摘要： 自動化網(wǎng)絡(luò)通訊是工廠自動化控制系統(tǒng)的重要部分?；诠I(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的管理層和Profibus-DP的控制層構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。本文從現(xiàn)代自動化控制網(wǎng)絡(luò)入手，對包括4臺6RA70、1臺6SE70、2臺遠(yuǎn)程I/O站與西門子S7-400PLC所構(gòu)成的通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入分析和研究。提出控制字控制交直流傳動裝置的運(yùn)行狀態(tài)，該方案利用網(wǎng)絡(luò)傳輸控制字提高系統(tǒng)性能和大大簡化了接線，提高工作效率。 關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)；現(xiàn)場總線；直流調(diào)速器；交流調(diào)速器 1 概述 本文以現(xiàn)代自動化控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究及討論其應(yīng)用。該系統(tǒng)有2個操作站，上位機(jī)計算機(jī)與PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊，2臺上位機(jī)計算機(jī)都裝有以太網(wǎng)卡CP1613。管理層采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，控制層采用Profibus-DP現(xiàn)場總線通訊。西門子S7-300PLC和S7-400PLC作為PLC控制站，直流驅(qū)動器有西門子6RA70系列、艾墨生CT公司Mentor 系列，交流傳動裝置有西門子6SE70系列、安川公司CIMR-G7系列，2臺ET200M遠(yuǎn)程I/O站。本文將介紹4臺6RA70、1臺6SE70、2臺遠(yuǎn)程I/O站與西門子S7-400PLC所構(gòu)成的通訊網(wǎng)絡(luò)。 2 裝置介紹 2.1 PLC通訊及遠(yuǎn)程I/O站 西門子S7-400為大型PLC，這里，通訊模塊CP443-1EX11-0XE0與交換機(jī)OSM62連接，操作臺計算機(jī)網(wǎng)卡與OSM62連接，這樣就完成了工業(yè)以太網(wǎng)的硬件要求。ET200為遠(yuǎn)程I/O站，為了減少信號電纜的敷設(shè)，在設(shè)備附近放置不同類型的I/O站，如：ET200M、ET200L、ET200S、ET200X等，ET200M適合遠(yuǎn)程站點(diǎn)I/O數(shù)量較多的情況下使用。高級運(yùn)動中心的2臺ET200M的具體配置見后面的系統(tǒng)組態(tài)。ET200M與PLC的通訊關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)組態(tài)以及ET200M的地址的設(shè)定。組態(tài)ET200M的輸入/輸出模塊從4號槽開始，3號槽留空，組態(tài)的型號必須與硬件上保持一致。當(dāng)組態(tài)的時候，編程人員選擇的模塊可以放入到相應(yīng)變成綠色的槽。組態(tài)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的時候，ET200M的地址應(yīng)該與撥碼開關(guān)一致，在網(wǎng)絡(luò)中，每一臺設(shè)備的地址是開門鎖的鑰匙，地址一定要設(shè)置正確。ET200M與PLC用Profibus-DP電纜連接，如果是網(wǎng)絡(luò)的終端站，那么一定要將DP接頭的終端電阻撥到ON上。 2.2 交直流傳動裝置 系統(tǒng)的交流傳動裝置采用的是6SE70系列，該系列的變頻器采用的是嵌套技術(shù)，技術(shù)參數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行嵌套使用。另外加CBP2通信板（即西門子Profibus-DP通訊板）。西門子矢量控制型變頻傳動裝置具有很大允許電壓波動范圍、體積小、通訊功能強(qiáng)大，并且可同直流傳動裝置100%的兼容。對變頻器的控制設(shè)置有內(nèi)控和外控。當(dāng)操作人員選用內(nèi)控的時候，PMU操作面板有效，控制柜上的控制信號不起作用，在這種控制模式下，變頻器的起動和停止由PMU面板上的“1”和“0”控制。當(dāng)操作人員選用外控的時候，控制柜門上的控制信號有效，內(nèi)控與外控的切換是通過改變參數(shù)P554的值，其值為5的時候，內(nèi)控有效。 直流傳動裝置采用的是6RA70系列，該系列裝置也是采用參數(shù)嵌套技術(shù)，另外加有另外加CBP2通信板?？刂乒耖T上設(shè)置有起動、停止、故障恢復(fù)按鈕。起動按鈕需要設(shè)置自保持功能，端子39作為停止按鈕，設(shè)置自保持功能如下：P444=17，P445=1。交直流裝置在網(wǎng)絡(luò)中的連接采用Profibus-DP電纜，將DP接口插進(jìn)CBP2通訊板，然后在P918中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址。 