摘要： 自動化網絡通訊是工廠自動化控制系統的重要部分。基于工業以太網絡的管理層和Profibus-DP的控制層構成完整的控制系統。本文從現代自動化控制網絡入手，對包括4臺6RA70、1臺6SE70、2臺遠程I/O站與西門子S7-400PLC所構成的通訊網絡進行深入分析和研究。提出控制字控制交直流傳動裝置的運行狀態，該方案利用網絡傳輸控制字提高系統性能和大大簡化了接線，提高工作效率。 關鍵詞：工業以太網；現場總線；直流調速器；交流調速器 1 概述 本文以現代自動化控制網絡進行研究及討論其應用。該系統有2個操作站，上位機計算機與PLC通過工業以太網通訊，2臺上位機計算機都裝有以太網卡CP1613。管理層采用工業以太網通訊，控制層采用Profibus-DP現場總線通訊。西門子S7-300PLC和S7-400PLC作為PLC控制站，直流驅動器有西門子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遠程I/O站。本文將介紹4臺6RA70、1臺6SE70、2臺遠程I/O站與西門子S7-400PLC所構成的通訊網絡。 2 裝置介紹 2.1 PLC通訊及遠程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OSM62連接，操作臺計算機網卡與OSM62連接，這樣就完成了工業以太網的硬件要求。ET200為遠程I/O站，為了減少信號電纜的敷設，在設備附近放置不同類型的I/O站，如：ET200M、ET200L、ET200S、ET200X等，ET200M適合遠程站點I/O數量較多的情況下使用。高級運動中心的2臺ET200M的具體配置見后面的系統組態。ET200M與PLC的通訊關鍵在于網絡組態以及ET200M的地址的設定。組態ET200M的輸入/輸出模塊從4號槽開始，3號槽留空，組態的型號必須與硬件上保持一致。當組態的時候，編程人員選擇的模塊可以放入到相應變成綠色的槽。組態Profibus-DP網絡的時候，ET200M的地址應該與撥碼開關一致，在網絡中，每一臺設備的地址是開門鎖的鑰匙，地址一定要設置正確。ET200M與PLC用Profibus-DP電纜連接，如果是網絡的終端站，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，技術參數可以根據需要進行嵌套使用。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、通訊功能強大，并且可同直流傳動裝置100%的兼容。對變頻器的控制設置有內控和外控。當操作人員選用內控的時候，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。當操作人員選用外控的時候，控制柜門上的控制信號有效，內控與外控的切換是通過改變參數P554的值，其值為5的時候，內控有效。 直流傳動裝置采用的是6RA70系列，該系列裝置也是采用參數嵌套技術，另外加有另外加CBP2通信板。控制柜門上設置有起動、停止、故障恢復按鈕。起動按鈕需要設置自保持功能，端子39作為停止按鈕，設置自保持功能如下：P444=17，P445=1。交直流裝置在網絡中的連接采用Profibus-DP電纜，將DP接口插進CBP2通訊板，然后在P918中設置網絡地址。 3 系統應用 3.1 系統組態 網絡硬件組態，西門子S7-400PLC的編程軟件為STEP 7。啟動STEP 7，打開向導，按照向導提示信息生成一個項目。打開該項目的硬件組態編輯器Hardware,就可以進行硬件組態了，本項目的硬件組態情況如圖1所示。 [align=center] 圖1 硬件組態示意圖[/align] Profibus-DP網絡是按照主從站方式進行工作的，CPU為主站，交直流傳動控制器和分布式I/O作為網絡的從站，個從站的地址不允許重復。分布式I/O的模塊組態成為整個網絡的輸入/輸出信號。在組態編輯器中，點擊ET200M，在分布式I/O模塊的組態槽處放入模塊，在組態ET200M的時候，模塊的其始地址由程序員設計。圖2為系統1#操作臺ET200M的組態情況，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[/align] 3.2 網絡通訊數據 交直流傳動控制器在Profibus-DP前置文件中，周期型通道的數據結構被定義為參數過程數據對象PPO。它分成不同兩部分——PZD部分和PKW部分，且能用報文分別發送。PZD部分：即過程數據部分，包括裝置的控制字、設定值、狀態字和實際值；PKW部分：即參數部分，用于讀寫裝置的參數值。西門子S-400PLC通過Profibus-DP總線對控制字的16位進行置位和復位。就可以對電機控制。CBP2與6RA70數據交換格式如圖3所示。 [align=center] 圖3 6RA70數據交換示意圖[/align] 3.3 PLC程序 [align=center] 圖4 DB1地址示意圖[/align] 為了實現CPU主站與網絡從站之間的通訊，我們必須在主站編寫正確的程序。這就要求調用SFC15（DPWR-DAT）。首先新建DB1，在DB1中編寫地址，高級運動中心的DB地址如圖4所示。在FC3中編寫通訊程序，系統的程序如圖5、6所示。在進行通訊過程中，由程序對電機進行合閘/分閘及運行使能的同時，裝置的電源合閘/分閘端子和運行使能端子始終要保持高電平。否則，會造成通訊的失敗。當硬件條件滿足時，將CPU達到RUN，我們改變1#操作臺和2#操作臺的開關狀態時，n733的值會相應變化，則說明通訊數據傳輸成功。 1#操作臺對應的字節為IB12～IB15，2#操作臺對應的字節地址是IB20～IB23。1#操作臺開關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 工業以太網是國際標準，Profibus-DP是目前我國最為廣泛的現場總線之一。我們通過以太網可以將管理層與控制層連接，通過Profibus-DP可以將具有該網絡通訊功能的現場設備有機的聯系起來。這樣，上位機系統和現場設備通過網絡就構成一套完整的工廠自動化控制結構。我們將其應用于武漢科技大學高級運動中心的傳動系統，經過半年多的運行，系統設計先進、控制系統運行在兩個操作臺上進行, 武漢科技大學高級運動中心是博士點重點研究方向及教育部工程中心。自動化網絡控制是現代自動化重點研究內容，擁有很好的前景