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(shù)被廣泛的應(yīng)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(shù)可以提高設(shè)備的可靠性和抗干擾能力，使設(shè)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(shè)備之間通過DP/DP COUPLER通訊模塊進(jìn)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(guān)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(diào)試過程中，經(jīng)常會遇到多個主機(jī)設(shè)備與輔機(jī)設(shè)備廠家在不同時間調(diào)試設(shè)備，由于各個設(shè)備的調(diào)試進(jìn)度不同，這時在安裝調(diào)試過程中就需要預(yù)先定義好接口數(shù)據(jù)，如管號、管徑、壁厚、鋼管長度等，待設(shè)備完成了各自的調(diào)試后，這時不同設(shè)備之間就可以按照之前約定好數(shù)據(jù)信息進(jìn)行信號交換，當(dāng)然，這就存在如何進(jìn)行信號交換。

通常，兩個設(shè)備之間的I/O的信號交換是比較容易的，但是當(dāng)遇到多個設(shè)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(luò)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(shè)備調(diào)試時互不影響，也可以提高設(shè)備的可靠性和抗干擾能力，使設(shè)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(luò)，以便在這兩個主站網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，其特點是當(dāng)兩個PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊時，即使兩個網(wǎng)絡(luò)的通訊速率和站地址不一致時，兩個網(wǎng)絡(luò)之間也可以正常通訊，并且兩個網(wǎng)絡(luò)電氣隔離，當(dāng)任何一個網(wǎng)絡(luò)故障時并不會影響另一個網(wǎng)絡(luò)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(luò)故障指示））、綠色的ON1/ON2（供電指示），通常在設(shè)備調(diào)試階段這6個指示燈都被點亮，當(dāng)設(shè)備調(diào)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(guān)是用來對模塊進(jìn)行設(shè)置，將其撥至ON的位置表示設(shè)置有效，從上至下7個撥碼開關(guān)可以設(shè)置（1-125）個站地址。除了用來設(shè)置站地址的撥碼開關(guān)外，還有3個功能型撥碼開關(guān)，分別是：ADDR撥碼開關(guān)，此開關(guān)的位置決定PROFIBUS地址由撥碼開關(guān)設(shè)置還是由step7軟件設(shè)置，當(dāng)撥至ON的位置，站地址通過step7軟件在組態(tài)軟件中設(shè)置，當(dāng)處于OFF的位置，站地址通過模塊本身的撥碼開關(guān)來設(shè)置，需要注意的是使用撥碼開關(guān)設(shè)置的新地址需要斷電后在重新上電才有效；DIA撥碼開關(guān)，在DP1網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)撥至ON的位置，網(wǎng)絡(luò)2的輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)1的輸入數(shù)據(jù)使能，當(dāng)處于OFF的位置，網(wǎng)絡(luò)2的輸出數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)1的輸入數(shù)據(jù)未使能，同理DP2網(wǎng)絡(luò)；PS撥碼開關(guān)，當(dāng)撥至ON的位置，可以使DP/DP COUPLER通訊模塊知道那個網(wǎng)絡(luò)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(luò)之間數(shù)據(jù)通訊區(qū)的對應(yīng)關(guān)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(luò)1的輸入?yún)^(qū)和網(wǎng)絡(luò)2的輸出區(qū)完全對應(yīng)，同樣網(wǎng)絡(luò)2的輸入?yún)^(qū)和網(wǎng)絡(luò)1的輸出區(qū)完全對應(yīng)，否則會造成通訊故障（圖1）。

2 應(yīng)用實例

某專用管生產(chǎn)線通過輔機(jī)非標(biāo)設(shè)備將功能不同的主機(jī)設(shè)備有效的結(jié)合起來以滿足生產(chǎn)需要。不同設(shè)備之間需要對管號、管徑、壁厚等數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)備間進(jìn)行動態(tài)的交換。

2.1 控制系統(tǒng)的組成

主機(jī)設(shè)備采用西門子S7-300PLC控制系統(tǒng)進(jìn)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(luò)上外掛MM440變頻器、S120變頻器及DP/DP COUPLER從站，本系統(tǒng)設(shè)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(jī)傳輸設(shè)備亦采用西門子S7-300PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行分布式I/O控制，主站使用西門子317-2DP的CPU，PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(shè)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(jìn)行管理，主機(jī)與輔機(jī)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(shè)備中開關(guān)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(shè)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(jī)與輔機(jī)設(shè)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(luò)之間數(shù)據(jù)通訊區(qū)的對應(yīng)關(guān)系，即網(wǎng)絡(luò)1的輸入對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)2的輸出，網(wǎng)絡(luò)2的輸入對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)1的輸出。

2.3 系統(tǒng)通訊的實現(xiàn)

當(dāng)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(diào)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(jī)程序的編寫

CALL "DPRD_DAT" SFC14 "調(diào)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(diào)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(jī)程序的編寫

CALL "DPRD_DAT" SFC14 "調(diào)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(diào)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(jié)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(qiáng)，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(xiàn)

[1]廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[3]西門子（中國）有限公司 自動化與驅(qū)動公司.深入淺出西子S7-300PLC[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

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