西門子S7-400H PLC的幾種故障分析及處理方法
可編程控制器(ProgrammableLogicController)，簡(jiǎn)稱PLC，它的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的使用，西門子公司的PLC產(chǎn)品有SIMATICS7、M7和C7等幾大系列，S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品，其中S7-400是用于中高級(jí)性能要求的大型PLC，可以擴(kuò)展300多個(gè)模塊。S7-300／400可以組成MPI(多點(diǎn)接口)，PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)。
1S7-400的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
1.1基本結(jié)構(gòu)
S7-400采用大模塊結(jié)構(gòu)，由機(jī)架、電源模塊(PS)、中央處理單元(CPU)、數(shù)字量輸入／輸出(DI／DO)模塊、模擬量輸入／輸出(AI／AO)模塊、通信處理器(CP)、功能模塊(FM)和接口模塊(IM)組成。DI／DO模塊和AI／AO模塊統(tǒng)稱為信號(hào)模塊(SM)。機(jī)架用來固定模塊、提供模塊工作電壓，并通過信號(hào)總線將不同模塊連接在一起。S7-400提供了多種級(jí)別的CPU模塊和種類齊全的通用功能模塊。$7-400采用模塊化無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，性能范圍寬廣的不同模塊可以靈活組合，擴(kuò)展方便。
1.2特點(diǎn)
S7-400的特點(diǎn)有：
a．運(yùn)行速度高，存儲(chǔ)器容量大；
b．I／O擴(kuò)展功能強(qiáng)，可以擴(kuò)展21個(gè)機(jī)架；
c．極強(qiáng)的通信能力，容易實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)和冗余控制系統(tǒng)，集成的MPI能建立最多32個(gè)站的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)CPU集成由PROFIBUS—DP主站接口，可以用來建立高速的分布式系統(tǒng)；
d．能通過鑰匙開關(guān)盒口令實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)；
e．診斷功能強(qiáng)，最新的故障和中斷時(shí)間保存
在FIFO(先入先出)緩沖區(qū)。
2S7-400的配置和工作原理
2.1S7-400的配置
S7-400按冗余方式設(shè)計(jì)，主要器件都是雙重的，可以在發(fā)生故障時(shí)繼續(xù)使用備用的元器件。S7-400由兩個(gè)子系統(tǒng)組成，每個(gè)系統(tǒng)有一塊有容錯(cuò)功能的CPU414-4H，一塊PS407電源模塊。同步子模塊用于連接兩個(gè)中央處理器，放置在中央處理器內(nèi)部，并由光纜互連。每個(gè)中央處理器上有S7I／O模塊，中央控制器也可以有擴(kuò)展機(jī)架或ET200M分布式I／O。
中央功能總是冗余配置的，I／O模塊可以是常規(guī)配置、切換型配置或冗余配置，具體說明如下：
a．常規(guī)單通道單路配置。兩個(gè)子系統(tǒng)只有一個(gè)有一套I／O模塊(單通道)，它可以在一個(gè)中央控制器中，或者是分布式的I／O站。I／O模塊只能被該子系統(tǒng)訪問，讀出的I／O信息同時(shí)提供給兩個(gè)中央控制器。如果出現(xiàn)故障，屬于故障控制器的I／O模塊退出運(yùn)行。
b．單通道切換式配置。單通道切換式配置的I／O模塊雖然是單通道設(shè)計(jì)，但是兩個(gè)中央控制器都可以通過冗余的PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)訪問I／O模塊。切換式I／O模塊只能在ET-200M遠(yuǎn)程I／O站中。
c．雙通道I／O模塊容錯(cuò)冗余配置。系統(tǒng)中有兩套相同的容錯(cuò)冗余配置的I／O模塊，每一個(gè)子系統(tǒng)都可以訪問這兩套I／O模塊。
2.2S7-400H冗余控制PLC的工作原理
S7-400H采用“熱備用”模式的自動(dòng)冗余原理，在發(fā)生故障時(shí)無擾動(dòng)的自動(dòng)切換。無故障時(shí)子單元處于運(yùn)行狀態(tài)，如果發(fā)生故障，正常工作的子單元能獨(dú)立完成整個(gè)過程的控制。為了保證無擾動(dòng)切換，必須實(shí)現(xiàn)中央控制器鏈路中間的快速、可靠的數(shù)據(jù)交換。兩個(gè)控制器必須使用相同的用戶程序，自動(dòng)的接受相同的數(shù)據(jù)塊，過程映像和相同的內(nèi)部數(shù)據(jù)，例如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器及存儲(chǔ)器等。
這樣可以確保兩個(gè)中央控制器同步的更新內(nèi)容，在任意一個(gè)系統(tǒng)有故障時(shí)，另一個(gè)可以承擔(dān)全部控制任務(wù)。
S7-400H采用“事件驅(qū)動(dòng)同步“，在兩個(gè)子單元的內(nèi)部狀態(tài)不同時(shí)，例如在直接I／O訪問、中斷、報(bào)警和修改實(shí)時(shí)時(shí)鐘，就會(huì)進(jìn)行同步操作。通過通信功能修改數(shù)據(jù)，由操作系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行同步功能，不需要用戶編程。
S7-400H對(duì)中央控制器之間的鏈接、CPU模塊、處理器、ASIC和存儲(chǔ)器進(jìn)行自檢。在啟動(dòng)后每個(gè)子單元完成執(zhí)行所有的測(cè)試功能。每個(gè)周期只執(zhí)行部分自檢功能，以減輕CPU的負(fù)擔(dān)。
3S7-400H冗余故障分析及相應(yīng)處理
3.1丙烯循環(huán)氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)
