西門子S12電源模塊6SL3120-1TE21-8AB0詳解
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）用數(shù)字信號取代模擬信號，以提高系統(tǒng)的可靠性、精確度和抗干擾能力，并延長信息傳輸?shù)木嚯x。它既是一個開放的通信網(wǎng)絡(luò)，有時一種全分布的控制系統(tǒng)，是一種新型的網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)，它以現(xiàn)場總線為紐帶，把掛接在總線上相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)基本控制、補償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、綜合自動化等多項功能。
FCS用“工作站－現(xiàn)場總線智能儀表"的二層機(jī)構(gòu)完成了集散控制系統(tǒng)（DCS）“操作站－控制站－現(xiàn)場儀表"的三層結(jié)構(gòu)模式，降低了成本，提高了可靠性，且在統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)下可實現(xiàn)真正的開放式互連系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是一種正在發(fā)展的很有前途的計算機(jī)控制系統(tǒng)。
目前代表性的現(xiàn)場總線是PROFIBUS（Process Fieldbus）。PROFIBUS是由SIEMENS公司推出的一種開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，1989年成為德國標(biāo)準(zhǔn)DIN19245，1996年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170，1999年12月被接受為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的一部分。用于工廠自動化系統(tǒng)三級網(wǎng)絡(luò)中的底層，即車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制;使用于分散的、具有通訊接口的現(xiàn)場受控設(shè)備對底層設(shè)備有較高的數(shù)據(jù)集成和遠(yuǎn)程診斷、故障報警及數(shù)字化要求的系統(tǒng)。
PROFIBUS遵循ISO/OSI模型，其通信模型由三層構(gòu)成:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。PROFIBUS由三部分組成，PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，現(xiàn)場總線報文規(guī)范）、PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分散型外圍設(shè)備）、PROFIBUS-PA（Process Automation，過程自動化）。其中PROFIBUS-DP已廣泛適用于水電站自動化領(lǐng)域。
2 PROFIBUS-DP的特性及系統(tǒng)組成
2.1 PROFIBUS-DP的特性
PROFIBUS-DP使用物理層，數(shù)據(jù)鏈接層和用戶接口，用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站地輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時間必須要比主站程序循環(huán)時間短。此外，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)、診斷和報警處理及復(fù)雜設(shè)備在運行中參數(shù)的確定。
PROFIBUS-DP基本功能和特性如下:
（1） 遠(yuǎn)程離高速通信
支持9.6Kbps到12Mbps的傳輸速率; 12Mbps時最大傳輸距離為100m，1.5Mbps時為200m，另外還可以用中繼器延長;
（2） 分布式結(jié)構(gòu)
各主站間令牌傳遞，主站與從站為主－從傳送;每段可有32個站，用連接線可擴(kuò)展到126個站;
（3） 易于安裝，開放式的通訊網(wǎng)絡(luò);
（4） 可靠性高，具備自診斷功能。
PROFIBUS-DP主站分為一類主站和二類主站。一類主站完成總線通信控制與管理，完成周期性數(shù)據(jù)訪問，包括PLC、PC或可做一類主站的控制器。二類主站完成非周期性數(shù)據(jù)訪問，如數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等，包括操作員工作站（如PC機(jī)加圖形監(jiān)控軟件）、編程器、HMI等。PROFIBUS-DP從站主要進(jìn)行輸入、輸出信號采集和發(fā)送，包括PLC或其他控制器、分散式I/O、智能現(xiàn)場設(shè)備等。
2.2 系統(tǒng)組成
為便于敘述和理解，現(xiàn)組成一個雙主站單從站的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。具體配置如下:
圖1 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)
（1） 硬件:帶Siemens CP5611卡的PC機(jī)兩臺，一臺配置為一類主站，另一臺配置為二類主站;從站為Siemens S7-200 系列PLC的CPU224一塊，帶Siemens EM277DP通訊模塊;三個網(wǎng)絡(luò)連接器;連接線為雙絞線。
（2） 軟件:用于軟件編程的STEP7-MICROWIN3.2和用于實現(xiàn)PROFIBUS-DP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)配置的SIMATIC NET6.0。
3 PROFIBUS-DP主站和從站的組態(tài)
3.1 一類主站的組態(tài)
在PC1（一類主站）使用SIMATIC net 6.0軟件來組態(tài)整個PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。具體步驟如下:
（1） 使用SIMATIC程序組中的Configuration Console設(shè)定PROFIBUS的模式為Configured Mode，插槽號隨意，如圖2所示:
圖2 Configuration Console
（2） 用PC Station Wizard進(jìn)行一系列簡單的設(shè)置后新建一個工程
設(shè)置CP5611的參數(shù):網(wǎng)絡(luò)類型設(shè)為PROFIBUS，站地址為1（也可為其他值，但不能重復(fù)，其他站點地址的設(shè)定與此類同）;加上PROFIBUS-DP總線（DP master system（1）），并把CP5611設(shè)為DP-Master（即一類主站）。導(dǎo)入EM277的GSD文件，在視窗右側(cè)的從站設(shè)備欄里面就可以找到EM277模塊了。將EM277圖標(biāo)拖到DP總線上，站地址為設(shè)置2，V存儲器偏移量本例設(shè)置為4000，然后根據(jù)需要設(shè)定EM277的發(fā)送和接收緩沖區(qū)大小。最后將配置結(jié)果下載到模塊。結(jié)果如圖3所示:
圖3 一類主站的組態(tài)
至此，本PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一類主站與從站的主從關(guān)系已經(jīng)確立了。下面接著配置二類主站。
3.2 二類主站的組態(tài)
（1） 同樣還是在PC1上，在圖3的界面中點擊圖標(biāo) （Configure Network），彈出如圖4的界面。添加一個SIMATIC PC Station（此時這個PC Station還沒有掛到DP網(wǎng)上），并雙擊它，彈出如圖5的窗口（此窗口與圖3類同）。手動添加OPC Server和CP5611，槽位隨意。將CP5611站點地址設(shè)為3，從屬于之前添加的DP網(wǎng)，并設(shè)定為DP Master Class 2（即二類主站），將配置結(jié)果下載到模塊。再次點擊 ，可看到PC Station掛到DP網(wǎng)上了。
圖4 Configure Network
圖5 二類主站的組態(tài)
（2） 現(xiàn)在操作對象轉(zhuǎn)到PC2上。同樣運行Configuration Console，設(shè)置也與PC1相同。打開PC Station Wizard新建一個工程。將CP5611設(shè)為DP Master Class 2，站地址設(shè)為3，同樣要從屬于DP master system（1）。將配置結(jié)果下載到模塊。
3.3 從站的組態(tài)
為了將EM277作為一個DP從站使用，必須設(shè)定與主站組態(tài)中的地址相匹配的DP端口地址（之前設(shè)定的地址為2）。從站地址是使用EM277模塊上的旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)定的。在變動旋轉(zhuǎn)開關(guān)之后，用戶必須重新啟動CPU電源。
