西门子PLC通信

西门子PLC通信（精选7篇）

西门子PLC通信 篇1

1 引言

移液器是实验室研究和工业生产中的一种较精确的分液设备,通过更换不同规格的取样嘴并对移液器实施通信控制,可完成液体的定量吸排。本文专门研究了西门子S7-200系列PLC和百得rLINE1000移液器进行自由口串行通信的方法,实现了PLC对移液器的通信控制,包括定量吸排和取样嘴弹出控制。

2 移液器的串行通信口

芬兰百得公司的r LINE1000线控移液器是一个由微处理器控制的系统,它具有优异的结构和极高的液体处理性能,移液准确,精密性高,并且可以通过计算机串口进行通信。百得rLINE1000移液器采用双排14引脚电缆连接器作为电源和通讯接口,其连接器信号如图1所示。

百得r LINE1000移液器的每个模块都配备了带有RS232驱动程序的通用串行接口。RS232接口由接收数据(接收数据RXD,引脚5),传输数据(发送数据TXD,引脚6)和接地信号(接地GND,引脚8)组成。其通信波特率可以在9600bps与115.2 kbps之间改变,但8位数据位、1位停止位和无奇偶校验是固定的。每个模块都必须使用相同的波特率。计算机等控制器可通过其RS232通讯接口向移液器发送ASCII码命令并接收移液器返回的ASCII码信息。通过PLC可编程控制器给移液器发控制命令实现定量吸液、定量排液和取样嘴弹出操作,其控制命令如表1所示。

上表中“I”字符代表吸取,“O”字符代表排除,其紧跟的后面三个字符代表体积量。

3 S7-200系列PLC的通信

S7-200系列PLC支持多种通信模式。点对点接口(PPI)、多点接口(MPI)、PROFIBUS、自由口串行通信等,它们都是基于字符的串行异步通信协议,带有起始位、8位数据、奇偶校验位(可选)和一个停止位。在自由口串行通信模式中,用户自定义与其他串行通信设备的通信协议,通过使用接收中断、字符中断、发送指令(XMT)和接收指令(RCV),实现S7-200PLC的CPU通信口与其它设备的通信。

通过将S7-200 PLC的特殊功能寄存器SMB30和SMB130的协议选择域置1,将通信端口设置为自由口通信模式。SMB30用于设置端口0的通信波特率和奇偶校验的参数,SMB130用于设置端口1的通信波特率和奇偶校验的参数(见表2)。

通过向SMB30或SMB130(SMB30用于设置端口0,而SMB130用于设置端口1)的协议选择位置1,可以将通信端口置为自由口通信模式。SMB30或SMB130还用于设置通信波特率、奇偶校验位、数据位。只有PLC处于R U N模式时,才能使用自由口通信模式,当C P U处于STOP模式时,自由口模式被禁止,自动进入PPI模式,可以与编程设备通信。为保证CPU处于RUN模式时进入自由口通信,可以采用S7-200 PLC的特殊寄存器位SM0.7来控制自由口通信方式的进入,当SM0.7为1时,CPU处于RUN模式,进入自由口通信模式。

在自由口通信模式下发送指令XMT将数据缓冲区(TBL)的数据通过指定的通信端口(PORT)发送,TBL指定发送区的格式如图所示,起始字符和结束字符是可选项,第一个字节“字符数”是要发送的字节,它本身并不发送出去。发送指令XMT可以方便的发送1~256个字符,如果有中断程序连接在发送结束事件上,则在发送完数据缓冲区的最后一个字节后,端口0会产生中断事件9,端口1会产生中断事件26。可以监视发送状态完成状态位SM4.5和SM4.6的变化。

接收指令RCV可以方便的接收一个或多个字符,最多接收255个字符,如果有中断程序连接到接收结束事件上,在接受最后一个字符时,端口0产生中断事件2 3,端口1产生中断事件2 4。可以监视S M B 8 6或S M B 1 8 6的变化,而不是通过中断进行报文接收。SMB86或SMB186位非零时,RCV指令未被激活或接收已经结束。在自由口通信模式下接受指令RCV通过指定的端口(PORT),将接收的数据信息存储在数据缓冲区(TBL)中。

4 移液器和S7-200 PLC的串行通信

如何实现S7-200PLC对百得rLINE1000移液器的控制并进行数据的采集和处理是研究的重点和难点。百得rLINE1000移液器通讯接口为RS232方式,不宜远距离传输,而通过有源模块RS232/RS485转换后,将RS232信号转换为RS485信号,即完成与S7-200 PLC的RS485信号进行通信,可实现远距离信号传输。

在S7-200 PLC的自由口通信模式中,用户可以定义通信口的波特率、每个字符的位数、奇偶校验等参数发送数据。根据实际情况的需要,将S7-200PLC和百得rLINE1000移液器之间的通信协议数据设置为波特率9600,数据位8位,1位停止位,无校验位。并通过自由口通信发送命令实现定量吸液、定量排液和取样嘴弹出操作等。

