設(shè)備管理_基于profibus清花工序紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

鄭州輕工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 基于PROFIBUS的清花工序 紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化07-2班 學(xué) 號 院 （系） 電氣信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 完成時間 2011年06月05日 鄭州輕工業(yè)學(xué)院電氣信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目 基于PROFIBUS的清花工序紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 專業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué)號 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：一、主要工作內(nèi)容1. 深入學(xué)習(xí)PLC與總線技術(shù)的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用為完成設(shè)計奠定基礎(chǔ)。2. 了解有關(guān)紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展，完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計。3. 根據(jù)要求，完成系統(tǒng)中相應(yīng)程序的編寫與調(diào)試。4. 進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試并撰寫畢業(yè)論文。二、基本要求1. 翻譯與設(shè)計有關(guān)的英文資料3000字以上。2. 查閱與課題有關(guān)的資料，完成設(shè)計方案，方案應(yīng)具有實用性和經(jīng)濟(jì)性；編寫3000字以上文獻(xiàn)綜述一份；寫出開題報告。3. 進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。4. 在系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上撰寫畢業(yè)論文。三、主要參考資料1王永華,A.Verwer.現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用教程M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006,12.2秦益霖.西門子S7-300 PLC應(yīng)用技術(shù)M.北京:電子工業(yè)出版社,2007.3邊春元,任雙艷,滿永奎等.S7-300/400 PLC使用開發(fā)指南M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.完 成 期 限： 2011.03 2011.06 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 2011 年3月 1日目 錄摘要ABSTRACT1 緒論11.1 課題的研究背景11.1.1 國內(nèi)外紡織廠信息集成技術(shù)的現(xiàn)狀11.1.2 紡織行業(yè)對信息集成技術(shù)的要求11.1.3 總線技術(shù)在紡織信息采集中的應(yīng)用21.2 課題研究的目的和意義31.3 課題研究的主要內(nèi)容32 系統(tǒng)總體方案設(shè)計42.1 清花工序的介紹42.2 鄭州宏業(yè)紡織廠的設(shè)備現(xiàn)狀42.3 基于總線技術(shù)對清花工序中主要設(shè)備參數(shù)的采集42.3.1 清花工序總體技術(shù)方案設(shè)計42.3.2 清花工序網(wǎng)絡(luò)配置的具體方案52.3.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計63 系統(tǒng)主要硬件的介紹83.1 EM277 PROFIBUS DP模塊83.1.1 EM277的介紹83.1.2 EM277在數(shù)據(jù)采集中的作用93.2 RS485/DP模塊103.2.1 RS485/DP模塊的介紹103.2.2 RS485/DP模塊在數(shù)據(jù)采集中的作用123.3 中繼器133.3.1 中繼器的介紹133.3.2 中繼器在信號傳遞中的作用154 軟件設(shè)計164.1 運(yùn)用STEP7對整個系統(tǒng)硬件進(jìn)行組態(tài)164.2 EM277與S7-300 PLC通信程序的設(shè)計204.3 RS485/DP模塊與S7-300 PLC通信程序的設(shè)計204.4 系統(tǒng)信息采集程序的設(shè)計225 上位機(jī)系統(tǒng)275.1 上位機(jī)監(jiān)控功能和智能管理功能的介紹275.2 主要畫面的介紹276 結(jié)論與展望296.1 全文總結(jié)296.2 紡織信息采集系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄32基于PROFIBUS的清花工序紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于PROFIBUS的紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)摘 要目前，在紡織生產(chǎn)過程中，設(shè)備的單機(jī)控制、傳統(tǒng)的生產(chǎn)和管理方法等還在廣泛使用，這大大制約著紡織企業(yè)信息化管理的發(fā)展。本課題把現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)的紡織生產(chǎn)過程中，完成海量數(shù)據(jù)的實時采集和處理，全面提高了工廠的生產(chǎn)效率和管理效能，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了較好的生產(chǎn)管理的信息化。本系統(tǒng)關(guān)鍵問題是解決單個設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)問題，對于采用S7-200 PLC控制的設(shè)備，可運(yùn)用EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展模塊，將其作為從站連接到DP網(wǎng)絡(luò)中；配置RS-485通訊接口的控制設(shè)備，則選擇使用RS485/DP協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊連接到DP網(wǎng)絡(luò)中。最后由DP主站通過以太網(wǎng)通訊模塊（CP343-1）連接到以太網(wǎng)。上位機(jī)系統(tǒng)主要用于監(jiān)控和智能管理，其圖形界面按照生產(chǎn)線工藝流程布置，具有生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)的實時顯示；重要參數(shù)的設(shè)定值、實際值實時顯示等功能。