S7系列PLC電氣控制設(shè)計(jì)與應(yīng)用第10講 S7 PLC的總線(xiàn)控制與GSD文件安裝

1 引言

PROFIBUS是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，它廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其它領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS 已被納入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61158 和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170，并于2001年被定為我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB/T10308.3-2001。

與其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)相比，PROFIBUS的最大優(yōu)點(diǎn)在于具有穩(wěn)定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造、過(guò)程控制和自動(dòng)化等。PROFIBUS開(kāi)放性和不依賴(lài)于廠(chǎng)商的通信的設(shè)想，已在10多萬(wàn)成功應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)。市場(chǎng)調(diào)查確認(rèn)，在德國(guó)和歐洲市場(chǎng)中PROFIBUS占開(kāi)放性工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的市場(chǎng)超過(guò)40%。PROFIBUS有國(guó)際著名自動(dòng)化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠(chǎng)商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

2 設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件GSD的文件特點(diǎn)

PROFlBUS設(shè)備具有不同的性能特點(diǎn)，如I/O信號(hào)的數(shù)量、診斷消息、總線(xiàn)傳輸速度和時(shí)間監(jiān)視等，這些參數(shù)對(duì)每個(gè)設(shè)備類(lèi)型和供應(yīng)商來(lái)說(shuō)都是不同的，而且通常匯編在技術(shù)手冊(cè)內(nèi)。為了幫助用戶(hù)完成PROFIBUS的簡(jiǎn)單組態(tài)，通常把包含特定設(shè)備性能參數(shù)的電子表格稱(chēng)為設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件，即GSD文件。基于GSD文件的組態(tài)工具允許將不同供應(yīng)商的設(shè)備簡(jiǎn)單地集成到一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)中。

設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)文件以精確的格式提供對(duì)設(shè)備特性的全面描述。這些GSD文件是供應(yīng)商為每種類(lèi)型設(shè)備而準(zhǔn)備并提供給PROFIBUS用戶(hù)的。GSD文件能使組態(tài)系統(tǒng)讀入PROFIBUS設(shè)備的特性，并在組態(tài)系統(tǒng)時(shí)利用這個(gè)信息。標(biāo)準(zhǔn)化的GSD數(shù)據(jù)將通信擴(kuò)大到操作員控制級(jí)。使用基于GSD的組態(tài)工具可將不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線(xiàn)系統(tǒng)中，既簡(jiǎn)單又是對(duì)用戶(hù)友好的。

GSD文件可以分為三個(gè)部分：

（1）一般規(guī)范。這部分包括生產(chǎn)廠(chǎng)商和設(shè)備的名稱(chēng)，硬件和軟件的版本狀況、支持的波特率、可能的監(jiān)視時(shí)間問(wèn)隔以及總線(xiàn)插頭的信號(hào)分配；

（2）與DP主站有關(guān)的規(guī)范。這部分包括只運(yùn)用于DP主站的各項(xiàng)參數(shù)(如連接從站的最多臺(tái)數(shù)或上裝和下裝能力)。這一部分對(duì)從站沒(méi)有規(guī)定；

（3）與DP從站有關(guān)的規(guī)范。這部分包括與從站有關(guān)的一切規(guī)范(如輸入／輸出通道的數(shù)量和類(lèi)型、中斷測(cè)試的規(guī)范以及輸入／輸出數(shù)據(jù)一致性的信息)。

GSD文件是ASCII文件．可以用任何一種ASCII編輯器編輯（如計(jì)事本、UltraEdit等），也可使用PROFIBUS用戶(hù)組織提供的編輯程序GSDEdit。

GSD文件是由若干行組成，每行都用一個(gè)關(guān)鍵字開(kāi)頭，包括關(guān)鍵字及參數(shù)(無(wú)符號(hào)數(shù)或字符串)兩部分。GSD文件中的關(guān)鍵字可以是標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵字(在PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)中定義)或自定義關(guān)鍵字。標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵字可以被PROFIBUS的任何組態(tài)工具所識(shí)別，而自定義關(guān)鍵字只能被特定的組態(tài)工具識(shí)別。

一個(gè)GSD文件的例子如下：

#Pr0 fi bus DP ；DP設(shè)備的GSD文件均以此關(guān)鍵存在

GSD Revision=1 ；GSD文件版本

VendorName="Meglev" ；設(shè)備制造商

Model Name="DP Slave" ；產(chǎn)品名稱(chēng)，產(chǎn)品版本

Revision="Version 01" ；產(chǎn)品版本號(hào)(可選)

RevisionNtmber=01 ；產(chǎn)品識(shí)別號(hào)

IdemNumber=0x01 ；協(xié)議類(lèi)型（表示DP）

ProtocoI Ident=0 ；站類(lèi)型(0表示從站)

StationType=0 ；不支持FMS．純DP從站

FMS Supp=0 ；硬件版本

Hardware Realease="HW1.0" ；軟件版本

Soltware Realease="SWl.0" ；支持9.6kbps波特率

9.6 supp=1 ；支持19.2kbps波特率

19.2 supp=l ；9.6kbps時(shí)最大延遲時(shí)間

MaxTsdr 9.6=60 ；19.2kbps時(shí)最大延遲時(shí)間

MaxTsdrl9.2=60 ；不提供RTS信號(hào)