3 系統(tǒng)應(yīng)用 3.1 系統(tǒng)組態(tài) 網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)，西門子S7-400PLC的編程軟件為STEP 7。啟動STEP 7，打開向?qū)?，按照向?qū)崾拘畔⑸梢粋€項目。打開該項目的硬件組態(tài)編輯器Hardware,就可以進(jìn)行硬件組態(tài)了，本項目的硬件組態(tài)情況如圖1所示。 [align=center] 圖1 硬件組態(tài)示意圖[/align] Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)是按照主從站方式進(jìn)行工作的，CPU為主站，交直流傳動控制器和分布式I/O作為網(wǎng)絡(luò)的從站，個從站的地址不允許重復(fù)。分布式I/O的模塊組態(tài)成為整個網(wǎng)絡(luò)的輸入/輸出信號。在組態(tài)編輯器中，點(diǎn)擊ET200M，在分布式I/O模塊的組態(tài)槽處放入模塊，在組態(tài)ET200M的時候，模塊的其始地址由程序員設(shè)計。圖2為系統(tǒng)1#操作臺ET200M的組態(tài)情況，從圖中可以查出具體的地址分配[align=center] 圖2 1#操作臺ET200M組態(tài)[/align] 3.2 網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù) 交直流傳動控制器在Profibus-DP前置文件中，周期型通道的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被定義為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象PPO。它分成不同兩部分——PZD部分和PKW部分，且能用報文分別發(fā)送。PZD部分：即過程數(shù)據(jù)部分，包括裝置的控制字、設(shè)定值、狀態(tài)字和實際值；PKW部分：即參數(shù)部分，用于讀寫裝置的參數(shù)值。西門子S-400PLC通過Profibus-DP總線對控制字的16位進(jìn)行置位和復(fù)位。就可以對電機(jī)控制。CBP2與6RA70數(shù)據(jù)交換格式如圖3所示。 [align=center] 圖3 6RA70數(shù)據(jù)交換示意圖[/align] 3.3 PLC程序 [align=center] 圖4 DB1地址示意圖[/align] 為了實現(xiàn)CPU主站與網(wǎng)絡(luò)從站之間的通訊，我們必須在主站編寫正確的程序。這就要求調(diào)用SFC15（DPWR-DAT）。首先新建DB1，在DB1中編寫地址，高級運(yùn)動中心的DB地址如圖4所示。在FC3中編寫通訊程序，系統(tǒng)的程序如圖5、6所示。在進(jìn)行通訊過程中，由程序?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行合閘/分閘及運(yùn)行使能的同時，裝置的電源合閘/分閘端子和運(yùn)行使能端子始終要保持高電平。否則，會造成通訊的失敗。當(dāng)硬件條件滿足時，將CPU達(dá)到RUN，我們改變1#操作臺和2#操作臺的開關(guān)狀態(tài)時，n733的值會相應(yīng)變化，則說明通訊數(shù)據(jù)傳輸成功。 1#操作臺對應(yīng)的字節(jié)為IB12～I(xiàn)B15，2#操作臺對應(yīng)的字節(jié)地址是IB20～I(xiàn)B23。1#操作臺開關(guān)控制通訊控制字情況為I13.0→B3200…I13.7→B3207，I12.0→B3208…I12.7→B3215；I14.0→B3308…I14.3→B3311。2#操作臺的開關(guān)控制裝置控制字情況為I20.0→B34008…I20.7→B3415，I21.0→B3400…I21.7→B3407；I22.0→B3508…I22.3→B3511。 5 總結(jié) 工業(yè)以太網(wǎng)是國際標(biāo)準(zhǔn)，Profibus-DP是目前我國最為廣泛的現(xiàn)場總線之一。我們通過以太網(wǎng)可以將管理層與控制層連接，通過Profibus-DP可以將具有該網(wǎng)絡(luò)通訊功能的現(xiàn)場設(shè)備有機(jī)的聯(lián)系起來。這樣，上位機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成一套完整的工廠自動化控制結(jié)構(gòu)。我們將其應(yīng)用于武漢科技大學(xué)高級運(yùn)動中心的傳動系統(tǒng)，經(jīng)過半年多的運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計先進(jìn)、控制系統(tǒng)運(yùn)行在兩個操作臺上進(jìn)行, 武漢科技大學(xué)高級運(yùn)動中心是博士點(diǎn)重點(diǎn)研究方向及教育部工程中心。自動化網(wǎng)絡(luò)控制是現(xiàn)代自動化重點(diǎn)研究內(nèi)容，擁有很好的前景