摘 要：闡述profibus網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)以太網(wǎng)在平整機組自動化控制系統(tǒng)上的應(yīng)用。從硬件配置和軟件程序設(shè)計兩個方面說明PLC控制系統(tǒng)、TDC系統(tǒng)S7-COM通訊的實現(xiàn)方法，運行結(jié)果證明，SIMATIC NET是一種高速、高性能的局部網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：平整機；工業(yè)以太網(wǎng)；profibus網(wǎng)；S7-COM通訊

1 概述

邯鋼冷軋廠平整機組用的是德國SMS的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，電氣系統(tǒng)采用了SIEMENS的控制設(shè)備和軟件環(huán)境，其裝備水平和電控系統(tǒng)代表了世界平整機的先進水平，SIEMENS的自動化控制分為基礎(chǔ)自動化（Level 1）和過程自動化（Level 2）控制部分。

2 通訊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)自動化（L1）使用以高速微處理器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，用于工藝控制和順序控制，并能夠在多計算機模式下運行?；A(chǔ)自動化包括TDC和PCS7控制部分。

SIMATIC TDC 用于中級和高速閉環(huán)工藝控制，主軋機驅(qū)動的數(shù)字驅(qū)動控制和用于板帶驅(qū)動的二進制連鎖。快速工藝控制（如：液壓輥縫控制、彎輥控制、張力及延伸率控制等）以及與軋制過程控制有關(guān)的設(shè)備及板帶移動（如：線協(xié)調(diào)、物料跟蹤及主斜坡發(fā)生器等）由Simatic TDC進行控制。

SIMATIC S7用于二進制連鎖，自動順序和輔助的低速控制。對于軋線輔助設(shè)備功能，如：入出口卷運輸/材料運輸、軋機換輥、高低壓液壓及乳化液、急?？刂乒δ艿榷加蒘IMATIC S7控制系統(tǒng)完成。

3 S7-COM通訊系統(tǒng)

S7-COM通訊系統(tǒng)主要指S7〈-〉S7和S7〈-〉TDC的通訊，平整線（SPM）有5套S7-400PLC和1套S7-300PLC，根據(jù)工藝的要求，如果兩套PLC之間，或者PLC與TDC之間，需要數(shù)據(jù)傳輸，則建立通訊連接，并做相應(yīng)的通訊程序。在做通訊連接時，需要定義和使用不同的通訊協(xié)議、通道傳輸模式等。不同的通訊協(xié)議需要不同的發(fā)送、接收功能程序來實現(xiàn)，并由通訊錯誤診斷信號，來幫助分析和處理通訊故障。

3.1 通訊協(xié)議

通訊協(xié)議，又稱連接類型，是指兩個通訊伙伴為執(zhí)行通訊而建立的邏輯任務(wù)分配。在S7-COM通訊中，S7與S7的通訊使用“S7 connection”連接類型，S7與TDC的通訊使用“UDP connection”連接類型。

3.1.1 S7 connection

它是一種應(yīng)用比較廣泛的連接類型，可用于MPI、PROFIBUS（Field level）及Industrial Ethernet（Cell level）等，可做S7/M7之間、S7與PG/PC等連接。

3.1.2 UDP connection

稱為用戶數(shù)據(jù)協(xié)議，它不是面向連接的，也就是說，如果通訊伙伴臨時不能訪問，數(shù)據(jù)照樣可以發(fā)送，所以會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況。

3.2 通道模式

又稱數(shù)據(jù)傳輸模式，以適用于不同的通訊要求，有四種類型：Handshake（HAS），Refresh（REF），Select（SEL），Multiple（MUL）。主要用于UDP連接。每種類型各有其特點。

3.3 S7-COM通訊

平整機S7-PLC的通訊具有一定的規(guī)則，包括數(shù)據(jù)塊DB的命名、發(fā)送觸發(fā)的方法、通訊錯誤的診斷、發(fā)送和接收功能塊的原理、數(shù)據(jù)類型的ROTATE與COPY等。

3.3.1 DB塊命名規(guī)則

每個PLC中通訊使用的DB塊，都是從DB700到DB899，分為4種類型，其中DB700-DB749為發(fā)送DB塊（Send DB），DB750-DB799為接收數(shù)據(jù)塊（Receive DB），DB800-849為用戶發(fā)送數(shù)據(jù)塊（User Send DB），DB850-DB899為用戶接收數(shù)據(jù)塊（User Receive DB）。

