西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8库存优势

西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8库存优势

一. 引言
PROFIBUS现场总线是一种国际化、开放式异步通讯标准，于1996年被批准为国际标准。PROFIBUS已经广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化等。它由三个部分：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA。PROFIBUS-DP是一种高速通讯，主要应用于现场设备级传输介质为屏蔽双绞线（EIA RS485），波特率从9600bps到12Mbps。艾默生公司的TDS-PA01总线适配器是PROFIBUS的兼容产品。TD3000系列变频器是高性能矢量型变频器，通过TDS-PA01总线适配器可方便地连接到PROFIBUS总线上①，组成PROFIBUS工业现场总线控制系统。

二. 系统简介
本生产线产品为宽约3m、厚约0.3~1mm的高级广告布。生产线主机传动由14台电机完成，每台电机由一台变频器驱动，生产线连续化作业。工序之间现场设备上有张力检测装置，有安全开关、急停开关。 本系统采用西门子S7-300 CPU315-2DP作为PROFIBUS主站；三台S7-200 CPU226-2DP作为智能从站，分别控制辅助部分；12台TD3000、2台TD3300变频器作为从站。整个PROFIBUS线缆长度大约100m，波特率选择为500k即可达到传输速度要求。

 

三．主站与人机界面
CPU315-2DP作为主站，它有2个通讯口：PORT0 和PORT1。PORT0作为PROFIBUS总线通讯口，波特率选择为500kbps。PORT1作为与人机界面通讯口，它为MPI口，采用RS485通讯，波特率为19.2kbps，我们制作了RS485通讯电缆与人机界面通讯。人机界面为台达PWS3260触摸屏。在触摸屏上进行全线控制、生产线运行显示、变频器运行显示、及参数的设置。CPU315作为主站，根据触摸屏的设定值和通过PROFIBUS从智能从站传来的张力信号比较，通过运算，转换成运行频率发送给14台变频器，控制14台传动电机。
由于从站距离较远，有需要在2、3好从站上需要查看对方的运行数据，在程序设计中有几个参数通过PROFIBUS由2号从站传给主站，通过主站再传送给3号从站。3号从站也通过同样途径传送给2号从站。由于操作需要，在2号从站上需要更改主站上的参数。在2号从站的界面上设计有按钮，信号通过PROFIBUS传送给主站。
主站程序执行是循环扫描执行方式，与其它PLC执行方式一样。通过PROFIBUS传送的信息也是周期传输的。

四. 智能从站
EM277 PROFIBUS-DP模块能使S7-200连接到PROFIBUS总线上。它也能使CPU222、CPU224，或CPU226与PROFIBUS主站和较大到6个的MPI主站通讯②。它接受主站的配置信息，在S7-200程序设计中要与主机配置相一致。在与主张信息交换中，EM277 PROFIBUS—DP模块接收主站、发送给主站缺省配置为2字入/2字出，它分为字一致、字节一致和缓冲区一致。
有三台S7-200 CPU226-2DP作为智能从站通过EM277挂接在PROFIBUS总线上。2号、3号从站为辅助操作部分，控制生产线上的电磁阀、采制信号、采集张力信号并经过滤波处理再传送给主站。2号从站为8字输入8字输出。3号从站为4字输入/4字输出。1号从站有相对的独立性，控制加热部分，仅接收主机运行信号、传送本系统故障信号，仅1字输入/1字输出。
2号从站有2个通讯口，每个口与一台PWS1711通讯，分布在1、2号操作台上。在1号操作台上主要进行放卷的两个卷轴之间更换。2号操作台对生产线辅助机械动作的操作、张力大小的调节。3号从站也有2个通讯口，分别与3、4号操作台上的PWS1711通讯。在触摸屏上完成运行状况的查看、参数的修改、辅助机械的操作。
1号从站为烘箱加热部分，具有相对独立性。CPU的PORT1口与一台PWS1711人机界连，PORT0编程为自由口通讯模式，与风机变频器组成RS485总线网。烘箱中导热油在盘管中流动，经循环风机进行热交换。风机共5台，全为变频控制，根据工艺要求调节运行频率。5台TD2000变频器采用RS485控制方式，波特率为9600kbps。

五. 变频器从站
TD3000系列变频器通过TDS-PA01总线适配器连接到PROFIBUS总线上。TDS-PA01是PROFIBUS总线的兼容产品，符合PROFIBUS协议中的传动设备行规—PROFIDRIVE，主站能通过它对变频器进行运行控制操作、调节运行频率、更改变频器的功能码、读取变频器的运行状态。变频器也通过TDS-PA01反馈对主站控制信号的应答信号，主站可以根据变频器的应答信号判断控制信号执行情况。
在周期性的通讯中，PROFIBUS-DP使用PPO（对象过程类）类型作为数据传递的格式，由于本系统仅对变频器的运行频率设定，不更改功能码，本例采用的是PPO3，仅控制变频器的启动、停止、故障复位、运行频率设定。在主站组态时需导入TDS-PA01的GSD文件， GSD文件为TDS-PA01的设备数据文件。然后在PROFIBUS总线上连接TDS-PA01，TDS-PA01与主站通讯波特率为500kbps，TDS-PA01与TD3000的通讯波特率为38.4kbps。

六. 结束语
设备已从今年六月份稳定运行。经实践证明，PROFIBUS现场总线在此类系统中运行稳定可靠，没有出现过问题。由于采用了现场总线，减少了许多配线，减少了安装工作量及维护成本。
应用中也总结出一些经验：1。在配置智能从站的EM277时输入/输出字节应留有余量；2。变频器的控制中刚采用命令字与频率值分开写入，方便编程；3。由于人机界面大多可以以RS485通讯方式工作，在应用中两台人机界面可以与一个PLC的通讯口相连，使PLC减少一个通讯也可以应用，减少投资。PWS系列专门设计有MULTIDROP连接模式，方便多机连接而仅用一个PLC通讯口。