關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) PROFIBUS總線技術(shù) 紡織設(shè)備 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)PROFIBUS-BASED DATA ACQUISITIONSYSTEM OF TEXTILE EQUIPMENTSABSTRACTAt present, in the process of domestic textile production, equipments with individual control system, traditional method of production and management are widely adopting, which greatly restricted the development of textile enterprises information management. In the system, fieldbus has been used in the traditional textile production, the mass data has been acquisition and disposed real-timely, the factorys production efficiency and the management performance have enhanced comprehensively, a better management of information technology will be achieved in the traditional industry.The key issue to this system is a single device networking. S7-200 PLC for the use of control equipments as a DP slave connected to the network, with using the EM277 PROFIBUS DP expansion module; To RS-485 communication interface configuration of control devices, Choosing to use RS485/DP protocol conversion module connected to the DP network. At last, by the DP master via Ethernet communication module (CP343-1) connected to the Ethernet.Superior machine system is mainly used for monitoring and intelligent management, and its graphical interface layout according to the production line process, with a production line operating status display of key equipment, process parameters and equipment parameters in real time display; important parameter settings, the actual value of the real-time display and so on.KEY WORDS Data acquisition system PROFIBUS technology Textile equipments Industry EthernetII 1 緒論1.1 課題的研究背景1.1.1 國內(nèi)外紡織廠信息集成技術(shù)的現(xiàn)狀我國紡織工業(yè)是一種粗放型經(jīng)營方式，高水平的生產(chǎn)能力不足，而低水平的生產(chǎn)能力過剩。目前處于生產(chǎn)狀態(tài)的設(shè)備有25%屬于即將被淘汰的落后設(shè)備，而先進(jìn)的設(shè)備嚴(yán)重不足。以自動絡(luò)筒機(jī)為例，現(xiàn)在世界上平均比重已達(dá)到24%以上，發(fā)達(dá)國家已超過了80%，而我國只有5%1-2。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，我國紡織行業(yè)這種勞動密集型的生產(chǎn)已經(jīng)不能適應(yīng)國際競爭，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）現(xiàn)場設(shè)備分散，缺少整體網(wǎng)絡(luò)的控制。（2）生產(chǎn)者和管理者之間沒有建立有效的連接導(dǎo)致資源優(yōu)化調(diào)度不能順利進(jìn)行。（3）落后的設(shè)備，強(qiáng)大的勞動強(qiáng)度，市場競爭中處于劣勢。將信息技術(shù)與企業(yè)的管理、業(yè)務(wù)、生產(chǎn)、發(fā)展過程緊密結(jié)合起來，增強(qiáng)紡織企業(yè)競爭力，無論是ERP還是FCS、DCS，都是實現(xiàn)企業(yè)信息化的一種手段，都代表著一種先進(jìn)的自動化方案及管理理念。確保它們的成功實施，就需要企業(yè)擁有最基本的生產(chǎn)自動化系統(tǒng)，亦需要企業(yè)改革現(xiàn)有的阻礙發(fā)展的管理理念。在國外，由于機(jī)電一體化程度比較高，在紡、織、絡(luò)筒等棉紡生產(chǎn)的工序中，基本都已經(jīng)擁有信息集成系統(tǒng)，實現(xiàn)了對實時生產(chǎn)過程的控制，相繼出現(xiàn)了一批所謂的“無人紡織廠”。在生產(chǎn)過程中可實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、人機(jī)對話等自控功能，多生產(chǎn)機(jī)臺的集中控制很容易實施3-4。1.1.2 紡織行業(yè)對信息集成技術(shù)的要求紡織行業(yè)屬于典型的制造業(yè)之一，面對變幻莫測，動態(tài)多變的全球市場競爭，企業(yè)如何以最快的時間（T）、最低的生產(chǎn)成本（C）、最優(yōu)（Q）的產(chǎn)品、最佳的生產(chǎn)內(nèi)環(huán)境（E）、最好的服務(wù)（S）來贏得市場，是企業(yè)成功的關(guān)鍵，是現(xiàn)代企業(yè)的立足之本5。在這種大的背景下，新的制造理念層出不窮，如虛擬制造、敏捷制造、精益生產(chǎn)等，無論這些側(cè)重點(diǎn)在哪里，都在于盡可能的提高制造系統(tǒng)響應(yīng)市場和客戶的快速性，以謀得敏捷6?！懊艚荨敝饕潜憩F(xiàn)在跟蹤變化和響應(yīng)時間的快速方面，生產(chǎn)指揮人員、企業(yè)決策者不僅關(guān)心在一個時間段內(nèi)任務(wù)的具體安排，同時還要關(guān)心設(shè)備負(fù)荷、紡織制品狀態(tài)、實時任務(wù)以及物料狀態(tài)等，所以“以時間為關(guān)鍵的制造”越來越為企業(yè)所重視。其核心是利用各種實時信息對計劃進(jìn)行及時的調(diào)整和調(diào)度，由于制造車間不僅是大量制造實時信息的集散地，即生產(chǎn)計劃的具體執(zhí)行者，更是制造信息的反饋者，所以制造車間對整個制造系統(tǒng)的敏捷性會產(chǎn)生很大程度上的影響。新一代車間管理系統(tǒng)要想實現(xiàn)有效的企業(yè)集成，就必須具有良好的集散性、自治性和開放性以及敏捷性等特點(diǎn)。 信息集成系統(tǒng)作為車間管理控制系統(tǒng)的重要組成部分，當(dāng)然也應(yīng)該具有“敏捷性”。