（已结帖）工控PLC擂台第31期－－PLC通过现场总线技术控制智能设备 点击：2629 | 回复：21
PLC及与仪器仪表的设备类型不限，但要说明采用的总线技术。解释的最清楚，最详细的首先获奖。
工控PLC擂台每周一期，本期下周结贴。奖项设置：一等奖1名：50MP，二等奖5名：10MP，三等奖10名：30积分。
MP介绍：gongkongMP即工控币，是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位，类似于大家熟悉的QB，1个MP=1元人民币。
MP有什么用？兑换服务：以1个MP=1元来置换中国工控网的相关服务。 兑换现金：非积分获得的MP可兑换等值现金（满100MP后、用户可通过用户管理后台申请兑换）。
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本系统CPU主站选用Siemens 的Simatic S7-400的CPU414-2DP和S7-300的CPU314，400PLC主站配置9个ET200M子站。CPU414-2DP集成MPI通讯口和Profibus-DP通讯口，各子站与400PLC主站采用Profibus-DP 方式相连，这样可在保证数据采集性能要求的前提下使硬件费用达到最低；同时400PLC主站通过MPI接口与上位机实现通讯。300PLC主站通过MPI接口与上位机实现通讯。采用Simatic WinCC作为上位监控软件，采用VB6.0编辑统计办公室的能源监测评估程序 。
系统清单如下表
一、 控制系统构成
1．系统的结构：系统配置如图所示。
图能源管理监测系统图
本系统共分为三大部分：上位监控中心、PLC主站、PLC从站。上位机由一台服务器和三台客户机组成。把服务器并入了企业网，这样，客户机的扩展变的异常容易和简单：只需把计算机并入局域网，然后进行简单的设置就可以作为一台客户机使用。400PLC主站通过MPI协议与服务器相连。MPI可用于单元级和现场级，用它可以非常经济的连接少数站。400主站与其子站之间通过Profibus DP 相连。这种组网方式可在保证数据采集性能要求的前提下，使硬件费用达到最低。数据采集过程大体如下：现场传感器的输出信号由各站信号模板采集、转化为相应的数字信号然后通过通讯模块送到400PLC主站，400PLC主站把各站送来的数据按要求进行各种运算、处理后通过MPI网络传到服务器。客户机和服务器之间通过OPC方式进行数据的传递 。
2．软件设计
本系统PLC主站、PLC从站的编程使用STEP7编写，实现PLC对过程数据的初步处理；上位机监控使用SIMATIC WinCC编写服务器软件（WinCC Server）和客户端软件（WinCC Client），实现数据的实时显示、能源消耗的当日和当月累积显示、累积量的日、月、时段数据的查询以及报表打印；统计办公室的能源监测评估程序采用Visual Basic 6.0 语言编写，完成班次的各项指标考核任务。
（1）PLC主站程序：该程序包括6个OB块、20个FC块、15个DB块，完成对现场采集到的空压气、水蒸汽、电量和水量的数据的处理（包括蒸汽流量补偿和蒸汽温度计算），并记录各个变量的累积量。主程序（组织块OB1）流程图如下：
图 主程序（组织块OB1）流程图
（2）上位机WinCC程序：根据客户的要求，使用WinCC编写友好的上位机人机界面。如下图：
图上位机空压气分布界面
3．统计办公室能源监测评估程序设计方案的选择
能源监测评估程序是用VB6.0开发的应用程序，安装在统计办公室的客户机上，要对各个部门进行月结考核，并据此进行奖金的评定。程序需要记录锅炉房、空压站、薄片车间、总配电室的70多个量的变化并进行相应的数据处理来实现对各部门各班次工人的考核，同时需要计算生产成本并打印详细月报表等，工作量十分大。在实践中，先后使用了以下几种方案实现程序和服务期间的通讯。
（1）方案一：使用VB6.0开发一个OPC客户端应用程序，利用该程序与服务器进行通讯。
缺点：客户端程序中没有实现较为完善的容错和故障诊断功能，当服务器出现短暂错误时造成OPC连接中段，造成死机。
（2）方案二：在客户端中加入诊断程序，通过不断连接服务器来判断服务器是否出现故障，若服务器状态不正常便重新启动该系统软件，实现故障的诊断和处理。
缺点：客户机与服务器频繁的连接与断开，造成服务器资源消耗大。