TSI系统（汽轮机状态监视和保护系统）和ETS系统（汽轮机危机跳闸系统）是火力发电厂保证汽轮机和发电机正常运转的重要设备，在火力发电企业运用十分普遍。在当前的大部分应用中，这两套系统是互相独立的，一般由专业的TSI设备供应商提供TSI系统，而ETS系统则用通用的PLC来构建。但事实上两套系统之间存在着很多联系，TSI系统的输出往往是ETS系统的输入。如果能使两套系统**融合，不仅可以节省成本，更可以使系统结构简化，从而提高可靠性。

针对以上情况，我公司选用科威公司的ESAY嵌入式PLC芯片构建了ETS系统的核心控制模块，通过CAN现场总线与我公司的现场总线TSI系统实现**融合，相当**地解决了当前ETS系统存在的诸多问题。

一、总体设计
EASY 嵌入式PLC 芯片有两个uart串口和一个CAN接口以及32个IO引脚。该芯片的CAN接口已经加载科威公司的CAN应用层协议，这是一个主从式的协议，通讯速率160K。我公司的TSI系统使用的MVCAN－2 CAN应用层协议是一个多主结构的协议，通讯速率可以是10K、125K、250K和500K。由于协议不同，TSI系统并不能直接使用EASY 嵌入式PLC 芯片的CAN接口与其通讯。为解决这个问题，将ETS控制模块设计成双CPU结构。使用8位MCU P89V51RD2和独立CAN控制器SJA1000扩展出另一个CAN通讯口，在该通讯口加载MVCAN－2协议，实现与TSI系统的连接。P89V51RD2和EASY 嵌入式PLC 芯片之间通过两片IDT7202交换数据。IDT7202是一种双端口的FIFO（先入先出）缓冲器，内部有1024×9位FIFO RAM。

二、硬件实现
P89V51RD2通过地址、数据和写信号线连接到其中一片IDT7202的写入端口，并通过地址、数据和读信号线连接到另一片IDT7202的读出端口；嵌入式PLC 芯片只有通用IO引脚，没有、数据和读写信号线，只能用通用IO来模拟读写操作。具体做法是将嵌入式PLC 芯片的P1口当作1个8位数据端口分别与两个IDT7202的另一组读取和写入端口连接，P3.0、P3.1、P3.2用作读、写、使能信号,P4.0、P4.1、P4.2用作状态判断信号。用嵌入式PLC 芯片的P2口扩展了8个继电器输出，嵌入式PLC 芯片的其它接口和特性均按典型应用进行设计。将P89V51RD2的uart串口设计为rs232标准串口，该串口在设置时用于下载TSI系统的配置文件，运行时加载MODBUS协议用于与上位机或其它设备通信。最后完成的ETS控制器具有以下功能：继电器输出，1个CAN接口与TSI系统互联，另一个CAN接口可用于IO扩展和ETS控制器间互联，COM1串口用于梯形图下载和PLC监控，COM2用于CAN组态和PLC通讯，COM3（由P89V51RD2扩展）用于TSI配置下载和TSI数据监控。

三、软件实现

软件由两部分组成。一部分是运行于P89V51RD2中的软件，另一部分是嵌入到嵌入式PLC芯片中的软件。

运行于P89V51RD2中的软件使用C语言编写。软件被设计为两种工作模式：设置模式和工作模式。在设置模式下，用户使用PC通过串口将TSI系统的配置文件传递给P89V51RD2，P89V51RD2将文件存储于内部FLASH中；在工作模式下，P89V51RD2按照配置文件解析由SJA1000接收到的TSI系统数据，并将数据按照一定格式通过IDT7202传输给嵌入式PLC。同时，由嵌入式PLC通过IDT7202发来的数据经解析后通过SJA1000发送到TSI系统。

嵌入到嵌入式PLC芯片中的软件基于科威公司提供的汇编语言框架编写。首先解决使用通用IO来模拟IDT7202的读写操作，以下是读写IDT7202的程序：

FIFO_FF EQU P4.1

FIFO_EF EQU P4.0

C1_DIR EQU P3.3

C1_EN EQU P3.2

C1_WR EQU P3.1

C1_RD EQU P3.0

FIFO_PORT EQU P1

WRITE_FIFO: MOV SFRPAGE,#0FH

JNB FIFO_FF,WFIFO_L1

CLR C1_DIR

MOV FIFO_PORT,R7

CLR C1_EN

CLR C1_WR

SETB C1_WR

SETB C1_EN

MOV R6,#1

RET

WFIFO_L1: MOV R6,#0

RET

READ_FIFO: MOV SFRPAGE,#0FH

JNB FIFO_EF,RFIFO_L1

SETB C1_DIR

CLR C1_EN

CLR C1_RD

MOV FIFO_PORT,#0FFH

MOV A,FIFO_PORT

SETB C1_RD

SETB C1_EN

MOV R6,A

MOV R7,#1

RET

RFIFO_L1: MOV R7,#0

RET

在嵌入式PLC的STEP函数和SCAN函数中读取IDT7202的数据，每次读取两帧。数据解析后存入对应的D寄存器，这样就可以在梯形图编程中使用这些数据。有一部分数据是可写的（即允许由PLC向TSI方向传递）。对这部分数据，在PLC的外部RAM开辟一块内存作为数据副本，初始化时将D寄存器与副本置为相同值，在运行中于STEP函数和SCAN函数中监视D寄存器和副本的值是否相同，若不同则将D寄存器值向P89V51RD2发送。