将百得rLINE1000移液器和S7-200 PLC之间通过一个R S 2 3 2转R S 4 8 5模块,实现了两者之间的硬件连接。

5 S7-200 PLC的发送和接收程序

S7-200 PLC的发送程序分为设置其自由口通信参数的程序,并发送移液器能够接收的定量吸液、定量排液和取样嘴弹出操作的命令,该程序通过S7-200 PLC的特殊功能寄存器SM0.1上电初始化完成。

系统上电后,S7-200 PLC写入其自由口通信的各个参数,设置为串口1通信,波特率为9 6 0 0,数据位8位,无校验位,1位停止位,使其与百得rLINE1000移液器的通信方式一致。并且发送接收信息的控制字节,程序如下:

6 结束语

在实际调试过程中,首先利用了串口调试助手将计算机与百得r LINE 1000移液器连接调试,然后将S7-200PLC与移液器连接,进行串行通信控制,实现了液体的定量吸排和取样嘴弹出操作。

摘要：本文研究了西门子S7-200系列PLC和百得rLINE1000移液器进行自由口串行通信的方法,通过RS485/232有源通信转换模块将S7-200 PLC与移液器连接,通过对移液器的通信控制,实现了液体的精确定量吸排和取样嘴自动弹出操作。

关键词：移液器,PLC,串行通信,定量控制

参考文献

[1]张万忠,刘明芹.电器与PLC控制技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[2]沈世斌等.基于PLC自由口通信的应用[J].仪表技术与传感器,2004,(12):26-28.

[3]李臣友.论S7—200系列PLC自由口通信的实现[J].计算机工程应用技术2010,(7):5915-5916,5919.

西门子PLC通信 篇2

一、自由口通信模式概述

西门子S7-200PLC的通信端口有PPI模式和自由口模式这两种常用的通信模式。其中PPI模式通信协议是西门子公司根据S7-200PLC的特点专门开发的, 一般情况下只对西门子内部生产的产品使用。与PPI模式完全不同的是自由口模式, 它完全对外开放, 在这种模式下, 用户可以根据自己的需要对通信协议进行定义。

目前, 许多公司使用的第三方设备都支持自由口通信模式。西门子S7-200PLC可以通过选择自由口通信模式的方式达到控制串口通信的目的。而且, 利用自由口通信模式可以使计算机与S7-200PLC之间的通信变得更加稳定和高效。

西门子S7-200PLC为了实现自由口模式的通信功能, 使用的寄存器主要有SM130、SMB30以及具有特殊功能的寄存器。用户可以利用这些寄存器来设置系统的通讯方式, 并利用它们对系统进行有效管理。S7-200PLC与计算机在通信过程中, 为了防止通信道的拥挤, 一般会将计算机和PLC分成主机和从机两部分, 从机不能越过主机发送信息。自由口通信模式除了在计算机和PLC之间使用之外, 还可以在PLC与PLC之间使用。

二、西门子S7-200PLC自由口串行通信的实现

在自由口串行通信模式中, 用户可以自行对系统的奇偶校验等参数进行设置, 并通过发送/接收终端、发送/接收指令等操作来实现对通信端口的控制。用户通过发送指令可以使发送数据区的数据得到激活, 数据缓冲区的首数据表明了发送指令的长度, 数据缓冲区的容量可以达到255个字符, 当指令发送完成后程序自动中断。接收指令可以使数据实现初始化或使接收信息过程中断, 存储在缓冲区信息的最大容量为255个字符。在接收指令的过程中, 如果有一个程序接受完成, 则在接收的最后一个字符后面生成中断程序。由于自由口串行通信协议可以支持多种形式的数据通信, 因此, 用户可以利用控制字符的中断与否来控制数据的接收。

计算机与S7-200 PLC自由口串行通信的实现是利用计算机来发出操作指令, S7-200PLC在接到计算机发送的命令后根据命令做出响应。在计算机与S7-200PLC自由口串行通信实现的过程中, 由于PLC采用的485端口的串行通信标准是半双工模式的, 在这种模式下S7-200PLC发送命令和接收命令的操作不能同步实行, 否则会出现通信错误从而造成严重的后果。因此, 自由口串行通信模式在制定的过程中, 要将发送命令和接收命令的操作分割开来, 避免两个命令同时执行。S7-200 PLC作为响应命令的下位机, 在通信过程中接收到命令之后首先要判别命令的地址码是否与本机地址码相符。只有在地址码相符的情况下, 上位机和下位机才能实现通信。如果地址码与本机不符, 则继续执行扫描通信数据的操作。S7-200 PLC在接收到结束符之前, 必须对接收到的每个字符进行甄别, 以判断其是否为结束符。自由口串行通信的软件设计中, 主要的设计部分为PC软件和PLC梯形图。

