第5章PROFIBUS网络组建

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1、PROFIBUS 通讯通讯PROFIBUS 通讯通讯 现场总线定义是安装在生产过程区域的现现场总线定义是安装在生产过程区域的现场设备场设备/仪表与控制室内的自动控制装置仪表与控制室内的自动控制装置/系系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。据总线。专题二专题二在现代化工厂环境及大规模的工业生产过程控制中，工业设备与数据结构被简单地划分为三个层次，工业三层网络：工业三层网络：国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）在）在19991999年底通过了年底通过了一个一个IEC61158IEC61158的现场总线标准，此标准容纳了的现场总线标准，此标准

2、容纳了8 8种互不兼容的总线协议。在种互不兼容的总线协议。在20032003年年4 4月，月，IEC61158 Ed.3IEC61158 Ed.3现场总线标准第现场总线标准第3 3版正式成为国版正式成为国际标准，规定际标准，规定1010种类型的现场总线，其中包括种类型的现场总线，其中包括FFFF现场总线、现场总线、LONWORKSLONWORKS总线、总线、PROFIBUSPROFIBUS现场总现场总线、线、CANBUSCANBUS现场总线、现场总线、PROFInetPROFInet现场总线等。现场总线等。IEC61158IEC61158国际标准中的国际标准中的PROFIBUSPROFIBUS

3、现场总线现场总线也是德国标准（也是德国标准（DIN19245DIN19245）和欧洲标准）和欧洲标准（EN50170EN50170）。在）。在20012001年年PROFIBUSPROFIBUS被定为中国被定为中国的国家标准的国家标准JB/T103010.3-2001JB/T103010.3-2001。所有集成了现场总线接口的设备都可以被挂所有集成了现场总线接口的设备都可以被挂接到现场总线上，控制器与现场设备之间仅通过接到现场总线上，控制器与现场设备之间仅通过一根总线电缆相连，结构非常简单，节省安装费一根总线电缆相连，结构非常简单，节省安装费用和维护开销。控制器与现场设备可以实现双向用和维护开

4、销。控制器与现场设备可以实现双向的数字通信，克服了模拟信号精度不高、抗干扰的数字通信，克服了模拟信号精度不高、抗干扰能力差的缺点，提高了系统的可靠性。能力差的缺点，提高了系统的可靠性。现场总线的优点：现场总线的优点：现场总线的连接方式：现场总线的连接方式：PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP和和PROFIBUS-FMSPROFIBUS-FMS使用的是使用的是RS485RS485传输技术，传输介质可以采用屏蔽双传输技术，传输介质可以采用屏蔽双绞线和光纤等。使用屏蔽双绞线的传输速率绞线和光纤等。使用屏蔽双绞线的传输速率有有9.6kbit/s9.6kbit/s、19.2kbit/s19.2

5、kbit/s、93.75kbit/s93.75kbit/s、187.5kbit/s187.5kbit/s、500kbit/s500kbit/s、1500kbit/s1500kbit/s、12 12 000kbit/s000kbit/s。随着通信速率的增加，传输距。随着通信速率的增加，传输距离也相应地降低为离也相应地降低为1200m1200m、1200m1200m、1200m1200m、1000m1000m、400m400m、200m200m、100m100m。PROFIBUSPROFIBUS传输介质和通讯速率：传输介质和通讯速率：网络的拓扑结构可以采用树形、星形、网络的拓扑结构可以采用树形、星

6、形、环形以及冗余等结构。每一个网段最多可以环形以及冗余等结构。每一个网段最多可以组态组态3232个站点，多于个站点，多于3232个可以使用中继器，个可以使用中继器，整个网络最多可以组态整个网络最多可以组态127127个站点。中继器也个站点。中继器也要占用站点。要占用站点。PROFIBUSPROFIBUS支持主支持主-从系统、纯主站系统、从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种模式。主站与主站多主多从混合系统等几种模式。主站与主站之间采用的是令牌的传输方式，主站在获得之间采用的是令牌的传输方式，主站在获得令牌后通过轮询的方式与从站通信。令牌后通过轮询的方式与从站通信。网络的拓扑结构和通讯方式：

