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6ES7211-0AA23-0XB0參數(shù)詳細(xì)
6ES7211-0AA23-0XB0參數(shù)詳細(xì)
微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，一般是將聯(lián)鎖置于上位機(jī)中,，這樣安全性,、可靠性得不到保障。文中用西門子 S7-400HPLC完成聯(lián)鎖功能,，構(gòu)成PROFIBUS-DP/MPI 分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),，這樣整個聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠。通過介紹DP/MPI網(wǎng)的概念和實現(xiàn),，結(jié)合唐山鋼鐵公司焦化站聯(lián)鎖實例,，著重闡明用PLC實現(xiàn)DP/MPI網(wǎng)絡(luò)，以解決該聯(lián)鎖系統(tǒng)中分布式輸入輸出等,。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試,、安裝，整個網(wǎng)絡(luò)運行良好,，安全可靠地實現(xiàn)和完成車站信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能,，應(yīng)用前景很好。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線; 可編程邏輯控制器; 開放式系統(tǒng)互聯(lián)
引言
車站聯(lián)鎖系統(tǒng)是鐵路信號系統(tǒng)中的一個重要組成部分,，它的主要任務(wù)是控制車站中的信號機(jī)和道岔,，并且對信號燈狀態(tài)進(jìn)行處理和對進(jìn)路進(jìn)行選擇等,。隨著鐵路信號系統(tǒng)的信息化發(fā)展，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)必然取代舊式的電氣聯(lián)鎖系統(tǒng),。
就國內(nèi)外現(xiàn)狀來看,，大多采用上、下位機(jī)的辦法來實現(xiàn)對車站信號的控制;有些微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中,，下位機(jī)主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集,、命令發(fā)送、數(shù)據(jù)輸出等,，而把主要的聯(lián)鎖功能置于上位機(jī),，這樣一來，上位機(jī)負(fù)擔(dān)太重,，一旦上位機(jī)產(chǎn)生故障,，不能保證系統(tǒng)的安全性、可靠性,。如果能夠?qū)⒙?lián)鎖功能塊置于下位機(jī),，而且下位機(jī)安全性、可靠性比較高,，那么整個系統(tǒng)的安全性,、可靠性就能夠得到有效保證。
在以前的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中,，用工業(yè)控制機(jī)作為下位機(jī),，實現(xiàn)聯(lián)鎖功能，但不能保證系統(tǒng)冗余,，這樣就不能保證整個系統(tǒng)的安全性,、可靠性。因此,，就要不斷更新和研究,，尋求更完善的、更可靠的硬件,、軟件環(huán)境,，以提高系統(tǒng)性能和安全系數(shù)。用西門子PLC完成聯(lián)鎖功能,，構(gòu)成PROFIBUS-DP/MPI分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),，這樣整個聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠。
PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)是隨全數(shù)字信號系統(tǒng)的發(fā)展而產(chǎn)生的,，是由德國組織開發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)——PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)（DIN19254）,。
PROFIBUS是近年來國際上的現(xiàn)場總線，也是目前數(shù)據(jù)傳輸率最快的一種現(xiàn)場總線（傳輸率可達(dá)12M波特），因此在很多領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用,。它是不依賴于生產(chǎn)廠家的,、開放式的現(xiàn)場總線,，各種各樣的自動化設(shè)備均可通過同樣的接口交換信息,。
PROFIBUS-DP（DistributedI/OS-分布系統(tǒng)）是一種經(jīng)過優(yōu)化的模塊，有比較高的數(shù)據(jù)傳輸率,，適用于系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的通信,，遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)尤為適合。它允許高速度周期性的小批量數(shù)據(jù)通信,，適用于對時間要求比較高的自動化場合,。
筆者將以S7-400HPLC為例，結(jié)合其在鐵路信號中的應(yīng)用,，探討實現(xiàn)PROFIBUS-DP/MPI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理和方法,。
PROFIBUS-DP/MPI網(wǎng)的性質(zhì)和特點
PROFIBUS-DP適用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息,。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外,，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報警處理等,。
DP網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS定義了各種數(shù)據(jù)設(shè)備連接的串行現(xiàn)場總線的技術(shù)和功能特性,，這些數(shù)據(jù)設(shè)備可以從底層（如傳感器、執(zhí)行器層）到中間層（如車間層）廣泛分布,。
PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成,。主站一般要復(fù)雜些;從站為簡單的外圍設(shè)備，典型的從站為傳感器,、執(zhí)行器及變送器,，它們沒有總線控制權(quán)，僅對接收到的信息給予回答,，或者主站發(fā)出請求時回送給主站相應(yīng)信息,。因此，從站只需要協(xié)議的一小部分,，實現(xiàn)起來非常方便,。
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System Interconnection,，OSI）作為參考模型,，該模型共有7層，PROFIBUS-DP定義了其中的第一,、二層和用戶接口,。第3到7層未加描述。
圖1為ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結(jié)構(gòu)比較。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能,，并詳細(xì)說明了各種不同 PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為,。物理層采用EIARS-485雙絞線或光纖，連接器采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的9針D型插座,。數(shù)據(jù)鏈路層提供了介質(zhì)存取控制功能,、數(shù)據(jù)的完整性檢查以及傳輸執(zhí)行的協(xié)議，在PROFIBUS中稱第2層為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路（FDL）（包括介質(zhì)訪問存取控制（MAC）子層,、現(xiàn)場總線鏈路控制（FLC）子層,、現(xiàn)場總線管理（FMA1/2）子層），采用混合介質(zhì)存取協(xié)議,，對應(yīng)于DIN（E）19245,，支持單主或多主系統(tǒng)，主或從設(shè)備,，最大站數(shù)為126,。它包括主站之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧钆骗h(huán)方式和從站之間的主-從方式。PROFIBUS第7層包括底層接口（LLI）,、現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FMS）和現(xiàn)場總線管理（FMA7）,。
圖1 ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結(jié)構(gòu)比較
圖2為PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)傳輸示意圖，即主站發(fā)送請求,，訪問DP從站,，其中包括幀格式;從站收到請求信息后，立即響應(yīng)主站,，并回送響應(yīng)幀,。
圖2 PROFIBUS-DP用戶數(shù)據(jù)傳輸
DP網(wǎng)的性質(zhì)及特點
PROFIBUS—DP采用主從方式和低層的令牌環(huán)傳遞相結(jié)合的形式進(jìn)行通道分配，整個網(wǎng)絡(luò)可以將總線系統(tǒng)分割成線段,，分步建立,，段間用中繼器連接，每個段可以有32個網(wǎng)絡(luò)站,，整個網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到126個網(wǎng)站,。由于最大傳輸速率可達(dá) 12Mbps，以及其第2層采用SRD（發(fā)送并要求回送）功能,，使得輸入,、輸出數(shù)據(jù)可以在一個周期內(nèi)完成，所以傳輸速度提高了,，可盡可能地減少總線周期,。而在單主站系統(tǒng)中只有一個主站，這種組態(tài)提供了最短的總線周期,。 PROFIBUS-DP開放性好,，開展性強(qiáng),，靈活性高。
用 S7-400HPLC構(gòu)成DP網(wǎng),，由于SIMATICS7V5.2提供有效的系統(tǒng)主持,，可實現(xiàn)軟件參數(shù)化I/O、多功能自診斷,，功能模塊更易于連接,。在 S7-400H系統(tǒng)中，CPU之間的同步,，由同步模塊通過同步光纖連接,，在軟件和硬件方面都可以實現(xiàn)CPU同步,。采用STEP7編程軟件進(jìn)行現(xiàn)場集中控制編程,，診斷測試就象采用集中處理單元的集中編程接口時一樣。在編程過程中,，不需考慮硬件配置,，由編程軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組態(tài)。
MPI網(wǎng)的性質(zhì)和特點
CPU中用于連接象編程器這樣的設(shè)備的接口叫多點接口（MPI）,，這是因為通過這個接口,，兩個或兩個以上的設(shè)備可以從兩個或兩個以上的節(jié)點與CPU通訊。也就是說,，帶有MPI的CPU已經(jīng)具有連網(wǎng)能力,。MPI網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)是相同的，就是說,，兩種網(wǎng)絡(luò)遵循的規(guī)則和使用部件是相同的,。
S7-400HPLC實現(xiàn)的DP/MPI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
下面是一個按照上述原理用S7-400HPLC構(gòu)成的多主站DP/MPI網(wǎng)絡(luò)的實例。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為一個車站信號的控制,，如圖3所示,。該網(wǎng)絡(luò)為由兩臺S7-414HPLC和ET200M組成的分布式結(jié)構(gòu)。PLC通過CP5611卡與上位機(jī)通信,。其中一臺PLC為主站,，另一臺為熱備。
ET200M選用西門子IM153-2,。IM153-2的作用是連接I/O模板,，提供PROFIBUS-DP連接;輸入模塊選用SM321DI32× DC24V，共需要18個模塊,，主模塊9個,，備用9個。輸出模塊用SM322DO32×24V,，共用8個,，主模塊4個，備用4個。輸入,、輸出模塊都是通過 DP連接,。3臺上位機(jī)，都是通過CP5611與PLC的CPU相連,。兩個CPU之間通過同步光纖連接,。
用戶界面
每臺PLC都通過CPU模塊上的MPI集中編程接口和配置有MPI接口的PC機(jī)相連。我們采用西門子的CP5611與PLC的CPU相連,。PC機(jī)中配置SIMATICSTEP7V5.2編程軟件,。
由于是冗余系統(tǒng)，還需要安裝西門子的冗余軟件,，才能做到PLC的兩個CPU之間同步,。3臺上位機(jī)中，其中兩臺是操作員用的監(jiān)控機(jī),，另一臺為維修機(jī),。在整個系統(tǒng)中，上位機(jī)之間可以互相通訊,，也可以與PLC之間通訊,。每臺PC機(jī)都要安裝CP5611驅(qū)動軟件，才能完成功能,。