三、结语

西门子S7-200 PLC利用自由口串行通信实现数据信息的交换, 其不仅具有功能完备、价格低廉等优点, 而且支持多种形式的通信模式。S7-200 PLC在工业自动化领域的广泛应用, 很好地解决了工业控制系统中数据采集和数据分析的难题, 大大降低了企业控制系统研发的费用, 使工业自动化的程度大大提高。

参考文献

[1]许毅, 熊文龙, 雷静.基于PC与S72200实现自由通信协议的研究[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版, 2002, 26 (4) :513-515

[2]李臣友.论S7—200系列PLC自由口通信的实现[J].计算机工程应用技术2010, (7) :5915-5916, 5919

西门子PLC通信 篇3

关键词：西门子S7-200PLC,串行通信,自由口通信

0 引言

西门子S7-200PLC将I/O、中央处理器和电源高效的整合为统一的整体, 通信能力良好, 功能完善, 为用户的使用提供了极大的便利, 操作过程和步骤极为简便, 技术要求不高, 得到了广泛的推广应用。因此研究西门子S7-200PLC自由口串行通信应用具有非常重要的意义, 能够为自由口模式下串行通信的实现提供理论依据, 为相关研究提供参考意见。

1 PLC自由口模式下的串行通信

开放性的结构、较强的控制功能、占用空间体积小、灵活可靠性能高是西门子S7-200PLC最显著的特征, 属于一种集成化程度极高的微型单元可编程控制器, 拥有开放型和最有模块化的通讯, 操作控制流程更加快捷、简便[1]。就可编程控制器的基本通信模块来说, 自由口模式、PPI模式是西门子S7-200PLC通信端口的两大主要类型, 两种模式存在本质性的区别、前一种模式具有较强的开放性, 扩展性能良好, 便于用户根据需求和应用状况, 针对性的定义通信协议;而后一种模式则具有较大的局限性, 是西门子公司内部专门设定和研制的, 只适用于公司制造的产品。

随着工业通信技术的不断发展, 人们对可编程控制器通讯模式的研究也越来越重视, 当前生产和应用的第三方设备均满足自由口模式的串行通信。西门子S7-200PLC之所以满足控制串口通信的要求, 主要借助的就是自由通信模式, 在这种模式的作用下, 其能够同计算机有机的整合起来, 使得二者之间的通信性能更加安全可靠, 还完善了数据信息传递效率。自由口模式下的串行通信在可编程控制器间、可编程控制器与计算机间的通信均适用[2]。西门子S7-200PLC自由口串行通信应用过程中, 涉及到不同类型的寄存器, 例如:SMB30、SM130和转向作用的寄存器等, 借助这些作用、性能不同的寄存器, 用户能够对系统通讯途径进行调整和控制, 优化系统管理效率。计算机、西门子S7-200PLC在进行通信时, 通常会对S7-200PLC及计算机进行划分, 分为主、从机, 在执行信息发送作用的过程中, 从机处于相对被动的状态, 需要经过主机才能完成发送任务。

2 西门子S7-200PLC自由口串行通信应用分析

西门子S7-200PLC自由口串行通信模式下, 使用者具有自主设置和调控系奇偶校验的权利, 并通过接发、指令、终端设备来对通信端口进行调控。在激活数据区数据时, 需要用户发送特定的指令, 发送指令的具体长度能够通过该区域的首数据体现出来, 程序在发送完指令后会自动停止。完成指令的接收操作后, 当出现程序没有全部接受完毕的状况, 在最后接受字符之后能够形成中断程序[3]。西门子S7-200PLC在自由口串行通信协议的作用下, 能够允许各种数据通信类型接入其中, 用户在对数据接收进行控制时, 就可以采取中断字符的方式进行控制。

计算机通过发送操作指令的方式, 来实现西门子S7-200PLC自由口串行通信, 并使PLC与计算机间进行互联, PLC在收到由计算机发出的指令后, 能够进行反应和执行操作。在西门子S7-200PLC自由口模式下的串行通信中, 选取的主要是RS485端口通讯协议, 为半双工模式, 这就使得PLC无法在同一时间实现接收、发送操作, 这种通信模式的可靠性明显增强, 有效避免了通信接受和发送操作干扰的状况。制定的自由口模式下的串行通信, 能够使接受、发送指令两项工作分离开来, 成为两个独立的主体, 不会出现同时进行操作的情况, 数据信息的准确性增强。从通信系统的整体结构层面来看, 西门子S7-200PLC主要发挥着执行和反应命令的下位机, 在接收到由计算机发出的指令后, PLC会先对通信指令的正确性进行检测, 查看其与主机地址码完全符合的情况下, 才会进行下一步的操作, 这就完成了网络系统中上下位机的通信;当本机同地址码不统一的情况下, 西门子S7-200PLC会对通信数据进行不断的扫描[4]。主机尚未发出结束指令时, S7-200PLC会对字符一一进行甄选, 查看是否为结束字符。PLC梯形图、PC软件是西门子S7-200PLC自由口模式下串行通信软件设计的两大核心内容, 要保障这两部分通信软件设计的质量, 才能在自由口串行通信中发挥西门子S7-200PLC的作用及优势。

