摘要： 自動化網(wǎng)絡通訊是工廠自動化控制系統(tǒng)的重要部分�；诠I(yè)以太網(wǎng)絡的管理層和Profibus-DP的控制層構成完整的控制系統(tǒng)。本文從現(xiàn)代自動化控制網(wǎng)絡入手，對包括4臺6RA70、1臺6SE70、2臺遠程I/O站與西門子S7-400PLC所構成的通訊網(wǎng)絡進行深入分析和研究。提出控制字控制交直流傳動裝置的運行狀態(tài)，該方案利用網(wǎng)絡傳輸控制字提高系統(tǒng)性能和大大簡化了接線，提高工作效率。 關鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)；現(xiàn)場總線；直流調(diào)速器；交流調(diào)速器 1 概述 本文以現(xiàn)代自動化控制網(wǎng)絡進行研究及討論其應用。該系統(tǒng)有2個操作站，上位機計算機與PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊，2臺上位機計算機都裝有以太網(wǎng)卡CP1613。管理層采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，控制層采用Profibus-DP現(xiàn)場總線通訊。西門子S7-300PLC和S7-400PLC作為PLC控制站，直流驅(qū)動器有西門子6RA70系列、艾墨生CT公司Mentor 系列，交流傳動裝置有西門子6SE70系列、安川公司CIMR-G7系列，2臺ET200M遠程I/O站。本文將介紹4臺6RA70、1臺6SE70、2臺遠程I/O站與西門子S7-400PLC所構成的通訊網(wǎng)絡。 2 裝置介紹 2.1 PLC通訊及遠程I/O站 西門子S7-400為大型PLC，這里，通訊模塊CP443-1EX11-0XE0與交換機OSM62連接，操作臺計算機網(wǎng)卡與OSM62連接，這樣就完成了工業(yè)以太網(wǎng)的硬件要求。ET200為遠程I/O站，為了減少信號電纜的敷設，在設備附近放置不同類型的I/O站，如：ET200M、ET200L、ET200S、ET200X等，ET200M適合遠程站點I/O數(shù)量較多的情況下使用。高級運動中心的2臺ET200M的具體配置見后面的系統(tǒng)組態(tài)。ET200M與PLC的通訊關鍵在于網(wǎng)絡組態(tài)以及ET200M的地址的設定。組態(tài)ET200M的輸入/輸出模塊從4號槽開始，3號槽留空，組態(tài)的型號必須與硬件上保持一致。當組態(tài)的時候，編程人員選擇的模塊可以放入到相應變成綠色的槽。組態(tài)Profibus-DP網(wǎng)絡的時候，ET200M的地址應該與撥碼開關一致，在網(wǎng)絡中，每一臺設備的地址是開門鎖的鑰匙，地址一定要設置正確。ET200M與PLC用Profibus-DP電纜連接，如果是網(wǎng)絡的終端站，那么一定要將DP接頭的終端電阻撥到ON上。 2.2 交直流傳動裝置 系統(tǒng)的交流傳動裝置采用的是6SE70系列，該系列的變頻器采用的是嵌套技術，技術參數(shù)可以根據(jù)需要進行嵌套使用。另外加CBP2通信板（即西門子Profibus-DP通訊板）。西門子矢量控制型變頻傳動裝置具有很大允許電壓波動范圍、體積小、通訊功能強大，并且可同直流傳動裝置100%的兼容。對變頻器的控制設置有內(nèi)控和外控。當操作人員選用內(nèi)控的時候，PMU操作面板有效，控制柜上的控制信號不起作用，在這種控制模式下，變頻器的起動和停止由PMU面板上的“1”和“0”控制。當操作人員選用外控的時候，控制柜門上的控制信號有效，內(nèi)控與外控的切換是通過改變參數(shù)P554的值，其值為5的時候，內(nèi)控有效。 直流傳動裝置采用的是6RA70系列，該系列裝置也是采用參數(shù)嵌套技術，另外加有另外加CBP2通信板。控制柜門上設置有起動、停止、故障恢復按鈕。起動按鈕需要設置自保持功能，端子39作為停止按鈕，設置自保持功能如下：P444=17，P445=1。交直流裝置在網(wǎng)絡中的連接采用Profibus-DP電纜，將DP接口插進CBP2通訊板，然后在P918中設置網(wǎng)絡地址。 