PLC構(gòu)成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用

　　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(shí)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(shí)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(shí)一樣。在編程過程中，不需考慮硬件配置，由編程軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組態(tài)。

MPI網(wǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)

　　CPU中用于連接象編程器這樣的設(shè)備的接口叫多點(diǎn)接口（MPI），這是因?yàn)橥ㄟ^這個(gè)接口，兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)的DP/MPI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

　　下面是一個(gè)按照上述原理用S7-400HPLC構(gòu)成的多主站DP/MPI網(wǎng)絡(luò)的實(shí)例。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為一個(gè)車站信號(hào)的控制，如圖3所示。該網(wǎng)絡(luò)為由兩臺(tái)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(tái)PLC為主站，另一臺(tái)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(gè)模塊，主模塊9個(gè)，備用9個(gè)。輸出模塊用SM322DO32×24V，共用8個(gè)，主模塊4個(gè)，備用4個(gè)。輸入、輸出模塊都是通過DP連接。3臺(tái)上位機(jī)，都是通過CP5611與PLC的CPU相連。兩個(gè)CPU之間通過同步光纖連接。

　　用戶界面

　　每臺(tái)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(gè)CPU之間同步。3臺(tái)上位機(jī)中，其中兩臺(tái)是操作員用的監(jiān)控機(jī)，另一臺(tái)為維修機(jī)。在整個(gè)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(tái)PC機(jī)都要安裝CP5611驅(qū)動(dòng)軟件，才能完成功能。

　　程序結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置
　　由SIMATICSTEP7V5.2編程軟件，進(jìn)入硬件組態(tài)狀態(tài)，對各臺(tái)PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置。首先，建立Pro2ject，如取名為C：swjtu，在該文件下選擇網(wǎng)絡(luò)Subnet為PROFIBUS，站名為SIMATIC414HStation，然后進(jìn)行硬件組態(tài)。其次是建立各站在網(wǎng)絡(luò)的地址。最后組態(tài)3個(gè)PG/PC站，在選項(xiàng)窗口中選中CP5611，并分配地址，主編程站地址為0，其余兩個(gè)只要地址不相同即可。

　　程序結(jié)構(gòu)
　　西門子SIMATICS7-400HPLC的編程器STEP7可運(yùn)行在PC機(jī)的Windows環(huán)境下，界面友好，提供了梯形圖、語句表和塊圖3種形式的編程、調(diào)試、診斷等功能。本實(shí)例采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，程序由幾大功能塊組成，每個(gè)功能塊完成一系列的控制邏輯，放置在組織塊OB1中的指令決定控制程序的各功能塊的執(zhí)行。本例中功能塊FC1是微機(jī)聯(lián)鎖命令處理程序，F(xiàn)C2是進(jìn)路處理程序，F(xiàn)C3，F(xiàn)C4是微機(jī)聯(lián)鎖狀態(tài)處理程序，F(xiàn)C5是常量定義，F(xiàn)C6是信號(hào)輸出處理，F(xiàn)C7是道岔輸出處理，F(xiàn)C8是信號(hào)采集。程序結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。功能塊為多層次調(diào)用，F(xiàn)C1在調(diào)用其他功能塊，比如FC1調(diào)用FC9，F(xiàn)C9調(diào)用FC10，F(xiàn)C10調(diào)用FC11、FC12、FC13、FC14等。在STEP7中，允許功能塊調(diào)用最多為16層。

　　圖3為應(yīng)用于唐山鋼鐵集團(tuán)公司焦化廠火車站的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的PROFIBUS-DP/MPI網(wǎng)絡(luò)原理框圖。3臺(tái)監(jiān)控機(jī)為監(jiān)控層，PLC為聯(lián)鎖層，I/O為控制層。車站聯(lián)鎖系統(tǒng)主要由聯(lián)鎖以及信號(hào)、道岔、區(qū)段和進(jìn)路的動(dòng)作建立。本例中，以車站微機(jī)聯(lián)鎖的控制過程說明PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐應(yīng)用。

　　進(jìn)路控制過程包括進(jìn)路建立、進(jìn)路解鎖。進(jìn)路建立包括進(jìn)路選擇、道岔控制、進(jìn)路鎖閉、信號(hào)控制，進(jìn)路解鎖就是對已建立的進(jìn)路、道岔進(jìn)行的進(jìn)路鎖閉，進(jìn)路解鎖包括取消進(jìn)路、人工解鎖、正常解鎖、中途折返解鎖、故障解鎖。

　　在組織塊OB1中，先調(diào)用FC1對聯(lián)鎖命令進(jìn)行處理，其中包括進(jìn)路處理、道岔處理、信號(hào)處理，調(diào)用FC2對進(jìn)路進(jìn)行處理，調(diào)用功能塊FC1、FC2對聯(lián)鎖狀態(tài)進(jìn)行處理，再調(diào)用功能塊FC6、FC7、FC8對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入輸出處理。以功能塊FC1命令處理程序?yàn)槔?，說明其功能調(diào)用過程。功能塊FC1先調(diào)用FC10進(jìn)行進(jìn)路選擇，然后調(diào)用FC11、FC12、FC13等，對其他命令進(jìn)行處理。

結(jié)論

　　從實(shí)際應(yīng)用來看，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行良好，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)性能穩(wěn)定。實(shí)踐證明，PROFIBUS-DP網(wǎng)構(gòu)成的靈活實(shí)用分布式網(wǎng)絡(luò)在鐵路系統(tǒng)有良好的應(yīng)用前景。