先進(jìn)制造系統(tǒng)正朝著集成和智能化方向發(fā)展，向深度和廣度不斷邁進(jìn)，其核心是信息的獲取、處理、傳輸、利用等信息化工作，信息集成系統(tǒng)也必須具有這種大的趨勢，適應(yīng)先進(jìn)制造系統(tǒng)的發(fā)展要求，主要體現(xiàn)在其分散性、自治性、網(wǎng)絡(luò)化、可塑性、可靠性等特點(diǎn)7-8。1.1.3 總線技術(shù)在紡織信息采集中的應(yīng)用隨著近幾年紡織行業(yè)的蓬勃發(fā)展，企業(yè)信息化應(yīng)用水平不斷提高，紡織生產(chǎn)線已要求實現(xiàn)企業(yè)計劃層與車間執(zhí)行層的雙向信息流交互，通過信息集成、過程監(jiān)控及資源優(yōu)化，實現(xiàn)物流、信息流、價值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行，提高企業(yè)敏捷性管理能力?；诂F(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的全數(shù)字工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已成為電氣自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)結(jié)合起來，是當(dāng)前制造業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛采用的一種最先進(jìn)、低成本和最可靠的控制技術(shù)，已成為當(dāng)今工業(yè)自動化領(lǐng)域的主流應(yīng)用技術(shù)。從結(jié)構(gòu)上來講，現(xiàn)場總線具有基礎(chǔ)性、靈活性和分散性等特點(diǎn)；從技術(shù)上來講，現(xiàn)場總線具有開放性、交互性、自治性和適應(yīng)性等特點(diǎn)9?，F(xiàn)場總線的使用為工業(yè)自動化領(lǐng)域帶來了革命性的變化，它的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在節(jié)約硬件數(shù)量與投資，節(jié)省安裝和維護(hù)費(fèi)用，提高系統(tǒng)的控制精度和可靠性，提高用戶的自主選擇權(quán)等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)場總線技術(shù)主要應(yīng)用于進(jìn)行過程數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行直接的數(shù)字控制，進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的監(jiān)測和診斷，實施安全性和冗余等方面。紡織行業(yè)是典型的制造業(yè)，其特點(diǎn)是設(shè)備數(shù)量多，分布區(qū)域大，信號類型復(fù)雜。由于現(xiàn)場總線技術(shù)適應(yīng)了現(xiàn)代紡織工業(yè)的高質(zhì)量、低成本、大批量、快速響應(yīng)、高效低耗、清潔生產(chǎn)的需要，目前它在紡織控制系統(tǒng)中已得到廣泛的應(yīng)用。尤其對被控紡織設(shè)備中的每個過程和狀態(tài)信息進(jìn)行實時采集，獲得所有設(shè)備監(jiān)測、過程控制、狀態(tài)檢測的現(xiàn)場信息的應(yīng)用更能顯示出其優(yōu)越性。1.2 課題研究的目的和意義網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)極大地提高了勞動生產(chǎn)率和工作效率，作為全球正面臨著的一場新技術(shù)革命，普遍應(yīng)用于紡織產(chǎn)品研發(fā)過程、生產(chǎn)過程、管理過程和營銷過程中，為紡織工業(yè)在新世紀(jì)全面進(jìn)入數(shù)字化階段提供了重要條件。采用最新的現(xiàn)場總線技術(shù)，促進(jìn)紡織企業(yè)的發(fā)展已成為當(dāng)今世界的潮流。由于制造業(yè)設(shè)備的更新周期比較長，短時間內(nèi)將陳舊的生產(chǎn)設(shè)備全部更換成全新設(shè)備是企業(yè)所不愿采用的。但是通過組建紡織生產(chǎn)過程中的信息采集與處理系統(tǒng)，也能夠全面提高工廠的生產(chǎn)效率。與傳統(tǒng)的紡織工藝過程相比，在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面，都具有無法比擬的優(yōu)勢。具體表現(xiàn)在：在沒有聯(lián)網(wǎng)的紡織生產(chǎn)過程中，現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行情況只能靠工人24小時值班看守，勞動強(qiáng)度大，并且如果出現(xiàn)故障，由于現(xiàn)場工人的使用經(jīng)驗差異，做出的判斷也會有較大的差異。運(yùn)用了總線技術(shù)對信息進(jìn)行采集，在控制室就可以監(jiān)控到每臺設(shè)備的運(yùn)行情況，并由專業(yè)人員做出相對準(zhǔn)確的判斷；縮短了操作時間，并增強(qiáng)了控制的直觀性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性；減輕了設(shè)備因不合理運(yùn)行帶來的過度機(jī)械磨損，延長了設(shè)備的使用壽命；并且系統(tǒng)具有較為完善的故障判斷、報警功能，從而也降低了系統(tǒng)維護(hù)的設(shè)備成本與人工成本。它的大力推廣將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。追求高度智能化、系通化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來紡織生產(chǎn)工藝要求的必然趨勢。信息集成系統(tǒng)綜合了信息采集、信息處理和控制為一體的管理信息系統(tǒng)，代表了現(xiàn)代工業(yè)自動化控制技術(shù)的高新水平及發(fā)展方向。1.3 課題研究的主要內(nèi)容（1）本課題針對鄭州宏業(yè)紡織廠的現(xiàn)狀，既有國外進(jìn)口的最先進(jìn)的設(shè)備，也有落后的舊設(shè)備，依靠先進(jìn)的PROFIBUS總線技術(shù)將具有不同通信接口的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。（2）實現(xiàn)基于PROFIBUS總線技術(shù)對清花工序生產(chǎn)線上的主要設(shè)備參數(shù)采集，解決生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、實時性的問題。（3）運(yùn)用現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與控制中心的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，從而實現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場輔助管理和工藝參數(shù)優(yōu)化，使整個公司的信息化管理形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保公司資源管理系統(tǒng)的成功實施。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 清花工序的介紹紡紗的生產(chǎn)過程一般分成六個工序：清梳聯(lián)工序，預(yù)并、精梳工序，并條工序，粗紗工序，細(xì)紗工序，絡(luò)筒工序。