西門子DP總線是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)[2-3],可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案[4].ProfiBus系列由ProfiBus-DP/FMS/PA三個(gè)兼容部分組成,。其中ProfiBus-DP和PA的特點(diǎn)如下[1,5]:

西門子DP總線是適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)與分散I/O 之間的高速通信,；可取代24 V 或4~20 mA 的串聯(lián)式信號(hào)傳輸；使用RS 485傳輸技術(shù)或光纖媒體,。

西門子DP總線是專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)；可將變送器和執(zhí)行器連接到一根公共總線,，可用于本質(zhì)安全領(lǐng)域,；數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的ProfiBus-DP協(xié)議，還具有PA行規(guī),。

本文將采用ProfiBus-DP和ProfiBus-PA通信協(xié)議來(lái)構(gòu)建過(guò)程控制系統(tǒng),。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

本過(guò)程控制系統(tǒng)用于模擬對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)液位、溫度等信息的采集,、處理,，PID 控制和控制工藝流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)通過(guò)西門子DP總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換,，采用MPI通信方式與上位機(jī)進(jìn)行通信和遠(yuǎn)程控制,，從而使整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,。

系統(tǒng)主要包含上位監(jiān)控機(jī)、CPU,、以太網(wǎng)通信模塊,、DP鏈路、分布式I/O和變頻器DP從站,、溫度和壓力變送器,、閥門定位器、電磁流量計(jì)等,。CPU 采用Siemens 的S7300 315-2 DP,既具有多點(diǎn)通信功能的MPI 接口,，又具有ProfiBus-DP通信功能[6].

3 系統(tǒng)組態(tài)

3.1 硬件組態(tài)

針對(duì)西門子S7-300 PLC 來(lái)說(shuō)，其硬件組態(tài)是通過(guò)Step7 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。組態(tài)過(guò)程主要包括以下幾個(gè)步驟,。

（1）新建項(xiàng)目

新建項(xiàng)目時(shí)需選擇好存儲(chǔ)路徑和項(xiàng)目名稱,。

（2）添加工作站

右鍵點(diǎn)擊新建的站點(diǎn)名字，選擇插入SIMATIC300 Station.

（3）硬件配置[7]

雙擊Hardware 進(jìn)入硬件配置界面,，從右側(cè)硬件列表中拖入機(jī)架,，并按實(shí)際機(jī)架上模塊的順序依次添加電源、CPU（315-2DP）,、AI/AO模塊,。DP/PA link等。根據(jù)每個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的不同,，有選擇的在PA層掛入變頻器,、流量計(jì)、變送器和電磁閥等對(duì)象,。圖2是組態(tài)完的結(jié)果,。

① 硬件配置必須和實(shí)際PLC 上掛的模塊*，具體的設(shè)置參數(shù)要看模塊左下方的訂貨號(hào),。

② CPU 地址設(shè)為2,其余模塊地址從4 開(kāi)始,，且不能重復(fù)[8].

③ 設(shè)置ProfiBus網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為1.5 Mb/s（DP）。

④ 模塊地址需記住,，因?yàn)榫幊痰臅r(shí)候要用到,。尤其是AI/AO模塊地址要記住，以保證數(shù)據(jù)的正確通信,。

⑤ AI/AO模擬量模塊的輸入和輸出通道信號(hào)類型此處設(shè)為兩線制4~20 mA.

⑥ 硬件配置好后可選擇保存編譯,。

（4）程序編寫PLC 程序是用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、處理,，及Wincc監(jiān)控頁(yè)面和PLC之間的互聯(lián)通信,。

PLC 程序主要包含主程序塊，故障診斷組織塊,，功能函數(shù)塊FB41（連續(xù)控制PID）,，DB數(shù)據(jù)塊。FB41函數(shù)塊的參數(shù)設(shè)置是程序編寫的重點(diǎn),，主要針對(duì)MAN_ON,、PVPER_ON、PV_FAC,、PV_OFF,、LMN_FAC、LMN_OFF,、SP_INT,、LMN_PER 等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。具體的定義和設(shè)置要求可通過(guò)查閱幫助文件來(lái)獲取,。

3.2 通信組態(tài)

在Step7 軟件的option 選項(xiàng)里選擇Set PG/PC Inter-face,把通信協(xié)議改為CP5611（MPI）,，點(diǎn)擊“Diagnostics”

按鈕進(jìn)入測(cè)試頁(yè)面,。點(diǎn)擊“Test”按鈕顯示正常，然后點(diǎn)擊“Read”按鈕讀到PLC地址為2表示通信成功,。

軟硬件均編譯通過(guò)后,，即可下載進(jìn)PLC.