西门子6ES7516-2PN00-0AB0型号规格

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西门子S7-400HPLC在PROFIBUS网络系统中的应用

 

文中用西门子S7-400HPLC完成联锁功能，构成PROFIBUS-DP/MPI分布式网络系统，这样整个联锁系统安全可靠。通过介绍DP/MPI网的概念和实现，结合唐山钢铁公司焦化站联锁实例，着重阐明用PLC实现DP/MPI网络，以解决该联锁系统中分布式输入输出等。经现场调试、安装，整个网络运行良好，安全可靠地实现和完成车站信号联锁系统的联锁功能，应用前景很好。

引言

车站联锁系统是铁路信号系统中的一个重要组成部分，它的主要任务是控制车站中的信号机和道岔，并且对信号灯状态进行处理和对进路进行选择等。随着铁路信号系统的信息化发展，微机联锁系统必然取代旧式的电气联锁系统。

就国内外现状来看，大多采用上、下位机的办法来实现对车站信号的控制；有些微机联锁系统中，下位机主要实现数据的采集、命令发送、数据输出等，而把主要的联锁功能置于上位机，这样一来，上位机负担太重，一旦上位机产生故障，不能保证系统的安全性、可靠性。如果能够将联锁功能块置于下位机，而且下位机安全性、可靠性比较高，那么整个系统

的安全性、可靠性就能够得到有效保证。

在以前的微机联锁系统中，用工业控制机作为下位机，实现联锁功能，但不能保证系统冗余，这样就不能保证整个系统的安全性、可靠性。因此，就要不断更新和研究，寻求更完善的、更可靠的硬件、软件环境，以提高系统性能和安全系数。用西门子PLC完成联锁功能，构成PROFIBUS-DP/MPI分布式网络系统，这样整个联锁系统安全可靠。

PROFIBUS现场总线技术是随全数字信号系统的发展而产生的，是由德国组织开发的工业现场总线协议标准——PROFIBUS现场总线标准(DIN19254)。

PROFIBUS是近年来上为流行的现场总线，也是目前数据传输率快的一种现场总线(传输率可达12M波特)，因此在很多领域内广泛应用。它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接换信息。

PROFIBUS-DP(DistributedI/OS-分布系统)是一种经过优化的模块，有比较高的数据传输率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为适合。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求比较高的自动化场合。

笔者将以S7-400HPLC为例，结合其在铁路信号中的应用，探讨实现PROFIBUS-DP/MPI网络系统原理和方法。

PROFIBUS-DP/MPI网的性质和特点

PROFIBUS-DP适用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理等。

DP网的协议结构

PROFIBUS定义了各种数据设备连接的串行现场总线的技术和功能特性，这些数据设备可以从底层(如传感器、执行器层)到中间层(如车间层)广泛分布。

PROFIBUS连接的系统由主站和从站组成。主站一般要复杂些；从站为简单的外围设备，典型的从站为传感器、执行器及变送器，它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予回答，或者主站发出请求时回送给主站相应信息。因此，从站只需要协议的一小部分，实现起来非常方便。

PROFIBUS协议结构是根据ISO7498标准，以开放式系统互联网络(Open System Interconnection，OSI)作为参考模型，该模型共有7层，PROFIBUS-DP定义了其中的、二层和用户接口。*3到7层未加描述。

图1为ISO/OSI参考模型与PROFIBUS体系结构比较。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。物理层采用EIARS-485双绞线或光纤，连接器采用RS-485标准的9针D型插座。数据链路层提供了介质存取控制功能、数据的完整性检查以及传输执行的协议，在PROFIBUS中称*2层为现场总线数据链路(FDL)(包括介质访问存取控制()子层、现场总线链路控制(FLC)子层、现场总线管理(FMA1/2)子层)，采用混合介质存取协议，对应于DIN(E)19245，支持单主或多主系统，主或从设备，大站数为126。它包括主站之间的数据传输的令牌环方式和从站之间的主-从方式。PROFIBUS*7层包括底层接口(LLI)、现场总线信息规范(FMS)和现场总线管理(FMA7)

S7-1200和S7-1500指令的比较

 

下图是博途的STEP7 V12帮助中的指令概览。可以看出，S7-1200和S7-1500的指令是兼容的，S7-1200的指令是S7-1500的指令的子集。可以认为S7-1200是精简版的S7-1500。如果暂时没有条件使用S7-1500，可以先使用S7-1200，为今后使用S7-1500打下基础。

1．可用的编程语言

S7-1500和S7-1200都能使用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和结构化控制语言（SCL）语言。为了和S7-300/400兼容，S7-1500还可以使用STL语言。

2．指令的比较

1）S7-1500的基本指令比S7-1200多9条指令。

2）扩展指令中只有S7-1500有PROFIenergy（使用 PROFINET 进行能源管理）指令。此外S7-1500比S7-1200多11条指令。

3）“技术”类指令S7-1500比S7-1200多5条高速计数器指令。

4）“通信”类指令S7-1200比S7-1500多3条发送电子邮件的指令

在工业应用中，很多时候我们需要使用PLC的日期与时间，比如在发生故障的时候需要追溯事件记录，然后分析故障原因，那么精确的时间就会使得追踪很方便；或者因为一些冬夏时至的功能控制发生了变化；或者我们需要在非常精确的现实时间点启动或者停止PLC命令等等。所以我们就需要读取PLC的日期时间并且在需要的时候对PLC的时间进行校准。很多人觉得西门子日期格式很复杂，只是因为这些格式没有被系统的放在一起进行比较，通过本文的学习可以看出，西门子的日期格式虽然看起来复杂，但使用起来很方便，只要使用过一次后就可以对他们非常了解。一西门子S-00/00smart系列这系列的读取和写入指令非常简单，运用一个指令并填写地址即可，数据有固定格式。指令指令格式二S-00/00S00S00系列这一系列的PLC日期和时间数据类型主要包括；日期Date日时间Time_Of_Day长日时间LTODLTime_Of_Day日期时间DTDate_And_Time日期长时间LDTDate_And_LTime长日期时间DTL。对于西门子S-00/00，S00，S00这些数据类型不是通用的。其中“X”号为包含在该系统下我们需要弄清这些日期格式日期DATE数据类型将日期作为无符号整数保存。表示法中包括年月和日。数据类型DATE的操作数为十六进制形式，对应于自0-0-0以来的日期值#0000。变量内容用距离0年月日的天数以整数格式进行表示。常数格式为日期前加D#，例如D#--表示的日期为年月日，相应变量的内容为W##FF。下表列出了Date数据类型的属性。日时间Time_Of_DayTODTIME_OF_DAY数据类型占用一个双字，存储从当天000h开始的毫秒数，为无符号整数，常数表示格式为时间前加TOD#。长日时间LTODLTime_Of_Day长日时间LTODLTime_Of_Day数据类型占用个双字，存储从当天000开始的纳秒数，为无符号整数。纳秒级的数据，只有S00系列才拥有。日期时间DTDate_And_Time日期时间DTDate_And_Time数据类型存储日期和时间信息，格式为BCD。日期长时间LDTDate_And_LTime日期长时间LDTDate_And_LTime数据类型可存储自0年月日000以来的日期和时间信息单位为纳秒。长日期时间DTL长日期时间DTL数据类型的操作数长度为个字节，以预定义结构存储日期和时间信息。DTL数据类型的结构由几个部分组成，每一部分都包含不同的数据类型和取值范围。值的数据类型必须与相应元素的数据类

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