清花工序包含于清梳聯(lián)工序中，又稱開清棉，主要是對原棉進(jìn)行混合、開松、除雜，并去除羽毛、尼龍線、碎布、絲麻等異性纖維，主要由抓棉機(jī)、開棉機(jī)、混棉機(jī)、清棉機(jī)、微塵異纖分離機(jī)等設(shè)備組成10。另外在此次設(shè)計中從實際的現(xiàn)場布局來看，6臺濾塵機(jī)組也計算在清花工序內(nèi)。2.2 鄭州宏業(yè)紡織廠的設(shè)備現(xiàn)狀宏業(yè)紡織廠新建的生產(chǎn)流水線上，使用了大量的分離式的控制系統(tǒng)或智能化的控制設(shè)備。整體的控制系統(tǒng)具有以下幾個方面的特點(diǎn)：（1）現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備分布范圍較廣，數(shù)量較多，現(xiàn)場設(shè)備的在線故障診斷、報警、存儲功能不強(qiáng)，很難完成現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，整個系統(tǒng)的可維護(hù)性較差。（2）現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備各自獨(dú)立運(yùn)行，相互之間沒有聯(lián)系，對整個系統(tǒng)的集中智能管理造成了很大的困難。（3）控制系統(tǒng)中使用的控制器品種多，如PLC的品種就有西門子、臺達(dá)、富士、松下和光洋等數(shù)家公司的產(chǎn)品；控制系統(tǒng)的類型多，有使用PLC直接控制的，還有紡織機(jī)械廠家自開發(fā)的數(shù)據(jù)采集模塊等；系統(tǒng)不開放、可集成性差、不同廠家產(chǎn)品之間缺乏互操作性和互換性。（4）各分立設(shè)備的通信功能不強(qiáng)，造成組網(wǎng)困難，難于實現(xiàn)在信息化時代的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制。所有這些都給全廠的信息監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集、處理和智能化的生產(chǎn)管理帶來了極大的困難，同時也大大影響了企業(yè)生產(chǎn)效能和管理的提高，最終影響企業(yè)的社會形象、經(jīng)濟(jì)效益和市場的競爭力。2.3 基于總線技術(shù)對清花工序中主要設(shè)備參數(shù)的采集2.3.1 清花工序總體技術(shù)方案設(shè)計根據(jù)宏業(yè)公司清花工序車間生產(chǎn)流水線的實際情況以及目前工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展水平和現(xiàn)狀，我選擇兩層的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能：底層采用基于現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)來完成對清花工序的整個生產(chǎn)流水線中各設(shè)備的信息采集；上層采用基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對整個信息系統(tǒng)的信息傳輸，并使用優(yōu)化的應(yīng)用軟件系統(tǒng)來完成終端數(shù)據(jù)的處理。宏業(yè)紡織有限公司大部分的紡織設(shè)備都是單獨(dú)訂貨，由不同廠家生產(chǎn)而成，單臺設(shè)備的控制系統(tǒng)都是生產(chǎn)廠家設(shè)計好并安裝在了設(shè)備上，整個系統(tǒng)的特點(diǎn)是底層控制設(shè)備數(shù)量和品種型號較多，不同廠家所使用的控制器也不同，并且控制器對外的通訊接口也不同。針對該車間的具體問題考慮，我在處理這些技術(shù)細(xì)節(jié)時分為以下兩種情況：（1）對于采用S7-200 PLC控制的設(shè)備這類設(shè)備數(shù)量比較多，S7-200 PLC通過EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展模塊和標(biāo)準(zhǔn)DP電纜連接到DP網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)一個DP主站（主站采用CPU315-2DP），DP主站配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊（CP343-1），通過該模塊和工業(yè)雙絞線可以把每個DP網(wǎng)絡(luò)都連接到工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)上，通過帶光纖口的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)， 掛入光纖環(huán)網(wǎng)。（2）對于配置RS485通訊接口的控制設(shè)備對于這類機(jī)械設(shè)備的控制器，可以通過RS485/DP協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊連接到DP網(wǎng)絡(luò)中，再由DP主站通過以太網(wǎng)通訊模塊（CP343-1）接到以太網(wǎng)交換機(jī)(SCALANCE 204-2)掛到光纖以太網(wǎng)上。整個車間設(shè)一個集中控制室，集控室內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置若干臺上位機(jī)，分別用于工程師站、操作員站（管理機(jī)）和設(shè)備監(jiān)控計算機(jī)等。另外根據(jù)需要，還可以設(shè)置一個WEB服務(wù)器，來實現(xiàn)與企業(yè)網(wǎng)或因特網(wǎng)的連接。高層的管理網(wǎng)絡(luò)基于工業(yè)以太網(wǎng)，完成非實時數(shù)據(jù)的傳遞和系統(tǒng)管理任務(wù)。管理計算機(jī)（操作員站）實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控、管理和數(shù)據(jù)分析，主要作用是完成各條生產(chǎn)線的生產(chǎn)計劃、設(shè)備管理、質(zhì)量控制及分析等。23臺管理計算機(jī)既可以單獨(dú)操作，也可以互為冗余。另外，為了保證單臺設(shè)備停機(jī)對整個網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生影響，對于DP網(wǎng)絡(luò)中的終端電阻均采用活動終端電阻。又因為設(shè)備分布范圍較廣，數(shù)量較多，因此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中采用了中繼器將設(shè)備分成幾個網(wǎng)段并組成為一個網(wǎng)絡(luò)，保證了信號傳遞的可靠性和穩(wěn)定性。并且網(wǎng)絡(luò)中的中繼器和終端電阻均由就近的動力電柜單獨(dú)提供供電回路，采用開關(guān)電源單獨(dú)供電。2.3.2 清花工序網(wǎng)絡(luò)配置的具體方案宏業(yè)紡織生產(chǎn)線中清花工序中共有39臺清花機(jī)和6臺濾塵機(jī)組，各自獨(dú)立完成混棉、開棉、清棉和濾塵等任務(wù)。其中清花機(jī)主要包括：往復(fù)式抓棉機(jī)5臺，控制機(jī)柜5個，單軸流開棉機(jī)4個，多倉混棉機(jī)9個，開棉機(jī)9個，異纖微塵分離機(jī)7臺等。除7臺異纖微塵分離機(jī)和5臺往復(fù)式抓棉機(jī)預(yù)留有RS-485通訊接口外，其他控制器及濾塵機(jī)組都是采用西門子S7-200 PLC。