7、网络的拓扑结构和通讯方式：v S7-300/400和和S7-300/400PROFIBUS-DP不打包通信不打包通信 不打包通信可直接利用传送指令实现数不打包通信可直接利用传送指令实现数据的读写，但是每次最大只能读写据的读写，但是每次最大只能读写4 4个字节个字节（双字），下面重点描述两个（双字），下面重点描述两个315-2PN/DP 315-2PN/DP PLCPLC之间的之间的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP不打包通信。不打包通信。网络组建网络组建第一步：新建项目，并插入主从站点：第一步：新建项目，并插入主从站点：第二步：第二步：SIMATIC 300(S)SIMATIC 30

8、0(S)从站从站双击双击SIMATIC 300（S）的）的Hardware，进行硬件组态。，进行硬件组态。双击双击2号插槽里的号插槽里的MPI/DP接口，配置属性接口，配置属性MPI/DP”配置对话框。配置对话框。设置从站方式，设置通讯地址为设置从站方式，设置通讯地址为3。配置从站与主站的通信区，单击上图中的配置从站与主站的通信区，单击上图中的“组态组态”选项卡组态从站与主站的通信区。在随后出现的对话选项卡组态从站与主站的通信区。在随后出现的对话框内点击框内点击“新建新建”按钮，组态接收区。同样组态发送按钮，组态接收区。同样组态发送区。区。从站接收区从站接收区从站的通信伙伴的配置是虚线，表示主

9、站还没有组态。从站的通信伙伴的配置是虚线，表示主站还没有组态。其中的其中的“MS”表示组建的网络为主从模式，如果组建表示组建的网络为主从模式，如果组建的网络是数据直接交换，则显示的网络是数据直接交换，则显示DX。确定后，点击确定后，点击“编译保存编译保存”按钮，进行编译保存。按钮，进行编译保存。第三步：配置主站第三步：配置主站设置主站方式，设置主站地址为设置主站方式，设置主站地址为2 2。将配置好的从站挂接到主站的将配置好的从站挂接到主站的PROFIBUS-DP的电缆上。的电缆上。在右侧的硬件模块目录树内依次选择在右侧的硬件模块目录树内依次选择PROFIBUS-DP、Configured St

10、ation，将框内的，将框内的CPU 31x拖至左侧的拖至左侧的PROFIBUS电缆处。电缆处。在拖曳的过程中出现对话框，单击在拖曳的过程中出现对话框，单击“连接连接”按钮。按钮。双击双击PROFIBUSPROFIBUS电缆处的从站，出现电缆处的从站，出现“DPDP从站属性从站属性”对话框，单击对话框，单击“组态组态”选项卡，选中通信区中的从选项卡，选中通信区中的从站为输入的一行，单击站为输入的一行，单击“编辑编辑”按钮出现对话框。按钮出现对话框。注意一一对应的关系：发送和接收对应注意一一对应的关系：发送和接收对应对主站的配置编译保存。对主站的配置编译保存。主从站关系图：主从站关系图：软件编程

11、软件编程 第一步：主站侧编程第一步：主站侧编程第二步：从站侧编程第二步：从站侧编程第三步：运行结果监控第三步：运行结果监控 v S7-300/400和和S7-300/400PROFIBUS-DP打包通信打包通信 不打包通信每次传输的数据最大为不打包通信每次传输的数据最大为4 4个个字节，若想一次传送更多的数据，则应该字节，若想一次传送更多的数据，则应该采用打包方式的通信。打包通信需要调用采用打包方式的通信。打包通信需要调用系统功能（系统功能（SFCSFC）。）。STEP7STEP7提供了两个系统提供了两个系统功能功能SFC15SFC15和和SFC14SFC14来完成数据的打包和解来完成数据的打

12、包和解包功能。包功能。SFC15SFC15引脚的功能（打包程序）引脚的功能（打包程序）SFC14SFC14引脚的功能（解包程序）引脚的功能（解包程序）网络组建网络组建第一步：新建一个项目并插入站点第一步：新建一个项目并插入站点第二步：第二步：SIMATIC 300(S1)站配置站配置 第二步：第二步：SIMATIC 300(S1)站配置站配置 第二步：第二步：SIMATIC 300(S1)SIMATIC 300(S1)站配置站配置 SIMATIC 300(S1)SIMATIC 300(S1)站建立的是站建立的是PROFIBUSPROFIBUS（1 1）网络，）网络，通信速率为通信速率为1.5M

