通過(guò)PRPFIBUS-DP實(shí)現(xiàn)帶集成DP接口CPU之間的主從通信

一．PROFIBUS 簡(jiǎn)介

1. PROFIBUS 基本性質(zhì)

PROFIBUS規(guī)定了串行現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的技術(shù)和功能特性。通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)，從底層（傳感器、執(zhí)行器級(jí)）到中層（單元級(jí)）的分布式、數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器都可以連網(wǎng)。PROFIBUS區(qū)分為主站和從站。

> 主站 主站掌握總線中數(shù)據(jù)流的控制權(quán)。只要它擁有訪問(wèn)總線權(quán)（令牌），主站就可在沒(méi)有外部請(qǐng)求的情況下發(fā)送信息。在PROFIBUS協(xié)議中，主站也被稱(chēng)作主動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
> 從站 從站是簡(jiǎn)單的輸入、輸出設(shè)備。典型的從站為傳感器，執(zhí)行器以及變頻器。從站也可為智能從站，如S7300／400帶集成口的CPU等。從站不 會(huì)擁有總線訪問(wèn)的授權(quán)。從站只能確認(rèn)收到的信息或者在主站的請(qǐng)求下發(fā)送信息。從站也被稱(chēng)作被動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
> 傳輸方法 符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EIA RS485的閉合電路傳輸，是制造工程、建筑服務(wù)管理 系統(tǒng)和動(dòng)力工程的基本標(biāo)準(zhǔn)。它采用銅導(dǎo)體的雙絞線，也可用光纖。
> 傳輸速度 PROFIBUS總線的傳輸速率從9.6Kbit/s—12Ｍbit/s。

網(wǎng)段總線長(zhǎng)度與傳輸速率的關(guān)系

傳輸速率/(Kbit/s)	9.6—187.5	500	1500	3000--12000
總線長(zhǎng)度/m	1000	400	200	100

> 最大節(jié)點(diǎn)數(shù) 127（地址0－126）

2． ROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用類(lèi)型

PROFIBUS提供了三種通信協(xié)議類(lèi)型：FMS，DP和PA
> PROFIBUS－FMS： 用于現(xiàn)場(chǎng)通用通信任務(wù)的FMS接口（DIN 19245 T.2）
> PROFIBUS－DP： 用于與分布式I/O進(jìn)行高速通訊
> PROFIBUS－PA： 用于執(zhí)行規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特性的PA設(shè)備，它使用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3． 利用PROFIBUS DP進(jìn)行的通信

PROFIBUS－DP是為了實(shí)現(xiàn)在傳感器－執(zhí)行器級(jí)快速數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)的。中央控制裝置（例如可編程控制器）在這里通過(guò)一種快速的串行接口與分布式輸入和輸出設(shè)備通信。與這些裝置的通信一般是循環(huán)發(fā)生的。
中央控制器（主站）從從站讀取輸入信息并將輸出信息寫(xiě)到從站。
單主站或者多主站系統(tǒng)可以由PROFIBUS－DP來(lái)實(shí)現(xiàn)。這使得系統(tǒng)配置異常方便。一條總線最多可以連接126個(gè)設(shè)備（主站或從站）。

> 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置的規(guī)范包含一系列的站點(diǎn)，I/O地址的分配， 輸入輸出數(shù)據(jù)的完整性，診斷信息的格式以及總線參數(shù)。

> 設(shè)備類(lèi)型  

DP1類(lèi)主站            這是原裝西門(mén)子CM1243-5通信模塊用于1200PLC 一種在給定的信息循環(huán)中與分布式站點(diǎn)（DP從站）交換信息                                的中央控制器。

典型的設(shè)備有：   可編程控制器（PLC），微機(jī)數(shù)值控制（CNC）或計(jì)算機(jī)（PC）                                等。

DP2類(lèi)主站           屬于這一類(lèi)的裝置包括編程器，組態(tài)裝置和診斷裝置，例如上位                               機(jī)。這些設(shè)備在DP系統(tǒng)初始化時(shí)用來(lái)生成系統(tǒng)配置。