聚丙烯裝置丙烯循環(huán)氣壓縮機(jī)(PK301)的控制系統(tǒng)是一套典型的S7-400HPLC，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1冗余控制系統(tǒng)
由于該P(yáng)LC系統(tǒng)的一個(gè)穩(wěn)壓電源(220VAC.24VDC)故障，在PK301停車檢修時(shí)對(duì)故障電源進(jìn)行更換�？稍诜�(wěn)壓電源更換好之后，PLC系統(tǒng)再上電，發(fā)現(xiàn)后啟動(dòng)的CPUl狀態(tài)為STOP，且兩CPU上的REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)紅燈亮，控制器上其它狀態(tài)指示燈和故障指示燈正常。判斷系統(tǒng)出項(xiàng)冗余故障造成外部故障。
將兩個(gè)控制器的模式選擇開關(guān)都扳到STOP位置，然后將先前沒有起來的CPUl模式選擇開關(guān)扳到RUN位置，等RUN綠燈亮，STOP黃燈滅后，再將CPU0模式選擇開關(guān)扳到RUN位置，RUN綠燈閃爍后滅，STOP黃燈一直亮，故障無法排除。系統(tǒng)下電前有一輸入變量被強(qiáng)制，現(xiàn)在FRCE(強(qiáng)制)黃燈亮，將該輸入點(diǎn)的強(qiáng)制取消(兩CPU)，F(xiàn)RCE黃燈滅后，再次將狀態(tài)為STOP的CPU0模式選擇開關(guān)從RUN_STOP—RUN位置依次扳動(dòng)，CPU0RUN綠燈亮，STOP黃燈滅。這時(shí)兩CPU都為RUN綠燈亮，REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)燈都滅，故障排除。
故障排除后，又強(qiáng)制了一輸出點(diǎn)，然后將熱備CPU1模式選擇開關(guān)從RUN—STOP—RUN位置依次扳動(dòng)，RUN綠燈閃爍后滅，STOP黃燈一直亮，兩CPU上的REDF(冗余故障)和EXTF(外部故障)紅燈亮。將強(qiáng)制解除后重復(fù)以上動(dòng)作，CPU1恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)，熱備冗余正常。由此可知，如果S7-400H系統(tǒng)有輸入／輸出點(diǎn)被強(qiáng)制時(shí)，兩個(gè)子控制系統(tǒng)控制器任意一個(gè)或同時(shí)狀態(tài)為STOP，或是系統(tǒng)掉電，均會(huì)出現(xiàn)冗余故障，先啟動(dòng)的控制系統(tǒng)會(huì)運(yùn)行正常，而后面的一個(gè)則無法啟動(dòng)到運(yùn)行模式，此時(shí)系統(tǒng)不冗余，只有將強(qiáng)制解除后方可排除該故障，系統(tǒng)恢復(fù)冗余。
3.2擠壓機(jī)控制系統(tǒng)
高壓聚乙烯裝置的擠壓機(jī)控制系統(tǒng)同樣是一套典型的$7-400HPLC。某El巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)冗余故障，兩CPU上的REDF和EXTF紅燈亮，IFM2F(同步模塊2故障)紅燈亮，熱備CPUl狀態(tài)為STOP黃燈亮，CPUl中FM2(同步子模塊)LINKOK燈滅，控制器上其它狀態(tài)指示燈和故障指示燈正常。判斷為同步模塊2故障造成冗余故障，引起外部故障燈亮。
如圖1所示，S7-400H的每個(gè)中央處理器都有兩個(gè)同步子模塊，用于連接處理器。將CPUl的FM2和CPU0的FM2對(duì)調(diào)，結(jié)果CPU0的FM2LINKOK燈滅；再將CPU0的FM2和CPU0的FMl對(duì)調(diào)，4個(gè)LINKOK指示燈的狀態(tài)沒有變化，判斷出現(xiàn)在CPU0的FMl和FM2是好的；之后將CPUl的FMl和FM2對(duì)調(diào)，結(jié)果CPU0的FMlLINKOK燈滅，至此判斷出：現(xiàn)在CPU0的FMl卡是壞的。將其更換后，控制器中故障指示燈滅，4個(gè)LINKOK指示燈均為綠色亮，系統(tǒng)恢復(fù)正常。
從以上操作過程及相應(yīng)結(jié)果可知，如果同步模塊故障，同一組中，LINKOK燈亮的一個(gè)是壞的，相反LINKOK燈滅的一個(gè)是好的。
3.3S7-400HPLC與HMI的PC機(jī)通信
某聚丙烯裝置擠壓機(jī)的控制系統(tǒng)是一套S7-400HPLC，并有HMI(人機(jī)界面)座位操作站，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
運(yùn)行過程中有一個(gè)操作站出現(xiàn)故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主機(jī)主板損壞。找來新PC機(jī)，將原兩塊西門子網(wǎng)卡裝好后，再將原硬盤數(shù)據(jù)備份到新機(jī)中，啟動(dòng)Intellutionifix3．5，下位PLC數(shù)據(jù)沒有傳到PC機(jī)，PLC和PC機(jī)通信不通。打開StationConfigure界面，看到CPl613和CPl613(1)兩網(wǎng)卡，雙擊CPl613后打開西門子網(wǎng)卡編輯畫面，雙擊properties，看到MACaddress，修改此處地址為原MAC地址。如果MAC地址不能更改，則可按照
以下步驟進(jìn)行操作：
a．將OPCserver狀態(tài)改為停用；
b．刪除兩塊CPl613網(wǎng)卡；
c．安裝SIMATICNET配置文件；
d．逐個(gè)增加兩塊CPl613網(wǎng)卡，并將網(wǎng)卡的MAC地址更改為原地址(80-00-06-01-00-10，80—00-06-014)0-11)；
e．運(yùn)行OPCservero
4結(jié)束語
通過對(duì)PLC系統(tǒng)維護(hù)工作中碰到的一些故障進(jìn)行分析，提出了解決方案，并已經(jīng)成功應(yīng)用到石化行業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中，為正在使用S7-400PLC企業(yè)的同行提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
永宏P(guān)LC技術(shù)交流問答
我剛接觸永宏P(guān)LC,PLC是FBE-40MC,按永宏資料作了一條編程線通訊不了,不知是何原因?