網(wǎng)絡(luò)配置的具體方案為：1. 對每臺S7-200 PLC增加一個EM277 PROFIBUS DP模塊，作為從站連接到DP網(wǎng)絡(luò)中。2. 對留有RS-485通訊接口的異纖微塵分離機(jī)和往復(fù)式抓棉機(jī)來說，每臺增加一個RS-485/DP模塊，作為從站連接到DP網(wǎng)絡(luò)中。3. 主站采用西門子的CPU315-2DP。4. 電纜和連接器均采用西門子標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。5. 主站和部分從站上的連接器采用帶編程口的產(chǎn)品，以方便檢查網(wǎng)絡(luò)和調(diào)試。6. 網(wǎng)絡(luò)末端掛接活動終端電阻，以避免網(wǎng)絡(luò)末端設(shè)備的維護(hù)和故障而對整個網(wǎng)絡(luò)造成影響。7. 網(wǎng)段中使用中繼器保證信號傳遞的可靠性和穩(wěn)定性。8. 整個DP網(wǎng)絡(luò)由主站通過CP343-1連接到工業(yè)以太網(wǎng)上。2.3.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于設(shè)備較多，所以網(wǎng)絡(luò)有3個網(wǎng)段組成，網(wǎng)段之間由中繼器連接。其中第一個網(wǎng)段包含15臺設(shè)備：2臺異纖微塵分離機(jī)、6臺濾塵機(jī)組、1臺往復(fù)式抓棉機(jī)、1個帶有PLC的控制機(jī)柜、1臺單軸流開棉機(jī)、2臺多倉混棉機(jī)、2臺開棉機(jī)。第二個網(wǎng)段包含18臺設(shè)備：4臺異纖微塵分離機(jī)、2臺往復(fù)式抓棉機(jī)、2個帶有PLC的控制機(jī)柜、2臺單軸流開棉機(jī)、4臺多倉混棉機(jī)、4臺開棉機(jī)。第三個網(wǎng)段包含12臺設(shè)備：1臺異纖微塵分離機(jī)、2臺往復(fù)式抓棉機(jī)、2個帶有PLC的控制機(jī)柜、1臺單軸流開棉機(jī)、3臺多倉混棉機(jī)、3臺開棉機(jī)；圖2-1為具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。工業(yè)以太網(wǎng)PROFIBUS DPCPU315-2DPCP343-1通訊模塊活動終端異纖微塵分離機(jī)1485/DP485/DP異纖微塵分離機(jī)2EM277EM277清花機(jī)3清花機(jī)9濾塵機(jī)1濾塵機(jī)6EM277EM277中繼器異纖微塵分離機(jī)6485/DP485/DP異纖微塵分離機(jī)3EM277EM277清花機(jī)27清花機(jī)14EM277EM277清花機(jī)38清花機(jī)28中繼器485/DP485/DP異纖微塵分離機(jī)7圖2-1 清花工序系統(tǒng)構(gòu)成圖 3 系統(tǒng)主要硬件的介紹3.1 EM277 PROFIBUS DP模塊3.1.1 EM277的介紹通過EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展從站模塊，將S7-200 PLC連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上。EM277經(jīng)過串行I/O總線連接到S7-200 PLC。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其DP通信端口，連接到EM277 PROFIBUS DP模塊，如圖3-1中S7-200 PLC通過EM277連接到總線上11。PROFIBUS DPEM277S7-200PLCS7-300PLC串行I/O總線圖3-1 S7-200 PLC通過EM277連接到總線作為DP從站，EM277模塊接受從主站來的多種不同的I/O組態(tài)，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。這種特性使用戶能修改所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，以滿足實際應(yīng)用的需要。與許多DP從站不同的是，EM277模塊不僅僅是傳輸I/O數(shù)據(jù)。EM277能讀寫S7-200 PLC中定義的變量數(shù)據(jù)塊。這樣，使用戶能與主站交換任何類型的數(shù)據(jù)。輸入、計數(shù)器值、定時器值或其它計算得到的值可以首先移動S7-200 PLC的變量存儲區(qū)，然后傳送到主站。首先將數(shù)據(jù)移到S7-200 PLC中的變量存儲器，就可將輸入、計數(shù)值、定時器值或其它計算值傳送到主站。輸入和輸出緩存區(qū)的地址可以配置在S7-200 PLC V存儲器中的任何位置。輸入和輸出緩沖器的缺省值地址為VB0。輸入和輸出緩沖地址是主站寫入S7-200 PLC賦值參數(shù)信息的一部分，用戶必須組態(tài)主站以識別所有的從站以及將需要的參數(shù)和I/O組態(tài)寫入每一個從站。為了將EM277作為一個DP從站使用，用戶必須設(shè)定與主站組態(tài)中的地址相匹配的DP端口地址。從站地址是使用EM277模塊上的旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)定的。在為新的從站地址按照順序進(jìn)行了開關(guān)改變以后，若要使改變生效，就必須對PLC重新上電。一旦EM277 PROFIBUS DP模塊已用一個DP主站成功地進(jìn)行了組態(tài)，EM277和DP主站就進(jìn)入數(shù)據(jù)交換模式。在數(shù)據(jù)交換模式中，主站將輸出數(shù)據(jù)寫入到EM277 PROFIBUS DP模塊，然后，EM277模塊響應(yīng)最新的S7-200 PLC輸入數(shù)據(jù)。EM277模塊不斷地更新其從S7-200 PLC來的輸入，以便向DP主站提供最新的輸入數(shù)據(jù)。然后，該模塊將輸出數(shù)據(jù)傳送給S7-200 PLC。從主站來的輸出數(shù)據(jù)放在V存儲器中由某地址開始的區(qū)域內(nèi)，而該地址是在初始化期間，由DP主站所提供的。到主站的輸入數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)之后立刻從V存儲區(qū)中提取出來。在建立S7-200 PLC用戶程序時，必須知道V存儲器中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的開始地址和緩沖區(qū)大小。EM277 PROFIBUS DP模塊在前面的面板上有四個狀態(tài)LED，用來指示DP端口的運(yùn)行狀態(tài)：（1）S7-200 PLC上電后，DX MODE燈一直熄滅直到DP通訊開始。（2）當(dāng)DP的通訊成功地初始化后（EM277 PROFIBUS DP模塊進(jìn)入和主站交換數(shù)據(jù)的狀態(tài)時），DX MODE燈變綠直到數(shù)據(jù)交換狀態(tài)結(jié)束。（3）如果DP通訊中斷，強(qiáng)迫EM277模塊退出數(shù)據(jù)交換模式，此時，DX MODE燈熄滅而DP ERROR燈變紅。此狀態(tài)一直保持到S7-200 PLC斷電或數(shù)據(jù)交換重新開始。（4）如果主站寫入EM277模塊的I/O組態(tài)或參數(shù)信息錯誤，則DP ERROR的紅燈將閃爍。（5）如果沒有24VDC供電，POWER（電源）燈將熄滅。