SIMATIC S7 PLC現場總線控制系統簡介

郭亮

摘 要：本文介紹了一種基于SIMATIC S7 PLC的PROFIBUS現場總線控制系統，并且對系統的構成和組態的實現進行了詳細的描述。

關鍵詞：PLC；PROFIBUS；以太網；STEP7；WINCC

1 前言

本文結合現場應用，利用PROFIBUS-DP現場總線將S7-300 PLC組成一套現場總線控制系統，并且通過STEP7軟件對系統網絡及硬件進行組態，同時將上位機監控組態軟件WINCC與STEP7進行通訊連接。

2 系統的結構配置

本現場總線控制系統從網絡結構上分為兩層：現場設備層和網絡控制層，前者采用PROFIBUS網絡，后者為工業以太網結構。

通過上層的工業以太網控制層把工程師站、操作員站和PLC主站進行網絡連接。工程師站安裝西門子STEP7編程軟件，操作員站配置西門子WINCC監控組態軟件。底層為PROFIBUS現場總線網，由S7-300 PLC主站、ET200M從站和變頻器站等構成現場總線控制系統。

系統中PLC為S7-300，其模塊主要包括：電源模塊PS307、中央處理單元CPU315-2DP和通信處理器CP343-1等。通過以太網接口CP343-1連接工業以太網。CPU上集成PROFIBUS-DP接口，將S7-300 PLC作為DP主站運行。本系統配置有多個ET200M從站和變頻器站，網絡配置見圖1。

ET200M站是模塊化I/O站，可以實現遠程分布式I/O功能，包含接口模塊和多種信號模塊。將數字量I/O模塊SM321（16DI）、SM322（16DO），模擬量I/O模塊SM331（8AI）、SM332（8AO），通過接口模塊IM153-1與PROFIBUS-DP現場總線相連。

變頻器站是智能網站，通過可選的PROFIBUS-DP通信模塊與現場總線相連。

3 系統組態

工程師站安裝有用于系統編程和組態的STEP7軟件，可以進行系統硬件和網絡的組態，并對用戶程序進行編程調試。

3.1 網絡組態

組態之前要新建一個項目，在項目中插入SIMATIC 300 站。

（1）通訊端口設置

在控制面板中設置，“Set PG/PC Interface”選中“S7 ONLINE（STEP7）”，再選擇“ISO AND ETHERNET”。進入STEP7的硬件組態HW Config，設置MAC（以太網卡）地址，地址為CP343-1標簽上給出的物理地址。

（2）設置 PROFIBUS 網絡

打開項目，利用圖形組態工具Netpro設置PROFIBUS特性，包括傳輸速率、最高站地址、總線行規等。

3.2 硬件組態

在HW Config中進行系統硬件組態，將機架、電源、CPU、IO模塊、通訊模塊依次拖拽至相應插槽。

通過“PROPERTIES PROFIBUS NODE DP MASTER”設定CPU的DP主站接口參數，并選擇要連接到DP主站接口的PROFIBUS子網絡。

組態ET200M從站時，先從硬件中選擇接口模塊IM153-1，連入集成的DP主站接口，并設置從站的PROFIBUS 地址。配置好接口后，再選擇使用的IO模塊，加入ET200M相應插槽中，并設置其參數。

系統組態完成后，應下載到PLC，并調試使硬件與STEP7連通。

3.3 程序的編寫和調試

STEP7是用于S7-300/400 PLC編制程序的標準軟件，編程語言主要有：梯形圖、語句表和功能塊圖。

程序包含組織塊（OB）、功能塊（FB）、功能（FC）和數據塊（DB）等。OB1是必需的主程序循環塊，可將所有的程序放入OB1中進行線性編程，或將程序用不同的邏輯塊加以結構化，通過OB1調用這些邏輯塊。

根據設備工藝要求編制程序后，下載到PLC中，與實際系統聯調，完成相應的控制功能。

4 WINCC監控組態

操作員站安裝有WINCC監控組態軟件，可以實現畫面顯示、故障報警、數據歸檔以及報表打印等功能。

上位機WINCC和PLC之間采用工業以太網通訊，在WINCC的 S7通信協議“SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE.CHN”中選擇工業以太網協議“Industrial Ethernet”，并設置相應的連接屬性（如以太網地址、機架號等），將WINCC與PLC建立連接。通訊建立后，利用WINCC完成各種顯示畫面和數據的組態。

5 結語

西門子S7-300 PLC與現場總線技術相結合構成現場總線控制系統，具有開放統一的通信協議標準，更加促進了控制網絡和數據網絡的連接融合。

參考文獻

[1]張浩.現場總線與工業以太網絡應用技術手冊[M].上海科學技術出版社，2002.

[2]崔堅.西門子工業網絡通訊指南[M].機械工業出版社，2004.

（作者單位：大連華銳重工集團股份有限公司）