基于PROFIBUS下DP/DP COUPLER通訊模塊的應用

郭彬　任勇　丁龍

摘 要：隨著工廠自動化水平的不斷提高，總線技術被廣泛的應用到各類控制之中，PROFIBUS就是目前常用的一種總線形式。通過使用PROFIBUS總線技術可以提高設備的可靠性和抗干擾能力，使設備性能大幅提高。文章主要介紹在石油專用管傳輸生產(chǎn)線上，不同設備之間通過DP/DP COUPLER通訊模塊進行數(shù)據(jù)交換，用于解決生產(chǎn)中的信息交換的問題，從而為實現(xiàn)工廠自動化提供可行的解決方案。

關鍵詞：PROFIBUS；DP/DP COUPLER；S7-300PLC

引言

在石油專用管生產(chǎn)線自動化安裝調試過程中，經(jīng)常會遇到多個主機設備與輔機設備廠家在不同時間調試設備，由于各個設備的調試進度不同，這時在安裝調試過程中就需要預先定義好接口數(shù)據(jù)，如管號、管徑、壁厚、鋼管長度等，待設備完成了各自的調試后，這時不同設備之間就可以按照之前約定好數(shù)據(jù)信息進行信號交換，當然，這就存在如何進行信號交換。

通常，兩個設備之間的I/O的信號交換是比較容易的，但是當遇到多個設備的I/O信號交換或者模擬量信號交換時就相對麻煩了， 通過使用西門子DP/DP COUPLER通訊模塊，將其作為一個從站組態(tài)到各自PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡中就很容易解決上述問題。此通訊耦合模塊即可以實現(xiàn)兩個不同設備調試時互不影響，也可以提高設備的可靠性和抗干擾能力，使設備性能大幅提高。

1 DP/DP COUPLER 通訊模塊的基本介紹

1.1 DP/DP COUPLER通訊模塊的特點

DP/DP COUPLER通訊模塊是西門子公司面向兩個不同的系統(tǒng)為實現(xiàn)DP通訊而推出的一款硬件，其主要是用于連接兩個Profibus-DP主站網(wǎng)絡，以便在這兩個主站網(wǎng)絡之間進行數(shù)據(jù)通訊，其特點是當兩個PROFIBUS-DP網(wǎng)絡進行通訊時，即使兩個網(wǎng)絡的通訊速率和站地址不一致時，兩個網(wǎng)絡之間也可以正常通訊，并且兩個網(wǎng)絡電氣隔離，當任何一個網(wǎng)絡故障時并不會影響另一個網(wǎng)絡的正常運行。

1.2 DP/DP COUPLER通訊模塊模塊面板概況

在DP/DP COUPLER通訊模塊上共有6個指示燈，可以顯示模塊的運行狀態(tài)，這6個指示燈分別是紅色的SF1/SF2（系統(tǒng)錯誤指示））、紅色的BF1/BF2（網(wǎng)絡故障指示））、綠色的ON1/ON2（供電指示），通常在設備調試階段這6個指示燈都被點亮，當設備調試正常時，紅色的指示燈全部熄滅，綠色指示燈ON1/ON2常亮。

DP1和DP2撥碼開關是用來對模塊進行設置，將其撥至ON的位置表示設置有效，從上至下7個撥碼開關可以設置（1-125）個站地址。除了用來設置站地址的撥碼開關外，還有3個功能型撥碼開關，分別是：ADDR撥碼開關，此開關的位置決定PROFIBUS地址由撥碼開關設置還是由step7軟件設置，當撥至ON的位置，站地址通過step7軟件在組態(tài)軟件中設置，當處于OFF的位置，站地址通過模塊本身的撥碼開關來設置，需要注意的是使用撥碼開關設置的新地址需要斷電后在重新上電才有效；DIA撥碼開關，在DP1網(wǎng)絡中，當撥至ON的位置，網(wǎng)絡2的輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡1的輸入數(shù)據(jù)使能，當處于OFF的位置，網(wǎng)絡2的輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡1的輸入數(shù)據(jù)未使能，同理DP2網(wǎng)絡；PS撥碼開關，當撥至ON的位置，可以使DP/DP COUPLER通訊模塊知道那個網(wǎng)絡的24V電源連接到供電端子，也可使用診斷功能診斷是否供電電源有效。

1.3 兩個網(wǎng)絡之間數(shù)據(jù)通訊區(qū)的對應關系

對于DP/DP COUPLER 通訊模塊連接的兩個網(wǎng)段，通訊速率可以不同，因其非常適用不同速率的兩個PROFIBUS-DP主站系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊，但是對于通訊數(shù)據(jù)區(qū)，網(wǎng)絡1的輸入?yún)^(qū)和網(wǎng)絡2的輸出區(qū)完全對應，同樣網(wǎng)絡2的輸入?yún)^(qū)和網(wǎng)絡1的輸出區(qū)完全對應，否則會造成通訊故障（圖1）。

