西門子6ES7214-1HG40-0XB0參數詳細

西門子S7-400HPLC在PROFIBUS網絡系統(tǒng)中的應用

文中用西門子S7-400HPLC完成聯(lián)鎖功能,，構成PROFIBUS-DP/MPI分布式網絡系統(tǒng)，這樣整個聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠,。通過介紹DP/MPI網的概念和實現(xiàn),，結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網絡,，以解決該聯(lián)鎖系統(tǒng)中分布式輸入輸出等,。經現(xiàn)場調試、安裝,，整個網絡運行良好,，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，應用前景很好,。

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,，它的主要任務是控制車站中的信號機和道岔，并且對信號燈狀態(tài)進行處理和對進路進行選擇等,。隨著鐵路信號系統(tǒng)的信息化發(fā)展,，微機聯(lián)鎖系統(tǒng)必然取代舊式的電氣聯(lián)鎖系統(tǒng)。

就國內外現(xiàn)狀來看,，大多采用上,、下位機的辦法來實現(xiàn)對車站信號的控制；有些微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中,，下位機主要實現(xiàn)數據的采集,、命令發(fā)送、數據輸出等,，而把主要的聯(lián)鎖功能置于上位機,，這樣一來，上位機負擔太重，一旦上位機產生故障,，不能保證系統(tǒng)的安全性,、可靠性。如果能夠將聯(lián)鎖功能塊置于下位機,，而且下位機安全性,、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,。

在以前的微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，用工業(yè)控制機作為下位機,，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,。用西門子PLC完成聯(lián)鎖功能，構成PROFIBUS-DP/MPI分布式網絡系統(tǒng),，這樣整個聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠,。

PROFIBUS現(xiàn)場總線技術是隨全數字信號系統(tǒng)的發(fā)展而產生的，是由德國組織開發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標準——PROFIBUS現(xiàn)場總線標準(DIN19254),。

PROFIBUS是近年來上為流行的現(xiàn)場總線,，也是目前數據傳輸率快的一種現(xiàn)場總線(傳輸率可達12M波特)，因此在很多領域內廣泛應用,。它是不依賴于生產廠家的,、開放式的現(xiàn)場總線，各種各樣的自動化設備均可通過同樣的接換信息,。

PROFIBUS-DP(DistributedI/OS-分布系統(tǒng))是一種經過優(yōu)化的模塊,，有比較高的數據傳輸率，適用于系統(tǒng)和外部設備之間的通信,，遠程I/O系統(tǒng)尤為適合,。它允許高速度周期性的小批量數據通信,，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，結合其在鐵路信號中的應用，探討實現(xiàn)PROFIBUS-DP/MPI網絡系統(tǒng)原理和方法,。

PROFIBUS-DP/MPI網的性質和特點

PROFIBUS-DP適用于現(xiàn)場層的高速數據傳送,。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。除周期性用戶數據傳輸外,，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場設備所需的非周期性通信以進行組態(tài),、診斷和報警處理等。

DP網的協(xié)議結構

PROFIBUS定義了各種數據設備連接的串行現(xiàn)場總線的技術和功能特性,，這些數據設備可以從底層(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,。主站一般要復雜些,；從站為簡單的外圍設備，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，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)議結構是根據ISO7498標準，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網絡(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,、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體系結構比較,。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調用的應用功能,，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。物理層采用EIARS-485雙絞線或光纖,，連接器采用RS-485標準的9針D型插座,。數據鏈路層提供了介質存取控制功能、數據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)場總線數據鏈路(FDL)(包括介質訪問存取控制(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),，采用混合介質存取協(xié)議,，對應于DIN(E)19245,，支持單主或多主系統(tǒng)，主或從設備,，大站數為126,。它包括主站之間的數據傳輸的令牌環(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體系結構比較

圖2為PROFIBUS-DP數據傳輸示意圖，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,，立即響應主站,，并回送響應幀。

圖2　PROFIBUS-DP用戶數據傳輸

  在 S7-1500 自動化系統(tǒng)中,，必須區(qū)分以下兩種不同電源：

    = 系統(tǒng)電源 (PS)