3 结语

作为工业自动化控制和采集网络系统的基础构件, 西门子S7-200系列PLC主要包括三大类, 分别用于对大型系统、中型系统及小型系统进行控制和分析, 其优点逐渐被人们意识到, 应用规模和领域呈现不断扩大的趋势, 不仅在继电器、接触器发挥着重要作用, 还是网络、单机和自动化分布配置应用领域中不可或缺的一部分。西门子S7-200PLC性价比极高, 流程控制效率明显提升, 内部含有的数据存储器容量极大, 适用于各种通信模式, 简化了数据采集过程, 将实时性监控变为现实, 系统研发成本投入少, 更好的满足了工业自动化控制生产的要求。

参考文献

[1]颜海龙, 李安业, 薛鹏.S7-200PLC与S7-300PLC间以太网构建的应用[J].科技风, 2012 (02) .

[2]李臣友.论S7-200系列PLC自由口通信的实现[J].计算机工程应用技术, 2010 (07) .

[3]许毅, 熊文龙, 雷静.基于PC与572200实现自由通信协议的研究[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版, 2002 (04) .

西门子PLC通信 篇4

英格索兰螺杆式压风机在中国煤炭行业中的投用量较大,其自带的成套电控系统的远程控制硬接点一般只有启停、加卸载等,其安全运行监控参数如运行时间、加载点、卸载点、排气温度、排气压力、真空度、喷油温度等只能以通信方式传出,因此通过硬接点接入PLC I/O口的方式无法可靠实现英格索兰压风机的在线集控[1]。本文针对基于西门子S7-300 PLC的压风机集控系统,采用Modbus主从串口通信方式实现了多台压风机设备的在线监控功能。

1 压风机集控系统结构及通信方式

煤矿压风机集控系统结构如图1所示。系统控制核心为S7-300 PLC。该PLC具有很高的电磁兼容性和抗震动、抗冲击能力[2],温度范围大。PLC控制站采用2个配有各种模块的机架。主机架上扩展的CP341模块为Modbus主站,英格索兰压风机电控系统的网关X-IRI为Modbus RTU从站,系统以Modbus主从串口通信方式实现对3台压风机的集中监控。PLC配有以太网接口,与安装了iFIX的工程师站构成SCADA系统。控制柜人机界面采用威纶MT8000触摸屏设计,其通过以太网与PLC交换数据。整个压风机集控系统可作为子系统通过工业以太环网接入煤矿安全监控系统。

2 压风机集控系统控制功能

图2为安徽恒源煤电股份有限公司五沟煤矿压风机房的管路流程,图中只给出了3台英格索兰压风机,省略了3台其他品牌的压风机设备。该流程工艺简单且没有考虑冗余处理,对于无人值守系统的安全可靠性要求较高。

1-4号压风机整机;2-4号压风机机头压力; 3-4号压风机出口电动闸阀;4-4号风包温度传感器; 5-4号风包压力传感器;6-4号风包排污电动球阀; 7-总管压力传感器;8-总管流量计

压风机集控系统建成后,压风机能够避峰就谷用电,各压风机可时均控制,实现无人值守恒压供风。本文重点讨论S7-300 PLC与英格索兰压风机之间的Modbus通信。CP341为点对点串口通信模块,其RS485端口通信能力强。RS485接口大多连接成半双工通信方式[3,4],本文将CP341作为Modbus主站,以半双工方式读写3台英格索兰压风机从站。以Modbus通信方式对各压风机进行集控,节省了布线,控制稳定,便于维护,保证了集控系统功能的可靠实现[5]。

3 主站通信程序设计

3.1 Modbus协议

Modbus协议是Modicon公司推出的一个开放式通信协议[6]。该协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是通过何种网络通信;描述了如何访问、如何回应及处理错误,指定了消息域和内容的公共格式,可实现不同厂商设备的相互通信[7]。

Modbus系统间的数据交换由功能码(FC)分数据类型进行。Modbus位操作功能码:FC01——读输出线圈状态;FC02——读输入状态;FC05——写单个线圈;FC15——写多个线圈。Modbus字操作功能码:FC03——读保持寄存器;FC04——读输入寄存器;FC06——预置单个寄存器;FC16——预置多个寄存器。英格索兰压风机Modbus通信仅提供了字地址,而控制指令在同一字中,因此压风机集控系统的PLC通信程序中只涉及FC03和FC06这2个功能码的使用。

Modbus主从通信的消息帧结构为地址功能码数据CRC校验。其中地址为Modbus从站地址,长度为1个字节,取值范围为1~255;功能码长度为1个字节,表示向从站发送何种命令;数据为消息帧数据,代表地址、长度或数据等;CRC校验为消息帧校验和。例如读6号从站40002~40010的数据,其发送指令为十六进制表示的消息帧“06 03 00 01 00 09 xx xx ”。其中“xx xx”为CRC校验字,其值为生成的校验数据;“00 01”表示寄存器首地址为1,对应Modbus地址40002;而“00 09”标示长度为9个字,即读到40010。