表3-1 總結(jié)了EM277狀態(tài)指示器的各種狀態(tài)LEDOFF紅色紅色閃爍綠色CPU故障模塊良好內(nèi)部模塊故障-POWER沒有24 DC-24VDC用戶電源良好DP ERROR沒有錯誤脫離數(shù)據(jù)交換模式參數(shù)化/組態(tài)錯誤-DX MODE不在數(shù)據(jù)交換模式-在數(shù)據(jù)交換模式3.1.2 EM277在數(shù)據(jù)采集中的作用除7臺異纖微塵分離機(jī)和5臺往復(fù)式抓棉機(jī)預(yù)留有RS-485通訊接口外，其他控制器及濾塵機(jī)組都是采用西門子S7-200 PLC，因此可采用EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展從站模塊將這些S7-200 PLC連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上。EM277經(jīng)過串行I/O總線連接到S7-200 PLC。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其DP通信端口，連接到EM277 PROFIBUS DP模塊?？梢詫崿F(xiàn)S7-200 PLC與PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上主站的物理連接。當(dāng)給EM277 PROFIBUS DP模塊設(shè)定了與主站組態(tài)中的地址相匹配的DP端口地址，并且已用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上DP主站成功地進(jìn)行了組態(tài)，EM277和DP主站就進(jìn)入數(shù)據(jù)交換模式。在數(shù)據(jù)交換模式中，主站將輸出數(shù)據(jù)寫入到EM277 PROFIBUS DP模塊，然后，EM277模塊響應(yīng)最新的S7-200 PLC輸入數(shù)據(jù)。EM277模塊不斷地更新其從S7-200 PLC來的輸入，以便向DP主站提供最新的輸入數(shù)據(jù)。然后，該模塊將輸出數(shù)據(jù)傳送給S7-200 PLC。從主站來的輸出數(shù)據(jù)放在V存儲器中由某地址開始的區(qū)域內(nèi)，而該地址是在初始化期間，由DP主站所提供的。到主站的輸入數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)之后立刻從V存儲區(qū)中提取出來。S7-200 PLC通過EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展從站模塊連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上?？梢詫崿F(xiàn)其與網(wǎng)絡(luò)上的主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，S7-200 PLC控制器對設(shè)備上的信息進(jìn)行采集，并將其放到V存儲器內(nèi)，當(dāng)要把采集來的數(shù)據(jù)上傳給主站時，數(shù)據(jù)就會從S7-200 PLC的 V存儲器復(fù)制到EM277中，以便同時傳送到主站，進(jìn)而通過主站上的通信模塊將采集來的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)系統(tǒng)。EM277是實現(xiàn)S7-200 PLC與主站數(shù)據(jù)交換的中轉(zhuǎn)站。3.2 RS485/DP模塊3.2.1 RS485/DP模塊的介紹首先介紹一下RS485/DP模塊的工作原理如圖3-2所示，其中SPC3是西門子公司的PROFIBUS通信協(xié)議芯片。PROFIBUS Interface 是PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動電路，RS485 Interface是標(biāo)準(zhǔn)的RS485驅(qū)動電路，兩者都由光隔及RS485驅(qū)動芯片組成。圖3-2 RS485/DP總線橋的工作原理圖RS485/DP模塊主要用于將具有RS485接口的設(shè)備連接到PROFIBUS總線上，使設(shè)備成為PROFIBUS 總線上的一個從站，如圖3-3所示。S7-300PLCRS485/DPRS485設(shè)備PROFIBUS DP圖3-3 RS485設(shè)備通過RS485/DP連接到總線上在PLC 為主站的PROFIBUS 系統(tǒng)中，總線橋作為系統(tǒng)的一個從站，通過RS485 接口與設(shè)備連接?？偩€橋可以作為RS485設(shè)備的主站（主動向RS485 設(shè)備發(fā)送的通信信息，等待設(shè)備回答），也可以作為RS485 設(shè)備的從站（RS485 設(shè)備主動發(fā)送的通信信息）?？偩€橋在PROFIBUS一側(cè)是PROFIBUS從站，因此需要設(shè)置PROFIBUS從站地址。地址設(shè)置由產(chǎn)品正面的兩個十進(jìn)制旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA 來設(shè)置。如果需要設(shè)置大于99 的PROFIBUS 地址，需要使用產(chǎn)品背面的功能選擇開關(guān)SW 配合設(shè)置地址，如果SW3=OFF（向下），這個從站的地址就是SA（19）；如果SW3=ON（向上），這個從站的地址就是100+SA（19）=119；如果SA 27，即使SW3=ON（向上），本產(chǎn)品PROFIBUS仍然是27，因為PROFIBUS 規(guī)定從站地址范圍0126?？偩€橋作為PROFIBUS 的一個從站，通過RS485接口與設(shè)備連接，實現(xiàn)PROFIBUS主站與RS485設(shè)備之間通信數(shù)據(jù)透明傳送。RS485只是設(shè)備通信物理層的一個標(biāo)準(zhǔn)，因此PROFIBUS主站必須向RS485設(shè)備傳送它能夠理解的數(shù)據(jù)，這就是RS485設(shè)備的通信協(xié)議。所以，為實現(xiàn)PROFIBUS主站與RS485設(shè)備的有效數(shù)據(jù)通信，PROFIBUS主站編程人員應(yīng)該了解RS485設(shè)備的通信協(xié)議。RS485設(shè)備的通信協(xié)議通常有以下兩類：12（1）具有應(yīng)答關(guān)系和若干通信指令的通信協(xié)議這是應(yīng)用比較廣泛的通信格式，通信數(shù)據(jù)可能是ASCII 碼（如研華的ADAM模塊）或二進(jìn)制數(shù)據(jù)。對于這種設(shè)備，（以總線橋是RS485主設(shè)備為例）用戶在主站上編程，按照協(xié)議規(guī)定的報文格式將通信數(shù)據(jù)填入總線橋的PROFIBUS數(shù)據(jù)輸出區(qū)，然后啟動總線橋發(fā)送（觸發(fā)發(fā)送或定時自動發(fā)送）將通信數(shù)據(jù)通過RS485接口發(fā)送到設(shè)備；然后，總線橋自動轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)；當(dāng)總線橋接收完畢RS485設(shè)備的回答報文數(shù)據(jù)后，將回答報文數(shù)據(jù)自動填入PROFIBUS數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)，這樣，PROFIBUS主站可以在PROFIBUS數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)得到RS485設(shè)備的回答報文數(shù)據(jù)。