3 系統(tǒng)應用 3.1 系統(tǒng)組態(tài) 網(wǎng)絡硬件組態(tài)，西門子S7-400PLC的編程軟件為STEP 7。啟動STEP 7，打開向?qū)В凑障驅(qū)崾拘畔⑸梢粋�項目。打開該項目的硬件組態(tài)編輯器Hardware,就可以進行硬件組態(tài)了，本項目的硬件組態(tài)情況如圖1所示。 [align=center] 圖1 硬件組態(tài)示意圖[/align] Profibus-DP網(wǎng)絡是按照主從站方式進行工作的，CPU為主站，交直流傳動控制器和分布式I/O作為網(wǎng)絡的從站，個從站的地址不允許重復。分布式I/O的模塊組態(tài)成為整個網(wǎng)絡的輸入/輸出信號。在組態(tài)編輯器中，點擊ET200M，在分布式I/O模塊的組態(tài)槽處放入模塊，在組態(tài)ET200M的時候，模塊的其始地址由程序員設計。圖2為系統(tǒng)1#操作臺ET200M的組態(tài)情況，從圖中可以查出具體的地址分配[align=center] 圖2 1#操作臺ET200M組態(tài)[/align] 3.2 網(wǎng)絡通訊數(shù)據(jù) 交直流傳動控制器在Profibus-DP前置文件中，周期型通道的數(shù)據(jù)結構被定義為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象PPO。它分成不同兩部分——PZD部分和PKW部分，且能用報文分別發(fā)送。PZD部分：即過程數(shù)據(jù)部分，包括裝置的控制字、設定值、狀態(tài)字和實際值；PKW部分：即參數(shù)部分，用于讀寫裝置的參數(shù)值。西門子S-400PLC通過Profibus-DP總線對控制字的16位進行置位和復位。就可以對電機控制。CBP2與6RA70數(shù)據(jù)交換格式如圖3所示。 [align=center] 圖3 6RA70數(shù)據(jù)交換示意圖[/align] 3.3 PLC程序 [align=center] 圖4 DB1地址示意圖[/align] 為了實現(xiàn)CPU主站與網(wǎng)絡從站之間的通訊，我們必須在主站編寫正確的程序。這就要求調(diào)用SFC15（DPWR-DAT）。首先新建DB1，在DB1中編寫地址，高級運動中心的DB地址如圖4所示。在FC3中編寫通訊程序，系統(tǒng)的程序如圖5、6所示。在進行通訊過程中，由程序?qū)﹄姍C進行合閘/分閘及運行使能的同時，裝置的電源合閘/分閘端子和運行使能端子始終要保持高電平。否則，會造成通訊的失敗。當硬件條件滿足時，將CPU達到RUN，我們改變1#操作臺和2#操作臺的開關狀態(tài)時，n733的值會相應變化，則說明通訊數(shù)據(jù)傳輸成功。 1#操作臺對應的字節(jié)為IB12～IB15，2#操作臺對應的字節(jié)地址是IB20～IB23。1#操作臺開關控制通訊控制字情況為I13.0→B3200…I13.7→B3207，I12.0→B3208…I12.7→B3215；I14.0→B3308…I14.3→B3311。2#操作臺的開關控制裝置控制字情況為I20.0→B34008…I20.7→B3415，I21.0→B3400…I21.7→B3407；I22.0→B3508…I22.3→B3511。 5 總結 工業(yè)以太網(wǎng)是國際標準，Profibus-DP是目前我國最為廣泛的現(xiàn)場總線之一。我們通過以太網(wǎng)可以將管理層與控制層連接，通過Profibus-DP可以將具有該網(wǎng)絡通訊功能的現(xiàn)場設備有機的聯(lián)系起來。這樣，上位機系統(tǒng)和現(xiàn)場設備通過網(wǎng)絡就構成一套完整的工廠自動化控制結構。我們將其應用于武漢科技大學高級運動中心的傳動系統(tǒng)，經(jīng)過半年多的運行，系統(tǒng)設計先進、控制系統(tǒng)運行在兩個操作臺上進行, 武漢科技大學高級運動中心是博士點重點研究方向及教育部工程中心。自動化網(wǎng)絡控制是現(xiàn)代自動化重點研究內(nèi)容，擁有很好的前景