DP從站                 一臺(tái)DP從站是一種對(duì)過(guò)程讀和寫(xiě)信息的輸入、輸出裝置（傳感器/                               執(zhí)行器），例如分布式I/O,ET200，變頻器等。

 

二．通過(guò)PROFIBUS－DP實(shí)現(xiàn)兩CPU集成DP接口之間的主從通信

PROFIBUS－DP從站不僅僅是ET200系列的遠(yuǎn)程I/O站，當(dāng)然也可以是一些智能從站，如帶集成DP接口和PROFIBUS 通信模塊的S7 300站，S7400站（V3.0以上）都可以作為DP的從站。下面我們將以?xún)蓚�(gè)CPU315-2DP CPU之間主從通信為例介紹連接智能從站的組態(tài)方法。

1． 硬件和軟件需求

硬件：
PROFIBUS-DP主站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)，SM374
PROFIBUS-DP從站 S7－300 CPU315-2DP(6ES7 315-2AG10-0AB0)；SM374
PROFIBUS電纜及接頭
CP5512（PCMCIA卡，用于筆記本電腦）或PC適配器，CP5611（PC機(jī)）

軟件：

STEP7 V5.3 SP2

2． 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

1) 新建項(xiàng)目：
在STEP7中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，然后選擇Insert ® Station ® Simatic 300 station，插入兩個(gè)S7 300站，這里命名為Simatic 300(master)和 Simatic 300(slave)。當(dāng)然也可完成一個(gè)站的配置后，再建另一個(gè)。如圖1。

圖1 在STEP7 硬件組態(tài)中插入兩個(gè)S7 300站

2) 組態(tài)從站：在兩CPU主從通信組態(tài)配置是，原則上要先組態(tài)從站。

> 硬件組態(tài)
雙擊Simatic 300(slave)“Hardware”，進(jìn)入硬件組態(tài)窗口，在功能按鈕欄中點(diǎn)擊“Catalog”圖標(biāo)打開(kāi)硬件目錄，按硬件安裝次序和訂貨號(hào)依次插入機(jī)架、電源、CPU和SM374等進(jìn)行硬件組態(tài)。
插入CPU時(shí)會(huì)同時(shí)彈出PROFIBUS接口組態(tài)窗口。也可以插入CPU后，雙擊DP(X2)插槽，打開(kāi)DP屬性窗口點(diǎn)擊屬性按鈕進(jìn)入PROFIBUS接口組態(tài)窗口。點(diǎn)擊“NEW”按鈕新建PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，分配 PROFIBUS站地址，本例設(shè)為3號(hào)站。點(diǎn)擊“Propertives”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡(luò)屬性，選擇“Network Setting”進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，如波特率、行規(guī)。本例傳輸速率為1.5Mbit/s，行規(guī)為DP。如圖2。

圖2 Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

確認(rèn)上述設(shè)置后，PROFIBUS接口狀態(tài)如圖3。

圖3 Profibus 接口狀態(tài)

> DP 模式選擇

同樣在DP屬性設(shè)置對(duì)話框中，選擇“Operating Mode”標(biāo)簽，激活“DP slave”操作模式。如果“Test,commissioning,routing”選項(xiàng)被激活，則意味著這個(gè)接口既可以作為DP從站，同時(shí)還可以通過(guò)這個(gè)接口監(jiān)控程序。也可以用STEP7 F1幫助功能查看詳細(xì)信息。

圖4 DP 模式選擇

> 定義從站通信接口區(qū)

選擇“Configuration”標(biāo)簽，打開(kāi)I/O通信接口區(qū)屬性設(shè)置窗口，點(diǎn)擊“New”按鈕新建一行通信接口區(qū)，如圖5可以看到當(dāng)前組態(tài)模式為主從（MS，Master-slave configuration）。注意此時(shí)只能對(duì)本地（從站）進(jìn)行通信數(shù)據(jù)區(qū)的配置。