（2）無應(yīng)答關(guān)系、單純接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的通信總線橋單純接收：如條碼掃描器通過RS485接口PROFIBUS主站發(fā)送ASCII 碼或二進(jìn)制數(shù)據(jù)；總線橋單純發(fā)送：如PROFIBUS主站通過RS485接口向顯示屏發(fā)送ASCII碼或二進(jìn)制數(shù)據(jù)；PROFIBUS主站實現(xiàn)這類簡單通信協(xié)議的原理與第一種協(xié)議相同，只是編程簡單而已。數(shù)據(jù)的發(fā)送與接受過程：（1）發(fā)送總線橋發(fā)送有2種方式：觸發(fā)發(fā)送模式、自動定時發(fā)送模式。發(fā)送模式由控制字D1位auto_txd選擇。 觸發(fā)發(fā)送：控制字D1：auto_txd=0，即默認(rèn)方式是觸發(fā)發(fā)送。觸發(fā)發(fā)送靠控制字D0 位start_tr的上升沿啟動一次發(fā)送。 自動定時發(fā)送：控制字D1:auto_txd=1，是自動定時發(fā)送。當(dāng)auto_txd與start_tr 同時為1是啟動自動定時發(fā)送。定時發(fā)送時間間隔在總線橋配置時選定，默認(rèn)時間是1秒。（2）接收總線橋有2 種控制接收結(jié)束方式：按字符間隔接收模式、按長度接收模式。接收模式由控制字D2 位relen選擇。 按字符間隔接收：當(dāng)接收到一個字符后連續(xù)3.5個字符時間（與波特率、字符位數(shù)及有無校驗位有關(guān)），沒有接收下一個字符時，認(rèn)為報文結(jié)束。 按長度接收：按照用戶給定的接收報文長度控制接收結(jié)束。接收報文長度放在PROFIBUS 輸出區(qū)最后一個字節(jié)。典型通信過程：有“發(fā)收發(fā)收”、“收發(fā)收發(fā)”、“發(fā)發(fā)”、“收收” 4種典型的通信過程。3.2.2 RS485/DP模塊在數(shù)據(jù)采集中的作用在此設(shè)計中有7臺異纖微塵分離機(jī)和5臺往復(fù)式抓棉機(jī)預(yù)留有RS-485通訊接口，因此這些設(shè)備可以通過RS485/DP模塊連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上，使設(shè)備成為PROFIBUS總線上的一個從站。RS485/DP模塊經(jīng)過其RS-485串行通信總線連接到預(yù)留有RS-485通訊接口的設(shè)備上，PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其DP通信端口，連接到RS485/DP模塊，這樣實現(xiàn)了設(shè)備與總線的連接。當(dāng)給RS485/DP模塊設(shè)定了與主站組態(tài)中的地址相匹配的DP端口地址，并且已用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上DP主站成功地進(jìn)行了組態(tài)，RS485/DP模塊和DP主站就進(jìn)入數(shù)據(jù)交換模式。設(shè)備有數(shù)據(jù)要傳送給PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上的S7-300的主站，需要在其相應(yīng)的控制器中編寫相應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)的程序，還要在主站中運(yùn)行相應(yīng)的接受數(shù)據(jù)程序。然后先有其控制器將數(shù)據(jù)采集到其存儲區(qū)，需要發(fā)送時從控制器的存儲區(qū)中讀取并通過RS485/DP模塊將采集來的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，并通過主站上的通信模塊發(fā)送給上位機(jī)系統(tǒng)。RS485/DP模塊是主站與從站通信的橋梁?？梢詫崿F(xiàn)從站與主站的數(shù)據(jù)交換，將設(shè)備的信息通過其對應(yīng)的控制器傳送到主站，完成數(shù)據(jù)采集。3.3 中繼器3.3.1 中繼器的介紹中繼器又稱為重發(fā)器或轉(zhuǎn)發(fā)器。它用于連接兩個相同的網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)在兩個節(jié)點(diǎn)的物理層上傳遞信息，完成對信號的復(fù)制、調(diào)整和放大等功能。通俗地理解中繼器的功能就是增加了網(wǎng)絡(luò)的長度。從理論上來講，中繼器的使用個數(shù)可以是無限個，即網(wǎng)絡(luò)的長度可以無限延長，但實際上這是不可能的。因為在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中都對信號的延遲范圍做了具體的規(guī)定，如果延遲太長，協(xié)議就不能正常工作，因此網(wǎng)絡(luò)中使用的中繼器的個數(shù)也是受到限制的。9如在PROFIBUS DP總線網(wǎng)絡(luò)中使用中繼器的個數(shù)一般不允許超過4個，并且由于選擇了不同的通信速率，其網(wǎng)絡(luò)的最大拓?fù)溟L度也是不同的?？傮w趨勢是波特率越高，網(wǎng)絡(luò)最大延伸長度反而越短。所以選擇中繼器個數(shù)也要根據(jù)實際情況而定的。在PROFIBUS DP總線網(wǎng)絡(luò)中中繼器主要用于網(wǎng)絡(luò)段之間的連接，如果在同一個網(wǎng)絡(luò)段中設(shè)備數(shù)量多于32個或由于受距離以及設(shè)備性質(zhì)的限制，必須劃分成多個網(wǎng)絡(luò)段。那么在這時中繼器承擔(dān)其重任，連接兩個網(wǎng)段，實現(xiàn)信號的放大和傳遞。信號在兩個網(wǎng)段之間可以實現(xiàn)再生，在同一個網(wǎng)段內(nèi)信號不能再生；兩個網(wǎng)段之間是物理隔離的，因而中繼器除了擴(kuò)展網(wǎng)段外，還有一個重要的功能是可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離。中繼器在PROFIBUS DP總線中的主要作用有以下幾點(diǎn)：（1） 在一個網(wǎng)段中從站設(shè)備多于32個時要用中繼器將其分成兩個網(wǎng)段，實現(xiàn)中繼器作為終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展。如圖3-4所示：圖3-4 中繼器作為終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓展（2） 當(dāng)一個網(wǎng)段中從站分布過于離散，距離太遠(yuǎn)，要根據(jù)實際情況將使用中繼器將網(wǎng)段延伸，實現(xiàn)中繼器作為網(wǎng)段的中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。?） 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)有分叉電路時會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要采用中繼器來替代分叉電路確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。如圖3-5所示：圖3-5 中繼器替代分叉電路需要說明的是由于在一個RS485物理網(wǎng)段中，只能夠連接32個物理設(shè)備，但RS485中繼器本身也是一個特殊的DP從站設(shè)備，在連接的兩個網(wǎng)段中，都要分別占用一個設(shè)備數(shù)量資源（但不用分配站地址）。因而實際在這兩個網(wǎng)段中都只能再連接31個DP主站/從站設(shè)備13。