13、bps1.5Mbps，行规为，行规为DPDP，站地址设为，站地址设为3 3。同前同前所述，配置输入和输出区所述，配置输入和输出区。注意：一致性选择。注意：一致性选择“全全部部”。第三步：第三步：SIMATIC 300(S2)SIMATIC 300(S2)站配站配置置SIMATIC 300(S2)站建立的也是站建立的也是PROFIBUS（1）网）网络，通信速率为络，通信速率为1.5Mbps，行规为，行规为DP，站地址设为，站地址设为5。第四步：主站第四步：主站SIMATIC 300(M)SIMATIC 300(M)的配置的配置主站的主站的PROFIBUSPROFIBUS站地址设为站地址设为2 2

14、，需要说明的是，在需要说明的是，在将从站拖到主站将从站拖到主站PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP电缆后，可以找到两电缆后，可以找到两个刚才已经配置好的站点（站地址分别为个刚才已经配置好的站点（站地址分别为3 3和和5 5）。）。连接图连接图双击两个站的图标，进一步配置主站与两个从站的通信区双击两个站的图标，进一步配置主站与两个从站的通信区 从站从站1 1从站从站2 2主站与主站与SIMATIC 300(S1)SIMATIC 300(S1)站的通信区站的通信区 主站与主站与SIMATIC 300(S2)SIMATIC 300(S2)站的通信区站的通信区编译保存主站和从站的硬件组态。设置

15、好下载路径后，编译保存主站和从站的硬件组态。设置好下载路径后，将主站和从站的硬件组态分别下载到各自的将主站和从站的硬件组态分别下载到各自的PLCPLC内。内。软件编程软件编程PROFIBUSPROFIBUS主从（主从（MSMS）模式网络都是由主站采用轮询的方式）模式网络都是由主站采用轮询的方式与从站实现通信。主站轮询到哪个从站，哪个从站才有发与从站实现通信。主站轮询到哪个从站，哪个从站才有发言权；从站之间不能直接进行通信，必须经由主站的参与。言权；从站之间不能直接进行通信，必须经由主站的参与。主站和从站可以分别调用主站和从站可以分别调用SFC15SFC15、SFC14SFC14，实现双向通信，

16、实现双向通信，也可以在一边单独调用也可以在一边单独调用SFC15SFC15，另一边单独调用，另一边单独调用SFC14SFC14，实，实现单向通信。如果要使用现单向通信。如果要使用DBDB块存储数据，还必须在项目管块存储数据，还必须在项目管理器内建立所使用的理器内建立所使用的DBDB块，并分配相应大小的存储区。块，并分配相应大小的存储区。本例中采用的方案是在本例中采用的方案是在SIMATIC 300(S1)SIMATIC 300(S1)站内发送站内发送8 8个字节个字节的数据包给主站，主站接收到该数据包后解压缩，并再次的数据包给主站，主站接收到该数据包后解压缩，并再次打包发送给打包发送给SIMA

17、TIC 300(S2)SIMATIC 300(S2)站，站，SIMATIC 300(S2)SIMATIC 300(S2)站接收站接收后解压缩并存储在内存区。后解压缩并存储在内存区。第一步：第一步：SIMATIC 300(S1)SIMATIC 300(S1)从站侧的编程从站侧的编程在从站块内新建在从站块内新建DB1DB1、DB2DB2数据块（在数据块（在“块块”界面内界面内右击，选择右击，选择“插入新对象插入新对象”、数据块），并分配、数据块），并分配8 8个个字节的内存区。字节的内存区。为从站插入为从站插入3 3个组织块，分别为个组织块，分别为OB82OB82、OB86OB86和和OB122O

18、B122。它们的作用主要是保证通信正常进行。插。它们的作用主要是保证通信正常进行。插入入OB35OB35块，并打开编写通信程序。块，并打开编写通信程序。程序如图：程序如图：W#16#AW#16#A是发送缓冲区起始地址（十进制为是发送缓冲区起始地址（十进制为1010）；）；DB1.DB_VAR DB1.DB_VAR 是待发送数据的存储区；是待发送数据的存储区；功能：将功能：将DB1.DB_VARDB1.DB_VAR内的数据打包发送给主站，程序按照内的数据打包发送给主站，程序按照OB35OB35的中断时间周期地被执行。的中断时间周期地被执行。第二步：第二步：SIMATIC 300(S2)SIMAT