   系統(tǒng)電源連接到背板總線（U 型連接器）并專門為背板總線提供內部所需的系統(tǒng)電壓,。這種系統(tǒng)電壓將為模塊電子元件和 LED 指示燈供電。 CPU 或接口模塊未連接到24 VDC 負載電流電源時,，系統(tǒng)電源還可以為其供電,。

    = 負載電流電源 (PM)

    負載電流電源為模塊的輸入/輸出電路以及傳感器和執(zhí)行器進行供電。 此外,，在某些情況下還需要使用負載電流電源為 CPU 和系統(tǒng)電源提供 24 VDC 電壓,。 在通過系統(tǒng)電源為背板總線提供電壓時，可選擇為 CPU 提供 24 VDC 電壓,。

    = 各個模塊用電功率的自動診斷

   有了這個功能,，能夠讓我們方便的了解到系統(tǒng)的電源配置的科學性和合理性，這個功能集成在博途軟件中,，需要和S7-1500配合使用,。

Figure9模塊用電功率的自動診斷

    = 機架支持的模塊數量

    S7-1500機架可以支持32個模塊，同時為了保證所有的模塊都能夠可靠的接受供電,，S7-1500機架支持3組的電源分段,。以前S7-300系統(tǒng)機架只支持8個信號模塊的時代已經一去不復返了

西門子6ES7214-1HG40-0XB0參數詳細

使用PZD傳送裝置內部數據

1．1 6SE70中的實現(xiàn)方法與常用連接器
根據《6SE70使用大全V3.4使用大全》功能圖125，參數P734.01~P734.16為變頻器發(fā)送給DP主站的16個PZD字的參數化接口,。P734.01默認值為K0032,，代表通過*個PZD將狀態(tài)字1發(fā)送的DP主站。同理若要求用第3個PZD將變頻器輸出電流值傳給DP主站,，則 P734.03 = K0022（Output Amps）,；這樣在DP主站側所接收的第3個PZD的數值就是變頻器輸出電流。如圖1.1所示,，可以通過參數r735.01到.16來從變頻器側讀數所發(fā)送的數值,。

圖1.1 6SE70過程數據PZD參數化接口

常用連接器號：
KK0020     實際速度
K0023        輸出電壓
K0025        直流母線電壓
K0030        控制字1
K0031        控制字2
K0032        狀態(tài)字1
K0033        狀態(tài)字2
（更多內容請參考《6SE70使用大全V3.4使用大全》連接器表）

1．2 6RA70中的實現(xiàn)方法與常用連接器
根據《 6RA70 系列V3.1全數字直流調速裝置中文說明書》功能圖Z110,，參數U734.01~U734.16為調速器發(fā)送給DP主站的16個PZD字的參數化接口。如圖1.2：默認的U734.01=K0032（狀態(tài)字1）,，U734.02=K0167（實際轉速），U734.04=K0033（狀態(tài)字2）,，若想要用第5個PZD將調速器器輸出實際電樞電壓值傳給DP主站,，則 U734.05 = K0291；這樣在DP主站側所接收的第5個PZD的值就是實際電樞電壓值,。

圖1.2 6RA70 過程數據PZD參數化接口

常用連接器號：
K0107     6 個電流波頭的平均值
K0118     電樞電流給定值
K0265     勵磁電流調節(jié)器輸入的實際值
K0030     控制字1
K0031     控制字2
K0032     狀態(tài)字1
K0033     狀態(tài)字2
（更多內容請參考《 6RA70 系列V3.1全數字直流調速裝置中文說明書》連接器表）

2注意事項：

23,、使用的軟件

? STEP7 V5.4 SP2
? SCOUT V4.1 SP1 或 STARTER V4.1 SP1
? S120 V2.5 SP1 HF1
? CBE20的 GSD V2.1文件:gsdml-v2.1-siemens-sinamics-s-cu3x0-20070726.xml
 

4、IP 地址及通訊名稱:

注意：所有節(jié)點的子網掩碼：255.255.255.0