并且中繼器上的終端電阻要根據(jù)實際情況而設(shè)定。中繼器作為DP網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備時，其處于同一網(wǎng)段中不需要設(shè)置終端電阻；當(dāng)中繼器處于一網(wǎng)段的終端則需要設(shè)置終端電阻。3.3.2 中繼器在信號傳遞中的作用在清花工序中現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備分布范圍較廣，數(shù)量較多，一個網(wǎng)絡(luò)段內(nèi)最多能帶32個設(shè)備，而此系統(tǒng)中除了一個主站外還有45個從站設(shè)備并且中繼器也需要占用設(shè)備數(shù)量資源，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它所帶設(shè)備的能力，因此根據(jù)實際情況和冗余方面的考慮需要運(yùn)用中繼器將其分成三個網(wǎng)段，并組建成一個有45個從站設(shè)備和1個主站的網(wǎng)絡(luò)，保證了主站與從站在一個網(wǎng)絡(luò)中的可靠連接，為通信建立基礎(chǔ)。并且基于其設(shè)備比較分散，從站設(shè)備之間距離比較遠(yuǎn)，而由于通訊速率的選擇和設(shè)備性質(zhì)的限制，網(wǎng)絡(luò)段的長度受到了限制。因此根據(jù)現(xiàn)場的實際情況必須選擇使用中繼器延長網(wǎng)絡(luò)的長度。中繼器處于兩個DP網(wǎng)絡(luò)段之間，在網(wǎng)絡(luò)中它的主要作用是實現(xiàn)主站和從站通信信號的放大和傳遞，保證了信號的可靠傳輸。中繼器在此DP網(wǎng)絡(luò)中作為中間設(shè)備，因此要設(shè)置其上的終端電阻以減少信號的反射。總之，中繼器在此系統(tǒng)中的主要作用有：延長DP網(wǎng)絡(luò)的長度、增加網(wǎng)絡(luò)所帶設(shè)備的能力、保證信號的可靠傳遞。4 軟件設(shè)計4.1 運(yùn)用STEP7對整個系統(tǒng)硬件進(jìn)行組態(tài)一個DP主站組態(tài)應(yīng)包含地址，從站類型以及從站所需要的任何參數(shù)賦值信息。還應(yīng)告訴主站由從站（輸入）讀入的數(shù)據(jù)應(yīng)放置何處，以及從何處獲得寫入從站（輸出）的數(shù)據(jù)。DP主站建立網(wǎng)絡(luò)，然后初始化其DP從站。主站將參數(shù)賦值信息和I/O組態(tài)寫入到從站。然后，主站從從站那里讀出診斷信息，并驗證DP從站已接受參數(shù)和I/O組態(tài)。然后，主站開始與從站交換I/O數(shù)據(jù)。每次對從站的數(shù)據(jù)交換為寫輸出和讀輸入。這種數(shù)據(jù)交換方式無限期地繼續(xù)下去。如果有意外情況發(fā)生，從站器件可以通知主站，而主站就會讀取來自從站的診斷信息14。一旦DP主站已將參數(shù)和I/O組態(tài)寫入到DP從站，而且從站已從主站那里接收到參數(shù)和組態(tài)，則主站就擁有那個從站。從站只能接收其主站的寫請求。網(wǎng)絡(luò)上的其它主站可以讀取該從站的輸入和輸出，但是它們不能向該從站寫入任何信息。（1）組態(tài)EM277及其地址分配在此設(shè)計中用到大量EM277模塊，因此選擇對11號從站進(jìn)行組態(tài)作為示例。主站通過將其輸出區(qū)的信息發(fā)送給從站的輸入緩沖區(qū)，與其每個從站交換數(shù)據(jù)。從站將其輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)返回給主站的輸入?yún)^(qū)，以響應(yīng)從主站來的信息11。EM277可用DP主站組態(tài)，以接收從主站來的輸出數(shù)據(jù)，并將輸入數(shù)據(jù)返回給主站。輸出和輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)駐留在S7-200 PLC的變量存儲器（V存儲器）內(nèi)。當(dāng)用戶組態(tài)DP主站時，應(yīng)定義V存儲器內(nèi)的字節(jié)位置。從這個位置開始為輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，它應(yīng)作為EM277的參數(shù)賦值信息的一個部分。用戶也要定義I/O組態(tài)，它是寫入到S7-200 PLC的輸出數(shù)據(jù)總量和從S7-200 PLC返回的輸入數(shù)據(jù)總量。EM277從I/O組態(tài)確定輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。DP主站將參數(shù)賦值和I/O組態(tài)信息寫入到EM277 PROFIBUS DP模塊，然后，EM277將V存儲器地址和輸入及輸出數(shù)據(jù)長度傳送給S7-200 PLC。 CPU224 CPU315-2 DPV存儲區(qū) I/O地址區(qū)偏移量:2400字節(jié)輸入緩沖區(qū)：4個字輸出緩沖區(qū)：16個字VB變量存儲字節(jié)I/O輸入?yún)^(qū)：16個字 I/O輸出區(qū)：4個字PI外部輸入PQ外部出 VB0DP模塊EM 277 VB2399PIB272 VB2400 PIB303VB2407PQB272VB2408PQB279VB2439圖4-1 V存儲器和I/O地址區(qū)上圖表示CPU224中的V存儲器的一個存儲器模型，以及一個DP主站CPU的I/O地址區(qū)。在這個例子中，DP主站已定義了4個字輸出和16個字輸入的一種I/O組態(tài)，以及V存儲器偏移為2400。CPU224中的輸出緩沖區(qū)和輸入緩沖區(qū)長度（由I/O組態(tài)確定）分別是16個字和4個字。輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)從VB2400開始；輸出緩沖區(qū)緊緊跟隨輸出緩沖區(qū)，并在VB2408處開始。具體組態(tài)如下：首先從STEP7中HW Config左邊的窗口找到EM277的GSD文件，將此文件拖放到總線網(wǎng)絡(luò)上，右擊EM277的位圖，選擇屬性，設(shè)置與S7-300 PLC交換數(shù)據(jù)的區(qū)域的偏移量，并且此從站地址設(shè)為11如圖4-2所示。圖4-2 S7-200的數(shù)據(jù)交換區(qū)的偏移量設(shè)置S7-300 PLC與S7-200 PLC的數(shù)據(jù)交換是通過S7-200 PLC的V存儲區(qū)作為中介來進(jìn)行的15，即S7-300 PLC的輸入輸出區(qū)對應(yīng)S7-200 PLC的存儲區(qū)，在如圖4-3所示的組態(tài)信息設(shè)置，二者交換數(shù)據(jù)的區(qū)域為：在S7-300 PLC中，PIB272-PIB303區(qū)域的數(shù)據(jù)來自S7-200 PLC的VB2408-VB2439，PQB272-PQB279區(qū)域的數(shù)據(jù)輸出到S7-200 PLC的VB2400-VB2407。即只要S7-200 PLC通過區(qū)域VB2408-VB2439把數(shù)據(jù)發(fā)到S7-300 PLC中，而S7-300 PLC通過區(qū)域VB2400-VB2407把數(shù)據(jù)發(fā)送到S7-200 PLC中。圖4-3 EM277在S7-300中數(shù)據(jù)交換區(qū)的設(shè)置（2）組態(tài)RS485/DP及其地址分配設(shè)計中用到多個RS485/DP模塊，我選擇了對17號從站進(jìn)行組態(tài)作為示例。具體組態(tài)如下：將RS485/DP的GS