西門子PROFIBUS-DP屏蔽電纜

西門子PROFIBUS-DP屏蔽電纜

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SIEMENS可編程控制器

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(1) 全數字化通信(2) 開放型的互聯網絡(3) 互可操作性與互用性(4) 現場設備的智能化(5) 系統結構的高度分散性(6) 對現場環境的適應性

現場控制設備具有通信功能,便于構成工廠底層控制網絡。通信標準的公開、一致,使系統具備開放性,設備間具有互可操作性。功能塊與結構的規范化使相同功能的設備間具有互換性?？刂乒δ芟路诺浆F場,使控制系統結構具備高度的分散性。

現場總線使自控設備與系統步入了信息網絡的行列,為其應用開拓了更為廣闊的領域;一對雙絞線上可掛接多個控制設備, 便于節省安裝費用;節省維護開銷;提高了系統的可靠性;為用戶提供了更為靈活的系統集成主動權。

網絡通信中數據包的傳輸延遲,通信系統的瞬時錯誤和數據包丟失,發送與到達次序的不一致等都會破壞傳統控制系統原本具有的確定性,使得控制系統的分析與綜合變得更復雜,使控制系統的性能受到負面影響。

從現場總線技術本身來分析,它有兩個明顯的發展趨勢:一是尋求統一的現場總線二是Industrial Ethernet走向工業控制網絡統一、開放的TCP/IP Ethernet是20多年來發展成功的網絡技術 ,過去一直認為,Ethernet是為IT領域應用而開發的,它與工業網絡在實時性、環境適應性、總線饋電等許多方面的要求存在差距,在工業自動化領域只能得到有限應用。事實上,這些問題正在迅速得到解決,國內對EPA技術(Ethernet for Process Automation)也取得了很大的進展。隨著FF HSE的成功開發以及PROFInet的推廣應用,可以預見Ethernet技術將會十分迅速地進入工業控制系統的各級網絡。國際上形成的工業以太網技術的四大陣營:主要用于離散制造控制系統的是:Modbus-IDA工業以太網Ethernet/IP工業以太網PROFInet工業以太網主要用于過程控制系統的是:Foundation Fieldbus HSE工業以太網隨著科學技術的快速發展,過程控制領域在過去的兩個世紀里發生了巨大的變革。150多年前出現的基于5-13psi的氣動信號標準(PCS,Pneumatic Control System氣動控制系統),標志著控制理論初步形成,但此時尚未有控制室的概念;20世紀50年代,隨著基于0-10mA或4-20mA的電流模擬信號的模擬過程控制體系被提出并得到廣泛的應用,標志了電氣自動控制時代的到來,三大控制論的確立奠定了現代控制的基礎,設立控制室、控制功能分離的模式也一直沿用至今;20世紀70年代,隨著數字計算機的介入,產生了“集中控制"的中央控制計算機系統,而信號傳輸系統大部分是依然沿用4-20mA的模擬信號,不久人們也發現了伴隨著“集中控制",該系統存在著易失控、可靠性低的缺點,并很快將其發展為分布式控制系統(DCS,Distributed Control System分布式控制系統);微處理器的普遍應用和計算機可靠性的提高,使分布式控制系統得到了廣泛的應用,由多臺計算機和一些智能儀表以及智能部件實現的分布式控制是其主要的特征,而數字傳輸信號也在逐步取代模擬傳輸信號。隨著微處理器的快速發展和廣泛的應用,數字通信網絡延伸到工業過程現場成為可能,產生了以微處理器為核心,使用集成電路代替常規電子線路,實施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優化控制等功能的智能設備。設備之間彼此通信、控制,在精度、可操作性以及可靠性、可維護性等都有更高的要求。由此,導致了現場總線的產生。