A: 你按下面方法再做一遍：
D-SUB-15 Male Connector D-SUB-9 Female Connector
(To PLC) (To PC)
RXD TXD
Pin_1 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ Pin_3
TXD RXD
Pin_2 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ Pin_2
RTS CTS
Pin_3－－-Pin_4
SG SG
Pin_6－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－- Pin_5
2Q: 可以通過編程語言軟件來編寫圖控軟件來監(jiān)視永宏P(guān)LC嗎？
A: 可以；這里可以采用2種辦法，一是結(jié)合FaconServer。這樣節(jié)省編寫通訊協(xié)議部分，會(huì)使得圖控軟件更簡(jiǎn)便。二就是直接使用編程軟件將永宏通訊協(xié)議編寫進(jìn)去，即可達(dá)到通訊的目的。具體的FaconServer和永宏協(xié)議請(qǐng)參考永宏相關(guān)資料。
3Q: 我現(xiàn)在要用到06AD，有點(diǎn)問題不清楚。我可不可以在程序中用兩種輸入慮波時(shí)間來讀取同一通道的值呀？因?yàn)樵谑褂脮r(shí)，該通道的為壓力值，該值有的時(shí)候要用來控制該壓力達(dá)到設(shè)定值后立即輸出一個(gè)動(dòng)作來控制壓力。從而避免壓力控制不準(zhǔn)的現(xiàn)象。因此，此時(shí)的壓力值最好能讀取當(dāng)前值。當(dāng)前值不用于顯示壓力或任何讀數(shù)。
A: 可以采用時(shí)間來控制獲取當(dāng)前值，這樣會(huì)比較精確
4Q: 聽一個(gè)朋友說一個(gè)用戶用永宏必須每個(gè)月給開發(fā)者交費(fèi)取得密碼,因?yàn)槊艽a每個(gè)月更改一次,想請(qǐng)教下眾為大哥 ,這怎么實(shí)現(xiàn)的,是在PLC上位機(jī)軟件上實(shí)現(xiàn),還是在程序里實(shí)現(xiàn)？
A: 軟件版本在4.32以上配合PLC的OS版本在4.47以上，程序沒有被解成功過！
另外象這種定期需要密碼的問題，應(yīng)該在程序方面做控制，基本控制方式：萬年歷提供時(shí)間時(shí)限，再配合程序鎖機(jī)。大致的理念如此，至于怎么實(shí)現(xiàn)，那就要看設(shè)計(jì)者的功力了！
5Q: Winproladder軟件里 7SG*S和7SG*S H有什么區(qū)別?
A: 目前PLC聯(lián)機(jī)成功后只顯示7SG*S，對(duì)于該模塊有解碼和非解碼之分，這是占用的寄存器數(shù)量有差別，覺得個(gè)數(shù)根據(jù)是7SG1還是7SG2來確定詳情參考使用手冊(cè)2
6Q: 主機(jī)后面的最多擴(kuò)展32臺(tái)模塊，含通訊模塊和擴(kuò)展板嗎？
A: 不含，32臺(tái)只是指DI/DO以及AI/AO，不含電源和通訊以及電源單元。
7Q: 我通過CM25E的以太網(wǎng)單元 然后在485掛一個(gè)2號(hào)站的PLC 請(qǐng)問可以透過以太網(wǎng)訪問2號(hào)站嗎？
A: 可以訪問，但必須注意掛在RS485網(wǎng)路上的通訊口不能被程序占用。
8Q: 永宏P(guān)LC可以直接驅(qū)動(dòng)LED嗎？如何使用？
A: 可以，配合FUN79指令，在晶體管型機(jī)器上可以直接驅(qū)動(dòng)LED，但LED外圍電路必須帶譯碼電路才能正常顯示數(shù)字。
9Q: MA型機(jī)器能否使用撥碼開關(guān)呢？如何使用？
A: 可以，對(duì)于一般性的使用PLC不會(huì)做限制，使用撥碼開關(guān)請(qǐng)使用FUN78:DSW指令實(shí)現(xiàn)輸入
10Q: CRC16密碼產(chǎn)生器如何使用？
A: CRC16產(chǎn)生器是用在系統(tǒng)還原時(shí)，原作者為了保證密碼的唯一知情權(quán)，而產(chǎn)生的一樣臨時(shí)密碼。該密碼只能使用一次。在還原系統(tǒng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)密碼鍵值，用密碼鍵值和原始密碼，在CRC16計(jì)算器下面就可以生成一個(gè)臨時(shí)的密碼。該密碼使用后將會(huì)失效。
11Q: CIC識(shí)別碼是用做哪里？怎么產(chǎn)生的？
A: CIC碼稱之為客戶識(shí)別碼，即在PLC當(dāng)中存儲(chǔ)有專有客戶的資料必須在當(dāng)前的上位機(jī)上產(chǎn)生一個(gè)CIC碼識(shí)別文件，存放到Winproladder的根目錄下，才能正確的聯(lián)機(jī)PLC。該CIC識(shí)別文件綁定了PC的硬件信息，在一臺(tái)電腦上產(chǎn)生的識(shí)別文件COPY到其他電腦上也是不能使用的。PLC中的識(shí)別文件，永宏公司將提供相關(guān)文件并提供下載資料，再輸送到PLC當(dāng)中。
12Q: 請(qǐng)問FBS-MA系列PLC能控制步進(jìn)馬達(dá)嗎？
A: 可以，MAT系列主機(jī)提供4點(diǎn)的10K脈沖輸出(Y0~Y3)，可以實(shí)現(xiàn)2軸的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但要注意速度不得超過10K（AB相不得超過5K）
13Q: 在標(biāo)準(zhǔn)modbus通訊的時(shí)候,怎么訪問D數(shù)據(jù)區(qū)和F數(shù)據(jù)區(qū)？
A: D的數(shù)據(jù)區(qū)域在MODBUS中表示的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：D0~D2998?46001~48999。而F數(shù)據(jù)區(qū)無法通過MODBUS來訪問。若要訪問F去，可以在程序添加一段，先使用FUN160轉(zhuǎn)用指令將F數(shù)據(jù)讀到R或者D區(qū)，然后在透過訪問R或者D來獲取F的數(shù)據(jù)。
14Q: 模擬量擴(kuò)展板和模擬量擴(kuò)展模塊區(qū)別在哪？
A: 模擬量擴(kuò)展板是永宏后期開發(fā)的產(chǎn)品，它不占用IR/OR部分，有轉(zhuǎn)用的寄存器控件D4072~D4077。在信號(hào)方面只能實(shí)現(xiàn)單極性的信號(hào)輸出，精度相對(duì)模擬量模塊不較低。擴(kuò)展方式也不同。輸入/輸出類型是通過不同的端子來實(shí)現(xiàn)，模塊則是同個(gè)端子而通過條線來變換，同時(shí)模塊的信號(hào)范圍廣等差別
15Q: FBS-CM5H工作模式中,對(duì)稱模式和非對(duì)稱模式有什么不同?
