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6ES7211-0AA23-0XB0參數詳細

來源:潯之漫智控技術(上海)有限公司   2023年02月24日 10:18  

6ES7211-0AA23-0XB0參數詳細

微機聯鎖系統中,一般是將聯鎖置于上位機中,這樣安全性、可靠性得不到保障。文中用西門子 S7-400HPLC完成聯鎖功能,構成PROFIBUS-DP/MPI 分布式網絡系統,這樣整個聯鎖系統安全可靠。通過介紹DP/MPI網的概念和實現,結合唐山鋼鐵公司焦化站聯鎖實例,著重闡明用PLC實現DP/MPI網絡,以解決該聯鎖系統中分布式輸入輸出等。經現場調試、安裝,整個網絡運行良好,安全可靠地實現和完成車站信號聯鎖系統的聯鎖功能,應用前景很好。
關鍵詞:現場總線; 可編程邏輯控制器; 開放式系統互聯
引言
  車站聯鎖系統是鐵路信號系統中的一個重要組成部分,它的主要任務是控制車站中的信號機和道岔,并且對信號燈狀態進行處理和對進路進行選擇等。隨著鐵路信號系統的信息化發展,微機聯鎖系統必然取代舊式的電氣聯鎖系統。
  就國內外現狀來看,大多采用上、下位機的辦法來實現對車站信號的控制;有些微機聯鎖系統中,下位機主要實現數據的采集、命令發送、數據輸出等,而把主要的聯鎖功能置于上位機,這樣一來,上位機負擔太重,一旦上位機產生故障,不能保證系統的安全性、可靠性。如果能夠將聯鎖功能塊置于下位機,而且下位機安全性、可靠性比較高,那么整個系統的安全性、可靠性就能夠得到有效保證。
  在以前的微機聯鎖系統中,用工業控制機作為下位機,實現聯鎖功能,但不能保證系統冗余,這樣就不能保證整個系統的安全性、可靠性。因此,就要不斷更新和研究,尋求更完善的、更可靠的硬件、軟件環境,以提高系統性能和安全系數。用西門子PLC完成聯鎖功能,構成PROFIBUS-DP/MPI分布式網絡系統,這樣整個聯鎖系統安全可靠。
  PROFIBUS現場總線技術是隨全數字信號系統的發展而產生的,是由德國組織開發的工業現場總線協議標準——PROFIBUS現場總線標準(DIN19254)。
  PROFIBUS是近年來國際上的現場總線,也是目前數據傳輸率最快的一種現場總線(傳輸率可達12M波特),因此在很多領域內廣泛應用。它是不依賴于生產廠家的、開放式的現場總線,各種各樣的自動化設備均可通過同樣的接口交換信息。
  PROFIBUS-DP(DistributedI/OS-分布系統)是一種經過優化的模塊,有比較高的數據傳輸率,適用于系統和外部設備之間的通信,遠程I/O系統尤為適合。它允許高速度周期性的小批量數據通信,適用于對時間要求比較高的自動化場合。
  筆者將以S7-400HPLC為例,結合其在鐵路信號中的應用,探討實現PROFIBUS-DP/MPI網絡系統原理和方法。
PROFIBUS-DP/MPI網的性質和特點
  PROFIBUS-DP適用于現場層的高速數據傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。除周期性用戶數據傳輸外,PROFIBUS-DP還提供智能化現場設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理等。
DP網的協議結構
  PROFIBUS定義了各種數據設備連接的串行現場總線的技術和功能特性,這些數據設備可以從底層(如傳感器、執行器層)到中間層(如車間層)廣泛分布。
  PROFIBUS連接的系統由主站和從站組成。主站一般要復雜些;從站為簡單的外圍設備,典型的從站為傳感器、執行器及變送器,它們沒有總線控制權,僅對接收到的信息給予回答,或者主站發出請求時回送給主站相應信息。因此,從站只需要協議的一小部分,實現起來非常方便。
  PROFIBUS協議結構是根據ISO7498國際標準,以開放式系統互聯網絡(Open System Interconnection,OSI)作為參考模型,該模型共有7層,PROFIBUS-DP定義了其中的第一、二層和用戶接口。第3到7層未加描述。
  圖1為ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結構比較。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能,并詳細說明了各種不同 PROFIBUS-DP設備的設備行為。物理層采用EIARS-485雙絞線或光纖,連接器采用RS-485標準的9針D型插座。數據鏈路層提供了介質存取控制功能、數據的完整性檢查以及傳輸執行的協議,在PROFIBUS中稱第2層為現場總線數據鏈路(FDL)(包括介質訪問存取控制(MAC)子層、現場總線鏈路控制(FLC)子層、現場總線管理(FMA1/2)子層),采用混合介質存取協議,對應于DIN(E)19245,支持單主或多主系統,主或從設備,最大站數為126。它包括主站之間的數據傳輸的令牌環方式和從站之間的主-從方式。PROFIBUS第7層包括底層接口(LLI)、現場總線信息規范(FMS)和現場總線管理(FMA7)。 
    