RepeaterCtrl sig=0 ；不提供24V電壓

24VPins=0 ；采用的解決方案

Implementation Type="SPC3" ；不支持鎖定模式

FreezeMode Supp=0 ；不支持同步模式

SyncMode Supp=0 ；支持自動(dòng)波特率檢測(cè)

AutoBaud Supp=l ；不支持改變從站地址

Set SlaveAdd Supp=0 ；故障安全模式類(lèi)型

Fail Safe=0 ；最大用戶(hù)參數(shù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(0-237)

MaxUser PrmDataLen=0 ；用戶(hù)參數(shù)長(zhǎng)度

Usel prmDataLen=0 ；最小從站響應(yīng)循環(huán)間隔

Min Slave Imervall=22 ；是否為模塊站

Modular Station=l ；從站最大模塊數(shù)

MaxModule=l ；最大輸入數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

MaxInput Len=8 ；最大輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

MaxOutput Len=8 ；最大數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度(輸入輸出之和)

MaxData Len=16 ；最大診斷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(6～244)Slave

MaxDiagData Len=6 ；從站類(lèi)型

Family=3

Module=“Modulel”0x23，0x13 ；模塊1，輸入輸出各4字節(jié)

EndModule

Module="Module2"0x27，0x17 ；模塊2，輸入輸出各8字節(jié)

EndModule

3 STEP 7添加GSD文件

用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)了PROFIBUS產(chǎn)品后，需要在STEP 7中進(jìn)行添加該產(chǎn)品的GSD文件。一般都可以在網(wǎng)絡(luò)上找到相應(yīng)產(chǎn)品的GSD文件，如西門(mén)子PROFIBUS GSD文件大全的網(wǎng)址為http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/113652。

這里以FESTO公司的PROFIBUS產(chǎn)品為例進(jìn)行添加GSD文件步驟介紹：

（1）從網(wǎng)絡(luò)或供應(yīng)商那里找到FESTO公司產(chǎn)品“CPX Terminal”（如圖1所示）的GSD文件“CPX_095E.GSD”，推薦網(wǎng)址“http://www.procentec.com/gsd/”；

圖1 FESTO公司產(chǎn)品CPX Terminal

（2）打開(kāi)SIMATIC管理器中的HW Config（配置硬件）窗口，選擇“選項(xiàng)”下的“安裝GSD文件”菜單（如圖2）；

圖2 選擇“選項(xiàng)”下的“安裝GSD文件”菜單

（3）如圖3選擇“瀏覽”找到“GSD_059E.GSD”文件，并進(jìn)行安裝；

圖3 選擇“瀏覽”找到“GSD_059E.GSD”文件

（4）如圖4確認(rèn)安裝GSD文件；

（5）在安裝完成后，即可在HW Config的查找窗口中輸入廠(chǎng)家名“FESTO”，并找到在“閥”的種類(lèi)中發(fā)現(xiàn)CPX DP-V1 FESTO（如圖5）。

圖4 確認(rèn)安裝GSD文件

圖5 安裝GSD文件后的CPX DP-V1 FESTO

4 結(jié)語(yǔ)

在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)碰到以下情況：即上位機(jī)采用西門(mén)子S7系列PLC，而現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備（包括變頻器、I/O模塊等）則會(huì)通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)“掛”上其它更加適合的產(chǎn)品，比如在鋼鐵企業(yè)的流水線(xiàn)會(huì)采用ABB ACS系列變頻器，它只要通過(guò)總線(xiàn)適配器NBPA-12就可以與上位機(jī)S7-400進(jìn)行通訊。

為了確保現(xiàn)場(chǎng)控制的正確性，國(guó)際PROFIBUS組織專(zhuān)門(mén)針對(duì)各系列產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試與認(rèn)證，并授予該產(chǎn)品唯一的ID號(hào)，目前國(guó)內(nèi)也有專(zhuān)門(mén)相關(guān)認(rèn)證機(jī)構(gòu)或?qū)嶒?yàn)室從事該業(yè)務(wù)。

PROFIBUS產(chǎn)品作為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的支撐力量，其重要技術(shù)特征就是標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性，即聲明基于PROFIBUS 技術(shù)的產(chǎn)品在技術(shù)上必須符合PROFIBUS 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須能夠與第三方廠(chǎng)家產(chǎn)品及系統(tǒng)互連。因此，PROFIBUS 產(chǎn)品的一致性和互操作性測(cè)試是必需的，是檢驗(yàn)產(chǎn)品是否符合 PROFIBUS 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同廠(chǎng)家產(chǎn)品互連、互操作的技術(shù)保證。

[1]李方園. 自動(dòng)化綜合實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[2]李方園. 西門(mén)子S7 PLC應(yīng)用簡(jiǎn)明教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]李方園. 零起點(diǎn)學(xué)西門(mén)子S7-300/400 PLC[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.