3.2 主站通信程序控制流程

通过Modbus通信方式控制的英格索兰压风机从站的地址分别为6、5、4。每台压风机的位控制均集中在第一个寄存器中,即Modbus地址40001。英格索兰压风机开关量的控制以字代替各个位进行。集控系统读出的每台风机的状态或参数保存在连续的寄存器中,地址为40001~40008共8个字。图3为主站通信程序控制流程。

4 结语

煤矿压风机集控系统采用Modbus方式实现西门子S7-300 PLC与英格索兰压风机之间的主从站通信,硬件配置简单,程序条理清晰,维护方便,能实时采集压风机内的大量数据,无需另配检测传感器。该系统于2011年3月在五沟煤矿投运,至今运行良好,可靠性高。

摘要：针对英格索兰压风机自带远程控制硬接点少,难以实现压风机多参数在线监控的问题,提出一种基于Modbus通信方式的煤矿压风机集控系统结构及功能,重点介绍了该系统中西门子S7-300PLC通过Modbus方式与英格索兰压风机通信的实现方法。该通信方法硬件配置简单,程序条理清晰,能实时采集大量压风机工作参数,无需另配检测传感器。运行结果表明,基于该通信方法的煤矿压风机集控系统运行良好,可靠性高。

关键词：矿用压风机,远程集控,在线监控,西门子PLC,Modbus通信

参考文献

[1]张赞东.浅析加强煤矿安全生产管理的思考[J].城市建设理论研究,2011(27).

[2]廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2007:12-13.

[3]吴军辉,林开颜,徐立鸿.RS485总线通信避障及其多主发送的研究[J].测控技术,2002,21(8):41-43.

[4]B&B Electronics.RS-422 and RS-485 ApplicationNotes[EB/OL].[2012-08-03].http://www.bb-elec.com.

[5]陈碧慧.Siemens PLC与空压机RS485的通讯应用[J].自动化仪表,2010,31(12):26-28.

[6]喻劲松,欧阳尔超,肖文华,等.基于MODBUS协议的泵站自动化励磁通讯系统的实现[J].计算机应用,2003,23(10):23-25.

西门子PLC通信 篇5

莱钢大H型钢生产线是于2005年10月正式投产的年产100万t的型钢生产线。整个大H型钢生产线采用西门子S7-400 PLC控制, PCS7编程。ProfibusDP现场总线把现场设备和PLC紧密集成为一个完整的控制系统, 全部控制设备的通信实现网络化。在大H型钢生产线中变频器全部采用的是西门子变频器, 近些年由于设备的逐步老化和实际生产的需要, 某些设备需要换型为ABB变频器。如果要实现西门子PLC与ABB变频器之间的通信, 那么所选的通信网络一定为这两种产品都能接受, 而且能很好地实现通信, Profibus网络能完全满足这种需求, 西门子和ABB均支持Profibus现场总线技术。以中压水站为例, 介绍西门子PLC与ABB变频器的现场总线通信。

1 项目概况

大H型钢生产线中压水站的主要功能是给冷锯提供锯切需要的冷却水, 原来采用的是电机控制, 电机在冷锯系统的运行过程中一直运行, 不管是不是进行锯切都一直工作, 对电和水造成极大的浪费。维护人员经过论证决定使用ABB变频器代替电机工作, 在冷锯系统启动时变频器启动, 启动后维持在低频, 只有在冷锯锯切时变为高频, 这样既满足生产需要又可以节省能源。

由于原系统通过Profibus-DP现场总线通信, 它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线, 各种各样的自动化设备均可通过同样的接口协议进行信息的交换。所以直接采用PLC与ABB变频器之间Profibus通信的方式。

2 系统配置

原中压水控制系统PLC为SIMATIC S7-400, 用于PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通信配置的编程软件为PCS7。项目新加变频器选用ABB ACS800系列。

项目中, S7-400PLC作为主站, 变频器作为从站, 主站向变频器传送运行指令, 同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。变频器与RPBA-Ol通信适配器模块相连, 接入Profibus-DP网中作为从站, 接受主站的控制。RPBA-Ol通信适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中, 双向RAM中的每一个字都被编址, 在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序, 向变频器写入控制字、设置值或读出实际诊断信息等参量。

3 PCS7系统组态及编程

3.1 硬件组态

使用PCS7软件, 进入硬件组态, 将RPBA-01的GSD (设备数据库) 文件导人PCS7的编程环境中。选定s7-416-2 DP为主站系统, 默认地址为3, 将ABB的RPBA-01组态到s7-416-2 DP为主站的DP网上, 选定使用PPO4类型, 设定站点网络地址, 并且选择operation mode为VENDOR SPECIFIC (即ABB Drives) , 然后编译存盘。