2 應用實例

某專用管生產(chǎn)線通過輔機非標設備將功能不同的主機設備有效的結合起來以滿足生產(chǎn)需要。不同設備之間需要對管號、管徑、壁厚等數(shù)據(jù)進行傳輸，以滿足現(xiàn)場數(shù)據(jù)的統(tǒng)計及產(chǎn)品信息跟蹤，因此產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)就需要在不同設備間進行動態(tài)的交換。

2.1 控制系統(tǒng)的組成

主機設備采用西門子S7-300PLC控制系統(tǒng)進行分布式I/O控制，主站使用的是西門子317-2DP CPU，通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡上外掛MM440變頻器、S120變頻器及DP/DP COUPLER從站，本系統(tǒng)設定DP/DP COUPLER從站地址為9，輸入輸出類型為：8字節(jié)輸入輸出連續(xù)型（8 BYTE input/output consistent）。

輔機傳輸設備亦采用西門子S7-300PLC控制系統(tǒng)進行分布式I/O控制，主站使用西門子317-2DP的CPU，PROFIBUS-DP網(wǎng)絡上外掛多個ET200M分站、多個S120變頻器及DP/DP COUPLER從站。本系統(tǒng)設定DP/DP COUPLER從站地址為12，輸入輸出類型為：8字節(jié)輸入輸出連續(xù)型（8 BYTE input/output consistent）。

2.2 接口信息定義

設備信號交換的信息的定義是通過新建一個DB塊來實現(xiàn)，這樣有利于對信號交換信息進行管理，主機與輔機之間在上述組態(tài)中定義的是8字節(jié)輸入輸出連續(xù)型，這8字節(jié)中前2個字節(jié)定義了16個布爾型的位信號，此信號用于設備中開關量信號的交換，后6個字節(jié)定義了3個整型信號，此信號用于設備中速度、管徑、壁厚等信號的交換處理。由（圖2）可以看出主機與輔機設備接口信息的定義完全符合DP/DP COUPLER通訊模塊中兩個網(wǎng)絡之間數(shù)據(jù)通訊區(qū)的對應關系，即網(wǎng)絡1的輸入對應網(wǎng)絡2的輸出，網(wǎng)絡2的輸入對應網(wǎng)絡1的輸出。

2.3 系統(tǒng)通訊的實現(xiàn)

當在step7軟件中完成系統(tǒng)的組態(tài)與接口信息的定義后，就需要在程序中編程來實現(xiàn)通訊，由于在系統(tǒng)組態(tài)時使用的是帶consistent的數(shù)據(jù)格式，因此需要調用系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SFC14“DPRD_DAT”（讀取DP從站的連續(xù)數(shù)據(jù)）與SFC15“DPWR_DAT”（向DP從站寫入連續(xù)數(shù)據(jù)）來實現(xiàn)通訊。

主機程序的編寫

CALL "DPRD_DAT" SFC14 "調用系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SFC14"

LADDR：=W#16#19C "組態(tài)從站輸入模塊的首地址"

RET_VAL：=MW500 "返回值，檢測系統(tǒng)狀態(tài)"

RECORD ：=P#DB12.DBX0.0 BYTE 8 "所讀用戶數(shù)據(jù)的目的區(qū)域"

CALL"DPWR_DAT" SFC15 "調用系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SFC14"

LADDR ：=W#16#19C "組態(tài)從站輸出模塊的首地址"

RECORD ：=P#DB12.DBX10.0 BYTE 8 "所寫用戶數(shù)據(jù)的源區(qū)域"

RET_VAL：=MW502 "返回值，檢測系統(tǒng)狀態(tài)"

輔機程序的編寫

CALL "DPRD_DAT" SFC14 "調用系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SFC14"

LADDR：=W#16#80 "組態(tài)從站輸入模塊的首地址"

RET_VAL：=MW188 "返回值，檢測系統(tǒng)狀態(tài)"

RECORD ：=P#DB100.DBX0.0 BYTE 8 "所讀用戶數(shù)據(jù)的目的區(qū)域"

CALL"DPWR_DAT" SFC15 "調用系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SFC14"

LADDR ：=W#16#80 "組態(tài)從站輸出模塊的首地址"

RECORD ：=P#DB100.DBX8.0 BYTE 8 "所寫用戶數(shù)據(jù)的源區(qū)域"

RET_VAL：=MW190 "返回值，檢測系統(tǒng)狀態(tài)"

3 結束語

通過對DP/DP COUPLER通訊模塊的研究我們可以發(fā)現(xiàn)，其一次最大傳送244個字節(jié)的特點完全能滿足需求，并且相比普通的信號交換，它的抗干擾能力強，運行更穩(wěn)定，使用簡單。因此，DP/DP COUPLER通訊模塊可以作為工廠自動化信號交換的一種選擇。

參考文獻

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[4]西門子（中國）有限公司 自動化與驅動公司.DP/DP COUPLER使用快速入門[Z].