Address type:    選擇原裝西門(mén)子CM1243-5通信模塊用于1200PLC “Input”對(duì)應(yīng)輸入?yún)^(qū)，“Output”對(duì)應(yīng)輸出區(qū)。
Address:           設(shè)置通信數(shù)據(jù)區(qū)的起地址。
Length:             設(shè)置通信區(qū)域的大小，最多32字節(jié)。
Unit:                  選擇是按字節(jié)（byte）還是按字（word）來(lái)通信。
Consistency:    選擇“Unit”是按在“Unit”中定義的數(shù)據(jù)格式發(fā)送，即按字節(jié)或字發(fā)送；                          若選擇“All”表示是打包發(fā)送，每包最多32字節(jié)。此時(shí)通信數(shù)據(jù)大于4個(gè)                          字節(jié)時(shí)，應(yīng)用SFC14，SFC15。

 

設(shè)置完成后點(diǎn)擊“Apply”按鈕確認(rèn)。同樣可根據(jù)實(shí)際通信數(shù)據(jù)建立若干行，但最大不能超過(guò)244字節(jié)。在本例中分別創(chuàng)建一個(gè)輸入?yún)^(qū)和一個(gè)輸出區(qū)，長(zhǎng)度為4字節(jié)，設(shè)置完成后可在“Configuration”窗口中看到這兩個(gè)通信接口區(qū)。如圖6。

圖5 通信接口區(qū)設(shè)置

 

圖6 設(shè)置完成后的從站通信區(qū)

> 設(shè)置通信區(qū)完成后，點(diǎn)擊編譯存盤(pán)按鈕，編譯無(wú)誤后即完成從站的組態(tài)。

圖7 從站的編譯存盤(pán)

3) 組態(tài)主站

> 完成從站組態(tài)后，就可以對(duì)主站進(jìn)行組態(tài)，基本過(guò)程與從站相同。在完成基本 硬件組態(tài)后對(duì)DP接口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如圖8。本例中地址設(shè)為2，并選擇與從站相同的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)（PROFIBUS1）。波特率以及行規(guī)與從站應(yīng)設(shè)置相同。（1.5Mbit/s；DP）。
> 然后在DP屬性設(shè)置對(duì)話框中，選擇“Operating Mode”標(biāo)簽，選擇“DP Master”操作模式。如圖9所示。

圖8 主站DP接口參數(shù)設(shè)置

 

圖9 DP接口為主站

> 連接從站：在硬件組態(tài)（HW Config）窗口中，打開(kāi)硬件目錄，選擇“ PROFIBUS DP ® Configured Stations”文件夾，將CPU31x拖拽到主站系統(tǒng)DP接口的PROFIBUS總線上，這時(shí)會(huì)同時(shí)彈出DP從站連接屬性對(duì)話框，選擇所要連接的從站后，點(diǎn)擊“Connect”按鈕確認(rèn)。如圖10。
注：如果有多個(gè)從站存在時(shí)，要一一連接。

圖10 連接從站

> 通信接口區(qū)：連接完成后，點(diǎn)擊“Configuration”標(biāo)簽，設(shè)置主站的通信接口區(qū)從站的輸出區(qū)與主站的輸入?yún)^(qū)相對(duì)應(yīng)，從站的輸入?yún)^(qū)同主站的輸出區(qū)相對(duì)應(yīng)，如圖11所示。圖12為設(shè)置完成I/O通信區(qū)。

圖11 通信數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)置

 

圖12 通信數(shù)據(jù)區(qū)

確認(rèn)上述設(shè)置后，在硬件組態(tài)（HW Config）中，選擇編譯存盤(pán)按鈕，編譯無(wú)誤后即完成主從通信組態(tài)配置。

圖 13 組態(tài)的編譯存盤(pán)

簡(jiǎn)單編程：在程序調(diào)試階段，建議將OB82，OB86，OB122下載到CPU中，這樣可使在CPU有上述中斷觸發(fā)時(shí)， CPU仍可運(yùn)行。相關(guān)OB的解釋可以參照STEP7幫助。