系统硬件组态如图1所示, 单击DP主站系统中的ABB从站, 在硬件组态的下方有ABB Drives RP-BA-01的参数, 其中I地址中的592—603和Q地址中的528—539即为PPO消息中过程数据字。

3.2 程序编制

在PCS7中编程可以直接调用西门子开发的功能块FB980, 如图2所示。此功能块的作用是调用系统功能块SFC14和SFC15来读写数据, 实现主站到变频器的通信控制。

在PCS7中每个调用的功能块自动对应一个背景数据块DB, 可以在线监控传输和接收的信息。

功能块输入各管脚意义:

PARA:Parameter Settings

PADDRS:Peripherie Address Send Area from HW config

PADDRR:Peripherie Address Receive Area from HW config

VIEWNO:only used in Faceplate to select different views

QUIT:External Signal Fault Acknowledge (internal edge)

SIMU:External Signal Simulation Active

SCALE:Speed maxi for 20000 points

CTLW1:PZD1 MAIN CTRL1

PZD2:PZD2 Speed setpoint (rpm)

CTLW2:PZD3 AUX CTRL1

PZD3:PZD4 Toggle word

PZD5:PZD5 Pos width window (rpm)

PZD6:PZD6 Neg width window (rpm)

CROSS:Structure Connection to other functions

功能块各输出管脚意义:

COM_RERR:Last Stored Comm.Error from Recv SFC14DPRD_DAT

COM_SERR:Last Stored Comm.Error from Send SFC15 DP-WR_DAT

COM_QF:Communication fault

CTLW1_AC:MAIN CTRL1

CTLW2_AC:AUX CTRL1

STSW1:PZD1Status word 1

PZD2_ACT:PZD2Speed actual value (rpm)

PZD3_ACT:PZD3Torque actual value (%)

PZD4_ACT:PZD4Toggle word

PZD5_ACT:PZD5Brake fault

STSW2:PZD6 Alarm word 1

DRV_RDYON:Drive is ready to switch on

DRV_ON:Drive is on (RDY or RUN)

DRV_RUN:Drive is in RUN

DRV_QF:Drive fault

DRW_QW:Drive warning

4 变频器运行设置

4.1 参数基本设置

(1) 51.0l:模块类型, 显示由传动装置探测到的模块型号。其参数值用户不可调整。如果此参数没有定义, 则不能在模块与传动之间建立通信。

(2) 51.02:选择通信协议, “0”为选择Profibus-DP通信协议。

(3) 51.03:Profibus连接选择的PPO类型, “3”为PPO4, 变频器上的PPO类型应与PLC上组态的PPO类型一致。

(4) 51.04:用于定义设备地址号, 即变频器的站点地址, 在Profibus上的每一台设备都必须有一个单独的地址。

4.2 过程参数的连接

过程参数互联实现主站 (PLC) 到变频器的连接和变频器到主站的连接。在变频器上设定下列连接参数:在PLC地址中的PIW592、PIW594、PIW596、PIW598、PIW600、PIW602六个字, 分别对应PPO4的SW (状态字) 、ACT (实际值) 、PZD3 IN (可通过变频器参数5106设定) 、PZD4 IN (可通过变频器参数5108设定) 、PZD5IN (可通过变频器参数5110设定) 、PZD6 IN (可通过变频器参数5112设定) ;PQW528、PQW530、PQW532、PQW534、PQW536、PQW538六个字, 分别对应PPO4的CW (控制字) 、REF (给定) 、PZD3 OUT (可通过变频器参数5105设定) 、PZD4 OUT (可通过变频器参数5107设定) 、PZD5 OUT (可通过变频器参数5109设定) 、PZD6 OUT (可通过变频器参数5111设定) 。

5 结语

变频器控制系统采用Profibus-DP现场总线控制模式后, 运行安全、稳定、可靠, 提高了系统的控制精度。

摘要：以莱钢大H型钢生产线中压水系统为背景, 介绍西门子S7-400 PLC与ABB ACS800系列变频器之间如何通过Profibus-DP现场总线进行数据通信, 并给出通信协议、系统配置、硬件组态、程序实现和变频器参数设置等。

关键词：Profibus-DP,西门子PLC,ABB变频器,数据通信

参考文献

[1]阳宪惠.现场总线技术及应用[M].北京:清华大学出版社, 1999

西门子PLC系统常见故障分析 篇6

1 PLC控制系统架构 (1)

整套PLC控制系统由工厂级Profibus总线和现场级Profibus-DP总线构成, 包括5台操作站和5组西门子S7-400标准控制器 (下挂多个ET-200M远程从站) , 操作站与控制器分别连接到Profibus总线网, Profibus总线为环形网, 由光纤通过适配器相连, 操作站、西门子S7-400均是环形Profibus总线网上的节点[1]。