A: 對(duì)稱模式時(shí)4個(gè)端口的功能相同，且任一端口接收到的信息均會(huì)傳送至其它端口；而非對(duì)稱模式時(shí)以端口若懸1為主，其接收到的信息均會(huì)傳送至其它端口，但端口是心2~4接收的訊息只會(huì)傳送至端口1。
16Q: 主電源的正負(fù)是否可以對(duì)調(diào)？為什么一些DC電源機(jī)器端子處 標(biāo)“L”“N”符號(hào)？
A: 對(duì)于AC電源，沒有方向之分，電源線是可以對(duì)調(diào)的，永宏P(guān)LC正規(guī)的產(chǎn)品AC交流輸入的都標(biāo)有”L”,”N”。而直流24V電壓輸入時(shí)，因?yàn)橛蟹较蛐裕哉?fù)是不能對(duì)調(diào)的。在正規(guī)的產(chǎn)品中DC電源都標(biāo)有”+”和”-“。配線時(shí)要注意極性。若存在直流電，但標(biāo)有”L””N”,則說明該機(jī)器是更換過電源板或者上蓋，造成標(biāo)示不對(duì)。請(qǐng)使用時(shí)，請(qǐng)注意是否有其他標(biāo)示，以及注意配線。
17Q: 擴(kuò)充機(jī)較多時(shí)，是否只一個(gè)主電源供電就夠？為什么？
A: 每個(gè)電源都有它自己的容量，每個(gè)擴(kuò)展單元都有他的能耗，所以不可能滿足所擴(kuò)展的設(shè)備都能使用主機(jī)的電源，在能耗不能滿足時(shí)系統(tǒng)將不能正常的運(yùn)作，會(huì)造成故障，所以在有限的容量主機(jī)下，帶過多的擴(kuò)展單元時(shí)，必須計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的能耗，看一個(gè)主機(jī)的電源是否能滿足。若不能滿足則必須擴(kuò)充電源能量，可以采用擴(kuò)展機(jī)或者擴(kuò)展電源。
18Q: 若與變頻器聯(lián)機(jī)，永宏P(guān)LC使用什么方法通訊比較簡(jiǎn)單,同時(shí)要注意哪些事項(xiàng)?
A: 永宏P(guān)LC支持FATEK標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，MODBUS和自由口協(xié)議；而一般情況變頻器都是自由口協(xié)議或者M(jìn)ODBUS協(xié)議。就這2種情況，考慮程序便利性就選用MODBUS協(xié)議。所以在選擇變頻器時(shí)盡量選擇支持MPDBUS協(xié)議的變頻器，若不行就采用自由口協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。
19Q: 永宏P(guān)LC的最小時(shí)基能達(dá)到多少?
A: 一般定時(shí)器的時(shí)基有10ms,100ms和1000ms的時(shí)間；但永宏P(guān)LC還提供0.1MS的高速計(jì)時(shí)器，這要在MC和MN機(jī)型才能使用。這個(gè)精度較其他的PLC高出10倍。
20Q: FBS-MCT可以連接什么打印機(jī)?
A: 永宏P(guān)LC所有機(jī)型在擴(kuò)展PORT1后都能連接打印機(jī)打印，配合FUN94指令送出打印。對(duì)于打印機(jī)端則要求支持ASCII碼的打印。這樣才免去驅(qū)動(dòng)直接打印。
21Q: 永宏P(guān)LC如何進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試?
A: 永宏P(guān)LC若想采用遠(yuǎn)程監(jiān)控，有2種方案，一種是通過PORT1使用MODEM做遠(yuǎn)程撥號(hào)連線控制。這種情況需要擴(kuò)展PORT1通訊口，所有機(jī)型都可以使用。另外一種方式則是使用以太網(wǎng)來做互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，這個(gè)需要擴(kuò)展以太網(wǎng)口；MA機(jī)型可以使用FBS-CBE模板，MC和MN可以使用FBS-CBE或者FBS-CM**E模塊
22Q: 永宏P(guān)LC FBS-60MA的port2通訊協(xié)議為ModBus RTU(Slave)，參數(shù)如下：速率9600b/s；偶同位檢查；位數(shù)8；1位停止位；延時(shí)響應(yīng)時(shí)間3ms；傳送延時(shí)時(shí)間2*10ms；接收異常偵測(cè)時(shí)間5*10ms；永宏P(guān)LC用FBS-CB5，電腦用RS485轉(zhuǎn)換器，接線正確。通訊時(shí)，紅、綠通訊指示燈均正常閃亮，即，PLC有應(yīng)答信號(hào)輸出，但電腦報(bào)告：“與硬件通訊失敗，請(qǐng)確定通訊參數(shù)”。延時(shí)響應(yīng)時(shí)間、傳送延時(shí)時(shí)間、接收異常偵測(cè)時(shí)間修改了多次，問題未解決，不知問題出在哪里。
A: 針對(duì)上位機(jī)透過RS485與PLC聯(lián)機(jī)，您可以先測(cè)試一下通訊是否正常，測(cè)試方法即為：使用Winprolader直接與PLC連接，正常情況下是能聯(lián)機(jī)編輯程序的，有成功操作過；若正常在改變通訊協(xié)議后，重點(diǎn)就是考試上位機(jī)的通訊軟件這端。請(qǐng)務(wù)必保證參數(shù)一致，另外就是遵循MDODBUS協(xié)議的約定。
23Q: 如何檢測(cè)輸入點(diǎn)的好壞
A: 針對(duì)輸入點(diǎn)的檢測(cè)，簡(jiǎn)單的作法就是將輸出點(diǎn)輸入到輸入點(diǎn)，然后輸入點(diǎn)再驅(qū)動(dòng)其他的輸出點(diǎn)點(diǎn)亮，這樣就可以完整的測(cè)試一個(gè)輸入點(diǎn)的好壞，同時(shí)也檢測(cè)到輸出點(diǎn)；針對(duì)高速部分，同樣也是將固定的脈沖數(shù)從輸出點(diǎn)輸出，接到輸入點(diǎn)，檢測(cè)接受到脈沖與輸出的脈沖數(shù)是否相等。
24Q: 如果把sink輸入方式接成SRCE 輸入方式,會(huì)不會(huì)燒掉PLC??