現場總線控制系統由測量系統、控制系統、管理系統三個部分組成,而通信部分的硬、軟件是它有特色的部分。1、現場總線控制系統:它的軟件是系統的重要組成部分,控制系統的軟件有組態軟件、維護軟件、仿真軟件、設備軟件和監控軟件等。首先選擇開發組態軟件、控制操作人機接口軟件MMI。通過組態軟件,完成功能塊之間的連接,選定功能塊參數,進行網絡組態。在網絡運行過程中對系統實時采集數據、進行數據處理、計算。優化控制及邏輯控制報警、監視、顯示、報表等。2、現場總線的測量系統:其特點為多變量高性能的測量,使測量儀表具有計算能力等更多功能,由于采用數字信號,具有高分辨率,準確性高、抗干擾、抗畸變能力強,同時還具有儀表設備的狀態信息,可以對處理過程進行調整。3、設備管理系統:可以提供設備自身及過程的診斷信息、管理信息、設備運行狀態信息(包括智能儀表)、廠商提供的設備制造信息。例如Fisher—Rosemoune公司,推出AMS管理系統,它安裝在主計算機內,由它完成管理功能,可以構成一個現場設備的綜合管理系統信息庫,在此基礎上實現設備的可靠性分析以及預測性維護。將被動的管理模式改變為可預測性的管理維護模式AMS軟件是以現場服務器為平臺的T型結構,在現場服務器上支撐模塊化,功能豐富的應用軟件為用戶提供一個圖形化界面。4、總線系統計算機服務模式:以客戶機/服務器模式是較為流行的網絡計算機服務模式。服務器表示數據源(提供者),應用客戶機則表示數據使用者,它從數據源獲取數據,并進一步進行處理?？头繖C運行在PC機或工作站上。服務器運行在小型機或大型機上,它使用雙方的智能、資源、數據來完成任務。5、數據庫:它能有組織的、動態的存儲大量有關數據與應用程序,實現數據的充分共享、交叉訪問,具有高度獨立性。工業設備在運行過程中參數連續變化,數據量大,操作與控制的實時性要求很高。因此就形成了一個可以互訪操作的分布關系及實時性的數據庫系統,市面上成熟的供選用的如關系數據庫中的Orad,sybas,Informix,SQL Server;實時數據庫中的Infoplus,PI,ONSPEC等。6、網絡系統的硬件與軟件:網絡系統硬件有:系統管理主機、服務器、網關、協議變換器、集線器,用戶計算機等及底層智能化儀表。網絡系統軟件有網絡操作軟件如:NetWarc,LAN Mangger,Vines,服務器操作軟件如Lenix,os/2,Window NT。應用軟件數據庫、通信協議、網絡管理協議等

遠程站（ET200SP）的組態

為了換的更快，每套模具都安裝了對應的ET200SP作為遠程站。由于模具點數不用，所以遠程站IO組態也不相同，主要還是窮，能省一點是一點，全都配成大量也就沒這些事了。在軟件中組態上所有的不同的IO站。

軟件中有四種組態，但是實際中只有兩個模具能放到設備上，如何確定哪個站存在，就用到了DeviceStates指令。

DeviceStates： 讀取 IO 系統的模塊狀態信息

DeviceStates指令的參數說明如下圖，我們使用的是DP通訊，所以截圖里也都是DP通訊的。

我的DeviceStates指令使用過程中，比較需要注意的是MODE參數。由于我是結合D_ACT_DP（啟用禁用IO）使用的，開始我用模式2（診斷遠程站是否故障來判斷是否存在）。但是D_ACT_DP指令禁用掉某個站之后，會自動認為這個站不存在故障，所以診斷是否存在就不起作用了。后來改成了模式4（從站是否存在），就適合我的情況了。也是在調試過程中發現的。

對于DP通訊來說，遠程站的DP地址是多少，那么這個STATE數組參數就選擇多少

確定好是哪個模塊在線之后，就可以根據需要各種賦值了。（這塊是不是有更好的辦法我還不太懂，我覺得軟件里組態的遠程IO通道都是的，還是得賦值給變量去做運算）。

確定好哪個遠程站在線以后，程序已經可以用了，但是不在線的遠程站會使CPU報故障，紅燈閃爍，這時用D_ACT_DP指令解決這個問題。

MODE是1，代表啟用，是2，代表禁用。使用IO診斷DeviceStates指令判斷是給1還是2

工業現場的應用環境要求PLC和工控機具有很高的可靠性，而可靠性是靠電磁兼容特性（EMC）和容錯技術來保證的。PLC和工控機要經過嚴格的電磁兼容檢測，如輻射敏感度檢測、諧波/電壓波動/電壓驟降檢測、靜電/快速脈沖/雷擊檢測、電磁干擾檢測等。EMC保證了設備在本質上的抗干擾特性。但是，要保證控制設備不出故障是不可能的。因此，采用容錯設計的系統對要求不能停機、不能失控的高可靠系統是十分重要的。目前重要的容錯設計技術有Watchdog和雙機熱備（包括主機、模塊和通訊介質的熱備）。熱備系統的工作對用戶來說是透明的：即當故障發生時，所有對故障點的切除和數據的備份都是在短的控制周期內自動完成的。此項技術的完成包括了設備硬件和軟件二個方面。圖2給出了PLC雙機冗余系統的結構。