（3）方案三：OPC通讯分成两部分：第一部分，在客户机上开发一个小型的WinCC客户端应用程序，利用WinCC内部集成的OPC接口进行服务器和客户机之间的数据传输；第二部分，利用VB6.0开发一个OPC客户端应用程序，实现该程序与客户机上的WinCC进行通讯。
优点：使用WinCC内部集成的OPC接口进行服务器和客户机之间的数据传输，有较好的稳定性和较完善的故障诊断与处理，彻底避免死机。
（4）方案选择：鉴于以上几种方案的优缺点，选择第三种方案。如图3所示。
图3 方案三示意图
二、 控制系统完成的功能
1．系统主要功能
本系统主要用于采集各生产车间的蒸气、空压气、水量和电量四种参数进行统计计算，为生产安排提供数据依据。具体功能如下：
(1) 实时显示：本系统包括五部分工况图实时显示生产参数，包括系统总工况图、制丝车间工况图、卷接包车间工况图、能源动力车间工况图、非生产部门工况图。
（2）状态曲线：显示各车间采集数据的状态曲线，包括总量、制丝车间、卷接包车间、能源动力和非生产等部门所采集数据瞬时变化趋势。
（3）统计计算：将要考核的各部门的当前半小时库中的数据进行整理、统计、生成8小时数据库和天数据库。
（4）统计报表：将各部门的数据按要求显示报表
（5）参数设置：对本系统用到的参数进行设置，包括：班次参数、班次表、口令设置和曲线参数设置。
2．项目中的技术难点
用户需要记录锅炉房，空压站，薄片车间，总配电室的70多个量的变化并进行相应的数据处理，有多种复杂报表输出要求：日报、旬报、月报、季报、年报，同时各种报表格式也不尽相同，这在wincc实现起来较为复杂，故考虑采用VB的灵活方便报表制作功能。在选择的方案中，WinCC.Client的角色非常特殊，它对于WinCC。Server来说是客户端，而对于能源管理软件来说则成了服务器端。
除了通过现场总线控制变频器之外，现在常用就是通过现场总线读仪表。下面说的就是bachmann（奥地利，目前在风电行业应用非常广泛）的PLC与MFR 300 测量保护模块之间的CANopen通讯。
1、硬件介绍
PLC使用的是Bachmann的M1系列，型号是MPC270+CM202的架构。
MPC270是一款集成2个以太网口(可配置成modbus/tcp、profinet、ethercat)和2个串口(可配置成232,485,422)的高性能CPU模块，主频高达700HZ。
CM202是CAN主站模块，集成2路CAN，可配置为CANopen、CAN2.0A和CAN2.0B。
智能设备是MFR 300 测量保护模块，是伍德沃德的产品，该产品同样在风电行业应用广泛。该模块采集三相电流、电压信号，然后通过CANopen接口与PLC的CM202模块组成CANopen网络。
2、拓扑以及配置
拓扑图如下，下图中没有CM202的图，使用的CPU替代，是CANopen主站，而FMR300自然是从站。CANopen地址分别为64和1。
基于PROFIBUS现场总线的PLC与传动变频器间的通讯
1、profibus-dp的数据通讯格式
传动装置通过profibus-dp网与主站plc的接口是经过通讯模块cbp板来实现的，带有dp口的s7-300和400 plc也可以通过cpu上的dp口来实现。采用rs485接口及支持（9.6k～12m）bps波特率数据传输（数据传输的结构如图1所示），其中数据的报文头尾主要是来规定数据的功能码、传输长度、奇偶校验、发送应答等内容，主从站之间的数据读写的过程（如图2所示）核心的部分是参数接口（简称pkw）和过程数据（简称pzd），pkw和pzd共有五种结构形式即:ppo1、ppo2、ppo3、ppo4、ppo5，其传输的字节长度及结构形式各不相同。在plc和变频器通讯方式配置时要对ppo进行选择，每一种类型的结构形式如下。
数据传输的结构
主从站间数据读写过程
ppo1 4 pkw + 2 pzd （共有6个字组成）
ppo2 4 pkw + 6 pzd （共有10个字组成）
ppo3 2 pzd （共有2个字组成）
ppo4 6 pzd （共有6个字组成）
ppo5 4 pkw+10 pzd （共有14个字组成）
参数接口（pkw）:参数id号（pke）、变址数（ind）、参数值（pwe）三部分组成。过程数据接口（pzd）:控制字（stw）、状态字（zsw）、主给定（main setpoint ），实际反馈值（main actual value） 等组成，另外要了解掌握控制字和状态字每一位的具体含义，并熟悉西门子变频器参数的具体应用，在通讯参数设置时需要具体定义。
2、实现通讯的软硬件要求和参数设置
（1） 硬件要求
•133mhz以上且内存不小于16mb的编程器。