A: 不會(huì)；永宏P(guān)LC提供SINK或者SRCE兩種輸入方式，一時(shí)間只能實(shí)現(xiàn)一種輸入，要么是SINK要么是SRCE，這樣不會(huì)有共存的時(shí)候，所以接法一般不會(huì)有沖突。
25Q: 一般變頻器通過通訊擴(kuò)展模塊與主機(jī)相連，需占用幾個(gè)輸入輸出點(diǎn)？
A: 具體的I/O點(diǎn)要看變頻器以及系統(tǒng)的輸入輸入需要，和參數(shù)的設(shè)定。
26Q: 我想把時(shí)間繼電器“T0”的設(shè)定值(PV=200)傳送到暫存器“R110”中，程序該怎么寫？這樣做的目的是用文本顯示器來修改這個(gè)設(shè)定值。
A: 直接在T指令中指定R110為PV值，可以通過文本來設(shè)定R110。
27Q: 一臺(tái)水性印刷機(jī)，正常使用了一段時(shí)間后PLC的“RUN”燈不亮停機(jī)了，怎么也沒法再使用，何解？
A: 1，要是RUN不亮，即熄滅，則存在3種情況，1）是電源損壞；2）是CPU損壞，3）則是電源和CPU皆損壞。造成該原因的主要問題在電源部分出現(xiàn)故障，導(dǎo)致PLC損壞。請(qǐng)返回維修。 2，若是RUN等還在慢閃亮，則硬件部分故障損毀幾率就小些，可以重新上電測(cè)試一下PLC是否正常運(yùn)行，建議拆下PLC測(cè)試，以免引起亂作動(dòng)導(dǎo)致機(jī)臺(tái)設(shè)備故障；要是上電仍不運(yùn)行，可以聯(lián)機(jī)看看，程序是否還存在。若無程序，則先灌程序再置RUN，故障一般可以排除。
28Q: 電腦與PLC聯(lián)機(jī)顯示無法聯(lián)機(jī)，通訊錯(cuò)誤或端口被占用，除了通訊線造成的還有別的原因嗎？
A: 針對(duì)無法聯(lián)機(jī)，首先要檢測(cè)通訊線纜的完好，在這基礎(chǔ)上，查看通訊參數(shù)設(shè)定是否一致，若無法確定可以使用自動(dòng)檢知方式獲取。再者就是檢查通訊口是否被其他軟件占用。若故障仍不排除，則可能通訊口損壞。
29Q: FBS-24EYT的擴(kuò)展模塊中，V1+,V1-,V2+,V2-的，他們是如何連接使用的？
A: 該模塊分4組輸出，V+和V-表示接+24V和-24V。其中-24V也是COM點(diǎn)。在制作連接頭務(wù)必要注意電源接法和各引線之間是否有短路，以免燒毀PLC。
30Q: 請(qǐng)問下永宏CB525與CM25有啥區(qū)別? 我的主機(jī)是FBs60MC,模塊是CM25的,欲做ModBus控制變頻器.數(shù)據(jù)線接哪兩個(gè)腳呢?
A: FBS-CB25是通訊擴(kuò)展板，通過主機(jī)上的擴(kuò)展槽擴(kuò)展，所以主機(jī)都能使用；FBS-CM25則是通訊擴(kuò)展模塊，在主機(jī)的左側(cè)擴(kuò)展；只能在MC和MN主機(jī)上使用，另外CB提供一個(gè)232一個(gè)485分別占用PORT1,2CM25也是提供一個(gè)232和一個(gè)485，分別占用PORT3,4。
變頻器一般是RS485接口，接線如下：
變頻器 CM25的RS-485
A－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－D+
B－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－D-
G－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－G
注意使用終端電阻和雙絞線。
車間設(shè)備的PLC網(wǎng)絡(luò)群控
前 言
隨著國內(nèi)二次電池企業(yè)的成長和國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，傳統(tǒng)以手工操縱設(shè)備、單機(jī)半自動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)為主的企業(yè)輕易出現(xiàn)產(chǎn)品檔次效益下滑的局面。為保持業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)力，必須改善和穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，提升產(chǎn)品性能更高，以適合國內(nèi)電池企業(yè)規(guī)�；a(chǎn)的要求。電子商務(wù)時(shí)代里應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)往整合現(xiàn)有的生產(chǎn)、經(jīng)營、設(shè)計(jì)、制造、治理，及時(shí)地為企業(yè)的“三層決策”系統(tǒng)（戰(zhàn)術(shù)層、戰(zhàn)略層、決策層）提供正確而有效的數(shù)據(jù)信息，以便迅速反應(yīng)，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。而在輕易受人為因素影響品質(zhì)的工藝環(huán)節(jié)里開始采用網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)整體控制。
可編程控制器（PLC）編程靈活又可聯(lián)網(wǎng)控制，在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域里得到了廣泛應(yīng)用。PLC用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的直接控制，計(jì)算機(jī)對(duì)PLC的編程監(jiān)控治理，進(jìn)步了生產(chǎn)效率。應(yīng)用以太網(wǎng)TCP/IP可完成設(shè)備遠(yuǎn)程控制、參數(shù)化及故障診斷工作。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)Intranet外延接進(jìn)Internet，向下聯(lián)接以過程自動(dòng)化為主的現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）�，F(xiàn)場(chǎng)總線是面向工廠底層以單個(gè)分散的、數(shù)字化、智能化的丈量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的測(cè)控系統(tǒng)。本文以組建車間設(shè)備群網(wǎng)絡(luò)為例，全面闡述了以太網(wǎng)聯(lián)接控制PLC的實(shí)現(xiàn)方法。
2. 生產(chǎn)現(xiàn)狀
車間中各機(jī)器設(shè)備均采用PLC電控，制程順序如圖1所示。
圖1 生產(chǎn)工序
3. 外部信息網(wǎng)
通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）平臺(tái)提供高速無線IP或X.25服務(wù)，實(shí)際帶寬大約40～100Kbit/s，包括諸如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、信息傳遞、人機(jī)界面、實(shí)時(shí)應(yīng)用程序等基礎(chǔ)服務(wù)。異地監(jiān)控中心主站通過專線方式直接接進(jìn)中國移動(dòng)基站�？梢允褂命c(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接，也可以由企業(yè)本地代理服務(wù)器借助ADSL、LAN等公網(wǎng)連接。遠(yuǎn)程終端站用3G手機(jī)、PDA、手提電腦完成人機(jī)交互工作，采集數(shù)據(jù)和判定設(shè)備狀態(tài)是否正常。將車間系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)通過防火墻發(fā)給異地的局域網(wǎng)，使授權(quán)用戶可以了解廠房生產(chǎn)和設(shè)備狀況，甚至在辦公室對(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行操縱。使用路由器劃分整個(gè)廠級(jí)的100M甚至1000M的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，使用交換機(jī)連接各個(gè)虛擬網(wǎng)段,文件服務(wù)器與本部分的cisco2950交換機(jī)接口。這樣，采用Cisco虛擬專用網(wǎng)VPN技術(shù)實(shí)施經(jīng)濟(jì)安全的企業(yè)遠(yuǎn)程接進(jìn),邏輯子網(wǎng)由交換機(jī)端口任意組合，沒有物理上的相關(guān)性，不用路由器就解決了廣播報(bào)文的訪問控制題目。