19、IC 300(S2)从站侧的编程从站侧的编程在在“块块”内新建内新建DB1DB1数据块并同样分配数据块并同样分配8 8个字节的个字节的内存区。在内存区。在“块块”内插入内插入OB35OB35块并编写程序。块并编写程序。W#16#14W#16#14是该站接收缓冲区起始地址（十进制为是该站接收缓冲区起始地址（十进制为2020）；）；DB1.DB_VAR DB1.DB_VAR 是接收数据的存储区；是接收数据的存储区；MW0MW0用来存储用来存储SFC14SFC14执行后的一些返回信息，通过该返回信息可以判断通信执行后的一些返回信息，通过该返回信息可以判断通信情况；情况；功能：将主站发来的数据解包，并

20、存储在功能：将主站发来的数据解包，并存储在DB1.DB_VARDB1.DB_VAR内。内。第三步：主站侧的编程第三步：主站侧的编程主站内不建立主站内不建立DBDB块，使用中间存储区块，使用中间存储区M M来实现数据读写。来实现数据读写。功能：将功能：将MB50MB50开始的开始的8 8个字节内的数据进行打包并发送给个字节内的数据进行打包并发送给SIMATIC 300(S2)SIMATIC 300(S2)站；而将站；而将SIMATIC 300(S1)SIMATIC 300(S1)站发来的数站发来的数据读取进来并解包存储在据读取进来并解包存储在MB50MB50开始的开始的8 8个字节内。个字节内。

21、第四步：项目的下载第四步：项目的下载第五步：通信结果的观察第五步：通信结果的观察【说明：【说明：】在使用在使用DBDB或中间内存区来发送和接收数据或中间内存区来发送和接收数据的时候，应特别注意的时候，应特别注意3 3个参与通信的区域大小个参与通信的区域大小的设置。通信缓冲区的大小、的设置。通信缓冲区的大小、DBDB块的大小、块的大小、实际用来发送数据的大小（见图实际用来发送数据的大小（见图8-338-33的的RECORDRECORD）。这里建议）。这里建议3 3个区域的大小相同，否个区域的大小相同，否则通信容易出错。则通信容易出错。vS7-200与与S7-300/400的的PROFIBUS-D

22、P通信通信 S7-300 PLC S7-300 PLC在在PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP网络中可以组态成主网络中可以组态成主站站 ，也可以组态为从站，组态为从站时，也可以组态为从站，组态为从站时，S7-300 S7-300 PLCPLC作为智能从站与主站通信。作为智能从站与主站通信。S7-200S7-200只能作为只能作为S7-300 PLCS7-300 PLC的从站来配置，由的从站来配置，由于于S7-200S7-200本身没有本身没有DPDP接口，只能通过接口，只能通过EM277EM277接口模接口模块连接到块连接到PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP网络上。网络上。E

23、M277EM277的使用的使用 EM277 EM277模块的左上方有两个拨码开关，每个拨码开模块的左上方有两个拨码开关，每个拨码开关使用起子旋动从而可以设定关使用起子旋动从而可以设定0 09 9这这1010个数字，其中个数字，其中一个拨码开关的数字一个拨码开关的数字1010，另一数字，另一数字1 1，因此组合起，因此组合起来构成了来构成了0 09999，这也是，这也是EM277EM277在在PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP网络中的网络中的物理站地址。物理站地址。EM277EM277在通电情况下修改拨码开关的数字在通电情况下修改拨码开关的数字后，必须断电，然后再上电才能使设定的地址生

24、效。后，必须断电，然后再上电才能使设定的地址生效。进行硬件网络组态时设定的进行硬件网络组态时设定的EM277EM277站地址必须与拨站地址必须与拨码开关设定的地址一致。码开关设定的地址一致。通信区的设定通信区的设定 第一步：新建工程并插入站点第一步：新建工程并插入站点如图进行组态如图进行组态第二步：第二步：SIMATIC 300(1)SIMATIC 300(1)主站配置主站配置双击图双击图8-378-37中中2 2号插槽内的号插槽内的MPI/DPMPI/DP槽，出现对话框。槽，出现对话框。单击单击2 2号框后，出现对话框。建立号框后，出现对话框。建立PROFIBUS网络。网络。设定通信速率和行