操作站安装了Windows 2000 Professional操作系统, 每台工作站通过CP5613卡连到Profibus总线网, 同时工作站之间通过Hub构成以太网, 用于工程师站绘制监控图的分发。工作站上除了安装操作系统外, 还要安装CP5613卡驱动程序、HMI组态软件Win CC、SIMATIC Manager (STEP 7编程软件) 和License文件。

控制器由5组S7-400标准控制器构成, 分别负责老厂、新厂、预处理、凝结水和混床的控制, 其CPU型号为414-2DP。5组控制器与工厂级总线通过CP443-5通信, 同时, 每套控制器通过Profibus-DP总线下挂多个ET-200M远程从站, ET-200M机架上配有S7-300系列I/O模块, I/O点约为3 000点。PLC系统网络结构如图1所示。

2 PLC常见故障分析

2.1 网络故障分析处理

该系统在PLC系统投入运行初期经常出现所有操作站画面不稳定、实时数据时有时无和实时状态显示异常的情况, 检查发现网络通信出现故障。所有实时数据传输不上来, 判断应该是工厂级Profibus总线故障, 如上位机CP5613通信卡故障报警或连接的终端接头故障, 也可能是Profibus总线环形网上的OLM转换器或连接终端接头故障。

在运行过程中有时会出现部分模拟量数据时有时无的现象, 主要是预处理控制系统和老厂控制系统, 实时状态显示不正常, 而新厂和混床控制系统模拟量显示正常。因为只有部分数据, 而且是模拟量数据传输不上来, 显示灰色, 说明不是工厂级网络通信故障, 可能是Profibus-DP子网故障引起部分数据通信中断。Profibus-DP总线工作一段时间后, 经常发生某些子站通信故障或出现通信中断, 如由于通信电缆过长造成了信号的衰减、接地和电磁干扰以及IM153接口拨位开关错误导致的阻值不匹配等。

网络故障处理办法是通过总线上各设备故障指示灯找出故障点, 首先总线故障时CPU的BUSF指示灯显示红色, 若DP总线故障则依次检查各远程IM153模块的BF指示灯, 确定具体故障发生在哪一个总线接口模块上。若工厂级Profibus总线故障则检查光电转换设备指示灯来判断问题出现在哪个接口上。找到故障节点进而分析故障原因并处理, 包括检查设备接线正确性、紧固性、拨码的软硬件设置的一致性、光纤跳线收、发的连接极性、连接是否紧固、终端电阻的连接及检查等。

在系统运行中, 还可以通过软件诊断信息查找总线上的故障点。打开Simatic Manager项目硬件配置Hardware, 切到online, 可以检测到系统总线到从站的各个节点的设备状态和故障点, 并给出详细的报错信息。

2.2 系统干扰故障

该套系统控制很多电气设备, 一部分电气信号通过电缆敷设接入PLC的各个I/O模件, 还有一部分通过Profibus-DP通信连接控制电气MCC设备, 采用Profibus双绞屏蔽电缆, 电缆两端通过D型插头接地, 通信速率1.5Mbps, DP接口卡位于电气MCC柜内。

在运行初期, 经常出现一部分连接电气MCC的Profibus-DP子站通信故障, 子站离线, 无法读取数据, 检查发现, 现场MCC附近的电力设备运行时, 电机传动产生电磁干扰, 而接口卡位于MCC柜内, 电磁干扰总线信号, 将Profibus双绞屏蔽电缆改成光纤敷设后子站通信稳定, 不再出现子站离线现象[2]。

一部分电气设备 (泵、风机等) 状态信号线直接进入卡件, 在运行中经常出现显示异常, “0”、“1”错乱, 检查发现卡件工作正常, 而由电气专业送来的状态开关量信号本应为无源接点, 但测量发现状态信号线对地都有30~80V不同的电压, 该干扰信号就是由于电缆敷设不规范, 信号线与动力线没有分开敷设, 造成干扰电压串入。

在运行过程中有时还出现部分模拟量显示与现场实际测量值不符, 误差大, 检查模拟量信号线对地电压, 发现模拟量信号端有干扰电压, 由此判断是系统接地有问题, 整个系统无专用接地网, 系统存在不共地, 接地混乱引起测量干扰, 由于大地电位分布不均, 不同的接地点存在着地电位差, 接地混乱会可能产生地环路电流, 对测量信号构成干扰[3]。通过正确选择接地点, 完善接地系统, 并将所有24V (DC) 电源负端接地, 目前模拟量测量正常, 不再出现时有时无的现象。

3 结束语

随着企业自动化生产规模的扩大, PLC在工业控制中的应用越来越广泛, 由于PLC大部分安装在现场, 环境比较恶劣, 导致故障率增加, 从而会降低系统的可靠性, 笔者通过将现场应用中出现的故障汇总便于维护人员快速解决处理, 实现现场设备的远程自动操作与控制, 提高生产效率。

摘要：西门子PLC系统在工业领域的应用越来越广泛, 大连石化公司电厂化学水处理系统采用了西门子S7-400系列控制。主要分析了该套PLC系统日常运行中常见的故障, 并给出了处理措施。

关键词：PLC系统,Profibus总线,通信故障,干扰故障

参考文献

[1]邓广龙, 朱明清, 田民, 等.基于WINCC的锅炉化学水处理系统[J].自动化技术与应用, 2008, 27 (6) :88~90.