3.3.2 通訊觸發(fā)Lifecounter

Lifecounter用來觸發(fā)發(fā)送telegram，并按順序發(fā)送多個通訊連接，以防止通訊堵塞的發(fā)生。 這個CFC chart 每100ms執(zhí)行一次，COUNTER_T1-T5（計數(shù)器）每秒從1加到5（每200ms加1），而COUNTER1每秒加1，等于999后重新計數(shù)。通過計數(shù)器COUNTER_T1-T5值每200ms傳給一個MOVE_COUNTER，在1秒內(nèi)依次觸發(fā)5個MOVE_COUNTER。而計數(shù)器COUNTER1值在1秒內(nèi)依次傳給5個MOVE_COUNTER，其值保存在DB699的5個WORD中，用于5個通訊連接的Lifecounter，從而使每個連接每1秒更新1次，保證所有通訊連接的正常工作。

3.3.3 通訊錯誤診斷

一個PLC中每個連接的通訊程序，都有一個通訊錯誤診斷信號（用M點表示）。通過MSG_ANY將這些信號集中在一起，并給出相應(yīng)的診斷信息，在HMI上顯示，以幫助分析判斷通訊故障。S7<->S7與S7<->TDC的故障診斷方法基本是一致的。

3.3.4 S7<->S7通訊的發(fā)送與接收

一個通訊連接包括發(fā)送和接收，個別的只有發(fā)送或只有接收。

首先一個Lifecounter賦予DB830的一個INT，然后ROT_COPY塊將DB830的數(shù)據(jù)拷貝到DB730，從0字節(jié)到130字節(jié)，共65個字。FR_BSEND塊是發(fā)送塊，ID和RID號在連接中已定義好，可直接賦值，它先將DB730中從0字節(jié)開始的130個字節(jié)數(shù)據(jù)與從500字節(jié)開始的130個字節(jié)數(shù)據(jù)進行比較，如果相同，不發(fā)送，如果不同，則發(fā)送新數(shù)據(jù)，同時將從0字節(jié)開始的130個字節(jié)數(shù)據(jù)拷貝到從500字節(jié)開始的130個字節(jié)，以做下次比較。

在接收CFC chart中，F(xiàn)R_BRCV塊將新數(shù)據(jù)接收到DB780從0字節(jié)開始的130個字節(jié)中，先與從500字節(jié)開始的130個字節(jié)數(shù)據(jù)比較，如果相同，則不接收，如果不同，則接收新數(shù)據(jù)到從0字節(jié)開始的130個字節(jié)，同時更新從500字節(jié)開始的130個字節(jié)數(shù)據(jù)，以為下次比較做準備。

3.3.5 S7<->TDC通訊的發(fā)送與接收

其原理與S7<->S7通訊基本相同，發(fā)送使用FR_AGLSN塊，接收使用FR_AGLRC塊。此外，在發(fā)送之前和接收之后，除BOOL數(shù)據(jù)類型只拷貝外，其它數(shù)據(jù)類型（INT、WORD、REAL等）要進行拷貝和轉(zhuǎn)換（ROTATE），在ROT_COPY塊中，對DB塊中不同的數(shù)據(jù)類型進行相應(yīng)的處理。其數(shù)據(jù)傳輸模式主要采用HAS和REF，在Broadcast模式中，使用MUL，它們在通訊程序上有些區(qū)別。

4 結(jié)束語

在單機架平整機控制系統(tǒng)中，通過SIMATIC NET網(wǎng)絡(luò)TDC系統(tǒng)向SIMOVERT傳動控制系統(tǒng)傳送控制命令、各種參數(shù)值，SIMOVERT向PLC傳送各種狀態(tài)以及卷徑等變量，操作站讀取PLC信息形成畫面，同時向TDC系統(tǒng)發(fā)送軋制規(guī)程等。全部PLC、操作站、TDC系統(tǒng)、SIMOVERT傳動數(shù)字化控制系統(tǒng)通過SIMATIC NET網(wǎng)絡(luò)連接成一個整體，有效地實現(xiàn)了它們之間的數(shù)據(jù)通訊、信息交換。

參考文獻

[1]Skin pass mill machine functional description，SMS DMAG，2004.

[2]平整機電氣和自動化報價（最終版），附件2技術(shù)說明，SMS，2004.

[3]PROFIBUS技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)描述，PROFIBUS技術(shù)資格中心（PCC），2001.

作者簡介：陳海鵬（1977-），男，漢族，本科，工程師。