圖1 ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結構比較
  圖2為PROFIBUS-DP數據傳輸示意圖,即主站發送請求,訪問DP從站,其中包括幀格式;從站收到請求信息后,立即響應主站,并回送響應幀。
    
圖2 PROFIBUS-DP用戶數據傳輸
DP網的性質及特點
  PROFIBUS—DP采用主從方式和低層的令牌環傳遞相結合的形式進行通道分配,整個網絡可以將總線系統分割成線段,分步建立,段間用中繼器連接,每個段可以有32個網絡站,整個網絡可以達到126個網站。由于最大傳輸速率可達 12Mbps,以及其第2層采用SRD(發送并要求回送)功能,使得輸入、輸出數據可以在一個周期內完成,所以傳輸速度提高了,可盡可能地減少總線周期。而在單主站系統中只有一個主站,這種組態提供了最短的總線周期。 PROFIBUS-DP開放性好,開展性強,靈活性高。
  用 S7-400HPLC構成DP網,由于SIMATICS7V5.2提供有效的系統主持,可實現軟件參數化I/O、多功能自診斷,功能模塊更易于連接。在 S7-400H系統中,CPU之間的同步,由同步模塊通過同步光纖連接,在軟件和硬件方面都可以實現CPU同步。采用STEP7編程軟件進行現場集中控制編程,診斷測試就象采用集中處理單元的集中編程接口時一樣。在編程過程中,不需考慮硬件配置,由編程軟件實現網絡系統組態。
MPI網的性質和特點
  CPU中用于連接象編程器這樣的設備的接口叫多點接口(MPI),這是因為通過這個接口,兩個或兩個以上的設備可以從兩個或兩個以上的節點與CPU通訊。也就是說,帶有MPI的CPU已經具有連網能力。MPI網絡的結構與 PROFIBUS-DP網絡是相同的,就是說,兩種網絡遵循的規則和使用部件是相同的。
S7-400HPLC實現的DP/MPI網絡系統
  下面是一個按照上述原理用S7-400HPLC構成的多主站DP/MPI網絡的實例。
  系統結構
  整個網絡系統為一個車站信號的控制,如圖3所示。該網絡為由兩臺S7-414HPLC和ET200M組成的分布式結構。PLC通過CP5611卡與上位機通信。其中一臺PLC為主站,另一臺為熱備。
  ET200M選用西門子IM153-2。IM153-2的作用是連接I/O模板,提供PROFIBUS-DP連接;輸入模塊選用SM321DI32× DC24V,共需要18個模塊,主模塊9個,備用9個。輸出模塊用SM322DO32×24V,共用8個,主模塊4個,備用4個。輸入、輸出模塊都是通過 DP連接。3臺上位機,都是通過CP5611與PLC的CPU相連。兩個CPU之間通過同步光纖連接。
用戶界面
  每臺PLC都通過CPU模塊上的MPI集中編程接口和配置有MPI接口的PC機相連。我們采用西門子的CP5611與PLC的CPU相連。PC機中配置SIMATICSTEP7V5.2編程軟件。
  由于是冗余系統,還需要安裝西門子的冗余軟件,才能做到PLC的兩個CPU之間同步。3臺上位機中,其中兩臺是操作員用的監控機,另一臺為維修機。在整個系統中,上位機之間可以互相通訊,也可以與PLC之間通訊。每臺PC機都要安裝CP5611驅動軟件,才能完成功能。

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