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西門子dp總線是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術[2-3],可實現現場級到車間級監(jiān)控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案[4].profibus系列由profibus-dp/fms/pa三個兼容部分組成。其中profibus-dp和pa的特點如下[1,5]:

西門子dp總線是適用于自動控制系統(tǒng)與分散i/o 之間的高速通信；可取代24 v 或4~20 ma 的串聯式信號傳輸；使用rs 485傳輸技術或光纖媒體。

西門子dp總線是專為過程自動化設計；可將變送器和執(zhí)行器連接到一根公共總線，可用于本質安全領域；數據傳輸采用擴展的profibus-dp協(xié)議，還具有pa行規(guī)。

本文將采用profibus-dp和profibus-pa通信協(xié)議來構建過程控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)架構

本過程控制系統(tǒng)用于模擬對工業(yè)現場液位、溫度等信息的采集、處理，pid 控制和控制工藝流程的實時監(jiān)控。系統(tǒng)通過西門子dp總線進行數據傳輸和交換，采用mpi通信方式與上位機進行通信和遠程控制，從而使整個控制系統(tǒng)實現網絡化和數字化。控制系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

系統(tǒng)主要包含上位監(jiān)控機、cpu、以太網通信模塊、dp鏈路、分布式i/o和變頻器dp從站、溫度和壓力變送器、閥門定位器、電磁流量計等。cpu 采用siemens 的s7300 315-2 dp,既具有多點通信功能的mpi 接口，又具有profibus-dp通信功能[6].

3 系統(tǒng)組態(tài)

3.1 硬件組態(tài)

針對西門子s7-300 plc 來說，其硬件組態(tài)是通過step7 軟件來實現的。組態(tài)過程主要包括以下幾個步驟。

（1）新建項目。（）服務熱線

新建項目時需選擇好存儲路徑和項目名稱。

（2）添加工作站

右鍵點擊新建的站點名字，選擇插入simatic300 station.

（3）硬件配置[7]

雙擊hardware 進入硬件配置界面，從右側硬件列表中拖入機架，并按實際機架上模塊的順序依次添加電源、cpu（315-2dp）、ai/ao模塊。dp/pa link等。根據每個測試系統(tǒng)的不同，有選擇的在pa層掛入變頻器、流量計、變送器和電磁閥等對象。圖2是組態(tài)完的結果。


西門子6es7315-2eh13-0ab0性能參數


西門子dp通訊電纜產品注意事項：

① 硬件配置必須和實際plc 上掛的模塊一致，具體的設置參數要看模塊左下方的訂貨號。

② cpu 地址設為2,其余模塊地址從4 開始，且不能重復[8].

③ 設置profibus網絡參數為1.5 mb/s（dp）。（）服務熱線

④ 模塊地址需記住，因為編程的時候要用到。尤其是ai/ao模塊地址要記住，以保證數據的正確通信。

⑤ ai/ao模擬量模塊的輸入和輸出通道信號類型此處設為兩線制4~20 ma.

⑥ 硬件配置好后可選擇保存編譯。（）服務熱線

3.2 通信組態(tài)

在step7 軟件的option 選項里選擇set pg/pc inter-face,把通信協(xié)議改為cp5611（mpi），點擊“diagnostics”

按鈕進入測試頁面。點擊“test”按鈕顯示正常，然后點擊“read”按鈕讀到plc地址為2表示通信成功。

軟硬件均編譯通過后，即可下載進plc.


西門子6es7315-2eh13-0ab0性能參數


西門子dp通訊電纜產品功能介紹：

3.3 監(jiān)控頁面組態(tài)

本例中用wincc 軟件來驅動step7 的變量，實現對程序的監(jiān)控。

（1）新建項目和添加驅動程序

新建項目時需設置項目類型、名稱和路徑。

選擇變量管理--新建驅動程序--插入simat-ic s7 protocol suite.此通信驅動程序支持多種網絡協(xié)議和類型，此處選擇mpi（和plc 的通信協(xié)議一致），并設置站地址為2.

（2）組態(tài)變量

wincc 變量類型主要有過程變量和內部變量。其中過程變量是真實值，位于plc的存儲器中。內部變量表示在wincc中用來計算或模擬的內部值，不與plc之間進行通信。每個變量在組態(tài)時需定義變量名稱和類型。過程變量還需選擇plc中地址和數據格式變換。