•西门子s7-300/400系列plc，ram不小于12kb，并带有profibus-dp接口，或是s7-400（ram不小于12kb）配cp443-5的通讯板。
•带有cbp通讯模块和带有cu2/sc的vc板的变频器
（2） 软件要求
•win 95或win nt（v4.0以上）
•step7（v3.0以上）
•安装dva-s7-sps7
（3） 通讯设置基本步骤
•设置传动参数
• plc硬件配置
•创建数据块
•编写通讯程序
• 系统调试
（4） 传动参数的设置
•p053 = 3 参数使能
•p090 = 1 cbp板在2#槽
•p918 = 3 从站地址
•p554.1=3001 控制字pzd1
•p443.1=3002 主给定pzd2
•p694.1=968 状态子pzd1
•p694.2=218 实际值pzd2
3、plc与传动变频器通讯程序
要实现通讯功能，正确的程序编写是非常重要的，下面将以西门子的s7-416 plc和6se70变频器为例来介绍通讯的程序编写。
（1） 基本配置和定义
基本配置如所示:
基本配置界面
主站master为cpu-416-2dp
从站slave为6se70传动装置，profibus地址是3
输入地址: iw 256 （ 2 words pzd）;
输出地址: qw256 （2 words pzd ）;
ppo类型: 3; 总线接口: rs485。
（2） 使用的功能块
ob1 main cycle 主循环
sfc14 dprd-dat 读数据系统功能块
sfc 15 dpwr-dat 写数据系统功能块
db100 数据存取 （dbw0 –dbw4是读出，
dbw5-dbw8是写入）
mw200 mw210 通讯状态显示
（3） 简单程序编写（如图）
程序编写界面
ob1
network1: 读出数据
call sfc 14
laddr w#16#100
ret-val mw200
record p#db100.dbx0.0 byte 4
network2: 显示数据
l db100.dbw 0
t mw50
nop 0
network3: 写入数据
l w#16#efff
t db100.dbw 5
network4: 发送数据
call sfc 15
laddr w#16#100
record p#db100.dbx5.0 byte 4
ret-val mw210
把程序存储编译下装，检查传动装置的参数设置后，即可上电进行调试。
打开RS-Who得到
点击1770-KFD-1,DeviceNet得到
完成这里以后，点击RSNetWorx for DeviceNet,并点击
几号上面组态及扫描的设备网分配给个智能开关设备的地址后及可编程：
打开Rslogix500,可以得到：
后点击左侧的“channel configuration”得到
其中目录有四栏“Chan.1-System”为组态以太网IP用，“Chan.0-System”为组态串行口用
由于我们只组态以太网IP ,所以直接点击“Chan.1-System”得到，设置好与上位机通信的IP地址：
后打开Comms下面的得到
则说明和上位机通信上了，既可以编程：
对于编程由于我们只是做了实验，所以这里我们采用编最简单的两路起保停电路为例：
对：ye_w 关于
除了通过现场总线控制变频器之外，现在常用就是通过现场总线读仪表。下面说的就是bachmann（奥地利，目前在风电行业应用非常广泛）的PLC与MFR 300 测量保护模块之间的CANopen通讯。
1、硬件介绍
PLC使用的是Bachmann的M1系列，型号是MPC270+CM202的架构。
MPC270是一款集成2个以太网口(可配置成modbus/tcp、profinet、ethercat)和2个串口(可配置成232,485,422)的高性能CPU模块，主频高达700HZ。
CM202是CAN主站模块，集成2路CAN，可配置为CANopen、CAN2.0A和CAN2.0B。
智能设备是MFR 300 测量保护模块，是伍德沃德的产品，该产品同样在风电行业应用广泛。该模块采集三相电流、电压信号，然后通过CANopen接口与PLC的CM202模块组成CANopen网络。
2、拓扑以及配置
拓扑图如下，下图中没有CM202的图，使用的CPU替代，是CANopen主站，而FMR300自然是从站。CANopen地址分别为64和1。
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