25、规设定通信速率和行规主从站模式设定为主站主从站模式设定为主站编译保存编译保存第三步插入第三步插入EM277EM277从站从站 由于由于S7-200没有集成没有集成DP接口，必须通过接口，必须通过EM277才能连接到才能连接到PROFIBUS网络上。网络上。在图右侧的目录树内依次选择在图右侧的目录树内依次选择PROFIBUS DP、Additional Field Devices、PLC、SIMATIC、EM277 PROFIBUS-DP，将其拖至左侧，将其拖至左侧PROFIBUS-DP电缆处电缆处【说明：【说明：】如图硬件目录树内找不到如图硬件目录树内找不到EM277的订货号，则需的订货号，则

26、需要用户到要用户到Siemens 相关网站上下载相应的相关网站上下载相应的GSD文件，文件，然后安装该然后安装该“GSD”文件。重新启动文件。重新启动Step7，这时，这时就能够找到就能够找到EM277的订货号了。的订货号了。拖曳时，出现对话框。设定地址为拖曳时，出现对话框。设定地址为88，此，此为为200地址。注意选择网络地址。注意选择网络PROFIBUS(1)。第四步第四步 配置配置CPU315-2PN/DPCPU315-2PN/DP与与S7-200S7-200的通信区的通信区 要配置的通信区是指要配置的通信区是指S7-300与与S7-200两侧的互为两侧的互为映射的通信缓冲区；映射的通信

27、缓冲区；EM277仅仅是仅仅是S7-200用于和用于和S7-300进行通信的一个接口模块，进行通信的一个接口模块，200侧的通信区地址设侧的通信区地址设置必须能够被置必须能够被S7-200所接受，与所接受，与EM277无关。无关。单击上图的单击上图的EM277EM277（1 1号框），出现号框），出现2 2号框内的内容，号框内的内容，配置配置S7-300S7-300侧的通信区。侧的通信区。单击图内的单击图内的EM 277 PROFIBUS-DP，可以看到模块，可以看到模块提供了多种不同大小的通信区，用户可以根据实际提供了多种不同大小的通信区，用户可以根据实际数据传输量来选择，这里选择数据传输量

28、来选择，这里选择2 Bytes Out/2 Bytes In，如图所示如图所示。图图(1)修改修改300300通信区地址。通信区地址。再配置再配置S7-200S7-200侧的通信区，双击图（侧的通信区，双击图（1)1)中的中的EM277EM277，在出现的对话框内选择在出现的对话框内选择“参数赋值参数赋值”选项卡。选项卡。S7-200S7-200侧的通信区默认使用的是全局变量侧的通信区默认使用的是全局变量V V存储区。在图中的存储区。在图中的框内可以设定通信区在框内可以设定通信区在V V区的起始地址。默认通信区从区的起始地址。默认通信区从V0V0开始，占用开始，占用4 4个字节（前面通过组态设

29、定的），也可个字节（前面通过组态设定的），也可以自行修改，这里修改为从以自行修改，这里修改为从V10V10开始，即开始，即VW10VW10和和VW12VW12，其中其中VW10VW10用来接收用来接收S7-300S7-300侧发来的数据，侧发来的数据，VW12VW12用来向用来向S7-300S7-300发送数据。发送数据。之后保存编译。之后保存编译。软件编程软件编程S7-300S7-300侧的编程可以用两条语句来实现。侧的编程可以用两条语句来实现。功能是将接收缓冲区功能是将接收缓冲区IW10IW10内的数据读出，并送给内的数据读出，并送给MW2MW2；另外将另外将MW0MW0的数据通过输出缓冲区的数据通过输出缓冲区QW10QW10发送给发送给S7-200S7-200侧。侧。S7-200S7-200侧的编程可以用一条语句来实现。侧的编程可以用一条语句来实现。功能是通过接收缓冲区功能是通过接收缓冲区VW10读取读取300侧发来的数据，侧发来的数据，并将接收到的数据取反并通过并将接收到的数据取反并通过VW12发送出去。发送出去。通信结果的观察通信结果的观察