4. 工廠內(nèi)Ethernet/IP 控制網(wǎng)
4.1 產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)體系
以太網(wǎng)協(xié)議可提供辦公室通訊以及高水準(zhǔn)的自動(dòng)化操縱，SIMATIC NET產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)是基于國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3的載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)（CSMA/CD）開放式網(wǎng)絡(luò)模組。組網(wǎng)規(guī)模最大多達(dá)1024站，間隔可達(dá)1.5km的電氣網(wǎng)絡(luò)或200km的光纖網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)使用TCP/IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。西門子的通訊處理模塊，可以在任何點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)和故障檢查或者構(gòu)造冗余網(wǎng)絡(luò)，且答應(yīng)用戶在Socket接口上編制自己的協(xié)議。遠(yuǎn)程訪問路由器用于在局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。本地交換機(jī)Carat5008TX型對(duì)惡劣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，它提供冗余網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥杂謴?fù)功能，支持熱備份功能并有過壓,過流和雷電保護(hù)。由于要將實(shí)時(shí)在線生產(chǎn)和檢測(cè)的重要數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)上，供正當(dāng)用戶瀏覽，因而選用了SQL Server數(shù)據(jù)庫，采用ODBC（Open Database Connectivity）的互聯(lián)模式。主PLC 通過Profibus網(wǎng)采集現(xiàn)場(chǎng) PLC 的I / O 的信號(hào)，信息交換中心對(duì)這些信號(hào)經(jīng)過匯總和分析，判定出全車間各生產(chǎn)線各部分確當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并把這些運(yùn)行狀態(tài)存進(jìn)相應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)并周期刷新。IPC（工控機(jī)）工程師站和治理層通過訪問，得到車間生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息并可加以調(diào)控。
4.2 系統(tǒng)集成
盡管有了高可靠性的產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和冗余的環(huán)網(wǎng)，但假如電纜質(zhì)量不好，同樣不能滿足要求。Belden有縱向軸粘連線的DataTuff電纜可以確保不會(huì)產(chǎn)生過度的傳輸損耗。根據(jù)實(shí)際傳輸間隔、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度等要求，選配了10BASE-5型粗纜，其最大傳輸間隔500米 。屏蔽通訊電纜連接PC的RS-232串行端口和PLC的RS-485通訊端口，實(shí)現(xiàn)IPC與PLC之間的通訊。產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)連接，自頂而下， 上部分為車間級(jí)數(shù)據(jù)部分;下部分為下位機(jī)PLC子網(wǎng)部分。整體采用100M快速到桌面的主干以太網(wǎng)，而智能冗余型產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)，分立的機(jī)械車間通過Carat5008TX交換機(jī)或者網(wǎng)管型SCALANCE X-200接口與辦公樓網(wǎng)絡(luò)的Cisco3660路由器相聯(lián)。工程師治理站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過接口端共享資源。系統(tǒng)組成框圖與網(wǎng)絡(luò)布線見圖2。
圖2 產(chǎn)業(yè)Ethernet/IP系統(tǒng)集成
根據(jù)設(shè)備運(yùn)作的復(fù)雜程度，配置如下： 注液組主控器A選用S7-400系列PLC㈠CPU 為CPU443-2DP;貼膠組主控器B選用S7-200系列PLC㈡CPU 為CPU243-1;卷繞組主控器C選用S7-200 PLC㈢;封口組主控器D選用S7-200 PLC㈣;裁片組主控器E選用S7-400 PLC㈤，CPU 為CPU443。借助EM277模塊擴(kuò)展PROFIBUS智能從站。插進(jìn)主控PLC中的以太網(wǎng)通訊卡給車間級(jí)/廠級(jí)聯(lián)網(wǎng)提供了便利。底層設(shè)備通過PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡(luò)將信息通過級(jí)聯(lián)向上一級(jí)傳送生產(chǎn)狀況及運(yùn)行狀態(tài)，由上級(jí)主控器通過以太網(wǎng)傳送給工程師站及治理層網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)中配置的TP170 觸摸屏作為操縱員站，為各設(shè)備設(shè)置參數(shù)并顯示部分運(yùn)行數(shù)據(jù)。這樣對(duì)于B、C、D、E 設(shè)備的手動(dòng)調(diào)試仍然可以利用它使用MPI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就近聯(lián)接各層PLC 來完成。
5. PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)
5.1 網(wǎng)絡(luò)模式
SIEMENS 的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)支持PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-DP三種類型。PROFIBUS-DP是一種高速、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制器與分散I/O之間的通訊，可滿足系統(tǒng)快速響應(yīng)的時(shí)間要求。PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)鏈路層的媒體訪問控制部分采用受控訪問的令牌總線和主從方式。其中令牌總線中令牌在總線上的各主站間傳遞，持有令牌的主站獲得總線控制權(quán)，該主站依照關(guān)系表與從站或其他主站進(jìn)行通訊。主從方式的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議中一個(gè)主站控制著多個(gè)從站，主站與每一個(gè)從站建立一條邏輯鏈路;主站發(fā)出命令，從站給出響應(yīng)，從站可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀。數(shù)據(jù)鏈路中幀的傳輸過程分為三個(gè)階段：數(shù)據(jù)鏈路建立、幀傳輸和數(shù)據(jù)鏈路開釋。主從結(jié)構(gòu)的一條DP網(wǎng)可包含一個(gè)主站和最多127個(gè)從站, 理論傳輸間隔在不使用中繼器的情況下可達(dá)到1000米,傳輸速率從9.6Kbit/S一直到12Mbit/S可選。網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達(dá)到12Mbit/S 時(shí)其傳輸間隔最長為100米。
