货号依次 插入机架、电源、CPU等进行硬件组态。在插入313C-2DP的同时 ,会弹出图3-61、3-62所示对话框,设定ProfiBus地址为4,点 击“New”按钮,新建一条“ProfiBus网络”,并设定基本参数 ,过程不再赘述,点击“OK”,结果见图3-63。

图3-62

1#从站PROFIBUS属性参数设置

图3-63

1#从站添加后的结果

双击图3-63中的“DP”图标,弹出图3-64所示对话框。 选择“Operating Mode”按钮,选择“DP-slave”,如图3-64 所示。然后选择“Configuration”,进行从站接口区的配置, 结果见图3-65。本项目中采用“Unit”、“Byte”通讯数据配 置方法。

图3-64

配置S7-300 CPU313C-2DP为智能从站

图3-65

1#智能从站输入/输出区配置结果

⑵、配置2#从站 2#智能从站的配置过程和1#从站的配置过程基本相同 ,不再赘述。从站接口区的配置结果见图3-66所示。本项 目中设置2#从站的PROFIBUS站地址为6,采用“Unit”、 “Byte”通讯数据配置模式。

图3-66

2#智能从站输入/输出区配置结果

⑶、配置主站


组态完从站后,以同样的方式建立S7 300主站(CPU为 315-2DP)并组态,本例中设主站PROFIBUS站地址为2,并选择 与从站相同的PRFIBUS网络,如图3-67所示。 打开硬件目录,选择“PROFIBUS DP→Configuration 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3-68所示。 此时自动弹出“DP-slave 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S7-300从站可在列 表中看到,点击“Connect”按钮将地址为“4”的从站接至网络 ,然后点击Configuration, 出现图3-70,点击任一行I/O配置,选择“Edit”,进行输 入/输出区域的配置,如图3-71,结果见图3-72。

图3-67

主站PROFIBUS配置

同样方法,把6#站也连接到PROFIBUS DP网络上,结果如图 3-73、3-74所示。 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,主站与1#、2#从站的通讯区域对应关系如 表3-6所示。 为避免网络上某一个站点掉电使整个网络不能工作的故障 ,需要在几个CPU中加入OB82、OB86、OB122等组织块,必要时 还要对其进行编程。

图3-68

向主站PROBUS添加S7-300从站

图3-69

将从站连接到主站

图3-70

1#从站输入/输出区域选择

图3-71

1#从站输入/输出区域配置

图3-72

1#从站输入/输出区域配置结果

图3-73

2#从站输入/输出区域配置结果

图3-74

多CPU通讯配置硬件连接结果

表 3-7 主 站 IB5 0 IB5 1 QB5 0 QB5 1 传输 方向 ← ← → → 1#从 站 QB50 QB51 IB50 IB51 主 站 IB6 0 IB6 1 QB6 0 QB6 1 传输 方向 ← ← → → 2#从 站 QB60 QB61 IB60 IB61

应用举例: 例一:编程实现主站I0.0对1#从站Q0.0的控制
I0.0 Q50.0

Q50.0与I50.0之间形成了一个通信通道 1#从站编程 I50.0 Q0.0

例二:编程实现主站I0.0对2#从站Q0.0的控制。
主站编程 I0.0 Q60.0

Q60.0与I60.0之间形成了一个通信通道 2#从站编程 I60.0 Q0.0

例三:编程实现1#从站I0.0对2#从站Q0.0的控制。
主站编程 I50.0 由主站进行过渡 Q60.0

1#从站编程 I0.0 Q50.0

2#从站编程 I60.0 Q0.0

说明: 1、在主站和从站中都要插入OB82、OB86、OB122组织块,必 要时要进行编程。 2、在进行从站与从站的通信时,要通过主站进行过渡,这 是主从通信的特点。

3、本项目在通信时数据形式采用“Unit”格式,所以一次 传输的数据量不超过4个 字节,在大数据量的信息传输时,适 时性会受到一定影响,此时也可以采用“ALL”格式,但是需要 调用功能SFC14、SFC15完成通讯。


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