[2]阎巍山, 张志权.浅析导致PLC故障的几种原因[J].理论探讨, 2007, 20 (1) :75~76.

西门子PLC通信 篇7

关键词：西门子400,PLC,系统运行,故障,诊断

1西门子400PLC控制系统发展分析

自从上世纪五十年代德国西门子公司生产第一代PLC控制系统, 经过不断的发展和突破, 已经从原有的线性二进制控制进化到以CPU处理器为中心的超级控制处理器。不仅对任务的运算快速准确, 还能够事先进行任务设定。

2西门子400PLC控制系统故障分析

400系统有内外部报警方式, 出现故障后, 内部识别出故障并通过外部指示灯给出信号, 同时在内部通过系统中断OB处理方式或用户编程发出指令, 指示CPU的工作模式转换, 对输出过程映像区清零等, 由此造成的故障可能会对设备有极大的隐患。由于OB故障分析模块信息数据处理不当引发的PLC系统停止运行也是故障之一。

3 PLC系统编程部分和PROFIBUS系统故障诊断

PROFIBUS广泛用于工业控制系统中, 属于单元级和现场级的SIMATIC网络。由于PROFIBUS是串级连接传输, 通讯中的任何一个点断开会波及整个通讯, 对于单元级的DP维护有一定困难。当PLC系统中PROFIBUS出现问题, 多数是因为网线部分在连接设备接口处的端子头接触不良造成的, 也有连接线路氧化出现信号丢失等情况, 另外无论是子站或者主站通讯模块出现问题, PROFIBUS也会停止工作。

4西门子400PLC系统干扰性故障解决方法

解决这电磁干扰最好的办法就是, 更换具有抗干扰的防护型电缆, 最为常见的电磁干扰故障问题就是, 一些企业为了节省开支, 使用一条电缆即链接设备电源, 还同时连接PLC信号部分, 这是极其不正确的并且极易引发问题。

下面是两个在两个故障诊断的例子:

(1) 剥皮机采用PROFIBUS DP通讯, 由于距离较长, 加装了一个SIEMENS RS485中继器, 接线如图1, 连接有ET200S分布式I/O, 美国MTS磁致伸缩位移传感器。生产中出现以下问题:1) 位移传感器损坏, 更换后烧保险丝, 传感器电源部分损坏;2) 位移传感器全线报警, 通信故障;3) 分站IM151通讯报警。

针对问题1, 具体分析为在更换位移传感器时, 没有断电, 在连接电源时发生了短路。

问题2中, 观察现场所有的位移传感器指示灯闪烁, CPU的EXTF指示灯和BUS1F指示灯亮, 问题为外部通讯故障。通过STEP7软件, 在硬件组态HW Config观察传感器都处于断线状态, 在Diagnostic/Setting中也查不出问题, 但能够推断出现场的DP线或者传感器出现问题。首先, 由易入难, 对所有的MTS传感器插头进行确认, 是否有传感器松动现象, 传感器插头是否脱焊, 中断电阻有无脱落。经排查, 插头并无明显故障。其次, 重新放线, 第一个故障点开始, 重连后第一个故障点报警解除, 但是下一段仍然报警, 接着继续重连, 最后整条线基本上全部替换了DP线, 通讯才恢复正常。此次的故障原因是线路老化导致通讯中断。造成问题3的原因是电磁干扰, 由于系统长期工作, 布线时强电与通讯没有严格区分, 接线与屏蔽处理没有严格按规范执行, 导致问题反复, 处理时间较长。

(2) 挤压机控制系统也采用S7-400, 系统图见图2, 现场采用德国WAGO的现场分布子站。生产中出现的问题:1) 生产中出发报警, 所有的模块停止输出, 造成极大的影响和浪费;2) 编码器反复故障。 (图2)

对于问题1, 由循环中断OB80调用造成, 在分布式I/O中, 应注意分站的模块故障问题。由于比例阀的控制采用闭环, 如PID或比例调节, 需要在OB37循环中断中调用子程序, 在生产中发生过循环中断超时触发报警, 比例阀停止输出, 阀台全部关闭, 对生产影响极大。因此在生产中要注意子模块的问题, 对于不用的线及时拆除, 减少隐患, 在平时维护中注意子模块的运行, 严格执行信号隔离与外部接地规范。对于问题2, 编码器处于DP通讯末端, 由于末端的线路老化, 编码器读数错误, 更换编码器后两天内出现同样的问题, 最后更换线路后没有再出现问题。

参考文献