5.2 PLC通訊設(shè)計(jì)
PLC有3種控制模式：就地手動(dòng)方式、PLC遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式、全自動(dòng)控制方式。前兩種方式一般只在設(shè)備調(diào)試或維修時(shí)使用，系統(tǒng)主要以全自動(dòng)操縱方式為主。在這種方式下，各類設(shè)備的開、停，各種工序的切換，都由PLC按照預(yù)先編制的程序自動(dòng)控制�；菊闪繀�(shù)包括現(xiàn)場(chǎng)的各式氣缸、電機(jī)、電磁閥、進(jìn)料出料等開關(guān)信號(hào)和注液速度、溫度等模擬信號(hào)，通過組態(tài)界面顯示、設(shè)定、保存關(guān)鍵設(shè)備的參數(shù)。車間IPC工程師站編程輸進(jìn)時(shí)，主體工作就是按程序結(jié)構(gòu)框圖實(shí)現(xiàn)元件的順序動(dòng)作，和進(jìn)行程序優(yōu)化。如：初始化和復(fù)位;沖突觸發(fā)的互鎖;電機(jī)啟動(dòng)延時(shí);維修的手動(dòng)控制;循環(huán)的計(jì)數(shù);氣缸和步進(jìn)電機(jī)到位信號(hào)。
應(yīng)用編程軟件Step7 Micro/Win32完成機(jī)器的控制程序的設(shè)計(jì)工作。該編程軟件具有梯形圖、語句表和功能邏輯塊圖3種輸進(jìn)方式相互轉(zhuǎn)化的能力，本課題采取語句表（STL）和梯形圖（LAD）在PC機(jī)上混合編程的方式，進(jìn)步了編程效率。 操縱單元通過Profibus接口用S7協(xié)議與S7-200和S7-400進(jìn)行通訊。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制要求，選擇了西門子公司的S7-400系列的PLC和S7-200系列PLC6ES7214-1BD20-0XB0型。S7-200接進(jìn)產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)還要配備上CP243-1或互聯(lián)網(wǎng)模塊CP-243-1 IT，同樣S7-400也需配備CP443模塊。安裝了STEP 7-Micro/WIN之后，計(jì)算機(jī)上將會(huì)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器用來訪問CP的主頁。除了編程軟件配備TCP/IP協(xié)議，“通訊”對(duì)話框中應(yīng)為每個(gè)子網(wǎng)模塊指定IP地址。CP243 用于最多8個(gè)S7-200 PLC連接PC的數(shù)據(jù)交換，該模塊采用半雙工或全雙工通訊，使用RJ-45接口，傳輸速率為 10Mbit/s或100Mbit/s。對(duì)CP243-1 CPU進(jìn)行配置成功后，更換板卡也不用再重新配置。 通過網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端編程和監(jiān)控服務(wù)，例如上傳、下載程序和監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài)。使用標(biāo)準(zhǔn)S7-OPC接口，加裝軟件包SOFTNET-S7,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序就能通過網(wǎng)路存取S7-200的數(shù)據(jù)，這樣可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、存檔或作進(jìn)一步處理，例如使用VB、VC應(yīng)用程序、WinCC進(jìn)行處理。
S7-200支持多種通訊協(xié)議，各種協(xié)議同時(shí)運(yùn)行不會(huì)干擾。例如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PPI、多點(diǎn)接口MPI和PROFIBUS。協(xié)議基于OSI通過一個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。通訊幀由起始和結(jié)束字符、源和目的站地址、幀長度和數(shù)據(jù)完整性偶校驗(yàn)組成。主站向網(wǎng)絡(luò)中從站發(fā)出請(qǐng)求，從站只能作出響應(yīng)。一個(gè)網(wǎng)的127個(gè)地址最多可定義32個(gè)主站，各設(shè)備的地址不能重疊。運(yùn)行 STEP 7-Micro/WIN的計(jì)算機(jī)的默認(rèn)地址為0，OP的地址為1， 主PLC的地址為2。上/下位機(jī)通訊程序中定義格式如圖3示出。F為幀標(biāo)志字段（8位），A為從站地址字段�？刂谱侄蜟表示幀類型、編號(hào)、命令和控制信息，它將HDLC幀分為三種類型：信息幀（I）、監(jiān)控幀（S）和無編號(hào)幀（U）。信息幀用于應(yīng)用數(shù)據(jù)（Useful Data）的傳輸并捎帶應(yīng)答;監(jiān)控幀用于監(jiān)視鏈路上的正常操縱，對(duì)鏈路狀態(tài)做出各種響應(yīng)（如認(rèn)可幀、請(qǐng)求重傳或暫停等）;無編號(hào)幀（不含信息字段）用于傳輸各種元編號(hào)命令和響應(yīng)，例如建立鏈路模式，開釋鏈路及報(bào)告特殊情況等。信息字段由FKW+PZD的應(yīng)用數(shù)據(jù)構(gòu)成，F(xiàn)KW用于讀寫參數(shù)值，如寫進(jìn)控制字或讀出狀態(tài)字等，一般為4Byte長，而PZD用于存放控制器的具體控制值，設(shè)置站點(diǎn)或狀態(tài)字的參數(shù)，一般為2～10B長。
圖3 上/下位機(jī)幀通訊格式
PLC作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接在工控網(wǎng)上，方便地實(shí)現(xiàn)PLC與IPC的通訊。以下概述一下組態(tài)步驟：首先新建一工程，然后依次建立4個(gè)中型PLC網(wǎng)絡(luò)，主控制設(shè)備稱PLC1、PLC2、PLC3、PLC4，下一步設(shè)置設(shè)備IP地址，格式為aaa.bbb.ccc.ddd:ppppp:t; aaa.bbb.ccc.ddd為地址，ppppp為端口號(hào)（范圍256-65535），t為連接超時(shí)時(shí)間（單位s），都是十進(jìn)制數(shù)。例如PLC1的IP地址為:192.168.1.1,端口號(hào)為:1000，連接超時(shí)時(shí)間3秒。PLC2、PLC3、PLC4控制設(shè)備建立和PLC1大同小異。所有PLC、IPC的IP地址、端口號(hào)都不能重復(fù)。在建立通訊連接的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行定義數(shù)據(jù)變量，設(shè)計(jì)畫面，開發(fā)數(shù)據(jù)庫等開發(fā)步驟。
5.3 電控構(gòu)造
企業(yè)共計(jì)貼膠、裁片、注液、卷繞、封口五個(gè)PLC車間接受聯(lián)網(wǎng)改進(jìn)，每個(gè)車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備最多能容納127臺(tái)機(jī)次，分布形態(tài)為小于6臺(tái)/分支。但是用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)方式最多只能直接連接8個(gè)S7-200PLC，故而解決辦法是將S7-200PLC作為PROFIBUS-DP從站同時(shí)又設(shè)置成下級(jí)網(wǎng)絡(luò)的控制主站，其余的PLC通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊協(xié)議PPI網(wǎng)絡(luò)分別與S7-200連接，通過這個(gè)層間的主機(jī)完成數(shù)據(jù)交換�？刂七^程中通過網(wǎng)絡(luò)讀寫指令來實(shí)現(xiàn)各級(jí)主站到IPC的通訊。S7-200PLC是可以獨(dú)立編程和完成設(shè)備控制的，Prifibus-DP子網(wǎng)將控制信號(hào)高速地傳送到線上的ET-200，使相應(yīng)繼電器動(dòng)作。PROFIBUS-DP應(yīng)用的擴(kuò)展見圖4。
PROFIBUS-DP擴(kuò)展模塊EM277經(jīng)串行I/O總線連接到S7-200上。 S7-200邏輯連接數(shù)4個(gè)， 0、1端口分別為編程器和操縱員面板留用。所有主站必須工作在相同的波特率下，可設(shè)定傳輸率為187.5Kbit/s。EM277可當(dāng)成一個(gè)DP主站的從站外， 還能當(dāng)成MPI從站，與同一網(wǎng)絡(luò)中的SIMATIC編程器或S7-400 / S7-200 CPU等其它主站進(jìn)行通訊。
圖4 PROFIBUS設(shè)備層
S7-400配置分為軟件和硬件兩部分。軟件部分通過STEP7編程軟件對(duì)CPU414-2DP進(jìn)行配置。SIMATIC STEP 7 工程軟件集成了組態(tài)和遠(yuǎn)端診斷功能。包括配置S7-200通訊子網(wǎng)的速率,子站數(shù)目及站地址等。設(shè)置完成后,各接進(jìn)的信號(hào)在CPU中的對(duì)應(yīng)地址將會(huì)自動(dòng)天生。硬件配置時(shí)將各ET200M的接口模塊IM153上的地址撥碼開關(guān)設(shè)置成與軟件相同 。
IPC計(jì)算機(jī)采用的監(jiān)控軟件為PROTOOL/PRO V5.1。通過西門子CP5611網(wǎng)卡以TCP/IP協(xié)議聯(lián)機(jī)至產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，同下位PLC設(shè)備群進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，包括采集和指令傳送�；贐rowser/Server框架和Web Client和Terminal Server Client軟件，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)控和在線檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)并分辨當(dāng)前各生產(chǎn)設(shè)備所處的正常、停機(jī)、故障等各種狀態(tài)，并在相應(yīng)工控機(jī)的相應(yīng)畫面上，以不同的符號(hào)、圖形、閃爍和顏色變化等形式顯示出來，以圖表或報(bào)表的形式打印和分析，幫助實(shí)現(xiàn)車間的測(cè)、控、管。有故障情況的PLC即刻進(jìn)進(jìn)中斷服務(wù)程序。制作上位機(jī)監(jiān)控程序的方法也有很多種，可用VB，VC等調(diào)用MSCOMM控件或利用Windows API函數(shù)進(jìn)行上下位機(jī)串口通訊。監(jiān)控軟件能將主站PLC的已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)按時(shí)間趨勢(shì)存放在數(shù)據(jù)文件里供調(diào)用、展示給治理職員，以便分析異常和改進(jìn)工藝。Windows動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換功能還能把數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳送到Office Excel和Office Access文件，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)表打印和數(shù)據(jù)查詢功能。
采購西門子TP170B（型號(hào)6AV6 545-0BB15-2AX0）藍(lán)色觸摸屏，使用RS485/RS232接口電纜與PLC連接，安裝上SIMATIC ProTool/Lite組態(tài)軟件�？梢苿�(dòng)的TP170B 操縱面板可直聯(lián)到PROFIBUS 網(wǎng)上，調(diào)試職員直接在設(shè)備邊上進(jìn)行調(diào)試。主站為帶有網(wǎng)卡的PLC設(shè)備,從站是分布式的ET200M和S7-200子站,它們通過標(biāo)準(zhǔn)屏蔽雙絞線連接，間隔過長則使用中繼器。掛接到Prifibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的附加設(shè)備和子網(wǎng)主站的S7-200之間的通訊是S7協(xié)議。當(dāng)需要查看重要的物理參數(shù)時(shí)，信號(hào)被對(duì)應(yīng)的一次儀表傳感器或變送器檢測(cè)出來并變換為4-20mA電流信號(hào)，經(jīng)過屏蔽電纜送到各個(gè)子系統(tǒng)的PLC內(nèi)，PLC通過各種接口模塊采樣�？刂菩盘�(hào)由PLC發(fā)出后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。對(duì)觸摸屏的整個(gè)組態(tài)工作主要包括“機(jī)組啟動(dòng)”、“口令保護(hù)”、“系統(tǒng)定義”、“參數(shù)設(shè)置”、“系統(tǒng)控制”的操縱界面，以及各種操縱按鈕、顯示畫面和功能鍵等。對(duì)重要數(shù)值設(shè)定實(shí)行權(quán)限，防止非法操縱。假如要求擴(kuò)展功能更齊全更可靠，將其置換為產(chǎn)業(yè)組態(tài)軟件。例如：Intouch、Fix、Citech、WinCC、Controx（開物）、Force control（力控）、組態(tài)王。工控組態(tài)軟件的功能包括數(shù)據(jù)庫天生、歷史庫天生、圖形天生、報(bào)表天生、順序控制功能、連續(xù)調(diào)節(jié)功能。系統(tǒng)開發(fā)職員只需通過可視化的組態(tài)方式，就可完成監(jiān)控程序設(shè)計(jì)，降低了監(jiān)控程序開發(fā)的難度。組態(tài)軟件具有良好的擴(kuò)展性、兼容性，軟件結(jié)構(gòu)開放，可接受各種形式的數(shù)據(jù)格式，使用變得更簡(jiǎn)單。
6. 結(jié)語
利用現(xiàn)代PLC提供的網(wǎng)絡(luò)支持功能，構(gòu)建工控機(jī)IPC與PLC的聯(lián)網(wǎng)控制，解決了整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)集中監(jiān)控和各種數(shù)據(jù)在線綜合治理的題目，數(shù)字化的操縱進(jìn)步了控制過程的信息化水平。在制造企業(yè)裝調(diào)運(yùn)行過程中，情況良好，減輕了職員的操縱強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。實(shí)際應(yīng)用證實(shí)該遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有良好的可操控性和可擴(kuò)展性，波特率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)時(shí)正確性和運(yùn)行穩(wěn)定性良好，既降低治理本錢又體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)效益的提升。
